基于财年预算的美国蛙人特战装备发展现状及动向分析

朱兆彤,陈自立,赵 琪

(中国船舶集团有限公司 第705 研究所昆明分部,云南 昆明,650101)

0 引言

国防预算制度是美国国防财政体系的基础制度。通常,美国国防部会在每年上半年完成下一财年的国防预算报告编制,该报告也称为“总统预算”,正式生效后成为当年的《国防授权法案》。

“总统预算”通常包括“行动和维护”、“政府采购”、“研究、开发、试验和评估”(research,development,test,and evaluation,RDT&E)、“军事建设”等多个分项内容,其中“RDT&E”有各军种科研项目执行情况的概要,包括了项目的主要研究内容、项目经费执行情况、项目经费预算以及项目重要进度节点的完成情况,对于分析美军科研的方向和动态有着较高的参考价值。“政府采购”预算报告则包含了已完成科研阶段装备的采购计划,对于已经定型的装备,可以基于该报告评估装备采购数量、采购价格等信息。

蛙人水下作战具有隐蔽性好、作战效率高的特点,是特种作战任务的重要组成部分,并能给“非对称作战”提供重要支撑。蛙人特战装备通常具备近海港口水域渗透、侦察、爆破、目标指引、反恐及应急救援等能力[1-2]。可以预见,在未来海上和两栖作战中,蛙人特种作战将成为决定海上作战胜利的关键要素之一[3]。美国的蛙人特战装备研究主要由美国特种作战司令部(special operations command,SOCOM)负责,相关项目均归口于编号为S0417 的“水下系统(underwater system)”项目。

文中基于美国2010～2023 财年的国防科研和采购预算对美军蛙人特战装备进行了初步研究,得出美军蛙人特战装备研究的发展现状、研究重点以及美军装备改进的方向。

1 水下特战预算概况

水下特战装备是美军海洋战略部署的重要支撑。2010～2023 财年水下特战装备科研及采购经费变化趋势如图1 所示[4-31]。图2 和图3 为浅水作战潜水器(shallow water combat submersible,SWCS)、干式蛙人输送艇(dry combat submersibles,DCS)、特种作战部队的作战潜水装备(combat diving,CBDIV)、水下舟艇任务装备(underwater craft mission equipment,UCME)项目科研及采购经费预算概况(该项目目前尚未进入采购阶段)。2010～2023 财年,水下特战科研总经费为77 093.6 万美元,平均每年约5 506.686 万美元;采购总经费为48 531.4 万美元,平均每年约3 466.5 万美元。从图1 中可以看出,美军近14 年均持续向水下特战领域投资,大部分年度投资金额超过5 000 万美元,其中,2023 年预算达到8 264.5 万美元,为历年最高。

图1 2010～2023 财年美海军水下特战装备RDT&E 及采购经费预算柱状图Fig.1 The histogram of the RDT&E and procurement defense budget of special operation equipment in FY 2010 to FY 2023

图2 2010～2023 财年美海军水下特战装备SWCS、DCS、CBDIV 及UCME 的RDT&E 经费预算曲线图Fig.2 The curves of the RDT&E and defense budget of special operation equipment in FY 2010 to FY 2023,including SWCS,DCS,CBDIV,UCME

图3 2014～2023 财年美海军水下特战装备SWCS、DCS 及CBDIV 采购经费预算曲线图Fig.3 The curves of procurement defense budget of special operation equipment in FY 2014 to FY 2023,including SWCS,DCS,CBDIV

2 蛙人特战领域重点研究项目

2.1 SWCS

2007 年11 月,美海军启动SWCS 研制工作,其资料图如图4 所示。SWCS 基于湿式蛙人输送艇(swimmer delivery vehicle,SDV)MK 8 进行作战概念研究和技术开发,并在其基础上进行能力提升,适用于各种特种作战任务的运输和部署[32]。SWCS 系统包括SWCS 运载器和SWCS 支持设备,由任务支持设备、打包组件、运输和处理系统组成。SWCS 可从潜艇干甲板掩蔽舱(dry deck shelter,DDS)、水面舰艇和陆地上进行部署。SWCS 上配备2 名艇员,其专用载货区超过5.1 m3,运送能力比SDV MK 8 更强。SWCS 的艇员可戴着水下呼吸器对潜水器进行操纵。该潜水器还将装备精确导航和通信设备。

