大型無人水面載具(LDUSV)

美國海軍從2020財年開始發展的大型無人水面載具(LDSUV)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。

──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上校向美國海軍新聞社(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(LDUSV)出現

在2019年3月12日,美國海軍公布2020財年預算草案,其中首次出現大型無人水面載具(Large
Displacement Unmanned Surface Vessel,LDUSV)項目。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LDUSV,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。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LDUSV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,LDUSV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。LDUSV能在前沿地區部署與作業,多艘無人LDUSV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大型無人水面載具(LDUSV)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,LDUSV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LDUSV節點主要作為感測節點,向作戰網路提供情報資料;而某些LDUSV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。

相較於2019財年,美國海軍在2020財年為MDUSV申請的預算增加2400萬美元,為LDUSV項目申請的預算增加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。

LDUSV前身:大君主計畫

LDUSV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計畫(Project 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。

「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LDUSV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。

海軍LDUSV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。

LDUSV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LDUSV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LDUSV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,LDUSV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,LDUSV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LDUSV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LDUSV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LDUSV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LDUSV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LDUSV上,有人作戰艦艇通過資料鏈取得LDUSV的探測數據,然後以自身武器接戰。

 

 

 

 

\