美国海军的无人航行器项目和美国国会面临的问题

渊亭防务 2025-02-14 10:52:32

摘要:美国国会研究服务处(CRS)发布了更新报告《美国海军的无人水面舰艇和无人潜航器:背景与国会面临的问题》。本文基于上述报告,分别介绍了大型无人水面舰艇、中型无人水面舰艇和超大型无人潜航器的定义、功能、预算安排和项目推进情况,并梳理了美国国会在监督海军无人航行器项目过程中亟需关注和解决的五大关键问题,包括舰队架构分析、作战概念构建、项目状况评估、对国防工业基础的影响,以及无人水面舰艇可能导致的误判和局势升级的风险。

关键词:美国海军,美国国会,海战装备,无人水面舰艇,无人潜航器

大型/中型无人水面舰艇和超大型无人潜航器项目

1.大型无人水面舰艇项目

概况

美国海军正着手开发一款新型的大型无人水面舰艇(LUSV),其满载排水量介于1,000吨至2,000吨之间,长度则在200英尺至300英尺(约61米至91米)之间,整体尺寸介于巡逻艇和护卫舰之间。该无人舰艇具有低成本、高续航和可重新配置的特点,能够携带各种模块化载荷,特别是反舰和对地攻击导弹。每艘舰艇可配备16至32个导弹发射管。尽管属于无人航行器(UV),但在相关技术与作战概念(CONOPS)不断完善的过程中,大型无人水面舰艇在初期阶段可能会配备少量乘员。

美国海军表示,大型无人水面舰艇是海军分布式海上作战(DMO)概念的重要组成部分。大型无人水面舰艇能够在作战前线部署并与有人战舰配合,从而增强水面战斗群的整体实力。凭借较低的采购与维护成本以及可减少水兵风险的优势,大型无人水面舰艇能够有效提升海军的战备状态,并为其提供必要的作战能力和额外的武器容量,从而为有人作战力量提供有力的补充。

美国海军在其2025财年的预算提案中宣布,计划通过海军造舰账户采购量产型大型无人水面舰艇。依照计划,第一艘舰艇将于2027财年采购,预计成本为4.976亿美元;接下来的两艘将于2028财年采购,合计成本约为6.528亿美元(即平均每艘3.264亿美元);再接下来的三艘将于2029财年采购,合计成本约为9.943亿美元(即平均每艘3.314亿美元)。值得一提的是,根据美国海军2024财年的预算提案,大型无人水面舰艇的采购原本计划从2025财年开始。关于此次为期两年的延期,美国海军表示,此举旨在降低与大型无人水面舰艇需求开发、设计规范和机械可靠性测试相关的风险。

替代方案分析

2022年,美国海军进行了一项替代方案分析(AOA),以比较大型无人水面舰艇与一系列替代水面平台的成本效益,包括海军舰艇的改进型设计,如两栖舰、远征快速运输船(EPF)、远征移动基地舰(ESB);商用船只的改进型设计,如集装箱船和散货船;新的海军舰艇设计;以及新的商船设计。

图1. 大型无人水面舰艇原型

合同授予与修订

2020年9月4日,美国海军宣布授予以下6家公司关于大型无人水面舰艇工业研究的合同:亨廷顿·英格尔斯工业公司(位于密西西比州帕斯卡古拉,合同编号:N00024-20-C-6319);洛克希德·马丁公司(位于马里兰州巴尔的摩,合同编号:N00024-20-C-6320);博林格造船厂有限公司(位于路易斯安那州洛克波特,合同编号:N00024-20-C-6316);马里内特海事公司(位于威斯康星州马里内特,合同编号:N00024-20-C-6317);吉布斯&考克斯公司(位于弗吉尼亚州阿灵顿,合同编号:N00024-20-C-6318);以及奥斯塔尔美国公司(位于阿拉巴马州莫比尔,合同编号:N00024-20-C-6315)。每家公司都被授予了一份固价合同,用于研究大型无人水面舰艇,所有合同的总价值为41,985,112美元。每家公司所获合同的价值分别为:

亨廷顿·英格尔斯工业公司(Huntington Ingalls)——7,000,000美元;

洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)——6,999,978美元;

博林格造船厂有限公司(Bollinger Shipyards)——6,996,832美元;

马里内特海事公司(Marinette Marine)——6,999,783美元;

吉布斯&考克斯公司(Gibbs & Cox)——6,989,499美元;

奥斯塔尔美国公司(Austal USA)——6,999,020美元。

每份合同均包含一个工程支持选项,如果执行,所有合同的累计价值将达到59,476,146美元。

2022年7月29日,美国海军对上述6份合同进行了修订,具体如下:

亨廷顿·英格尔斯工业公司获得了一份价值13,071,106美元的修订版固价合同,其中包含工程支持选项,如果执行,合同价值将上升至15,071,106美元;

洛克希德·马丁公司获得了一份价值11,320,904美元的修订版固价合同,其中包含工程支持选项,如果执行,合同价值将上升至15,070,904美元;

博林格造船厂有限公司获得了一份价值9,428,770美元的修订版固价合同,其中包含工程支持选项,如果执行,合同价值将上升至13,958,770美元;

马里内特海事公司获得了一份价值10,212,620美元的修订版固价合同;

吉布斯&考克斯公司获得一份价值8,981,231美元的修订版固价合同,其中包含工程支持选项,如果执行,合同价值将上升至15,071,231美元;

奥斯塔尔美国公司获得了一份价值9,115,310美元的修订版固价合同,其中包含工程支持选项,如果执行,合同价值将上升至13,285,309美元。

2.中型无人水面舰艇项目

概况

美国海军将中型无人水面舰艇(MUSV)定义为长度小于200英尺(约61米)、排水量小于500吨的舰艇,整体大小相当于巡逻艇。同大型无人水面舰艇一样,中型无人水面舰艇也具备低成本、高续航和可重新配置的特点,能够灵活搭载多种设备。中型无人水面舰艇的初始用途是支持情报/监视/侦察/目标定位(ISRT)、反情报/监视/侦察/目标定位,以及信息作战(IO)等任务。

美国海军表示,中型无人水面舰艇可大规模部署和使用,不仅能显著增强海军在情报/监视/侦察/目标定位、反情报/监视/侦察/目标定位和信息作战方面的能力,还能提供或改善海军在海上责任区(AOR)的分布式态势感知能力,是实现分布式海上作战概念的关键驱动因素。

当前,美国海军正在按照《2016财年国防授权法案》(FY2016 NDAA)第804节授权的中层采办(MTA)方法,将中型无人水面舰艇项目作为快速原型开发项目推进。美国海军2025财年的预算提案并未计划在2025财年至2029财年期间采购任何用于作战的中型无人水面舰艇,该提案指出,“2019财年中型无人水面舰艇软硬件的原型开发工作将为准备变更采购类别(ACAT)的决策提供信息,对中型无人水面舰艇的正式需求将通过能力开发文件(CDD)来确定,采购预算将在未来的预算决策中制定。”

合同授予与信息征询

2020年7月13日,美国海军宣布授予L3哈里斯技术公司(L3 Harries Technologies)一份价值34,999,948美元的合同,用于开发一款中型无人水面舰艇原型艇,其中包含了关于额外采购至多8艘中型无人水面舰艇的可选条款。该合同的授予严格遵循完整且公开的竞标程序,目前已为首艘原型艇的开发安排了资金。如果美国海军选择执行全部可选条款,且在未来的预算年度中获得额外资金,则该合同的总价值将达到281,435,446美元。美国海军表示,有五家公司参与了中型无人水面舰艇原型开发合同的竞标,但未对外透露其他四家公司的身份。

图2. L3哈里斯技术公司的中型无人水面舰艇设计概念图

L3哈里斯技术公司表示,其将把自家的ASView自主技术集成到一艘为开发中型无人水面舰艇而专门建造的商用衍生船中,这项工作将在位于路易斯安那湾沿岸的工厂进行。该舰艇能为美国海军舰队提供情报、监视与侦察功能,同时能在遵守《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea)的情况下自主机动,即使在作战环境中也是如此。作为项目主承包商和系统集成商,L3哈里斯技术公司将提供任务自主和态势感知技术。项目团队还包括吉布斯&考克斯公司、英卡特·克劳瑟公司(Incat Crowther)和斯威夫特船厂(Swiftships)。其中,吉布斯&考克斯公司和英卡特·克劳瑟公司负责船身设计,而斯威夫特船厂负责船身建造。