图4 SWCS 资料照片Fig.4 Picture of SWCS

美国2010～2023 财年SWCS 技术研发预算和采购预算总体情况分别如图2 和图3 所示,年均研发经费约为724.74 万美元[4-31]。2016 财年,SWCS成功通过政府验收并签订生产合同,截至目前,已采购10 台SWCS 和一台工程开发模型(engineering development model,EDM),预计2023 财年完成交付。由于SWCS 样机已研制完成,自2016 财年研发经费大幅下降,主要用于SWCS 后续工程变更和技术更新。

直到2019 财年,EDM 完成初始作战试验和评估,启动SWCS 装备在役改进,包括追踪船态势感知、保暖潜水服、集成美军标准水声数据链系统和推进器工程变更等。2020 财年,新增声呐和雷达告警器、光电/红外传感器开发和自主回收能力开发。2021 财年,新增动力和能源、任务载荷研究。2022 财年,SWCS项目正式定型为SDV MK11,继续预计划产品改进。

2.2 DCS

DCS 资料图如图5 所示。美国2010～2023 财年DCS 技术研发预算和采购预算总体情况如图2和图3 所示[4-31]。该项目样机开发过程中,美国海军特战作战指挥中心共组织开发了三型用户作战评估系统(user operational evaluation system,UOES)1～3,年均研发经费约为2 261.78 万美元。

图5 DCS 资料照片Fig.5 Picture of DCS

UOES1 是美军在2009 年研制的一个基于商业标准的DCS 概念验证机,原代号S301。自2010财年,美军正式立项了DCS 的相关概念设计研究,以期为美军提供更趋于实际应用的干式水下战斗艇。UOES1 具备潜水员干湿转换舱,能够将特战人员送到敌方区域。为了开发具有竞争性的DCS原型样机,2011 财年花费1 406.4 万元开始UOES2型号的设计与原型开发。2012 财年则花费5 164.5万美元,在继续UOES2 型号开发的同时,经过国会批准,研发UOES3 型号。2016 财年,完成了UOES2 和UOES3 原型样机政府验收试验,包括多次干湿转换舱试验,光电红外传感器、银锌电池、锂离子电池、电池管理系统试验;期间UOES3 竞优失败,开始对UOES2 原型进行鉴定试验。2017财年继续对UOES2 原型的试验,此外,由于UOES2的长度和直径大于现役DDS,无法进行潜艇搭载,根据政府需求进行改进,并于2018 财年达到了政府验收指标。

2018～2019 财年,DCS 采购预算分别为5 192.4万美元和5 888.1 万美元,完成了3 艘DCS 的采购,包括一艘编号为DCS #1 的EDM,并完成了DCS 2 和DCS 3 的生产。由于DCS 生产协议的完成,自2019 财年,DCS 科研经费预算大幅下降,主要用于继续整合工程变更来提高DCS 的作战能力以及完成DCS 的研制试验、验收试验和作战试验。

为了提高DCS 的作战能力,自2020 财年,对DCS 的改进分为在现有基础上的改进和开始DCSnext 工程和制造开发。在现有DCS 改进先后聚焦于双锚研究、特征降低、质量减轻、增加DCS 的操作能力,包括DCS 与海军潜艇/水面舰艇互操作性,以及持续将UCME 项目中得到验证的技术引入DCS 中,并进行过时设备的汰换。DCS-next 自2020 财年开展需求开发、建模和仿真工作,预计2024 财年生产出原型样机,但2023 财年该项目被隐去,根据财报中相关描述,其可能是一款可通过潜艇搭载的DCS。

