大型無人水面載具(LUSV)

美國海軍從2020財年開始發展的大型無人水面載具(LUSV)能搭載偵測與武器裝備,

能由多艘LDSUV自行組成「幽靈艦隊」或配合一般有人水面船艦聯合作戰,是美國海軍

分佈式海上作戰(Distributed Maritime Operations)的重要體現。

美國海上系統司令部(NAVSEA)為伊拉克建造的近岸支援船(Offshore Support Vessel,OSV)。依照美國海軍規劃

,頭兩艘用於研發、測試的LUSV原型可能會以OSV的船型為基礎來發展。

奧斯特美國分公司(Austal USA)在2019年海上、空中、太空軍備展(SAS 2019)中展出的LUSV提案,以該廠

為美國海軍建造的先鋒級(Spearhead class)遠征快速運輸艦(EPF)為基礎,艦體中部可搭載MK-41垂直發射器。

阿特拉斯北美分公司(North America)與哥倫比亞集團(The Columbia Group)在2020年海軍水面船艦協會年度論壇

(SNA 2020)公布了該集團的LUSV概念,以德國TKMS集團的MEKO A-100巡防艦的船體為基礎發展而來。

──By Captain Picard


 

起源

在2017年2月下旬,美國海軍水面船艦項目主管辦公室(Director of Surface Warfare,OPNAV N96)主管神盾艦與反彈道飛彈防禦(Aegis and Ballistic Missile Defense)的助理部長Chris Sweeney上校向美國海軍研究所(USNI)透露,美國海軍正進行未來水面作戰船艦(Future Surface Combatants,FSC)概念研究,打算發展一系列不同的船艦來取代美國海軍現役巡洋艦、驅逐艦以及LCS濱海戰鬥船艦,構成未來數十年的美國海軍水面艦隊。此時FSC的需求與細節尚未完全確定,初步方向是發展三種水面作戰船艦,包括一種大型船艦、一種小型船艦以及一種無人的水面作戰載具,這些不同水面作戰平台會由共通的整合作戰系統(integrated combat system)來結合;這個計畫後來發展成水面作戰能力演進計畫(Surface Combatant Capability Evolution Plan,或稱Surface Capability Evolution Plan,SCEP)。這項計畫也代表美國海軍正式決定引進無人化水面作戰平台。

在2017年2月15日美國海軍工程社群(American Society of Naval Engineers)的科技、系統、船艦會議(Technologies, Systems and Ships conference)中,Chris Sweeney上校透露美國海軍已經在2016年10月完成兩項作戰能力評估,檢視美國海軍目前作戰與技術上的缺口;這兩項評估都指出,美國海軍必須加強致命性(lethality)、武力分佈( distribution of forces)、人機團隊(human-machine teaming)、整合效用(integration of effects)等四個方面。基於這些評估,加上美國海軍的未來艦隊架構(Future Fleet Architecture)研究,美國海軍的水面艦社群準備在2017年6月進行大規模的兵棋模擬推演,初步驗證相關的概念,然後在7月產出「水面武力初始概念文件」(Surface Force Initial Capabilities Document)。在這些初步概念論證中,包括用來取代現役神盾巡洋艦、驅逐艦的未來大型水面船艦;此外,還有更具野心的各型無人水面載具,會議中有更多更廣泛的討論,包括是否該推出多種不同尺寸、不同酬載、不同能力、不同船體設計(如單體或小水面雙體等)的無人載具來函蓋各種作戰需求,以及無人水面載具與其他水面作戰船艦該如何整合(例如戰鬥系統的整合程度)等等。而FSC的載人船艦設計也會配合這些無人水面載具。



大型無人水面載具(LUSV)出現

在2019年3月12日,美國海軍公布2020財年預算草案,其中首次出現大排水量無人水面載具(Large
Displacement Unmanned Surface Vessel,LDUSV)項目,又稱大型無人水面載具(Large
Unmanned Surface Vessel,LUSV)。依照此時的規劃,美國海軍打算在接下來五個財年(2020至2024財年)花費27億美元研發並購置10艘LUSV,每個財年訂購兩艘,在2020財年首先申請4.47億美元進行研發並 建造首批兩艘,主要用於研究與發展。 相較於2019財年,美國海軍在2020財年為MUSV申請的研發預算增加2400萬美元,為LUSV項目申請的研發預算增加3730萬美元,使得這些USV項目進度加快,並在2021財年起從研究發展測試評估(Research, Development, Test and Evaluation,RDT&E)進入購買(procurement)階段。美國海軍作戰部長(Chief of Naval Operations,CNO)約翰.李查森上將(Adm. John Richardson)表示,美國海軍將LUSV項目列為高度優先,類似MQ-25航母無人加油機項目。

