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欧美主要直升机反潜装备现状

2021-05-04 09:51

  过去十年,越来越多的国家开始装备现代化、高性能的潜艇,因此反潜战的地位也日益重要。直升机拥有无可比拟的灵活性,在反潜战领域通常处于搜索与攻击的最前沿。它们可以在海上迅速移动,而且鉴于现在能发射防空导弹的潜艇少之又少,它们几乎不会受到潜艇威胁。此外,多种新型先进机载传感器的出现,也极大提升了探测潜艇的性能。总之,反潜直升机的尺寸与重量都在增加,使得其具备更强的续航力、更大的载荷、以及更先进的能力。

  现代反潜直升机的航程并不大,再加上一直存在的续航力、速度、载荷、及可靠性问题,又面临限制尺寸与重量的额外要求。它们同样要求机体与任务系统、传感器及武器系统进行比陆基直升机更加复杂的集成。在大多数情况下,多种类型的装备可以装进同一个机体,如雷达、声纳、声学处理器、以及轻型鱼雷等。

  ▲法国泰利斯公司的直升机用折叠式轻型声学系统是吊放式声纳中最常见的系统,目前已交付300套

  吊放式声纳是反潜直升机最主要的探潜设备。现有技术可以使声纳工作于低频,能在满足多种舰载机尺寸与重量要求的前提下,大幅提升探测距离并抵消目标船壳消音瓦的作用。根据一些专家的估计,现在低频吊放式声纳的探测距离比中频声纳远3~5倍,探测效率大为提升。

  法国泰利斯公司的直升机用折叠式轻型声学系统(FLASH)是吊放式声纳中最常见的系统,目前已交付300套。用户包括法国海军(NH-90),挪威海军(NH-90),英国海军(AW-101),以及阿联酋空军(AS-332B)。通过与雷声公司合作,该系统也在美国生产,型号为AN/AQS-22主动低频声纳(ALFS),装备美国、澳大利亚、及沙特的MH-60R直升机。

  FLASH系统工作于低频(3~5千赫兹),最大使用深度750米,覆盖深海声道,同时由于装备紧凑型高速液压绞车,收放速度相对较快,达到8.5米/秒。释放到指定深度后,系统会展开12片折叠式接收换能器,展开直径1.4米。它较大的带宽(1000HzFM)可提供探测并分类潜艇的先进能力,尤其适合探测低多普勒目标,如坐底的柴电潜艇。

  FLASH系统兼容所有北约标准的声纳浮标,有多种声学处理器可供使用。法国、挪威、及瑞典将FLASH与TMS2000浮标声学处理器整合。但这些国家采购的系统数量少于飞机数量,如法国27架飞机配备14套声纳,挪威14架配5套。英国的“梅林”HM.1直升机装备FLASH系统(英军内部称之为2089声纳)搭配SonicAQS-950声学处理器,而声纳浮标处理器选择泰利斯AQS-903。30架升级后的HM.2直升机保留了2089声纳,但是安装了更小的声学处理器与声纳浮标配合使用。

  瑞典版的NH-90直升机HKP-14B装备更加先进的FLASH-S系统,该系统针对波罗的海浅水作战进行了有针对性的开发。搜索阵列使用了更高频率(20千赫兹),识别阵列使用特高频(超过250千赫兹),测距精度小于0.5米。在500米距离上,FLASH-S可以显示出目标的阴影图像,从而更好地识别坐底潜艇。

  泰利斯公司还开发出了更轻型的版本,被称为紧凑型折叠式轻型声学系统(COMPACTFLASH),重量限制在267千克,以电机替代液压系统,这样就可以装备更小型的直升机,如AW159(该机缺少必要的液压系统)与“超级山猫300”。这款紧凑型产品设计用于濒海水域,采用新设计的系统架构与紧凑型货架处理器,工作深限340米。目前阿尔及利亚与韩国都订购了该型系统。泰利斯公司预期未来几年将出售给美国海军及美国海外军售50套FLASH系统与100多套AN/AQS-22主动低频声纳系统。