2020～2023 财年,DCS 采购主要集中在配件方面,包括海上运输撑杆、增强型运输舱及大容量锂离子电池[28-31]。

2.3 CBDIV

CBDIV 于2016 财年立项,主要研制内容包括生命支持装备、蛙人推进装备、蛙人导航装备和蛙人通信装备,预期为美国特种作战司令部提供战力,支持SDV、SWCS 和DCS 进行渗透/撤离、后勤供给、水下舰船攻击、海滩清除及其他任务。CBDIV 系统大致组成如图6 所示。美国2016～2023 财年CBDIV 技术研发预算总体情况如图2所示[10-17],年均研发经费约为241.475 万美元。

图6 CBDIV 系统组成Fig.6 System configuration of CBVID

该项目采用边研发边装备的模式,对于同一类设备,选择不同技术路线先后开展研究工作,一旦某一单项技术成熟,即列入装备采购计划。

1)对于生命支持系统中的保暖潜水服装备,分别进行了干式保暖潜水服、电加热保暖潜水服和化学加热保暖潜水服3 种技术路线的研发。对于研发难度较低的干式保暖潜水服,在2017 财年即列入装备采购计划,而电加热和化学加热保暖潜水服,则在2021 财年才完成了研制,并在2022财年将电加热潜水服列入采购计划。美军在2017～2019 财年共完成了41 套保暖潜水服的采购,包含初始备件共花费330.7 万美元,平均单套采购成本约为8.07 万美元。

对于水下呼吸器,SOCOM 计划于2022 财年开始超深闭式呼吸器研制,2023 财年完成研制,2025 财年开始采购;计划于2024 财年开始氦氧呼吸器研制,2025 财年研制完成。

2)对于蛙人导航设备,分别在2017 财年启动了手持导航仪的研制,计划于2020 财年开始采购;在2019 财年启动了小组导航仪的研制,计划于2023 财年开始采购,并将于2025 财年启动下一代手持导航仪的研发工作。

3)对于蛙人推进装备,SOCOM 于2020 财年启动了腿侧助推器的研发,2022 财年开始采购,计划于2026 财年开始下一代腿侧推进器的研发;2020财年开始单人推进器的研发,2021 财年完成研制,并计划在2023 财年开始采购;小组推进器在2021财年开始研发,计划于2022 财年研制完成,2023财年开始采购。

4)对于蛙人通信装备(如图7 所示),其最初的研发目标图像为实现一套跨介质、具备人机协同能力,以及蛙人与多种水下平台之间互联互通的声/光组合通信系统,其光学信道具备图像/视频通信能力。在研发过程中,其研究内容逐渐固化到安卓战术攻击套件 (Android tactical assault kit,ATAK)集成、水下声光组合通信、跨介质通信浮标和水下通信网络4 项研究内容。在这些研究内容中,声光融合通信最先研制完成,然而其采购计划却多次延后,由最初的2021 财年延后至2023 财年。

图7 蛙人水下通信系统工作流程Fig.7 The workflow of diver underwater communication system

ATAK 是一套单兵战术终端,可实现行动策划、数据共享、高程数据可视化和目标管理。基于ATAK,蛙人特战小组可以做出更明智的决策并快速响应威胁。ATAK 和跨介质浮标于2021 财年开始研制,至2022 财年研制完成,并计划于2023财年开始采购。蛙人水下通信网络则已在2021 财年开始研制,目前暂时没有研制完成时间和开始采购时间的规划。

2.4 UCME

不同于上述装备研究,UCME 是美国在2020财年提出的新概念,该项目整合了蛙人特战装备领域亟待解决的新兴共性需求,提供了快速响应能力,其主要目的是为现有装备提供技术更新,以纠正系统缺陷,提高装备寿命,增强水下装备利用和开发新兴技术的任务能力。UCME 专注于技术成熟度达到6 级技术的兼容性、成熟度和适海性,最终成功应用到水下装备,为海事项目提供更强的支持。2020～2023财年,UCME 年均科研预算高达1 588.5 万美元,主要包括以下研究: 水下导航,海上指挥、控制、计算机、网络、情报、监视、侦察(command,control,communications,computers,cybersecurity,intelligence,surveillance and reconnaissance,C5ISR)/态势感知(situation awareness,SA),生命支持,水下动力能源和其他确保介入技术[14-17]。

