【DARPA系列】DARPA海上系統技術發展綜述

DARPA在海上系統技術領域的研究工作始于20世紀70年代，主要依托戰術技術辦公室開展。戰術技術辦公室重點瞄準形成武器裝備和作戰能力，開發平臺、武器系統，以及它們內部的系統、子系統和相關技術，開展高風險、高回報的關鍵技術研究，形成非對稱技術優勢。戰術技術辦公室的組織形式經歷了多次變化，但大多數時期海上系統技術都是其重點研究方向，海上平臺系統是目前戰術技術辦公室四個重點研究領域之一（另外3個是空間平臺系統、航空平臺系統和地面平臺系統）。

1972年，DARPA將海外防務研究辦公室、先進傳感器辦公室和先進工程辦公室合并，并從戰略技術辦公室、核監視研究辦公室轉移部分項目，正式成立戰術技術辦公室，并明確將海上裝備技術列為關注重點之一。1985年研制成功的“海影”號隱身試驗艦是DARPA在此階段取得的一項重大成就，DARPA借鑒F-117隱身戰斗機的研制思路和經驗，建造了“海影”號試驗艦，開展隱身技術在大尺度海上平臺上的實船試驗，“海影”號投入使用的二十多年間進行了以隱身技術為核心的大量新技術試驗驗證，研究成果在DDG1000級驅逐艦、“福特”號航母等核心裝備上均得到應用和借鑒。

20世紀70～90年代，潛艇與反潛技術一直是國防授權法案指定DARPA開展研究的領域。70年代初，美國海軍發展SURTASS聲學測量系統加強對蘇聯潛艇的探測，DARPA選擇與海軍完全不同的解決方案，自主投資租用探測地震的拖曳陣列和拖船，改裝后對地震探測技術用于潛艇探測的可行性進行了驗證并取得成功，在海軍遙測系統探測方案試驗失敗時，及時提供了有效的替代解決方案。80年代末，美國國會預算投資3億美元設立先進潛艇技術項目（ASTP），由DARPA統一管理，為美國未來潛艇設計研發創新性技術，DARPA在潛艇主動噪聲控制、復合材料等方面開展了卓有成效的創新研究。

90年代初，戰術技術辦公室分離為多個技術辦公室，海上作戰平臺和系統技術領域的相關研究統一由海上系統技術辦公室管理，90年代末，DAPRA整合所有平臺系統相關辦公室，再次形成戰術技術辦公室，這一時期，海上系統技術未被明確為重點技術領域，相關研究則分散至無人系統、戰術倍增器、先進平臺、先進武器系統等技術領域之中。這一階段DARPA公開的與海上系統技術領域相關研究不多，為海軍研發的反水雷無人潛航器于1998年轉化給海軍，DARPA還進行了“武庫艦”的概念論證，但由于可靠性低、設計缺陷等諸多問題而備受質疑，各方對未來對陸攻擊支援的意見也不一致，最終于1997年被取消。

進入21世紀，新技術的擴散促進了各國海軍快速發展。2014年，DARPA再次將海上平臺系統明確為重點技術領域，并將戰術系統辦公室先進平臺領域和先進武器系統領域中的相關項目納入進來。在這一時期，DARPA在海上系統技術領域開展的研究主要集中在海上無人系統技術、艦載武器技術、潛艇和反潛技術，通過技術路線創新和概念創新取得了大量成就。海上無人系統研究內容涵蓋了無人水面艇、無人潛航器和艦載無人機；搭載平臺包括航母、中小型水面艦艇、潛艇；關鍵技術突破重點是動力能源、自主性、協同作業等。反潛技術研究重點轉向發展依靠無人系統的分布式移動反潛網絡，以應對近海區域安靜型常規潛艇的威脅。潛艇技術重點開展無軸推進、舷外武器發射等創新技術概念驗證，為未來核潛艇設計提供選項，確保潛艇技術優勢，此外，DARPA還創新性提出超空泡潛艇概念，持續投入經費支持技術驗證。艦載武器技術方面，精確制導武器的快速發展和擴散使美國海軍現役艦載武器技術優勢不再明顯，低成本的先進制導武器將是未來艦載武器的一個重要發展方向，DARPA正重點依托遠程反艦導彈和多向防御快速攔截彈藥交戰系統兩項研究開展不依賴GPS的自主導航技術等創新性研究。

DARPA海上系統的研究工作可大致劃分為新型水面艦船概念研究、潛艇技術、反潛技術、海上無人系統技術和艦載武器技術等幾個研究方向，這些研究方向的劃分并非絕對的相互獨立，各研究方向間也存在一定的交叉和聯系。這種交叉和聯系在潛艇技術、反潛技術、海上無人系統技術上體現的最為明顯，例如，“分布式敏捷反潛”項目是利用無人系統實現反潛探測技術的創新，反潛持續跟蹤無人艇（ACTUV）則是專門為常規潛艇貼身跟蹤開發的無人水面艇，它們既可視為海上無人系統技術，也可視為反潛技術；“超高速水下運輸”/“藍狼”項目既可視為潛艇技術，也可視為海上無人系統技術。