  雷声公司的AN/AQS-22设计的初衷是用于升级SH-60F直升机,可与舰载AN/SQS-53C低频声纳进行多基地协作探潜。英国与法国版的系统已经证明具备同泰利斯4110CL船壳声纳及CAPTAS-4可变深度声纳(VDS)进行多基地协作的能力。

  ▲L-3海洋系统公司研制的DS-100直升机远程主动声纳是另一种广泛使用的低频吊放式声纳

  另一种广泛使用的低频吊放式声纳是L-3海洋系统公司研制的直升机远程主动声纳(HELRAS)DS-100。它的工作频率更低,为1.38千赫兹,带宽300Hz米F,工作深限500米。相比于其他同类产品拥有更高功率。针对难以探测的低速目标,它通过使用高分辨率多普勒处理及长脉冲来提升探测能力,可探测近乎静止的目标。

  该系统重量325千克,包括153千克的湿端。湿端拥有7片发射单元组成的垂直发射阵列,接收阵列则由8片液压驱动扩展臂组成,展开时直径2.6米。它能与多种声纳浮标及舰载声纳兼容,包括2087声纳与低频主动拖曳式声纳VDS-100,可执行双基地或多基地协作。HELRAS最初装备意大利AW-101直升机,后来又装备NH-90(意大利与荷兰),S-70B“海鹰”(巴西、希腊、新加坡、泰国、及土耳其),CH-148(加拿大),AS-532S“美洲豹”(智利),以及更小的AS-532S“黑豹”直升机(印尼)。

  HELRAS的绞车改进自AN/AQS-18与AN/AQS-13系列中频(9.2~10.7千赫兹)吊放式声纳。这两个系列声纳也在全球广泛装备,AN/AQS-13F装备美国海军SH-60B与SH-60F,以及其他出口型的“海鹰”直升机。AN/AQS-18(V)的用户包括埃及、以色列、德国、希腊、日本、韩国、葡萄牙、及中国台湾地区装备的S-70B、AB-212、B-412P、“山猫”、“超级山猫”、及SH-2G等直升机。日本海上自卫队反潜直升机SH-60K装备的是部件均为国产的HQS-104(AN/AQS-18M)声纳。AN/AQS-18A是AN/AQS-18系列的新一代产品,与HELRAS共用了80%的组件,但不包括换能器。虽然湿端与AN/AQS-13F一样,但其他部分有了极大改进,换装了更现代的处理器、操作员接口、以及显示器,可以支持更长的脉冲并采用更先进的处理技术。

  L-3海洋系统公司开始研发“萤火虫”(FIREFLY)声纳作为AN/AQS-18A的后续产品。总重量被限制在182千克,使得其可以安装在更轻型的直升机上,在濒海执行吊放深度200米的行动。这有利于应对越来越不容忽视的近海潜艇威胁。“萤火虫”声纳的紧凑型处理器同样支持多基地协作。

  用于声学探测的浮标种类非常多:主动型声纳浮标包括SSQ-62E定向指令主动浮标系统(DICASS),SSQ-926机载低频电声(ALFEA)浮标,SSQ-963浮标,SSQ-125低频连续源(LFCS)浮标,及SSQ-565多基地低频主动(LFA)浮标;被动型声纳浮标包括SSQ-53定向频率分析与记录浮标(DIFAR),SSQ-553DIFAR,SSQ-573DIFAR多基地浮标,SSQ-906低频分析与测距浮标(LOFAR),SSQ-955高宽容度DIFAR浮标(HIDAR),SSQ-101可空中部署主动接收器浮标(ADAR),SSQ-77C垂直线阵列被动声纳浮标(VLAD),SSQ-801浮标,SSQ-981E水平平面阵列接收器浮标(BARRA),SSQ-36浮标,SSQ-937浮标,以及SSQ-536浮标等。投放方式包括气动或重力,装备不同类型的抛洒器。在一些机型上,比如AW-101与NH-90,浮标可以在飞行过程中在机舱内重新装填,而在其他一些平台上,如MH-60R及其他多种S-70系列直升机,重新装填必须在地面或舰上由地勤人员在起飞前执行。声纳浮标的使用可以确保直升机即便是在收回吊放式声纳湿端并重新投放到另一个位置的过程中,也能保持对之前目标的跟踪。大部分声纳浮标为标准A尺寸(36英寸,约合0.91米),美国海军的声纳均为该尺寸。但是,更小的G尺寸(二分之一)与F尺寸(三分之一)浮标正变得越来越多,尤其适用于小型海上巡逻机、直升机、甚至是无人机。