2024年6月17日,为了确定是否存在能够满足海军在特定时间内部署一定数量中型无人水面舰艇需求的资源,美国海军依据《联邦采购条例》(FAR)的相关规定开展了市场调研,并发布了一份资源寻求/信息征询(RFI)书。在该征询书中,美国海军无人水上系统项目办公室(PMS 406)着重关注长度不超过200英尺(约61米)、排水量不超过500吨的船只,且这类船只必须能够满足政府后续单独提供的详细有效载荷要求。此外,无人水上系统项目办公室还与相关行业界合作,考虑采用一种加速采办策略,即对现有的有人或无人水面舰艇设计进行改造,以实现无人或可选有人水面舰艇能力的快速交付。

根据《美国法典》(U.S.C.)第10编第7309节,船舶及其船体或上层结构的任何主要部件均不得在非美国造船厂建造。

由于项目进度要求加快,美国海军希望采用现有的、经过验证的设计方案,尽可能减少修改量,或直接改造现有的美国建造的船只,而不是从头开始全新设计。美国海军的目标是在合同签订后的12个月内收到第一艘交付的舰艇,以便有足够的时间进行测试与评估,而剩余的舰艇需要在合同签订后的24个月内全部交付。根据该信息征询书,中型无人水面舰艇的最大采购量为7艘,而单一供应商可提供1至7艘舰艇。

该信息征询书旨在考察相关行业是否有能力在较短的时间内,并且以合理的价格,为美国海军提供物资解决方案,即建造或改造多达7艘中型无人水面舰艇。美国海军希望通过这份信息征询书收集相关行业的信息,包括他们对参与中型无人水面舰艇项目的兴趣程度、在技术与制造方面的实力、所提出的解决方案的技术水平、在相关领域的知识储备、过往经验以及是否具备相应的资质等,以判断他们是否满足政府的要求。同时,美国海军还关注在寻求这一期望解决方案的过程中可能遇到的风险,包括技术、行政管理以及商业运营方面的问题。在回应征询时,应答者须详细阐述自己提出的解决方案,以及实现该方案所需的时间和成本动因,以便美国海军评估与筛选。

3.超大型无人潜航器项目

概况

超大型无人潜航器(XLUUV)项目,亦称“虎鲸”(Orca)项目,是美国海军为应对联合紧急作战需求(JEON)而设立的项目。美国海军将超大型无人潜航器定义为直径超过84英寸(约2.13米)的无人潜航器。由于尺寸太大,该潜航器无法从有人驾驶的潜艇上发射。因此,只能先将它们运送至前沿作战港口,然后再从港口码头上布放。

美国海军部(DON)在2021年3月16日发布的《无人作战框架》(Unmanned Campaign Framework)指出,超大型无人潜航器将被设计为能够容纳多种大型有效载荷。2021年3月18日,美国海军表示,水雷将是超大型无人潜航器最初搭载的载荷。具体而言,美国海军计划利用超大型无人潜航器来秘密部署“锤头”(Hammerhead)水雷——该水雷可埋伏于海床,通过传感器侦测、监听敌方潜艇的蛛丝马迹,一旦敌方潜艇从其上方越过,该水雷就会释放自动导引鱼雷来追击和摧毁敌方潜艇。

图3.“虎鲸”超大型无人潜航器

2019财年,美国海军通过其研究与开发拨款账户为首批5艘超大型无人潜航器的开发提供了资金。为确定超大型无人潜航器的设计,美国海军组织了竞标活动。2019年2月13日,美国海军宣布波音公司(Boeing)中标,负责制造、测试和交付4艘超大型无人潜航器以及相关支持设备。2019年3月27日,美国海军宣布扩大授予波音公司的合同,新增采购第5艘超大型潜航器以及一套用于测试和训练的原型系统。在建造过程中,波音公司与亨廷顿·英格尔斯工业公司的技术解决方案部门进行了合作。