具體到各研究方向中看，新型水面艦船概念研究方向既有獲得重大成就的“海影”號隱身試驗艦，也有“武庫艦”這樣的失敗案例，但重視技術發展的延續性是這一領域研究的突出特點。“海影”號持續發揮作用近20年，還建造了后續艦；“武庫艦”雖然項目流產，但并未影響相關技術研發的繼續推進，一些技術得到了轉化應用；潛艇技術領域的研究工作從潛艇性能提升，到未來小型潛艇的關鍵技術攻關，發展為超空泡潛艇/無人潛航器技術，大量成果轉化至海軍，技術發展思路也與美國海軍水下戰整體發展思路相契合；反潛技術領域方面，DARPA開展的工作從解決反潛探測對聲納性能需求起步，逐步發展到通過無人系統進行反潛探測的概念創新，謀求引領未來水下戰的新變革；海上無人系統方面，DARPA從基礎研究做起，緊跟相關通用技術發展，重點瞄準反潛戰、大范圍敏捷態勢感知等當前及未來軍事需求，在21世紀初開始爆炸式推進研究工作，謀求引領未來武器裝備體系建設的創新發展；艦載武器領域重點發展新型制導能力的艦載武器系統相關技術，遠程反艦導彈項目已轉化至海軍，為美國海軍艦載武器的更新換代做出了重要貢獻。

DARPA在海上系統技術領域的創新研究主要有以下幾方面的特點：

一是承擔指定性任務。潛艇、反潛技術是20世紀70～90年代美國國防授權法案指定DARPA開展的研究領域，國會直接劃撥經費，由DARPA統籌管理，根據美國海軍潛艇、反潛技術的軍事需求，發起了多個項目，為目前在役的“海狼”、“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇，以及正在設計的下一代戰略導彈核潛艇和正在論證的下一代攻擊型核潛艇的發展奠定了基礎。

二是按照軍種要求，共同出資解決關鍵技術難題。開展了“海影”號隱身試驗艦、遠程反艦導彈等大量項目，“海影”號隱身試驗艦首創的內傾隱身船型已在DDG 1000驅逐艦船型、“福特”號上層建筑上應用；遠程反艦導彈是世界首型半自主反艦導彈（不依賴GPS導航，無需其他平臺指控信息），射程達到900km，解決了反艦導彈遠程制導難題。

三是瞄準當前及未來軍事需求，另辟蹊徑發展顛覆性技術。“分布式敏捷反潛系統”項目中的“海底星座”利用數十個無人潛航器組網，跨過目前主流的橫向水聲探測技術，轉而采用自下至上水聲探測方式，避開了艦艇聲納橫向探測常遇到的因海底和海面聲波折射造成的目標信息模糊問題，從而能夠實現大范圍的水下“透明”；“海德拉”是充分體現DARPA技術突襲思路的項目，利用“海德拉”這種全新的水下預置裝備，形成全新的技術優勢和對敵威懾能力；大孔徑海洋原始數據陣列（LAMBDA）項目則是DARPA主動作為，自籌經費尋求更優解決方案的典型代表，在海軍選擇的技術路線走不通時，DARPA利用成熟的地震探測陣技術研發了大孔徑聲學陣列，及時滿足了當時的應用需求；ACTUV則是通過高速長航時無人水面艇執行安靜型常規潛艇的持久貼身跟蹤，減輕核潛艇的反潛戰負擔。

DARPA在2015年3月發布的《保障國家安全的突破性技術》戰略文件指出，海洋是美國的戰略中心，在當前預算縮減的大背景下，主戰平臺數量難以保障廣域海上的持續存在，尤其是多個區域同時出現沖突時更容易捉襟見肘；另外，高性能常規潛艇、精確打擊武器等非對稱打擊手段的擴散使美國高價值平臺面臨日益嚴峻的威脅。因此，急需采用創新的方法、更靈活的方式，以更低的風險和成本實現對海洋的持續有效控制。可見，DARPA未來的發展方向將圍繞增強海上作戰靈活性開展。

DARPA認為，現代化作戰平臺和系統功能強大，但因構成復雜、研制和升級改造周期長、成本高，尤其是在當前非對稱作戰手段不斷增多、能力越來越強的情況下，復雜武器系統成為重點打擊對象，執行任務風險越來越高，一旦被摧毀損失嚴重，追求復雜系統的現行做法可能已經過時且低效，需要反思。DARPA已明確將替代復雜作戰平臺和系統作為未來的投資重點，“戰術偵察節點”（TERN）項目就是DARPA在這項工作中的創新嘗試，未來將重點在制電磁權、導航定位授時、高超聲速、太空、空中、地面、海上、反恐等方面繼續研究新技術、新方案，探索構建低成本、分布式的新型武器裝備體系，避免高價值目標的損毀風險。

常規潛艇技術的快速擴散，未來核潛艇規模縮減的環境下，僅依賴傳統的有人裝備執行反潛任務很難滿足未來水下戰需求，DARPA正嘗試依靠無人系統組網，構建新型反潛透明網絡，為美國海軍的水下戰透明提供新的選項。DARPA正通過在水面、水下、空中三個維度探索無人反潛探測網絡，實現水下空間的單向透明。分布式敏捷反潛項目分別通過無人潛航器深海組網、無人機近海組網，構建近海、深海的移動式無人反潛探測網絡；ACTUV可在水面對安靜型常規潛艇實施大范圍持續跟蹤。

豐富美國海軍海上打擊能力也是DARPA的一個重要發展方向，為海軍從空中、水面、水下提供更強打擊能力、更多打擊選項是DARPA的主要研究思路。DARPA協同海軍研發遠程反艦導彈，擴展反艦射程，提升制導能力，將成為美國海軍未來的核心反艦武器；發展TERN察打一體型無人機將使整個航母編隊艦艇均具備遠程空中打擊能力；“海德拉”、“上浮式有效載荷”等預置式無人系統可實現全新的水下戰術突襲，將有效補充當前單純依靠核潛艇的水下打擊模式。（藍海星：于憲釗）

（藍海星智庫針對DARPA在研的十余個技術領域開展了系統深入的研究，近期將陸續發布系列綜述文章。）