美國海軍海上系統司令部(NAVSEA)發言人Alan Baribea表示,LUSV項目是美國海軍分佈式海上作戰(DistributedMaritime Operations,DMO)的重要一環,能提供相對低價、高持續性、能針對不同任務重構的無人船艦,裝載各種不同的作戰籌載,支持美國海軍一般有人船艦的作戰。LUSV能在前沿地區部署與作業,多艘無人LUSV可進行群體作業,或者編入一般有人艦艇的戰鬥群執行反水面(Anti-Surface Warfare,ASuW)與打擊作戰。

美國海軍發展各型無人水面載具的起點是先前國防部先近防衛研究計畫局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)的連續追蹤反潛無人載具(ASW Continuous Trail Unmanned Vessel,ACTUV)項目(另有專文介紹) ,此項目建造了海獵人號(Sea Hunter)無人水面載具來驗證與展示相關技術。在2018年2月,ACTUV項目正式從DARPA移交給美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research,ONR),美國海軍將海獵人號項目作為本身中型無人水面載具(Medium Displacement Unmanned Surface Vessels,MDUSV)的起點;而MDUSV相關經驗自然也能提供給LUSV項目。

這些大、中、小型無人水面載具都透過網路與其他有人、無人水面船艦連結。先前美國海軍艦隊曾表示,希望發展中型無人水面作戰載具,部署在大型水面作戰船艦的前方,擔負偵察監視等工作。美國海軍希望各型無人水面作戰船艦都能至少以半自主(semi-autonomously)地運作。依照這樣的作戰規劃,LUSV未來實際部署時,可能依照不同功能和任務,搭配不同的裝備模組,例如有些LUSV節點主要作為感測節點,向作戰網路提供情報資料;而某些LUSV則主要作為火力節點,搭載較多數量的飛彈。

美國海軍對於引進大型無人水面載具相當堅決,即便此時相關需求和規格尚未確定,但確定將盡快發展這種能力並引進艦隊;為此,美國海軍還在2020財年預算中調整許多原有的船艦維護和購置計畫,包括打算取消哈利.杜魯門號(USS Harry S. Truman,CVN-75)航空母艦原訂在2024財年進行的更換燃料棒與複雜檢修(Refueling and Complex OverHaul,RCOH)工作,等於將這艘航空母艦提前除役,此外還推延一些新兩棲艦艇的訂購時程(包括LHA-9以及LPD 17 Flight 2等)以及取消部分現役艦艇的維護升級(例如放棄提康德羅加級的延壽升級工程),減少戰機採購數量,甚至將未來大型水面作戰船艦(LSC)的訂購時程推遲兩年,把更多資源經費用來發展未來新能力、新裝備項目。

在2020年5月22日,美國海上系統司令部(Naval Sea Systems Command,NAVSEA)整合水面作戰系統項目執行辦公室(Program Executive Office Integrated Warfare System,PEO IWS 8.0)在政府招標網站(beta.sam.gov)發佈了兩項需求徵詢書(Request for Proposal,RFP),分別是LCS殺傷力與生存性提升(LCS lethality and survivability upgrades)以及大型無人水面載具(Large Unmanned Surface Vehicle,LUSV)的作戰系統,公布期限到7月22日。PEO IWS 8.0的官員透露,這個項目是在為自由級、獨立級兩型LCS以及LUSV提供作戰系統船艦整合測試項目(Small Surface Combatant,SSC)作戰系統船艦整合測試(Combat System(CS) Ship Integration and Test(SI&T)),從2021財年執行到2031財年,主要項目包括:

1.發展與更新測試文件下列:戰系空間布置(CS Space Arrangements)修改與升級、戰系安裝控制文件(CS Installation Control Documents)、戰系介面控制文件(CS Interface Control Documents)

2.提供工程支援

3.執行戰系安裝與測試計畫(CS Integration and Test Planning)

4.進行海上戰系整合與測試工作(Waterfront CS Integration and Test)

5.支援交付後測試團隊(Post-delivery Test Teams)

 

LUSV前身:大君主計畫

LUSV項目是五角大廈戰略能力辦公室(Strategic Capabilities Office,SCO)在2017年提出的科研項目大君主幽靈艦隊(Project Ghost Fleet Overlord)的延伸。大君主計畫是以現有成熟的無人自航相關技術與載具為基礎,整合出具有作戰能力的中型與大型水面無人載具,可搭載至多40噸的任務籌載,在5級海象以內獨立無人作業90天 而不需要任何支持維護,出航後幾乎不需要人員的介入控制,期間自主航行時完全遵照國際公認的海上 導航與避碰規則慣例;此外,也能與有人和無人船隻編成戰鬥群一同作業,期間能與編隊中其他有人和無人水面船艦保持溝通。基本上,「大君主計畫」希望能發展的無人水面載具,能執行有人作戰船艦擔負的大部分任務。