美国海军在其2025财年的预算提案中提出,计划通过“其他采购(海军)”(OPN)账户,在2026财年至2029财年期间每年采购一艘超大型无人潜航器,预计采购成本分别为1.133亿美元、1.156亿美元、1.179亿美元和1.204亿美元。该预算提案还提出,由于承包商和供应商方面的问题,原本的测试和交付时间被推迟至2023财年至2025财年。目前,美国海军正与波音公司紧密协作,以缓解进度延误造成的影响和开展风险降低测试,该测试于2023财年正式启动,通过一套专门的测试和训练系统(“0号”潜航器)进行。美国海军计划从2026财年开始授予波音公司额外的超大型无人潜航器制造合同,并根据前5套系统的进展情况在未来财年逐步增加采购数量。

2024年3月29日的一则新闻报道称,在2023年12月向美国海军交付了测试与训练原型系统后,波音公司计划在2025年底前完成全部5艘超大型无人潜航器的交付。2024年12月的另一则新闻报道称,美国海军预计将在2025年初接收首艘超大型无人潜航器。此后,美国海军将开展一系列开发测试和运作测试,预计这些测试将持续到2025财年第三季度。

“回声航行者”无人潜航器

超大型无人潜航器的设计借鉴了波音公司“回声航行者”潜航器的设计(但在有些方面有所不同)。“回声航行者”长51英尺(约15.5米),矩形截面的长和宽均为8.5英尺(约2.6米),岸上重量为50吨,尺寸大致与一节地铁车厢相当,航程可达6,500海里。“回声航行者”可携带一个长达34英尺(约10.4米)的载荷模块舱段,使其长度增加至85英尺(约25.9米)。该载荷模块舱段可提供约2,000立方英尺(约56.6立方米)的内部载荷空间,较短的部分(约4.3米)则可提供约900立方英尺(约25.5立方米)的空间。此外,“回声航行者”还能搭载外部有效载荷。

图4. 波音公司的“回声航行者”无人潜航器

美国海军表示,为了满足军事任务的要求,波音公司对“回声航行者”的设计进行了重大改动,这使得超大型无人潜航器项目在制定制造流程、建设工业基础和调整材料采购方案以生产首批原型方面遇到了挑战。超大型无人潜航器代表了自主式海洋无人航行器技术的前沿,改进后,它将拥有更远的航程和可重新配置的模块化载荷舱,以容纳多种有效载荷和支持各种任务。

美国国会面临的问题

1.舰队架构分析

在美国海军向包含大型无人航行器在内的分散化舰队架构转型之际,作为监督主体的美国国会,应将对舰队架构的分析作为重要关注点,着重考量以下问题:

是什么分析导致美国海军决定转向包含大型无人航行器在内的更分散化的舰队架构?

这些分析揭示了包含大型无人航行器和不包含大型无人航行器的两种舰队架构在成本、能力和风险方面的哪些差异?

与已分析的各类分散化舰队架构相关的作战概念的开发和测试情况如何?

2.作战概念

美国国会的另一个潜在监督问题涉及美国海军针对大型无人航行器的作战概念,即美国海军对如何操作和使用大型无人航行器的详细规划与理解,包括如何将无人航行器融入到海军的整体兵力结构中,以及无人航行器如何在战时及和平时期与有人舰艇协同配合等关键问题。2019年5月,美国海军成立了一支水面舰艇发展中队(Surface Development Squadron)。该中队的使命是协助开发大型无人水面舰艇和中型无人水面舰艇的作战概念。通过该中队的工作,美国海军希望能够更好地理解无人航行器的潜力与局限性,并制定有效的作战策略,使其与现有的有人驾驶舰艇无缝协作,从而提升海军的整体作战效能。

关于作战概念,美国国会面临的潜在问题包括:

美国海军对无人航行器作战概念的开发程度如何?为此,美国海军采取了哪些措施和开展了哪些活动?

美国海军将在作战行动和日常的非作战行动中分别如何使用、维护和管理无人航行器?