  目前世界上最大的声纳浮标生产商是由Sparton与UltraElectronic公司合资成立的ERAPSCO公司。该公司开创了一种有关声纳浮标的革命性概念,被称为综合声纳系统(ISS),不同单位(舰船拖曳变深声纳(VDS),无人船,无人机,直升机,海上巡逻机)可以利用多基地技术协作探测并跟踪水下目标。“梅林”HM.2直升机上使用的ISS-450多基地处理模块与SSQ-926、SSQ-955、及SSQ-981协同工作,它们均带有嵌入式全球定位系统。“梅林”HM.2能力维持项目(MCSP)包括采用开放式架构任务系统,改进的雷达、可用于执行浅海任务声学处理系统、以及吊放式声纳与浮标共用的声学处理器,装备数字VHF接收机。监控的浮标信道数量从8个增加到32个。其他主要的反潜战改进还包括多基地主动(MSA)能力,即“梅林”HM.2直升机可以与护卫舰的2087声纳及拖曳变深声纳(VDS)协作。

  韩国新型的AW159直升机装备泰利斯公司整合了吊放式声纳与浮标的SONICS系统,该系统可以分别或同时处理主动与被动声纳及浮标的信号。法国、挪威、及瑞典NH-90直升机装备泰利斯公司的TMS2000浮标声学处理器,罗马尼亚也使用该产品升级IAR-330“美洲豹”直升机。意大利与荷兰NH-90则使用莱昂纳多公司的OTS90声学处理器,整合了HELRAS吊放式声纳与浮标子系统。

  磁异探测器(MAD)是大多数反潜直升机的传统装备,但是鉴于其探测距离有限,仅为100~200米,所以最新的几型平台如MH-60R、NH-90、AW-101、及CH-148都没有安装磁异探测器。巴西S-70B,以色列SH-60F,及日本SH-60J等机型装备了雷声AN/ASQ-81磁异探测器。日本SH-60J的升级型SH-60K则采用AN/ASQ-84D(V)4磁异探测器。CAE公司研制的AN/ASQ-508A先进综合磁异探测器系统(AIMS)也安装在多种直升机与海上巡逻机上。在此基础上开发的MAD-XR(任务扩展型)极大降低了尺寸与重量,适用于包括无人机在内的小型平台。

  先进雷达可以探测包括潜望镜在内的小型目标。这也是为什么当代大部分潜艇的潜望镜都装备了雷达告警接收机来提示上方有反潜机。2012年,洛马公司任务系统分部获得一项合同,为美国海军研制编号为AN/APS-153(V)的翻新套件,用于升级MH-60R原本装备的AN/APS-147多模雷达。APS-153雷达的主要改进是增加了自动化雷达潜望镜探测与识别(ARPDD)能力。2016年7月,洛马公司获得交付103套AN/APS-153(V)1ARPDD系统的合同,其适配的雷达由Telephonics公司生产。Telephonics公司还生产了AN/APS-143(3)“海洋之眼”雷达(之前被称为AN/APS-128)。尽管不具备自动探测能力,它仍可在背景噪声非常严重的情况下探测小型目标。“海洋之眼”雷达装备加拿大CH-148,瑞典NH-90,希腊、土耳其、与泰国的S-70,以及埃及、秘鲁、与波兰的SH-2G直升机。