美國國防部主導的大君主「幽靈艦隊」項目中,將兩艘現有民用船隻改成無人水面船隻來

驗證一系列關鍵技術,第一階段(Phase 1)概念演示在2020年9月完成。

「大君主計畫」包括發展了一系列核心的自主無人航行、通信、指揮管制(Command and Control,C2)部件,並整合在一艘原型無人水面載具上,能無縫地與現有艦隊聯合操作,此外還包括與各種不同任務籌載整合、操作測試,涵蓋電子戰、打擊作戰、反水面作戰等。相關的關鍵軟硬體系統都採冗餘配置,提高長期自主運作的可靠度與生存性。

「大君主計畫」規劃了一個兩階段發展計畫,第一階段(phase I)持續12個月,包括向業界徵集可行的方案,要求發展一種符合需求的水面載具,需求包括航程達4500海里,能在5級海象正常作業,至少能裝載80000磅(約36287kg)的籌載,水面載具為搭載的籌載提供功率75KW、450V、60Hz的三相交流(AC)電源。而第二階段(Phase II)則是根據業界提出的草案,選擇幾組最有競爭力的廠商團隊進行進一步的整合與測試。此時,大君主計畫第一階段已經解密,第二階段則仍然保密。對於大君主計畫的執行進度,海上系統司令部基於保密規定,拒絕提供相關資訊,只表示海軍從2020財年起申請預算,執行大君主計畫的相關延伸項目。 美國海軍LUSV項目在2020財年訂購的首批兩艘是用於技術展示的原型,由五角大廈SOC進行測試,並作為後續艦的技術模版。

在2020年6月下旬,海軍少將Casey Moton透露,一艘大君主幽靈艦隊項目的無人船隻剛剛完成在諾福克海灣的來回自主航行,期間行經1400海里,過程中字主導航系統完全遵照海上防碰撞國際慣例(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)操作;這項航行試驗與先前DARPA的海獵人號(Sea Hunter)中型自航載具從聖地牙哥到夏威夷的往返自主航行測試類似,在航行期間曾經過少量的人力機械檢修維護,但整個航行過程完全沒有人員操控的介入。大君主幽靈艦隊項目在2020年9月進行第一階段(Phase I)的總結。在2021財年年底,兩艘大君主幽靈艦隊項目的大型水面載具會配屬到由松華特級驅逐艦為主體的水面作戰第一中隊( Surface Development Squadron 1, SURFDEVRON 1) SURFDEVRON 1會操作松華特級、大君主計畫原型無人面載具、從DARPA轉移給海軍的海獵人(Sea Hunter)以及LDUSV原型載具,進行各項關於無人水面載具和有人船艦聯合作戰運用的實驗。

海軍LUSV項目的出現,等於是SOC的大君主科研項目轉入快車道,成為海軍正式採辦項目,意味美國海軍對於無人技術的信心快速增加,可以滿足美國海軍迫切的新戰略需求,抑制中國等主要對手迅速成長的區域反介入(anti-access area denial)能力,維繫美國海軍在未來可能戰爭之中的遠程打擊能力。

LUSV的初步構想

在2019年3月13日,美國海軍海上系統司令部(Naval Sea Systems Command,NAVSEA)下主管無人與小型作戰載具(Unmanned and Small Combatants,USC)的項目執行辦公室(Program Executive Office,PEO)、無人海事系統專案辦公室(Unmanned Maritime Systems Program Office,代號PMS 406)發出了LUSV項目的信息徵詢書(RFI)。依照美國海軍研究發展與採辦辦公室(Research, Development and Acquisition )發言人Danny Hernandez透露,這份RFI要求業界提供更多相關技術方案(基於大君主計畫)。Danny Hernandez表示,大君主計畫以實驗性質為主,而這份RFI則是分開的獨立項目,準備啟動LUSV的原型載具計畫。

美國海軍主管預算的海軍助理部長( Deputy Assistant Secretary of the Navy for Budget)蘭迪.克里特少將(Rear Adm. Randy Crites)向媒體表示,LUSV是美國海軍打算發展的「幽靈艦隊」(ghost fleet)的一環,排水量大約是同時間規劃的FFG(X)飛彈巡防艦(約6000噸級)的三分之一,成本比有人船艦更低廉,裝備各種感測系統與武器系統。蘭迪.克里特少將表示,依照此時的構想,LUSV長度約200至300英尺(60.96~91.44m),排水量約2000噸級;而早先美國海軍對於水面無人作戰載具的長度設想是164英尺(約50m)。此時,美國海軍對於LUSV的需求尚未正式完成,作戰概念(Concepts of Operation,CONOPS)正在研擬之中。在先前,美國海軍曾透露LUSV可能擔負類似過去武庫艦(arsenal ships)的角色,搭載攻擊性飛彈,成為水面作戰群的打擊火力來源;蘭迪.克里特少將表示,垂直發射系統也是LUSV考慮的裝備。