美国海军为大型无人航行器设定的性能要求是否会随着作战概念的进一步开发而发生变化?发生该变化的概率有多大?美国海军该如何调整采购策略以应对无人航行器性能要求可能随作战概念开发而演变的情况?

3.采购策略、项目风险、成本增长和进度延误

美国国会还需关注涉及以下方面的问题:

美国海军的无人航行器项目采购策略;

无人航行器项目的技术、进度和成本风险,特别是考虑到无人航行器将在海洋环境中半自主或全自主长时间运行;

超大型无人潜航器项目已经出现的成本增长和进度延误情况。

具体问题包括:

鉴于无人航行器项目需要开发一些关键的使能技术,那么这些项目在技术、进度和成本方面存在什么风险?

美国海军针对无人航行器项目的风险缓解和风险管理措施是否得当且充分?对大型无人水面舰艇采购策略提出的变更是否合理,包括是否符合国会的立法规定,以及是否为作战概念和关键技术的充分开发留出足够的时间,以便在进入批量生产阶段前做好准备?

当无人航行器项目的技术问题、进度延误和成本增长达到何种程度时,需要重新评估美国海军从现有舰队架构向更分散的舰队架构转变的计划?

大型无人航行器项目能否以及能在多大程度上为美国国防部出于适应国际安全新环境的需要而探索国防采购新途径的工作做出贡献,即这些项目是否能够为改进国防采购模式提供有益的经验和启示?

4.对国防工业基础的影响

无人航行器项目作为美国海军向更分散舰队架构转变的一部分,可能会对美国的国防工业基础造成一定影响,特别是因为其建造和维护不再局限于传统的造船厂,即目前为美国海军建造主要作战航行器的主流造船厂。

首先,美国国会需明确有多少无人航行器的建造和维护工作由非传统造船厂承担。这涉及对无人航行器生产供应链的重新评估,以及对不同类型设施在无人航行器建造和维护中所扮演角色的考量。

其次,美国国会需考虑无人航行器项目改变目前海军舰艇建造和维护工作分布格局的可能性。如果无人航行器的建造和维护工作被大量转移至其他非传统造船厂,那么传统造船厂的工作量势必会显著降低,这将直接影响到传统造船厂的人员就业水平。在监督无人航行器项目时,美国海军必须充分思考这些潜在的变化和影响,以确保无人航行器的建造与维护工作顺利进行,同时保障相关产业的稳定发展和就业机会的合理分配。

5.误判和局势升级的风险

除上述问题以外,美国国会还需着重关注大型无人航行器,特别是大型无人水面舰艇的部署和使用风险,即当美国海军在靠近潜在对手的水域部署和操作这些舰艇时,有可能引发误判或不必要的局势升级。

首先,无人水面舰艇的自主性使其在执行任务时可能缺乏足够的实时人为干预,这可能导致在复杂多变的海上环境中出现误判。例如,无人舰艇可能错误地将民用船只识别为潜在威胁,从而采取不必要的攻击行动。

其次,无人水面舰艇的集群作战模式进一步加剧了局势升级的风险。随着技术的发展,近年来,美国海军正加快调整兵力结构,大力推进无人水面舰艇的集群化。这种集群作战模式能够在短时间内对敌方目标发起大规模攻击,这意味着一旦发生冲突,无人水面舰艇集群可能会迅速扩大冲突规模,导致局势升级恶化。

此外,无人水面舰艇的快速发展和广泛应用也对现有的国际海洋法规和军事行为准则构成了挑战。目前,国际上对于无人水面舰艇的使用和交战规则尚不明确,这无疑增加了在海上行动中出现误判和冲突的可能性。例如,当无人水面舰艇与有人舰艇在同一海域执行任务时,双方可能因为缺乏明确的互动规则而产生误解和冲突。

为应对上述风险,美国国会需在监督海军项目时采取一系列措施。首先,应加强对无人水面舰艇自主系统的研发与测试,确保其能够在复杂环境中准确识别目标并做出合理决策;其次,需要制定明确的无人水面舰艇使用和交战规则,以减少与其他国家海军之间的误解和冲突;最后,应加强与其他国家的军事交流与合作,共同探讨关于无人水面舰艇的国际法规和行为准则,维护海洋安全与稳定。

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