  莱昂纳多公司的“蓝茶隼-5000”(也被称为“浪花-5000E”)装备英国“梅林”HM.2直升机,更轻型的“浪花”7000E装备韩国AW-159直升机。这两种多模AESA雷达具备小目标模式,可在严重的海洋背景噪声中探测潜望镜。

  NH-90(法国,意大利,荷兰,及挪威)装备的欧洲海军雷达(ENR)安装在机腹前部。该雷达是泰利斯、莱昂纳多、EADS三家公司联合开发的“海洋主宰”雷达的衍生型号,也具备高海况下探测潜望镜的能力。

  除了海面跟踪雷达,最新的光电传感器也提供强大的潜望镜/进气管探测能力。尽管它们的探测距离通常小于雷达,但能提供更好的识别能力,并且作为被动传感器不易暴露自己。

  反潜直升机可以搭载轻型鱼雷或深水炸弹,武器数量通常为2枚,但是像“梅林”HM.2这种载重更大的飞机可以搭载至多4枚鱼雷。还有很多国家装备更成熟的A-244/S与Mk46轻型鱼雷。“黄貂鱼”鱼雷装备英国、挪威、罗马尼亚、及泰国。更新的轻型鱼雷,如MU90在浅海与深海的性能与杀伤力都更强,装备国包括法国、意大利、德国、丹麦、波兰、埃及、以及摩洛哥。美国Mk54MAKO鱼雷装备美国与澳大利亚海军,也是唯一一种热动力轻型鱼雷。韩国的“蓝鲨”鱼雷仅装备韩国与菲律宾海军。日本SH-60K直升机装备12式G-RX5鱼雷。目前大部分轻型鱼雷具备互操作性,意味着现有平台可装备多种不同鱼雷。

  瑞典海军已经向萨博公司订购萨博轻型鱼雷(SLWT),首次试射计划在2017年进行。该鱼雷弹径400毫米,专门针对波罗的海浅水行动进行了优化,采用有线通信。萨博透露SLWT将重点强调模块化与可升级性,灵活集成与集成低费用是其非常重要的特点。SLWT可以装备多种平台,包括水面舰艇,飞机,潜艇,小型船舶等,瑞典将在5年内将其集成到海军现有平台上。随着新技术的出现,SLWT未来更换部件也非常方便。例如,负责导引系统和数据处理的中央计算机与其他子系统间的接口通过千兆以太网总线连接,可以很方便地替换。此外,萨博还为SLWT提供了更大的升级空间,关键部件如推进部分与导引系统都预留了未来性能与功能升级的空间。

  莱昂纳多公司也推出了“黑箭”与“黑蝎”轻型鱼雷来替代现有系统,其中后者是一款小型化、低成本的轻型鱼雷,可通过浮标发射筒发射,主要用于攻击潜水员输送载具(SDV)与小型潜艇,也可用于袭扰大型潜艇。

  水下机器人也称作潜水器(UnderwaterVehicles),准确地说,它不是人们通常想象的具有人形的机器,而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置,其外形更像一艘潜艇。无人潜水器可以分为有缆水下机器人(ROV)和无缆水下机器人(AUV)两种。根据运动方式不同可分为拖曳式、移动式和浮游式三种。主要由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。

  回顾水下机器人的发展历史,我们从中可以看到人类征服海洋的进程。最早出现的潜水器是载人潜器,这是人们在设计潜水球和潜艇微型化的基础上研制出来的,主要是替代潜水员在深海中进行潜水作业,可进行海洋考察、打捞、水下作业和救生。

  世界上第一台载人潜器叫ArgonauttheFirst,是由西蒙·莱克于1890年制造的。从20世纪60年代中期到70年代中期是载人潜器发展的鼎盛时期,其技术发展得较为成熟,此后逐渐进入低谷。随着计算机技术的发展,美国、俄罗斯、日本等国先后研制出无人潜器,即水下机器人,它比载人潜器要小,也更灵活。