在2018年12月中旬,美國海軍作戰部(CNO)的水面作戰部門主管(Surface Warfare Director)羅納德.巴克斯奧少將(Rear Adm. Ronald Boxall)接受防務新聞專訪時表示,過去美國海軍的思維是建造柏克級神盾驅逐艦之類強大、昂貴、盡可能塞入各種作戰裝備的大型水面船艦,而如今美國海軍開始思考船艦平台可以縮小到什麼程度,上面還能容納所需的能力?以及哪些方面可以實現無人化,使得船艦平台得以盡可能小型化?羅納德.巴克斯奧少將在專訪中表示,美國海軍目前有104艘大型水面作戰船艦(提康德羅加級神盾巡洋艦以及柏克級神盾驅逐艦),此外還打算配置52艘小型水面作戰船艦(LCS以及FFG(X)),大、小型船艦的數量分配有點顛倒。因此,未來美國海軍打算建置數量較多、體型較小、購置與維護成本都低廉得多的無人船艦,由大型有人水面船艦控制,成為一支「幽靈艦隊」(Ghost Fleet)。

面對中國急速擴張的海上勢力,分佈(Distributed)是美國海軍未來發展的關鍵策略,包括分佈式殺傷(Distributed Lethality)以及隨後進一步發展的分佈式海上作戰(Distributed Maritime Operations)等概念;
在這些概念中,美國海軍的水面作戰資產將恢復積極攻勢部署,盡可能向中國軍力範圍施壓,迫使中國
投入更多情報與監視資產來因應,從而減少中國軍力可用於攻勢打擊的資源(1980年代美國壓迫蘇聯的「前進戰略」也有類似企圖)。而LUSV項目就是分佈式海上作戰的一個重要概念,由於購置成本較低且無須寶貴的人力來操作,相對於傳統的有戰艦,美國海軍能建造與部署更多無人水面作戰船艦,以相對較少的支出癌來抗衡中國海軍在南中國海、東中國海的軍力。

依照2019年5月上旬華盛頓的海上/空中/太空展(Sea Air Space 2019)透露的信息,美國海軍計畫將AMDR-S/SPY-6系列主動相位陣列雷達安裝在LUSV上,有人作戰艦艇通過資料鏈取得LUSV的探測數據,然後以自身武器接戰。

在2019年7月下旬,美國海軍海上系統司令部(US Naval Sea Systems Command)發佈MDUSV的需求徵詢書草案(draft RFP),並打算在2020財年第一季簽署第一艘MDUSV原型的研發建造合約。MDUSV的任務包括水雷反制、佈雷、武裝偵察、情報監視(ISR)、反制群集(counter-swarm)攻擊等任務。隨後在2019年8月14日,美國海軍也針對LUSV項目向業界發佈一份類似的RFP草案,其中LUSV將配備垂直發射系統,具備打擊能力。LUSV能以全自主(semi-autonomous)或半自主(fully autonomous operation)方式運作,操作者能以人在迴路(operators in-the-loop)方式遙控,或者以operators on-the-loop操作(LUSV以自主模式運作,關鍵指令與許可由操作人員下達)。

在2019年12月,美國海軍艦隊武力指揮部(US Fleet Forces Command)發佈一項通知,要求各艦隊為大型與中型水面載具(LUSV與MUSV)發展作戰概念(Concept of Operations,CONOPS),包括在初始作戰能力(IOC)階段所需的作戰能力,組織、人力、訓練、裝備、維持,以及與其他水面艦隊如航母打擊群(Carrier Strike Groups)、遠征打擊群(Expeditionary Strike Groups)、水面作戰群(Surface Action Groups)的整合運作。

LUSV/MUSV項目的CONOPS發展團隊(CONOPS Development Team,CDT)會為特定的主題組織委員會,制訂LUSV/MUSV項目在IOC階段時的作戰、維持能力、人員招募以及未來的潛在發展等等。在初始階段,CDT包含八個主要領域,範圍涵蓋指揮管制(C2)與情報監視偵察(ISR)相關的挑戰,以及建立基地、維持、部署概念等,而最終草案預定在2020年9月15日公布。在早先初始階段,MUSV的任務聚焦在情報、偵察、監視(Intelligence, Surveillance and Reconnaissance,ISR)與電子作戰(Electronic Warfare,EW),而LUSV則著重水面作戰(Surface Warfare,SUW)與打擊任務。而配合航母打擊群、遠征打擊群(、水面作戰群作業時,LUSV與MUSV的功能也會隨之變化。

