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中国海军添“新兵”了?但为何只想保持低调

[文/观察者网专栏作者 晨枫]

1月5日,印度尼西亚海军宣布,渔民在南苏拉维西的萨拉亚岛海域捞起三个中国潜航器。这里就在龙目海峡的出入口,巽他海峡也只有1000公里。1000公里当然不是短距离,但对于长航时潜航器来说,也不是多么了不起的距离。

马六甲海峡、巽他海峡和龙目海峡是南海进出印度洋的三大通道。据2016年数据,世界贸易的20%都要经过南海,价值约34000亿美元(美国CSIS数据,也有数据指出为30%、54000亿美元)。对于中国来说,39.5%的进出口都要通过南海,价值14700亿美元。在这样敏感的地方发现中国潜航器,自然引起一阵轰动。

潜航器不大,约2.25米长,翼展0.5米。有“中国科学院沈阳自动化研究所”字样。值得指出的是,这不是通常的潜航器,而是水下滑翔器。也就是说,在通常的鱼雷外形基础上,还有一对较长的“机翼”。

潜艇是靠压载改变浮力而在水中控制沉浮的,压载水舱里注水,浮力降低,潜艇就下沉;压载水舱用压缩空气排水,浮力增加,潜艇就上浮。在定常深度潜航时,处于零浮力状态,既不上浮,也不下潜。前进则完全依靠动力推力。换句话说,发动机停了,潜艇也就停了。在某种程度上,潜艇好比水中的动力气球。

但水下滑翔器装上“机翼”后,潜航机制完全改变了。在静止状态下,水下滑翔器具有负浮力,或者说有自然下沉倾向,这是“机翼”提供“升力”,在减速下沉的同时,滑翔前行。在水深很大的大洋,随着下潜的深度增加,海水密度增加,滑翔的距离还更长。水下也有各种上升洋流,遇到还可以借一把力。

当然,遇到下降洋流的时候,也逃不掉迅速掉深度。水下滑翔器和潜艇一样有压载水舱,在一定的时刻,用活塞、油囊把海水排出压载水舱而上浮后,重新开始下降中滑翔的过程,周而复始。

内外油囊之间介质油输送最简单的是电动活塞法。即用电动介质油泵在内外囊袋之间来回抽运介质油:介质油压入外囊袋(往后输送介质油)时,增加排水体积和浮力,开始上升;介质油抽回内囊袋(往前输送介质油)时,减少总排水体积和浮力,开始下降。

另一种是热循环法。在内外囊袋外,还有储油囊、海水热交换器和压缩空气舱(头部的圆球)。介质油从外囊袋(后)抽入内囊袋(中)时,排水体积和浮力减小,开始下降。随着下潜深度增加,海水温度降低,海水热交换器里的蜡状物质开始固化和收缩,吸入部份内囊袋里的介质油。

到了要上升时,压缩空气把储油囊里的介质油通过旁通管路赶入外囊袋,增加排水体积和浮力。随着深度降低,海水温度增高,蜡状物质融化膨胀,把吸入海水热交换器的介质油再赶回储油囊。热循环法比较复杂,要有一整套管路和阀系,但利用了海水自然温差的能量,自身能量消耗更低,可以水下滑翔的距离更长,理论上可以比电动活塞法增加一倍。

与常规潜艇需要动力推进相比,水中滑翔使得潜航器可以大大延长潜航时间,同样的能源可以支撑大得多的潜航航程。几百公斤的水下滑翔器动辄可以达到几十天的潜航时间和几千公里的潜航距离,能量效率非常规潜艇可比。

2019年11月17日《中国海洋报》报导,沈阳自动化所的海鲸2000重约200公斤,南海创造了连续潜航37天、航程2011公里的记录,最大潜深1500米,最大速度超过1米/秒,最大持续航速2节。

航向可以用常规的舵面控制,包括飞机上常见的三翼面,或者V形尾,也可以用潜艇上常见的十字舵,或者X形舵。还可以用移动配重导致横滚来转向,就像飞机转向一样,这样阻力损失更低。

水下滑翔是60年代开始研究的,或许是受到U-2侦察机的影响。U-2被誉为动力滑翔机,是因为这确实也是按照动力滑翔机运作的。在起飞和爬升到指定高度后,发动机关闭,依靠滑翔飞行一段时间,只有在高度降低到一定程度后再重新启动发动机,在加速中爬升,直至重新关闭发动机、开始滑翔。U-2轻小的机体和不大的载油量达到惊人的航程(至少11280公里!),正是得益于这样的动力滑翔。