  后来按照水下机器人与母船间有无电缆连接将其分为有缆遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)。ROV通过电缆由母船向其提供动力,人在母船上通过电缆对ROV进行遥控。而AUV自带能源,依靠自身的自治能力来管理和控制自己以完成人赋予的使命。

  早在20世纪50年代,有几个美国人想把人的视觉延伸到神秘的海底世界,他们把摄像机密封起来送到了海底,这就是ROV的雏形。1960年美国研制成功了世界上第一台ROV─“CURV1”,如图1所示,它与载人潜器配合,在西班牙外海找到了一颗失落在海底的氢弹,由此引起了极大的轰动,ROV技术开始引起人们的重视。

  另外,当时发生的石油短缺使得油价提高,刺激着近海石油开发业的发展,同时也促进了ROV的迅猛发展。到了70年代,ROV产业已开始形成,ROV在海洋研究、近海油气开发、矿物资源调查取样、打捞和军事等方面都获得广泛的应用,是目前使用最广泛、最经济实用的一类潜水器。ROV的最大下潜深度可达一万米。图2和图3为美国CURV2和CURV3型ROV,这是在CURV1的基础上不断改进而产生的功能更完善的ROV。

  20世纪50年代末期,美国华盛顿大学开始建造第一艘无缆水下机器人——“SPURV”,这艘AUV主要用于水文调查。从60年代中期起,欧洲杯,人们开始对无缆水下机器人产生兴趣。但是,由于技术上的原因,致使AUV的发展徘徊多年。随着电子、计算机等新技术的飞速发展及海洋工程和军事方面的需要,AUV再次引起国外产业界和军方的关注。进入90年代,AUV技术开始逐步走向成熟。

  中国水下机器人的发展起步较晚,1980年蒋新松院士提出“结合中国国情,把特殊环境下工作的机器人作为中国机器人技术发展的突破口”的设想,并提出把“智能机器人在海洋中的应用”作为研究重点,选择“海人1号”作为发展水下机器人的具体目标。1986年,中国科学院沈阳自动化研究所和上海交通大学合作研制了我国第一个有缆水下机器人(ROV)“海人一号”,先后于1985及1986年获得首航及深潜试验的成功,技术上达到80年代世界同类产品的水平。

  在863计划的支持下,沈阳自动化研究所开始研制了“探索者”号无缆水下机器人(AUV)。1994年“探索者”号研制成功,它工作深度达到1000米,甩掉了与母船间联系的电缆,实现了从有缆向无缆的飞跃。从1992年6月起,与俄罗斯科学院海洋技术研究所合作,以我方为主,开始研制6000米无缆自治水下机器人。1995年8月,CR-016000米AUV的研制成功,使我国机器人的总体技术水平跻身于世界先进行列,成为世界上拥有潜深6000米自治水下机器人的少数国家之一。

  水下机器人可以携带多种传感器、专用设备或武器,执行特定的使命和任务,可用于通信、导航、监测、反水雷、反潜和海洋作战等。ROV用于打捞沉没于水中的武器、鱼雷及其他装置。另一个作用是协助潜水员执行打捞作业。ROV还可检查核潜艇,并辅助核潜艇的维修与保养,去除附着在核潜艇上的杂物等。ROV的另一个重要作用是检测与观察海军的水下工程。AUV可用来辅助军用潜艇,作为它的体外传感器,为它护航和警戒,以及为它引开敌方攻击充当假目标。在反潜方面,AUV可担任海上反潜警戒,也可当作反潜舰艇进行训练的靶艇。在水雷战和反水雷方面,以及其他许多特种作业中,AUV都可以大显身手。

  由“蛟龙”号载人潜水器(HOV)、“潜龙二号”无人无缆潜水器(AUV)和“海龙二号”无人有缆潜水器(ROV)组成的“三龙”潜水器系列,是我国自行设计、自主集成、具有自主知识产权、在深海勘察领域应用最广泛的深海运载器,体现了我国深海技术装备发展的总体水平。其中,“潜龙二号”是一套集成热液异常探测、微地形地貌探测、海底照相和磁力探测等技术的实用化深海探测系统,主要用于多金属硫化物等深海矿产资源的勘探作业。在“潜龙一号”的基础上针对多金属硫化物矿区需求研制,在机动性、避碰能力、快速三维地形地貌成图、浮力材料国产化方面均有较大提高。而“海龙二号”是一套能在3500米水深、海底高温和复杂地形的特殊环境下开展海洋调查和作业的高精技术装备。如图4所示。

