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海军XLUUV波音无人海底航行器系统技术介绍

2024-01-01军事

Echo Voyager 是波音无人海底飞行器家族的最新成员。这辆 51 英尺长的车辆设计为一次在水下停留数月。波音照片。

海军选择波音公司和洛克希德·马丁公司来推行超大型无人水下航行器(XLUUV)计划,该计划将测试海军管理快速采购项目的能力,以及海军工业团队开发和集成完全独立于载人舰艇的无人系统的能力。

洛克希德·马丁公司获得4320万美元,波音公司获得4230万美元,用于Orca XLUUV系统的设计阶段和交付技术数据包

波音公司自主系统先进技术项目主任兰斯·塔斯(Lance Towers)告诉USNI新闻,由于XLUUV完全独立于载人舰艇或潜艇,超大型UUV概念最终将花费海军更少的钱,而不是试图使用较小的无人驾驶车辆执行类似任务。较小的「战术」无人潜航器不仅需要有人驾驶的船只在附近作为主机,而且它们的操作也可能受到恶劣天气或其他影响该主机的因素的限制。

「如果你试图做一些事情,比如在海底收集数据,那么乘坐水面舰艇或潜艇并拖曳一些东西来捕获这些数据是非常非常昂贵的——你有很多人员在船上,这种性质的事情,」他说。
「拥有一些自主的东西,可以做一些像修剪草坪模式这样的事情来收集数据,这更具成本效益,但使其具有成本效益的唯一方法是让它自己运行,」没有主机的帮助。

波音公司的XLUUV条目将基于其Echo Voyager,这是该公司Echo系列系统中最新,最大的UUV。塔尔斯表示,需要进行一些改动以满足海军的要求,但他表示,Echo Voyager已经在波音公司自己的传感器有效载荷的海上测试中证明了自己。

「Echo Voyager基本上是一艘无人柴电潜艇:它在水面上时使用发电机为电池充电,而在水下时,它会耗尽电池。它基本上是一艘无人驾驶的潜艇,「塔尔斯说。
「它有能力行驶数千海里,而战术性武器可能会给你100到200海里 - 所以如果你真的想要一些有腿的东西能够走得更远」,并且能够携带正确的有效载荷,Towers说XLUUV计划是海军的必经之路。

与此同时,美国海军正在研究一种大直径无人潜航器(LDUUV)——也是一个快速获取计划——它将从弗吉尼亚级攻击潜艇或水面舰艇上发射,而XLUUV将是一个码头发射平台。尽管两者都可以执行一些类似的任务,包括情报、监视和侦察(ISR),但LDUUV只能偏离其宿主这么远。海军将LDUUV视为扩大其SSN和水面舰艇范围的一种方式,而XLUUV将是一个独立的运营商,偶尔会浮出水面,为整个舰队提供数据。

根据海军UUV系统愿景图,XLUUV将首先专注于有效载荷整合工作和水雷战任务,但最终可能会为水雷对抗、反潜战、反水面战、电子战和打击能力做出贡献,作为中长期有效载荷的增加。LDUUV最初将作为一个ISR平台,但最终可能会承担同样的任务。

NAVSEA图像

两份XLUUV设计合同涵盖15个月的工作期,关键设计审查定于2018年12月进行,并根据CDR选择一家承包商。 Towers表示,这个项目的快速时间表肯定与其他项目不同,其他项目的设计阶段有时会跨越两到三年或更长时间 - 但他表示,与海军的密切沟通将是确保每个人都这样做的关键在同一页面上,不仅涉及书面技术规范,还涉及海军对该计划的整体意图,有时可能会在技术文档页面中丢失。

随着XLUUV设计阶段的进行,Towers表示,波音公司将在2018年初将其Echo Voyager送回海上进行第二轮海上试验,以继续证明该船能够承受恶劣的水下环境 - 整个水柱的显着压力变化和腐蚀性盐水 - 并且可以承担潜在客户可能需要的任何有效载荷。

「我们这样做是为了让所有客户都可以使用Echo Voyager的应用程序,而不必花很多钱参与,」他说,并指出波音公司已经与潜在客户密切合作,以确保车辆满足其有效载荷的功率,空间,重量和其他需求。
「如果你让某人的有效载荷进入一个平台变得非常困难,那么他们就很难想把它作为一种方法。

Towers说,海军对其标准有效载荷接口的规格在XLUUV的工作声明中进行了概述。

洛克希德·马丁·马林自主水下航行器(AUV)系统能够进行结构调查、管道检查、底部碎片调查和海底设施检查。这艘 10 英尺长的潜水器可快速生成准确、高分辨率的 3D 地理参考模型,使用户能够清晰地看到海底结构。洛克希德·马丁公司照片。

洛克希德·马丁公司是XLUUV计划的第二个竞争对手,该公司在一份书面声明中告诉USNI新闻,其竞标是基于其马林鱼自主水下航行器,并基于「40多年开发和提供先进海底系统和全海洋深度技术的经验」,包括28艘载人潜水器和150多艘遥控潜水器。

根据五角大楼周三的合同公告,海军授予波音公司一份价值4300万美元的合同,为该服务建造四艘逆戟鲸超大型无人海底航行器(XLUUV)。

波音公司基于其Echo Voyager无人柴电潜水器设计了其获奖的Orca XLUUV设计。据海军称,这艘 51 英尺长的潜水器从码头发射,可以在航行长达 6,500 海里时自主运行,而无需连接到载人母舰。最终,根据海军对该系统能力发展的概述,海军还可以将Orca XLUUV用于水雷对抗,反潜战,反水面战,电子战和打击任务。