LUSV具有模組化的任務能力,能搭載包括垂直發射器在內的感測、射控與武器裝備,能依照不同任務需求更換不同的任務與武器籌載。 LUSV具有良好的可負擔性、高續航性能、可重構彈性等,船體平台由現有船型發展而來。LUSV能以無人操作或讓人員介入操作迴路,在港灣中迴旋、航行時可由人員操作。現階段美國海軍打算讓LUSV與一般有人艦隊一同操作,用於前沿偵察、增加態勢感知以及分散布置更多火力。LUSV服役初期的主要任務是反水面作戰、遠程打擊,未來則擴展到反潛作戰與魚雷反制等任務。

然而在2020年1月,消息傳出美國眾議院在2020財年國防授權法案中通過,暫時禁止海軍爭取在大型無人水面載具(LUSV)項目中加入垂直發射系統(VLS)。美國國會立法暫時禁止在LUSV上配置垂直發射器的主要原因是認為無人船艦相關技術尚未成熟,例如現階段美國海軍的LUSV規格需求完全看不出要如何自衛;在這些問題釐清之前,眾議院拒絕把垂直發射器與先進武器系統安裝在無人艦上。另外,也有可能是美國國會擔心海軍將更多作戰能力分散到LUSV上,就會刪減常規的大型水面作戰艦艇數量並推遲相關項目。

美國海軍表示,眾議院這項法案已經對現階段LUSV項目造成困擾,因為包含VLS的LUSV概念設計需求徵詢書(RFP)已經在2019年年底發佈,此時美國海軍已經收到廠商回覆。美國海軍透露,目前可能的解決方案包括:在下一次預算中爭取通過搭載VLS,但是由於時間太短,官僚程序可能趕不上;第二種可能是先直接依照有VLS的設計來建造,等國會通過之後才追加預算添購;而第三種方案則是推遲裝載VLS的LUSV的建造時間。美國海軍消息人士透露,如果海軍另外發佈沒有VLS的LUSV招標作業,設計必定會大不相同。

 

LUSV主要技術需求:

依照美國海軍對大型無人水面艦(LUSV)的定義,其性能需求與技術指標如下:

尺寸:載具長度介於60至100公尺間。

排水量:約2000噸級

航速需求:在平靜水域下,持續航速至少要達到27節(門檻值),理想目標值是30節以上。

故障後航行能力:因故失去任一具推進器之後,還能至少能維持16節航速(最低門檻),理想目標值是20節以上。

續航力:以19節以上速率巡航時至少4500海浬。

自持力:在無須人力維護支持(例如補充燃料、潤滑油等)的情況下,至少能獨立在海上作業30天(門檻值),理想目標值為90天。

使用燃料種類:初期目標是能使用NATO F-76船用高硫柴油,後續目標則為能兼容於NATO F-76柴油與F-44(JP-5)航空燃油。

發電功率需求:最低門檻為300kW,理想目標為500KW;其中至少75KW需用於任務籌載。

故障後發電功率:因為任何單一組件故障而導致一組發電機和一套輸配電系統後,整體發電與輸配電功率不得低於200KW。

耐海能力需求:搭載任務籌載時,在五級海象以上(依照北約NATO STANAG 4194定義)能維持足夠穩定性並順利執行任務,在七級海象以上(NATO STANAG 4194)能存活。在五及海象以內能讓人員登船、離船。

上部空間與強化甲板能搭載40000磅級的酬載。

例行的航行操作如進/出港(由拖船輔助)、海上加油、在船隻上層結構或船體機艙內進行緊急維修等等,編制至多四名人員(基本要求);目標是可完全自主導航進出港,無須拖船輔助。

能搭載四名無武裝人員進行最多7天的短期作業。船上提供基本的起居空間(依照2016年12月21日頒佈的北約NAVSEA Technical Publication T9640-AC-DSP-010/HAB Revision 1標準)、七天所需的食物飲水等生活物資,並攜帶充氣式救生筏。

能夠搭載各式模組化裝備酬載,初始服役任務需求為情報監視偵察作業以及電戰干擾反制任務。

航行能力要求:門檻要求是能安全地進行自主航行,自主航行能力包括航路規劃、規避靜態物體(例如迴避浮標、低於載具吃水的淺水域等)、執行任務所需的能力等等。目標能力是能自動感測周遭環境並自動做出相應的機動,與附近水域船隻靠近時能依照國際國際海上避碰規範(COLREGS)進行對應機動。船上的無人自主航行系統應符合IA compliant。

載具上的設計必須能防止未授權人員的非法登船,但讓經過授權的合法人員與美國軍事人員很容易地存取。

關於自主航行操作系統的實作計畫,業界提出的方案必須盡可能運用現成的工業系統與選項。自主控制系統需採取模組化架構,能選擇使用不同的部件如感測器、軟體(含導航、障礙迴避、機電控制、運作間是管理、任務行為等)與籌載。自主控制系統架構允許自航載具由外部的控制系統進行遙控(人在迴路),只需要一名人員就能遠端監視與控制。自主航行控制系統的初期目標是一人能監視與操控一艘USV,理想目標則是一人就能夠操控多艘。

