美國海軍大型無人潛航器樣艇
據海軍技術網6月28日報道，通用汽車（GM）與海軍研究辦公室（ONR）及海軍研究實驗室將開展合作，致力于將汽車氫燃料電池系統用于美海軍下一代無人潛航器（UUV）。該合作將開發將高能量氫氣轉化為電能的氫燃料電池，以提高UUV的航程和持久力。作為合作內容的一部分，GM燃料電池系統將嵌入一艘UUV原型中，在位于卡德洛克的海軍水面戰中心下水測試。ONR海上戰場感知部門負責人弗蘭克·赫爾表示，經過完整的UUV原型的下水測試表明，該燃料電池能夠成為水下自主系統改變游戲規則的技術，開發這種可靠、高能、低成本的電池技術，對于發展將作為海軍力量倍增器的UUV至關重要。
順應無人化戰爭潮流而興起的無人潛航器
20世紀60年代，美國開發出了世界上第一代無人潛航器。它安裝有水下電視攝像機、聲吶和打撈機械手等設備，采用電動推進裝置，最大工作深度超過2000米。進入90年代，世界各主要海軍國家相繼開發出多種類型、用途廣泛的無人潛航器，其中美國海軍最為重視、投資最多。
1995年8月，美國五角大樓海軍戰略司令部提出了“先進水下無人艦隊”概念，標志著美海軍由以航母時代的現實遏制戰略轉變為以“先進水下無人艦隊”遏制為依托的大洋軍事戰略。2005年1月，美海軍發布了《無人潛航器主計劃》，提出要發展便攜式、輕型、重型、巨型四骨干，遂行跟蹤敵方潛艇、攻擊遠處目標、干擾敵方通信網絡等各種任務。
自從“捕食者”無人機在2002年將一枚“海爾法”導彈射向阿富汗荒嶺中行駛的汽車，并成功擊斃車上6名“基地”嫌疑分子后，美軍推動人類戰爭走向無人化戰場的趨勢日漸明顯，天空中執行任務的無人機越來越多，地面上的無人戰車踩緊了沖向戰場的油門，機器士兵們也開始有模有樣地加緊了邁向戰場的步伐，如今，這場無人化的潮流也開始席卷海洋中行駛的潛艇。
目前，美國海軍反潛戰中心正在推進開發下一代完全自立型無人潛艇。這種新型無人潛艇的3個基本使命是：收集情報、進行水面搜索和偵察；偵察水雷、收集海洋戰術數據；在沿岸淺海水域進行反潛戰。在執行任務期間，除了搜索魚雷、探測和處理等功能外，還將作為以網絡為主的作戰網節交點，這種具有高度傳感器功能的一個個通信交點，對整個艦隊提升海上作戰能力具有重要作用。
除美國外，世界其他一些國家也在無人潛艇的研發方面取得顯著進展。2004年2月，瑞典薩伯博福斯水下系統公司獲得了瑞典防務裝備局的一份價值1320萬美元的合同，為瑞典軍隊和芬蘭海軍進行“魚雷、水雷和傳感器”（TMS）項目研究。TMS系統采用通用結構，利用一種多功能通用無人水下潛航器，執行攻擊、偵察監視以及目標探測等任務。搭配不同的載荷后，這種潛航器可以成為輕型魚雷、水雷，或成為先進的探測裝置。它也可以混合搭配多功能的傳感器和戰斗部，承擔多種任務。
俄美在無人潛艇方面展開激烈角逐
2015年9月，《華盛頓時報》援引五角大樓工作人員的話稱，俄羅斯正在建造一種無人潛艇，可以攜帶核武器，能對美國的港口和沿海城市構成威脅。美國國防部為俄羅斯這一秘密潛艇項目起了個代號“峽谷”。美國海軍專家及圖書作者諾曼波爾馬曾表示，“峽谷”可能會以蘇聯時代的核魚雷為基礎進行建造。他稱，俄羅斯海軍及蘇聯海軍都是無人系統及武器的創新性制造者，包括世界上最先進的魚雷。其中，T-15魚雷長約75英尺（約23米），可以在水下15英里（約24千米）深度搭載高能量的熱核彈頭。俄羅斯海軍也在研發無人潛航器，包括可以實施打擊任務的無人潛航器。
該項目的其他細節被美國政府限定為極小范圍內部的信息。五角大樓發言人拒絕向媒體發表評論。不過，《華盛頓時報》采訪了一些“了解‘峽谷’項目細節”的匿名美國官員，他們發表了危言聳聽的言論。報道稱，這些美國官員認為，“峽谷”是一種自動化攻擊潛艇，裝備有爆炸威力達數百萬噸級的核彈頭。它沒有乘員，可以很高的速度前進，作長距離航行。
不過，美國官員也表示，俄羅斯還需要多年時間，才能完成這一無人潛艇樣艇的建造和試航。報道稱，美國武裝力量戰略司令部前司令羅伯特凱勒對《華盛頓時報》說，五角大樓非常關注俄羅斯在核現代化方面的進展。但他同時也表示，俄羅斯在這方面的努力并不令他特別擔憂，只要俄羅斯人繼續留在俄美新版《削減和限制進攻性戰略武器條約》框架內。
與此同時，美國海軍自己也高度重視并在積極研制無人潛艇。2015年6月30日，日本外交學者網站發表題為《美國海軍將部署無人駕駛艇跟蹤中俄潛艇》的報道。據悉，早在2010年，美國國防部高級研究項目局（DARPA）就啟動了一個開發反潛無人器的研究項目，它能夠在淺水區跟蹤敵方潛艇的無人駕駛船。按照設計，這種美國海軍無人駕駛船的樣船——反潛作戰連續追蹤無人艇（ACTUV）可連續60至90天自主操作，巡邏大片海域，一旦發現敵方潛艇便召來其他美軍艦船予以摧毀。