  水下机器人携带的水下照明灯、水下摄像机、声纳、水下机械手、海洋取样器等设备,具有水下摄像照相、水文参数测量、设备安装、设备维修等功能,广泛应用于水下搜索、检测及打捞救助等行业。2017年4月,由交通運输部烟台打捞局承担的3000米级水下机器人海试任务成功结束,标志着我国已具备3000米级深水救捞能力。

  随着逐渐向深水迈进,水下设施的安装、海底管道的铺设、海底装置的检修等作业,蛙人已经无法承担。因此,拥有超强水下作业能力的水下机器人有了用武之地。

  水下机器人的技术已相当成熟,在船舶修理方面已能解决船舶水线以下部位的清洗、除锈、涂装,故障部位钢板的焊接、切割或更换,水下装置的修理或更换等多方面的故障。此外,水下机器人还被广泛应用在考古、水下娱乐等领域。

  从1953年问世开始,特别是1974年以后,伴随着海洋油气业的迅速发展,AUV也得到了飞速发展。相比于ROV, AUV由于不受电缆限制,具有活动范围大、机动性好的特点,因此适用于更广泛的领域。

  水下机器人是一种技术密集性高、系统性强的工程,涉及到的专业学科多达几十种,主要包括仿真、智能控制、水下目标探测与识别、水下导航(定位)、通信、能源系统等六大关键技术,见图5。无缆水下机器人(AUV)又称自治水下机器人,是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一水下载体上,自主决策、控制完成复杂海洋环境中的预定任务使命的机器人。

  一方面,智能化水平的高低成为AUV技术发展的关键因素。智能控制技术旨在提高水下机器人的自主性,其体系结构是人工智能技术、各种控制技术在内的集成,相当于人的大脑和神经系统。软件体系是水下机器人的总体集成和系统调度,直接影响智能水平,它涉及到基础模块的选取、模块之间的关系、数据(信息)与控制流、通信接口协议、全局性信息资源的管理及总体调度机构。

  另一方面,AUV对能源系统的要求是体积小、重量轻、能量密度高、多次反复使用、安全和低成本。目前,正在研究的各种可利用的能源系统包括一次电池、二次电池、燃料电池、热机及核能源。近期,麻省理工学院的衍生企业Open Water Power(OWP)對外宣称已成功开发出一种更安全、更耐用的新型铝-水电池系统,与传统锂离子电池相比,新系统使水下机器人的续航能力提高了十倍。

  在工业和信息化部制定的《机器人产业发展规划(2016-2020年)》中,已经将技术水平显著提升、关键零部件取得重大突破、集成应用取得显著成效列为发展目标,并将加强共性关键技术研究、建立健全机器人创新平台、加强机器人标准体系建设,以及建立机器人检测认证体系,作为强化产业创新能力的具体措施来落实。与发达国家相比,我国的水下机器人在一些关键部件和关键材料的研究方面还有很大差距,要实现产业化,重点在于基础材料、重要组部件、各种高精度探测设备和传感器的研究开发,因此,技术创新将是一项长期的工作。未来一旦在探测技术、工艺水平、综合显控、综合导航有所突破,拓展应用新领域,进口替代空间广阔。

  首先是市场空间巨大。在渔业养殖方面,我国水产养殖面积8465千公顷,其中海水养殖面积占27.38%,淡水养殖面积占72.62%。全国有水产养殖场32000个,面积1000万公顷,需要经常检查水质的温度、盐度、PH值、溶解氧等,以及鱼类、贝类、海参等的观察,网箱检查、人工鱼礁等,都为水下机器人提供了巨大的市场需求。其次,在技术上具有可行性。相比海洋油气业,水下机器人在海洋渔业上的应用有两大优势:一是渔业的海水深度浅,因此技术难度大大减少,操作也简单;二是渔业对海底的地形作业要求难度较低,因此,一般的小型水下机器人就能满足作业要求。