每艘LUSV能開始建造後16到18個月交付。

 

2020財年的船艦數量刪減與艦隊結構調整。

在2019年12月26日,防務新聞(Defense News)報導,依照美國國防部在12月16日提交白宮預算辦公室(Office of Management and Budget,OMB)的一份備忘錄,美國海軍改變了2020財年預算的造艦計畫。在這份計畫中,美國海軍在接下來五個財年(2021到2025)的後續軍費計畫(Next Future-year Defense Program, or FYDP)中,原訂幾個主要造艦計畫都遭到刪減與推遲,此外也打算在接下來數年內除役多艘水面作戰與兩棲艦艇。依照這份備忘錄,2021到2025財年期間的造艦預算刪減94億美元(約8%),美國海軍現役船艦數量會從2019年的293艘降到2025財年的287艘。

例如,OMB這份備忘錄則提到,海軍打算延後FFG(X)的生產速率,在2021、2022財年各只編列一艘,2023、2024財年編列兩艘,2025財年增為三艘,2021到2025財年的五年期後續軍費計畫(Next Future-year Defense Program, or FYDP)只編列9艘(依照稍早美國海軍提交國會的2020財年預算,打算2020財年編列首艘FFG(X)飛彈巡防艦的預算,隨後以每財年兩艘的速率編列直到2030財年,意味著接下來五個財年FYDP編列10艘)。

此外,國防部備忘錄也顯示海軍降低了維吉尼亞級攻擊核潛艇的生產速率;原本美國海軍提交國會的2020財年預算的30年艦計畫中,打算在接下來10個財年每年編列兩艘,但國防部備忘錄則顯示海軍在2021財年只訂購第一艘擁有加長VPM艙段的維吉尼亞Block V。這份備忘錄記載了其他縮減艦隊規模的措施,包括原訂購買12艘柏克Flight 2A降為七艘,除役三艘惠德比島級船塢登陸艦惠德比島號(USS Whidbey Island LSD-41)、日耳曼敦號(USS Germantown LSD-42)以及崗斯頓豪爾號(USS Gunston Hall,LSD-44),加速除役提康德羅加級飛彈巡洋艦,將最早的四艘(LCS-1~4)在2021財年提前除役,並取消通用輔助多任務平台計畫(Common Hull Auxiliary Multi-Mission Platform program)。依照OMB這份備忘錄,到2025財年,美國海軍將除役13艘提康德羅加級。

OMB備忘錄並未說明美國海軍調整造艦計畫、降低大型艦艇數量的原因,然而美國海軍顯然正在積極重新檢討艦隊結構,例如降低大艦的比例(包括減少柏克Flight 3數量、提前除役部分提康德羅加級等),建造體型較小、成本相對低廉且數量更多的FFG(X)巡防艦以及LUSV大型無人水面載具等,使得艦隊在質與量之間獲得更好的平衡,讓美國海軍有更充裕的船艦數量來與中國和俄羅斯競爭。先前曾任美國海軍水面作戰主管( Surface Warfare Director Rear)的Ronald Boxall上將曾說,美國海軍結構上包括104艘大型水面作戰船艦,但只有52艘小型的水面作戰船艦(LCS與FFG(X)),有點頭重腳輕;所以他推動在美國海軍未來水面艦兵力結構之中,擁有更多較小的水面作戰平台(包括有人與無人船艦)。外界多認為,美國海軍透過刪減造艦計畫(94億美元)以及裁減老舊船艦,到2025財年能節約超過100億美元,應該是用在投資研發各型無人載具等未來海戰新技術。

事實上,在2019年12月上旬,白宮預算辦公室已經對國防部下令,要求國防部提交一份新提案重新定義海軍作戰船艦(battleforce ship),將無人水面船艦納入造艦數量中。在2019年12月6日,代理海軍部長Thomas Modly已經發佈一項獨立的備忘錄,希望接下來10年內就建立一支擁有355艘船艦(或以上)的海軍,這個數字包含有人船艦、無人水面載具(USV)與無人水下載具(UUV)。依照先前美國海軍提交的造艦計畫,打算在2034財年達到355艘船艦的目標,而2020財年年底水面作戰艦隊數量會從原有的290艘左右增加到301艘。