「我们很高兴海军决定授予波音公司建造和交付四艘逆戟鲸超大型无人水下航行器的合同,并致力于提供这一重要的自主水下能力,以满足海军独特的任务需求,」该公司在周四的一份声明中表示。

海军还考虑了洛克希德·马丁公司的自主水下航行器系统。2017 年 10 月,两家公司都获得了设计阶段的奖项——洛克希德·马丁公司获得 4320 万美元,波音公司获得 4230 万美元。

与此同时,海军也在探索使用大直径无人水下航行器(LDUUV)作为另一个快速采购计划的可能性。LDUUV将从弗吉尼亚级快速攻击潜艇或水面舰艇上发射。LDUUV可以执行与XLUUV类似的任务,但是,LDUUV需要保持相对靠近母舰的位置,而不是像XLUUV那样自主运行。

以下是海军合同公告:

位于加利福尼亚州亨廷顿海滩的波音公司获得了 43,000,000 美元的固定价格激励修改,以修改先前授予的合同 N00024-17-C-6307,用于制造、测试和交付四艘 Orca 超大型无人海底航行器 (XLUUV) 和相关支持元件。Orca XLUUV将是一个开放架构,可重新配置的无人海底航行器。Orca XLUUV将采用模块化结构,核心车辆提供制导和控制、导航、自主性、态势感知、核心通信、配电、能源和动力、推进和机动以及任务传感器。Orca XLUUV 将具有定义明确的接口,以便在未来实施具有成本效益的升级,以利用技术进步并应对威胁变化。Orca XLUUV将有一个模块化的有效载荷舱,具有定义的接口,以支持当前和未来的有效载荷,以便从车辆上使用。

XLUUV 要求的竞争仍在源选择中,因此具体的合同授予金额被视为源选择敏感信息(参见 41 U.S. Code 2101 et seq.、联邦采购条例 2.101 和 3.104),目前不会公开。工作将在加利福尼亚州亨廷顿海滩进行(29%);弗吉尼亚州弗吉尼亚海滩(27%);威斯康星州沃基夏(8%);纽约州东奥罗拉(7%);马萨诸塞州康科德(7%);新泽西州卡姆登(5%);宾夕法尼亚州史密斯菲尔德(4%);马萨诸塞州阿特尔伯勒(3%);加利福尼亚州工业城(3%);加利福尼亚州埃尔卡洪(3%);新泽西州费尔菲尔德(2%);加利福尼亚州安大略省(1%);和纽约法明代尔(1%),预计将于2022年6月完工。2019财年的研究、开发、测试和评估(海军)资金为43,000,000美元,将在授予时承担,并且不会在本财年结束时到期。位于华盛顿哥伦比亚特区的海军海上系统司令部是承包活动。

海军本周收到了第一艘逆戟鲸超大型无人海底航行器(XLUUV)原型机。

波音公司在 2022 年洗礼以及去年春天在加利福尼亚州亨廷顿海滩开始的一系列水下试验之后,正式将 XLUUV 测试资产系统 (XLE0) 移交给海军。Orca 于 2019 年从该公司订购,以满足 2015 年对水下采矿平台的联合紧急运营需求。迄今为止,海军计划接收六架XLUUV原型机。

其中,XLE0 被命令为其他五个 Orca 原型的开发提供信息。根据海军海上系统司令部在交付时发布的消息,这五艘逆戟鲸将在未来建造和交付。

波音公司和海军都强调了通过将XLE0移交给海军所取得的进展。在公司新闻稿中,波音海事和情报系统副总裁安·史蒂文斯(Ann Stevens)表示,他们的工作创造了「世界上最先进,最强大的UUV」。

查看我们发布的第一个 Orca XLUUV 海上测试视频——海豚舱客串。

@USNavy Orca XLUUV 的全套先进 #autonomy 使车辆能够在开阔、拥挤和有争议的水域中一次运行数月,几乎没有人为干预。pic.twitter.com/NfELRMteBe

— 波音防务 (@BoeingDefense) July 18, 2023

史蒂文斯说:「这是十多年开创性工作的结晶,开发了一种远程、完全自主的水下航行器,具有很大的有效载荷能力,可以完全独立于主机飞行器运行。

海军与波音公司一样对所取得的进展持同样看法,NAVSEA的新闻稿称此次交付是「推进海军海底能力的重要里程碑」。

基于波音公司半个世纪以来在无人水下航行器和2017年在海上飞行超过10,000小时的概念验证XLUUV的Echo Voyager的经验,Orca是海军第一艘无人柴电潜艇。XLUUV预计将在数百英里内自主运行,并通过其模块化有效载荷舱执行各种任务。虽然海军对逆戟鲸的重点是发展水下采矿能力,但无人机的海湾预计将承载各种未来的任务集,包括电子战、情报收集等。

尽管 Orca 具有尖端功能,但该计划还是遇到了几个问题。政府问责局声称,XLUUV计划已经超出了预算24200万美元,并推迟了三年。

首艘逆戟鲸原型的交付是海军无人驾驶推动的最新发展,旨在追求更多的无人水面和水下舰艇概念,以补充未来的舰队。