对于水下滑翔器而言,这样周而复始的上浮、下沉很有利于调查不同深度的海洋水文情况,包括水深、流速、流向、环境噪声、温度、盐度、浊度、叶绿素、溶解氧等。水深、流速、流向、环境噪声的重要性不言而喻;温度和盐度有利于勘测水中的温度跃变层,跃变层对声纳好像屏障一样,潜艇躲在另一层就很难被探测到,是各国潜艇活动重要的水文资料;浊度对空中反潜很重要,目视或者可见光搜索依然对浅海潜艇是重要的搜索手段;叶绿素和溶解氧是用于估测海洋生物环境的,这对避免缠绕和吸附也是非常有用的数据,每一次上浮也可以是数据上传、卫星导航定位和接受指令的时候,水下的导航则有三轴陀螺、压力计、磁罗盘等。

水下滑翔的缺点与滑翔机相同:速度较慢,也不宜用于太浅的浅海。但用于水文调查,这不是问题;用于低成本远程侦察,这些缺点也是可以接受的。由于用重力推进,水下滑翔器在航行中实际上是无噪声的,隐身能力比最安静的潜艇还要好。而且压载水舱相对较小,不需要压缩空气排水,上浮时的噪声很低,除了低微的水流声,基本上没有其他噪声,延续的时间也较短。

没有公开资料表明中国的水下滑翔器的研究是从什么时候开始的,已知2016年时中国渔民在南海捞上美国施放的水下滑翔器,中国还进行过抗议。不管是不是受到美国设计的启示,现在中国的水下滑翔器已经进入实用了,首先在南海发现并不奇怪。

南海对历史上的中国曾是天高皇帝远一般的遥远存在。抗战胜利后,林遵到南海兜一圈,插几面旗,蒋介石在地图上画了九段线,就算是宣示主权了。但现在不一样了,中国不仅在南海认真经营,还要把南海打造成堡垒海域,这里将成为中国战略导弹核潜艇的发射阵地,也是反击美国通过南海军事干预台海问题的主要阵地,更是前出牵制美国在澳大利亚、新加坡、菲律宾的军事基地的出发阵地。

不管是潜艇出动,还是反潜战,南海的水文资料都是重中之重。在马六甲、巽他、龙目三个海峡里,马六甲海峡最繁忙,但也最浅,南段(面向南海)只有30多米深。巽他海峡也不深,大约100多米。龙目海峡最深,可达1400米,因此也最适合中国潜艇出入。在印度尼西亚发现的这几个水下滑翔器只是冰山一角。

二战时代,滑翔机是大量空运的主要手段,重要性一度超过运输机(资料图)

但水下滑翔器的作用不止水文调查。

在二战中,由于运输机的数量少、载重量较低,滑翔机一度是空投的主力平台。在大洋深处,水下滑翔机也可以用作投送平台。这不是用于投送海军陆战队或者特种部队的,水下滑翔器可以长时间潜航。人是需要氧气才能呼吸的,但在水下机器人的配合下,无人的水下滑翔器可以用于在战略位置投放水声传感器,被动探测过往潜艇和水面舰船。更进一步,可以用于布设水雷。

如果携带鱼雷,水下滑翔器就成为机动的鱼水雷了。鱼水雷是水雷的一种,传统上是锚雷与鱼雷的结合,布设的位置是固定的,待目标舰船驶过附近的时候,启动鱼雷追击。但锚雷一旦布设,位置就固定了,如果敌情有变,没法重新布设。

用水下滑翔器携带鱼雷,既可以沉底待命,也可以定期上浮,接受新指令,重新部署。这样一来,灵活性和覆盖面积就大多了。水下滑翔器的成本很低,水下滑翔的鱼水雷与系锚或者沉底的鱼水雷相比,成本增加并不多。

甚至可以像用制导组件加装在铁炸弹上,将铁炸弹改造为制导炸弹一样,在鱼雷上加装水下滑翔组件,就成为水下滑翔鱼水雷了。由于鱼水雷的探测距离有限,鱼雷的射程也要求不高,用简化的鱼雷就可以,如果还有足够的剩余寿命,用老式鱼雷改装也可以。

但最重要的用途可能还是在水下组网监视潜艇和水面舰船的过往。大量低成本、长潜航时间的水下滑翔器在海洋里巡弋,作用好比中空长航时无人机监视地面目标一样。水下滑翔器适合在远海水下巡弋,与近海海底固定的水深监测网络互补,将补上海洋态势感知关键的一环。