美國海軍調整造艦計畫,一大原因是針對資源(包含造艦經費與人力)現實狀況的調整,更何況此時美國正展開昂貴的哥倫比亞級彈道飛彈潛艦項目。美國海軍作戰部長(Chief of Naval Operations ,CNO) 邁克爾.吉爾迪 (Michael Martin Gilday) 表示,推動哥倫比亞級項目來維持戰略核子威懾是美國海軍的最高優先,無論會對整體造艦計畫與預算造成什麼影響。首艘哥倫比亞級在2020年10月正式開始建造(預計2031年交付),因此勢必開始大量排擠美國海軍的造艦預算。 邁克爾.吉爾迪表示,在1980年代美國海軍艦造俄亥俄級核能彈道飛彈潛艦時,它佔據了美國海軍35%的造艦預算;而今,哥倫比亞級項目佔據38到40%的美國海軍造艦經費。美國海軍在川普任內提出的355艘船艦計畫,依照美國海軍的經費與資源,到此時已經幾乎確定是不可能的任務;如要照原訂計畫,在2034財年讓美國海軍達到355艘船艦的目標,則每個財年都要編列15艘船艦才能達成(6艘用來替代除役舊艦,只有9艘是實際擴張艦隊規模);然而川普上任以來,2017財年海軍編列了8艘船艦,2018財年編列13艘,2019財年只有10艘。到2019年底,美國海軍艦隊總共有290艘現役船艦,距離355艦的目標還有65艘之遙。

從2018年開始,美國海軍就展開一項關於未來海軍綜合武力結構的報告,審視更新先前對於355艘船艦的海軍軍力規劃;新的報告的構想是建立一支裝備有各式感測器、武裝的「無人艦隊」,給予美國海軍指揮官更多作戰彈性,使美國海軍更難對付。新的海軍武力報告著重於納入中、大型無人水面載具,建議未來美國海軍軍力結構下,需要配置多少LUSV、MUSV,並與大型水面艦(DDG、CG)和小型水面艦(LCS、FFG(X))編組,同時也揭示美國海軍關於執行分佈式海上作戰概念的最新想法。這份分析報告由海軍主管水面作戰的專案辦公室(N96)發起,系統分析由海上系統司令部的水面艦艇設計和系統工程委員會(Sea 05D)負責;分析作業從2018年11月展開,持續到2019年11月,初步結果在2020年初彙報海軍部長,最終報告在2020年2月出爐,與2020年春季的海軍2021財年海軍艦隊結構決策以及從2022財年起造艦計畫一同公布。這項分析考慮了許多不同的艦隊結構配置,基於作戰能力與成本等考量,分析多個由大、小型有人水面作戰艦艇以及LUSV、MUSV的編組,分析每種艦隊結構的作戰效率。而在2019年年底,美國海軍高級官員也曾今提到,USV艦隊可能會改變目前水面作戰群(SAG)和航母打擊群(CSG)的編制和作戰方式。美國智庫組織也提到,雖然即將服役的AN/SPY-6系列主動相位陣列雷達性能強大,但是敵方的無源偵測能力也日漸增強,大量使用高功率主動相位陣列雷達的危險性將日益提高,特別是位於前沿的水面作戰群;而部署無人水面載具將能改善這種情況。

在2020年1月底,美國海軍部(Department of the Navy,DON)表示,2020財年美國海軍提估的整合海軍武力結構評估(Integrated Naval Force Structure Assessment,INFSA)將帶來「一個世代只有一次」的重大變革。海軍部表示,INFSA會將美國海軍艦隊結構轉換成更分散的架構,包括減少大型船艦的比重,增加小型船艦的比重,並且納入新出現的無人水面載具(Unmanned Surface Vehicles,USVs)與無人水下載具(Unmanned Underwater Vehicles,UUVs);而這樣的艦隊組合將大幅改變美國海軍現有艦隊結構與造艦產業的分配。

2020年美國國會對LUSV項目的疑慮

2020財年國防授權法案中,包括為前兩艘原型LUSV編列首批2.092億美元預算,首批兩艘LUSV原型的建造工作在2020年展開;而2020財年預算的未來五個財年防衛項目(Future Years Defense Program,2021到2025財年)中,也編列了後續8艘LUSV。美國海軍在2020財年研究發展項目中,包括購買兩艘LUSV原型,在2021財年購買兩艘,在2022財年再購買一艘,以上都是用於技術研發及測試,而第一艘實際服役的LUSV打算在2023財年編列。相較於美國海軍,眾議院對LUSV項目並沒有這麼樂觀;在2020財年國防授權法案中,LUSV項目的經費比起美國海軍原先要求的減少9000萬美元。 

依照2021財年美國參議院武裝部隊委員會通過的國防授權法案,對美國海軍無人水面船艦項目增加了一些限制,例如要求在採辦之前先能證明推進主機、發電機、指揮控制以及自主控制等各項關鍵次系統的可靠性;參議院武裝部隊委員會在2021財年國防授權法案中要求,在提出各項子系統的陸地原型測試方案或與參議武裝部隊院委員會達成某種協議之前,海軍不得編列購買LUSV。這些限制是基於建造福特級航空母艦的教訓,許多關鍵系統在充分進行地面驗證之前就上艦(如EMALS電磁彈射器、AAG先進攔阻索),甚至完全沒進行地面測試就直接裝艦(如AWE先進武器升降機),導致試航之後才發現大量問題,使船艦服役期程嚴重落後、成本大幅超支。而在2020年6月下旬眾議院武裝部隊委員會版的2021財年國防授權法案也維持相同決議;一位眾議院武裝部隊委員會助理在2020年6月22日向USNI透露,海軍的LUSV項目從原型階段到部署量產型,可說是完全沒有空檔,意味著一開始建造的原型就著眼於著系列化生產,這很難讓人信服是個完善穩健的計畫。眾議院武裝部隊委員在詢問海軍為何需要六艘原型時、只用四艘可不可以,但海軍只說這樣可以得到更多操作時數,此外沒能提供更具體、更有說服力的說明。