1)对于水下导航,主要发展水下导航测绘技术研发升级。2020 财年,UCME 提出研究水下导航测绘升级;2021 财年,完成了应用于SWCS 的水底地形建图技术研究;预计2024 财年,完成应用于DCS 的先进水下地形匹配导航技术研究,2026财年开始自动地形建图技术研究。

2)对于C5ISR/SA 而言,2020 财年,开始C5ISR/SA 和声信号截获研究;2021 财年,完成SA 研究;2022 财年,在C5ISR/SA 技术研究方向上,声信号截获接收机技术成熟度将得到有效提升;预计2023 财年完成声信号截获接收机研究,并开始研发SWCS 下一代增强潜望镜;2024 财年,开始创新海底有效载荷研究;2026 财年,开始进行认知导航技术研究。

3)生命支持技术是UCME 研究的重点。2020财年,开始将先进的生命支持技术引入DCS 项目;2022 财年,开始将先进的生命支持技术引入SWCS技术研究;预计2023 财年,进行基于降低水下特征的生存性技术研究。

4)对于水下动力能源,2020 财年,开始动力权衡分析研究;2021 财年,完成动力权衡分析并开始带容错机制的锂离子电池(Li-ion battery with fault tolerance,LiFT)技术的研究;预计将于2023 财年开始研究应用于DCS 的带关键电池管理系统的LiFT;2014 财年将开始研究DCS 和MK 18 型UUV的铝-水一次电池技术和锂离子电池集成技术,并将于2025 财年开始下一代锂离子电池集成技术的研究。

5)其他确保介入技术,2020 财年开始并完成有效载荷增强研究,2022 财年完成DCS 质量减轻研究。2023 财年,开始机器学习技术集成至DCS的研究,2024 财年完成舰队互操技术研究,2025 财年完成UUV 干扰器材研究。

3 蛙人特战装备发展动向及特点

3.1 发展动向

通过长时间的装备发展、技术探索和作战经验总结,目前美军蛙人特战装备基本分为3 条产品线,即SDV(如SDV MK 8、SWCS)、DCS 和CBDIV。

1)对于SDV,其发展时间最长,技术最成熟,作战经验最丰富,参与过多次实战行动,目前约有10 艘SDV 处于现役状态,是目前美军执行特种水下渗透任务的主要装备。对于这一型装备,其总体布局已经较为成熟,在改进研发过程中变化较小,研发主要聚焦于集成更加先进的探测通信等电子系统和更加先进的能源系统。

2)对于DCS,基于目前资料分析,其使命任务和运用方式仍处于探索阶段,美军依然在尝试不同的总体设计方案。第一代DCS 即先进海豹运输系统(advanced Seal delivery system,ASDS)可由潜艇直接搭载投送,搭载能力强,整体尺度和质量均较大,ASDS 项目失败后,美军对于DCS 的作战运用方式发生较大变化,导致2010 年启动的DCS 项目的尺度与质量大幅减小,搭载能力也显著降低,同时不能通过潜艇搭载,只能由水面舰艇或空中平台搭载。最终,仅向美军交付2 艘DCS。

据2022 财年预算报告以及2023 财年预算报告中转入涉密项目研制的DCS-next 项目相关描述可推测,美军目前可能已启动可由潜艇搭载的大型DCS 的研制工作。

3)对于CBDIV,美国基于其自身和西方盟国庞大的民用潜水市场培育出的多家专业潜水装备企业,充分吸收民用潜水领域的先进技术和研发能力,通过较低的研发投入就可获得大量的高技术装备。其相关经验值得借鉴。

3.2 研发特点

美军水下特战装备研发一直注重体系化作战和装备之间的协同。早在上世纪80 年代,美国海军提出了协同作战能力的系统概念,该系统使海上战斗群成为一个有机的交战整体[33]。协同作战打破了单一装备功能不足的限制,充分发挥各自的优势,能更加有效地完成作战任务,其必定成为未来战场的主要作战方式。