在这里,长潜航时间和水声探测不是技术难点,难点反而在于水下数据链。由于水下滑翔器航速太低,且不说核潜艇的高航速,连常规潜艇典型的4节“爬行”航速也跟不上,所以发现水下目标的话,应该直接上浮报信。发现水面目标的话,尤其是经过声纹验证为可疑军用舰船的话,反而应该等目标远去再上浮报信,避免被“抓现行”。

如果是敌舰因为无线电信号前来追缴,正好浪费敌人的反潜兵力。水下滑翔器的成本很低,民用的典型成本只有10万美元,换一条甚至几条反潜鱼雷值了,而且扰乱了敌舰的行动。

但水下滑翔器只是无人潜航器的一种,中国也在研制和部署更接近潜艇的潜航器,在国庆70周年阅兵中展示的HSU-001就是其中一种。值得注意的是,中国对HSU-001的基本数据闭口不谈。

据估计,HSU-001长约5米,直径1米,排水量约3吨。采用双轴双桨驱动,具有前后各4具侧推装置。与水下滑翔器相比,HSU-001的潜航时间可能没有那么长,但速度快得多,操控精确得多,运作也要灵活得多。这就是普通飞机与滑翔机的差别。

HSU-001还有显眼的可升降传感器和通信桅杆,艇艏有一个透明圆窗。这样大小的潜航器除了动力、电子设备,艇内就没有多少体积和重量可用于携带武器了,也没有可见的鱼雷管的盖板。但两根传感器和通信桅杆表明,HSU-001具有强大的侦察和监视能力,还可能有强大的电子战能力。

电子战的花招千变万化,但距离是不变的魔鬼。2瓦干扰机在2公里的距离上与1000瓦干扰机在100公里上的功率密度相当。潜航器可以隐蔽地接近到海岸目标,电子战效果比远距离上的飞机或者舰船要好得多。

有意思的是艇艏的透明圆窗,看来这是光电观察用的;加上前后的4对侧推装置,这意味着HSU-001可能具有另一个用处:破坏海底电缆,或者布设海底装置。四对侧推意味着可以精细控制水下姿态,反潜或者一般的水声探测并不需要这样的高精度姿态控制,水文调查也没有这样的必要。但要破坏通信海缆,或者敌对SOSUS的通信电缆,就需要这样的精细。

直接往大概位置扔深水炸弹当然可以达到破坏的目的,但太简单粗暴了,还容易暴露意图。另一方面,如果要往敌对海缆上安装窃听或者干扰装置,更是需要精细和隐蔽。观察圆窗和高精度侧推这是干这用的。当然,还需要水下机器手,这就是在舱盖之后看不见的地方了。

高精度姿态控制的另一个用处是在水下绕过障碍物。在低速无声推进状态下,可以边观察边隐蔽绕行,甚至剪开防潜网,渗透进入严密设防的港口和基地,抵近侦察。然而,在两侧外挂鱼雷后,这样隐蔽进港就可以造成很大的破坏。HSU-001两侧有一排用途不明的安装点,有可能就是用于配装可拆卸的外挂鱼雷挂架的。

如果携带两枚轻型电动直航鱼雷,就可以在隐蔽中接近目标,利用高精度姿态控制精确瞄准,同时在悄悄发射鱼雷后,全身而退。电动鱼雷的噪声低,不易惊动敌人,但速度也低,射程较短,这对近距离偷袭问题不大。直航可降低成本和系统重量,把尽可能多的重量留给战斗部,争取一击毙命。

载人的潜艇在潜航中,不仅推进需要消耗电力,艇员的生命保障系统也需要消耗电力。无人的潜航器不需要对艇员供氧,理论上在水下漂浮的时候根本不耗电,所以只要任务规划得当,潜航时间比常规潜艇长得多。无人的潜航器对安全的要求也较低,可以放心采用能量密度更高的锂电池。

HSU-001属于大排水量潜航器(简称LDUUV),但更大的超大型潜航器(简称XLUUV)正在成为新的热点,其中波音“虎鲸”是代表。这是从长度16米的波音“回声远航者”发展而来的,但插入了10米长的载荷舱,可搭载8吨载荷,总长也增加到26米。动力为柴油机-锂电池,最大航速8节,巡航航速3节,最大航程10500公里,潜航时间可达几个月之久。X形舵使得“虎鲸”很适合浅水使用。

可以肯定,中国的XLUUV已经在路上了。近些年,中国无人机的百花齐放成为世界航空界的一景,在各种航展上抢尽风头。没有理由不认为各种不同大小、不同功能、不同特点的潜航器也在暗香流溢,只是这些天生就是隐蔽战线的“战士”除了不巧被哪国渔民捞上来了,一般都是避开注意,而不是抢镜头的。

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