稍後,美國海軍主管無人船艦項目的Casey Moton少將對USNI表示,美國海軍在2023財年才會採購第一艘裝備垂直發射系統(VLS)的預量產型LUSV,而在此之前建造的原型都是用來增加系統成熟度的基礎科研測試用途,跟正式量產型有很大的不同;等到相關技術都通過驗證發展成熟之後,才會在2023財年編列第一艘正式用於服役的LUSV。美國海軍在2020財年研究發展項目中,包括購買兩艘LUSV原型,在2021財年購買兩艘,在2022財年再購買一艘;以上五艘原型LUSV的經費都是以研究發展(R&D)為名目,而預定2023財年編列的首艘量產型LUSV則會在造艦經費項目中;因此,國會以為從2020財年到2023財年編列的六艘都是量產服役的型號,認知並不正確。無論如何,顯然眾議院想要看到美國海軍對LUSV項目有更清楚的發展路線,說明海軍如何從前幾艘原型的操作測試過程中學習,據此制訂完整的LUSV需求,並將原型的測試經驗反映在後續正式型號的LUSV之中。

眾議院對於LUSV項目最關心的議題是,如何防止無人船艦在實際操作環境中被擊沈或被破壞、偷竊、駭入等,尤其是海軍打算在LUSV上部署戰術飛彈;第二層顧慮是關於LUSV的可靠度,海軍希望LUSV能在海上連續作業至少30天、目標可達90天,期間都不需要人為介入。考慮到一般有人船艦上,艦上水手經常需要對船艦進行各項維護整修作業,無人船艦如何確保長時間正常運轉,是個讓人關注的問題。對此,Casey Moton向USNI表示,可靠度一直是海軍無人船艦項目著重之處:以國防部的大君主幽靈艦隊項目為例,兩家承包商都是在現有成熟可靠的船體/機械/電力(HM&E)平台上增加無人自航控制系統,絕大部分的裝備都並非專為這個項目從頭發展;包括主機、發電機、燃油過濾系統等等都是常規、現成且強韌可靠的現成商規產品,已經用於許多支援船隻或海上平台。現在海軍的LUSV項目,關於平台機械的主要發展工作包括自動運作的閥門等,主要設備都採用冗餘設置,如果其中一部壞了還有另一部可以繼續工作。冷卻系統的進水口設有通海吸水箱(sea chests),具備自動過濾清潔能力。燃油供應系統也設有過濾器(fuel filter),且打算設置兩個。自主航行控制系統則在海軍作戰中心費城分部(Naval Surface Warfare Center in Philadelphia)進行嚴密而詳盡的測試。總而言之,美國海軍在水面無人船隻項目花費很大的功夫在自動化的HM&E技術上,Casey Moton對於LUSV在海上持續運作30天的目標很有信心。

 

可能方案

美國海軍為伊拉克建造的近岸支援船(OSV)的想像圖。

依照2019年8月14日美國海軍研究所(USNI)的消息(當天美國海軍對業界發佈LUSV的RFP草案),首批兩艘原型LUSV將依照五角大廈戰略能力辦公室(SCO)的大君主幽靈艦隊計畫的構想,船體平台可能以先前美國海上系統司令部(NAVSEA)為伊拉克建造的近岸支援船(Offshore Support Vessel,OSV)為起點。

在2019年海上、空中、太空軍備展(Sea Air Space trade show,SAS 2019)中,位於阿拉巴馬州的奧斯特美國分公司(Austal USA)以該廠為美國海軍建造、長度103m的先鋒級(Spearhead class)遠征快速運輸艦(Expeditionary Fast Transport,EPF)為基礎提出LUSV提案;這種「無人版EPF」的艦體中部可搭載MK-41垂直發射器。

在2020年海軍水面船艦協會年度論壇(Surface Navy Association's National Symposium,SNA 2020)中,阿特拉斯北美分公司(North America,德國ATLAS ELEKTRONIK的北美分部,母集團是德國TKMS)以及在美國本地的伙伴哥倫比亞集團(The Columbia Group)公布了該集團的LUSV概念,以TKMS的MEKO A-100巡防艦的船體(長約100m)為基礎發展而來。

 

 

 

 

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