  在实现途径上,水下机器人将视频和水质数据通过智能终端,传递到陆地中控室,再由陆地中控室发送到用户的终端。用户通过终端观看视频及水质参数,根据养殖需要发送增氧、投饵等指令,实现对养殖水域的远程全方面监控及全程自动化。

  从市场规模来看,全球体验式潜水服务市场规模近五年平均增速约15%,2015年接近250亿美元。目前,全球潜水爱好者的规模达到2亿,消费级的水下影像市场规模达到百亿美元,一些成熟的企业已经涌现。以OpenROV为例,于2012年推出,主要用途为拍摄水下影像,其配备了三个推进器、LED前灯、塑形橡胶以及绳缆。消费者可以用计算设备上的开源软件对OpenROV进行控制,最高时速能够达到2m/s,续航时长3个小时。

  我国体验式潜水服务市场规模近五年平均增速达到约36.5%,明显高于全球增长率,2015年超过21亿美元。目前,国内已经有一批企业开始抢先布局消费级市场,如深之蓝、鳍源科技、博雅工道、潜行科技、微孚科技等。

  智能水下机器人向远程发展的技术障碍有三个:能源、远程导航和实时通信。目前正在研究的各种可利用的能源系统,包括一次电池、二次电池、燃料电池、热机及核能源。太阳能自主水下机器人需要浮到水面给机载能源系统充电,而这种可利用的能源又是无限的。

  增加水下机器人行为的智能水平,一直是各国科学家的努力目标。但由于目前的人工智能技术还不能满足水下机器人智能水平增长的需要。因此,一方面,不能完全依赖于机器的智能,还需更多依赖传感器和人的智能,打造监控型水下机器人。另一方面,发展多机器人协同控制技术,也是未来自主水下机器人的重要发展方向。

  发展优化6000m水深技术,成为许多国家的目标。海洋资源大多存储于深海,6000m以上水深的海洋面积,占海洋总面积的97%。因此,许多国家把发展6000m水深技术作为目标,美国、日本、俄罗斯等国,都先后研制了6000m级的无人潜航器。美国伍兹霍尔海洋研究所研制的深海探测器“ABE”,可在水深6000m的海底停留一年;日本1993年研制了工作水深为11000m的深海无人潜水器“海沟号”;中国的“潜龙一号”也具备了6000m深度的作业能力。2016年12月2日,由上海交大船建学院水下工程研究所牵头负责的国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项“全海深无人潜水器(ARV)研制”项目正式启动,是深渊科学研究的需求,突破万米ARV(自治缆控水下机器人)总体设计、系统集成、收放系统及取样装备、水面监控动力站和支持系统等技术研究,研制出全海深ARV成套系统并通过万米级海试,为我国深海大洋科学调查和深渊科学研究提供可靠的装备。

  上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司与上海海洋大学深渊科学技术研究中心共同携手,“蛟龙”号前第一副总设计师的崔维成教授领衔的“彩虹鱼”号全海深载人深潜器也在有序推进,目标是在2020年前,借助民间资本完成海底11000米深潜纪录的宏愿。

  随着人类海洋开发的步伐不断加快,水下机器人技术作为人类探索海洋最重要的手段得到了空前的重视和发展。2016年2月,工业和信息化部与国家海洋局签署合作协议,致力于打造“互联网+海洋”、“海洋+智能工业装备”等创新合作的模式,从合作领域出发,从基础业务着手,共同推动海洋经济健康发展。将在海洋环境监测、海洋资源开发、防灾减灾,以及保障海洋环境安全方面等领域发挥越来越大的作用。从长期来看,水下机器人作为智能化、自动化作业的典型应用,必将拥有广阔的发展前景。