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海軍XLUUV波音無人海底航行器系統技術介紹

2024-01-01軍事

Echo Voyager 是波音無人海底飛行器家族的最新成員。這輛 51 英尺長的車輛設計為一次在水下停留數月。波音照片。

海軍選擇波音公司和洛克希德·馬丁公司來推行超大型無人水下航行器(XLUUV)計劃,該計劃將測試海軍管理快速采購專案的能力,以及海軍工業團隊開發和整合完全獨立於載人艦艇的無人系統的能力。

洛克希德·馬丁公司獲得4320萬美元,波音公司獲得4230萬美元,用於Orca XLUUV系統的設計階段和交付技術封包

波音公司自主系統先進技術專案主任蘭斯·塔斯(Lance Towers)告訴USNI新聞,由於XLUUV完全獨立於載人艦艇或潛艇,超大型UUV概念最終將花費海軍更少的錢,而不是試圖使用較小的無人駕駛車輛執行類似任務。較小的「戰術」無人潛航器不僅需要有人駕駛的船只在附近作為主機,而且它們的操作也可能受到惡劣天氣或其他影響該主機的因素的限制。

「如果你試圖做一些事情,比如在海底收集數據,那麽乘坐水面艦艇或潛艇並拖曳一些東西來捕獲這些數據是非常非常昂貴的——你有很多人員在船上,這種性質的事情,」他說。
「擁有一些自主的東西,可以做一些像修剪草坪模式這樣的事情來收集數據,這更具成本效益,但使其具有成本效益的唯一方法是讓它自己執行,」沒有主機的幫助。

波音公司的XLUUV條目將基於其Echo Voyager,這是該公司Echo系列系統中最新,最大的UUV。塔爾斯表示,需要進行一些改動以滿足海軍的要求,但他表示,Echo Voyager已經在波音公司自己的傳感器有效載荷的海上測試中證明了自己。

「Echo Voyager基本上是一艘無人柴電潛艇:它在水面上時使用發電機為電池充電,而在水下時,它會耗盡電池。它基本上是一艘無人駕駛的潛艇,「塔爾斯說。
「它有能力行駛數千海裏,而戰術性武器可能會給你100到200海裏 - 所以如果你真的想要一些有腿的東西能夠走得更遠」,並且能夠攜帶正確的有效載荷,Towers說XLUUV計劃是海軍的必經之路。

與此同時,美國海軍正在研究一種大直徑無人潛航器(LDUUV)——也是一個快速獲取計劃——它將從維珍尼亞級攻擊潛艇或水面艦艇上發射,而XLUUV將是一個碼頭發射平台。盡管兩者都可以執行一些類似的任務,包括情報、監視和偵察(ISR),但LDUUV只能偏離其宿主這麽遠。海軍將LDUUV視為擴大其SSN和水面艦艇範圍的一種方式,而XLUUV將是一個獨立的營運商,偶爾會浮出水面,為整個艦隊提供數據。

根據海軍UUV系統願景圖,XLUUV將首先專註於有效載荷整合工作和水雷戰任務,但最終可能會為水雷對抗、反潛戰、反水面戰、電子戰和打擊能力做出貢獻,作為中長期有效載荷的增加。LDUUV最初將作為一個ISR平台,但最終可能會承擔同樣的任務。

NAVSEA影像

兩份XLUUV設計合約涵蓋15個月的工作期,關鍵設計審查定於2018年12月進行,並根據CDR選擇一家承包商。 Towers表示,這個專案的快速時間表肯定與其他專案不同,其他專案的設計階段有時會跨越兩到三年或更長時間 - 但他表示,與海軍的密切溝通將是確保每個人都這樣做的關鍵在同一頁面上,不僅涉及書面技術規範,還涉及海軍對該計劃的整體意圖,有時可能會在技術文件頁面中遺失。

隨著XLUUV設計階段的進行,Towers表示,波音公司將在2018年初將其Echo Voyager送回海上進行第二輪海上試驗,以繼續證明該船能夠承受惡劣的水下環境 - 整個水柱的顯著壓力變化和腐蝕性鹽水 - 並且可以承擔潛在客戶可能需要的任何有效載荷。

「我們這樣做是為了讓所有客戶都可以使用Echo Voyager的應用程式,而不必花很多錢參與,」他說,並指出波音公司已經與潛在客戶密切合作,以確保車輛滿足其有效載荷的功率,空間,重量和其他需求。
「如果你讓某人的有效載荷進入一個平台變得非常困難,那麽他們就很難想把它作為一種方法。

Towers說,海軍對其標準有效載荷介面的規格在XLUUV的工作聲明中進行了概述。

洛克希德·馬丁·馬林自主水下航行器(AUV)系統能夠進行結構調查、管道檢查、底部碎片調查和海底設施檢查。這艘 10 英尺長的潛水器可快速生成準確、高分辨率的 3D 地理參考模型,使使用者能夠清晰地看到海底結構。洛克希德·馬丁公司照片。

洛克希德·馬丁公司是XLUUV計劃的第二個競爭對手,該公司在一份書面聲明中告訴USNI新聞,其競標是基於其馬林魚自主水下航行器,並基於「40多年開發和提供先進海底系統和全海洋深度技術的經驗」,包括28艘載人潛水器和150多艘遙控潛水器。