在水下特战任务中,水下特战平台由于受体积和动力能源系统的限制,通常通过潜艇、飞机及舰艇等平台进行投送,增加了作战距离。例如,SDV、DCS 可从潜艇DDS 水下释放与回收,也可通过水面舰艇吊放或飞机空投等方式进行投送;轻型DCS(DCS-L)和中型DCS(DCS-M)在设计之初,也是考虑由DCS 以及潜艇进行投送;CBDIV 也支持通过SDV、SWCS 和DCS 等输送装备进行渗透/撤离。在实际水下作战过程中,通过潜艇或其他平台搭载水下特战装备和特种作战蛙人到指定目标区域,蛙人利用配套特战装备开始任务,在完成任务后返回至潜艇或其他平台。

在近年多项装备研制项目中,也将舰队互操作性(fleet interop)、集成统一的水下数据链、集成统一的单兵战术终端ATAK 等提升体系协同能力的研究项作为装备研制的重点内容。

协同作战是增强水下特战装备作战能力的关键。为了实现协同作战,根据装备和平台之间的特性进行组合匹配,对水下特战装备或协同平台进行针对性设计或适应性改装。协同作战将大幅拓展水下特战装备作战的范围,同时提高水下特战装备执行综合性任务的能力。

4 蛙人特战装备研发项目管理特点

4.1 灵活性

不同于我国以五年计划为周期的项目管理和运行体制,美国实行以每财年预算-决算为基础的项目运行体制,项目立项时通常只包括最近3 年的预算而且预算调整相对容易。美军进行装备预研或研制时,习惯于先创造条件让项目开始运行,因此在项目立项时,常常只有一个大概的方向或目标图像,具体的研究内容往往随着项目运行才渐渐固化。这样的体制对项目的承研机构比较友好,对于承研机构容错空间较大,容易产出原创性强的成果,但相对军方则面临较大项目超支、延期甚至整体失败的风险。

4.2 延续性

美军在进行装备研发时,部分项目其研发活动并不随产品交付而结束,而是贯穿项目研发的整个阶段。美军通过多种灵活手段,始终保证装备可以利用最新的工程技术以保持装备技术水平的领先。这些手段主要有:

1)工程发展模型系统建造。对于较为复杂的装备,如DCS 项目和SWCS 项目,美军通常会在工程制造和开发(engineering and manufacturing development,EMD)阶段专门生产一套EDM 系统,该系统通常不直接交付部队,而是用作新技术的验证以及各项试验认证工作。这样的模式确保在服役装备技术状态的前提下,也有利于新技术的快速验证和新质作战能力的快速形成。

2)预计划产品改进。这是一种形成于20 世纪70 年代的装备采购流程,其主要内涵是由于技术成熟度、经费、技术路线选择及研制进度等问题,装备的某些性能无法在首批交付的产品中实现,这些特性由项目管理人员在项目规划过程中进行预先规划,在装备开发初期先采用成熟技术,并在装备交付或使用过程中按计划进行改进。这样的项目管理方法通常应用于更新换代较快的电子和软件系统上,用以保证在项目的整个生命周期中,这些子系统都能具有一定的先进性。

3)工程变更、技术插入和过时系统更新。这3 项活动是美军装备在进入采购阶段后保留的常规科研活动,用以保证装备在整个生命周期中的先进性。

5 结束语

作为蛙人特种作战的基础,蛙人特战装备研发愈来愈受到各国重视。从美国历财年经费预算文件可以看出,美军很早就开展了蛙人特战装备研究,相关领域技术已趋成熟,但生命支持、导航、通信、有效载荷等相关技术的创新研发依旧是蛙人特战装备的研发重点。针对具体装备发展需求,每一财年进行一次项目设计规划和资金预算,使得预算具有较大的灵活性,及时调整投资工作重点,放弃过时的系统和程序,并投资于前沿技术开发和能力建设。了解美国蛙人特战装备的发展动向,可为我国未来蛙人特战装备研发提供参考。