升級“進行時”：無人潛航器的未來發展趨勢
從發展的角度看，無人潛航器還有很大的性能提升空間，未來無人潛航器將集先進的導航操控系統、能源與推進系統、通信與環境感知技術于一體，主要從以下方面提升性能：
為降低成本、減少能源消耗，未來無人潛航器的航行體技術將會向體積小、兼容性高及模塊化方向發展，突破現有航行體設計中的障礙。一方面由于國際間的技術合作愈加密切，高兼容性和模塊化技術的應用將大幅度降低無人潛航器的制造成本；另一方面，由于微機電系統技術的應用和裝置的縮小，使得設計出體積更小的無人潛航器成為可能，進而減少能源消耗。
為滿足軍事需求，要求未來無人潛航器將具有更長時間的執行任務能力，新的能源必須為無人潛航器提供更長的續航力，如數月、甚至數年以上。目前核電池及太陽能電池都已經能夠滿足這一需求。相信在目前先進的電池技術基礎上，未來無人潛航器的能源系統將會更加持久和安全。
精確的導航定位能力是無人潛航器成功執行任務的基本要素。由于無人潛航器在水下作業的時間越來越長，慣性導航的累計誤差不能令人滿意，而又不能讓無人潛航器頻繁浮出水面，使用GPS衛星定位來修正慣性導航誤差；另一方面也可能會因上下往返而減少其執行任務的時間。因此，利用聲波定位及水下環境地形導航技術將成為發展的重點。
新一代的無人潛航器應具有足夠高的智能化程度，能夠和環境發生交互作用，以便在水中執行任務時，能有效地探測和識別水下物體、取樣、掛纜，或完成各種人力無法勝任的水下工作。未來的無人潛航器將能夠執行更為復雜的工作。在環境發生預料以外的變化時，還能夠自行調整，以克服障礙。現代海戰要求無人潛航器必須能夠在淺海水域穩定航行，并始終保證其傳感器系統處于正常執行任務的狀態。
除了發展單一的無人潛航器外，未來的趨勢是向多潛航器間的彼此協調、共同執行任務的方向發展，無論是水文資料的搜集、海底調查還是水雷的反制，多個無人潛航器同時作業的方式將獲得更大的效果。美國海軍在其UUV主計劃中，就是規劃多艘無人潛航器共同執行潛艇的追獵任務。
氫燃料電池將為下一代無人潛航器 改變“游戲規則”
氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質發生反應后，放出電子通過外部的負載到達陽極。干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來；而氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置，像發電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項關鍵技術，它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面，還要對電池的化學反應起催化作用。
20世紀60年代，氫燃料電池就已經成功地應用于航天領域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術，氫燃料電池很快就被運用于發電和汽車。氫的化學特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。某些金屬或合金吸收氫之后，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高于液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會分解，并把所吸收的氫釋放出來，這就構成了一種良好的貯氫材料。
GM公司開發的燃料電池結構緊湊、重量輕、功能可靠、性能優異。GM全球燃料電池執行董事查理·弗利茲表示，與海軍的合作充分利用了GM在燃料電池項目中積累的超過3百萬英里的實際路段行駛經驗。這是通用公司與美國軍方合作的第二項重大合作。2015年11月，通用在在密歇根州沃倫和美國軍方簽署一項協議，為美國坦克研究發展和工程中心（TARDEC）生產一種燃料電池的偵察車。
氫燃料電池將高能氫轉化為電能，為車輛提供了一種替代的零排放能源。海軍UUV的研制目標是研發一種可以續航60天的水下航行器，然而動力能源是其核心技術。氫燃料電池推進技術有助于解決汽車燃料使用的兩個主要難題。氫燃料電池的原料（氫氣）來源廣泛，可減少石油的消耗，且電池唯一的產物是水蒸汽，避免了二氧化碳的排放，同時，其充電過程也僅需幾分鐘。
電池網微信