根據五角大廈周三的合約公告,海軍授予波音公司一份價值4300萬美元的合約,為該服務建造四艘逆戟鯨超大型無人海底航行器(XLUUV)。

波音公司基於其Echo Voyager無人柴電潛水器設計了其獲獎的Orca XLUUV設計。據海軍稱,這艘 51 英尺長的潛水器從碼頭發射,可以在航行長達 6,500 海裏時自主執行,而無需連線到載人母艦。最終,根據海軍對該系統能力發展的概述,海軍還可以將Orca XLUUV用於水雷對抗,反潛戰,反水面戰,電子戰和打擊任務。

「我們很高興海軍決定授予波音公司建造和交付四艘逆戟鯨超大型無人水下航行器的合約,並致力於提供這一重要的自主水下能力,以滿足海軍獨特的任務需求,」該公司在周四的一份聲明中表示。

海軍還考慮了洛克希德·馬丁公司的自主水下航行器系統。2017 年 10 月,兩家公司都獲得了設計階段的獎項——洛克希德·馬丁公司獲得 4320 萬美元,波音公司獲得 4230 萬美元。

與此同時,海軍也在探索使用大直徑無人水下航行器(LDUUV)作為另一個快速采購計劃的可能性。LDUUV將從維珍尼亞級快速攻擊潛艇或水面艦艇上發射。LDUUV可以執行與XLUUV類似的任務,但是,LDUUV需要保持相對靠近母艦的位置,而不是像XLUUV那樣自主執行。

以下是海軍合約公告:

位於加利福尼亞州亨廷頓海灘的波音公司獲得了 43,000,000 美元的固定價格激勵修改,以修改先前授予的合約 N00024-17-C-6307,用於制造、測試和交付四艘 Orca 超大型無人海底航行器 (XLUUV) 和相關支持元件。Orca XLUUV將是一個開放架構,可重新配置的無人海底航行器。Orca XLUUV將采用模組化結構,核心車輛提供制導和控制、導航、自主性、態勢感知、核心通訊、配電、能源和動力、推進和機動以及任務傳感器。Orca XLUUV 將具有定義明確的介面,以便在未來實施具有成本效益的升級,以利用技術進步並應對威脅變化。Orca XLUUV將有一個模組化的有效載荷艙,具有定義的介面,以支持當前和未來的有效載荷,以便從車輛上使用。

XLUUV 要求的競爭仍在源選擇中,因此具體的合約授予金額被視為源選擇敏感資訊(參見 41 U.S. Code 2101 et seq.、聯邦采購條例 2.101 和 3.104),目前不會公開。工作將在加利福尼亞州亨廷頓海灘進行(29%);維珍尼亞州維珍尼亞海灘(27%);威斯康辛州沃基夏(8%);紐約州東奧羅拉(7%);麻省康科德(7%);新澤西州卡姆登(5%);賓夕法尼亞州史密斯菲爾德(4%);麻省阿特爾伯勒(3%);加利福尼亞州工業城(3%);加利福尼亞州埃爾卡洪(3%);新澤西州費爾菲爾德(2%);加利福尼亞州安大略省(1%);和紐約法明代爾(1%),預計將於2022年6月完工。2019財年的研究、開發、測試和評估(海軍)資金為43,000,000美元,將在授予時承擔,並且不會在本財年結束時到期。位於華盛頓哥倫比亞特區的海軍海上系統司令部是承包活動。

海軍本周收到了第一艘逆戟鯨超大型無人海底航行器(XLUUV)原型機。

波音公司在 2022 年洗禮以及去年春天在加利福尼亞州亨廷頓海灘開始的一系列水下試驗之後,正式將 XLUUV 測試資產系統 (XLE0) 移交給海軍。Orca 於 2019 年從該公司訂購,以滿足 2015 年對水下采礦平台的聯合緊急營運需求。迄今為止,海軍計劃接收六架XLUUV原型機。

其中,XLE0 被命令為其他五個 Orca 原型的開發提供資訊。根據海軍海上系統司令部在交付時釋出的訊息,這五艘逆戟鯨將在未來建造和交付。

波音公司和海軍都強調了透過將XLE0移交給海軍所取得的進展。在公司新聞稿中,波音海事和情報系統副總裁安·史蒂文斯(Ann Stevens)表示,他們的工作創造了「世界上最先進,最強大的UUV」。

檢視我們釋出的第一個 Orca XLUUV 海上測試影片——海豚艙客串。

@USNavy Orca XLUUV 的全套先進 #autonomy 使車輛能夠在開闊、擁擠和有爭議的水域中一次執行數月,幾乎沒有人為幹預。pic.twitter.com/NfELRMteBe

— 波音防務 (@BoeingDefense) July 18, 2023

史蒂文斯說:「這是十多年開創性工作的結晶,開發了一種遠端、完全自主的水下航行器,具有很大的有效載荷能力,可以完全獨立於主機飛行器執行。

海軍與波音公司一樣對所取得的進展持同樣看法,NAVSEA的新聞稿稱此次交付是「推進海軍海底能力的重要裏程碑」。

基於波音公司半個世紀以來在無人水下航行器和2017年在海上飛行超過10,000小時的概念驗證XLUUV的Echo Voyager的經驗,Orca是海軍第一艘無人柴電潛艇。XLUUV預計將在數百英裏內自主執行,並透過其模組化有效載荷艙執行各種任務。雖然海軍對逆戟鯨的重點是發展水下采礦能力,但無人機的海灣預計將承載各種未來的任務集,包括電子戰、情報收集等。

盡管 Orca 具有尖端功能,但該計劃還是遇到了幾個問題。政府問責局聲稱,XLUUV計劃已經超出了預算24200萬美元,並推遲了三年。

首艘逆戟鯨原型的交付是海軍無人駕駛推動的最新發展,旨在追求更多的無人水面和水下艦艇概念,以補充未來的艦隊。