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美仿生潜艇横空出世 金枪鱼新概念潜艇以一敌三

http://www.sina.com.cn  2008年08月01日16:06  青年参考

  本报特约记者张竹力

  

  未来的潜艇是什么样子?近日,美国海军未来潜艇研究小组首度向外界透露其“金枪鱼”潜艇亮相的情景——外观与 行动跟金枪鱼极其相似,速度和灵活性远高于现在的任何潜艇。这种被美国海军视为“未来水下战场主宰”的全新概念潜艇, 是马萨诸塞州德雷帕尔实验室仿生设计大师杰米·安德森的杰作。美国《新科学家》杂志6月号载文进行了详细报道。

  设计灵感来自金枪鱼

  今年45岁的安德森从麻省理工大学机械工程专业毕业后,直接进了马萨诸塞州查尔斯·斯塔克·德雷帕尔实验室工 作。二战期间,该实验室着手研发军用导航系统,结果被五角大楼相中,从此开始负责弹道导弹导航系统的研发,后来又负责 ‘阿波罗’登月计划和‘北极星’洲际导弹导航系统的研究,一举奠定了它在美国科学界的地位。

  “我是1998年正式着手‘金枪鱼’潜艇研究的,”安德森说,“那年初,在华盛顿举行的一次学术研讨会上,美 国海军一名上将苦恼地说,随着各国潜艇技术不断发展,美国潜艇的水下机动性与隐蔽性优势不断丧失。‘很快,我们的潜艇 只能跟对手拼刺刀了!我们非常希望能有技术飞跃的新型潜艇出现,抢占21世纪水下战场的绝对优势。’”海军上将的这番 话奠定了安德森的研发方向。

  出路在哪里?“仿生学是解决上将苦恼的惟一途径,”安德森说。他首先回溯潜艇研发的历程:在一战期间,为使舰 艇在水下隐蔽航行而制造出了潜艇。在设计原始的潜艇时,是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉,如果需要升至水面,就将 携带的石块或铅块扔掉,使艇身回到水面来。以后经过改进,在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量。以 后又改成压载水舱,在水舱的上部设放气阀,下面设注水阀,当水舱灌满海水时,艇身重量增加使它潜入水中。如此优越的机 械装置实现了潜艇的自由沉浮。但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多,鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔。鳔 内不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气,来调节鱼鳔中的气体含量,使鱼在水中自由沉 浮。然而,人类的潜艇连鱼儿这个本领都没有学到!“所以,向鱼学习成为主攻新潜艇的坚定方向。”安德森说。

  1998年到1999年年底,安德森和他的课题小组一头扎进了美国的鱼类研究所。安德森的同事亨利·豪森伯格 回忆说:“我们翻查研究资料,与鱼类专家深入交谈,到海洋鱼类研究所一蹲好几个星期,全面观察各种鱼类的游泳情景,出 海了解各种鱼类的习性……一年下来,在对比了上千种鱼类之后,安德森和我们最终锁定金枪鱼,它具有平滑的线条,极快的 游动速度,以及在水中的高度灵敏性,是设计新型潜艇理想的生物模型。”

  安德森和同事们很快就拿出一套完整的仿金枪鱼潜艇研究方案,送五角大楼供军方人士点评。安德森说:“我清楚地 记得,时任国防部长的威廉·科恩在听我汇报时感慨地说:‘现在俄罗斯和中国的潜艇技术发展非常快,尤其是中国潜艇在西 太平洋水域已经对美国海军造成很大的压力。如果我们的潜艇技术没有实质性的飞跃,就只能跟中国潜艇捉迷藏,那美国海军 在太平洋就危险了。’”

  2000年初,五角大楼给德雷帕尔实验室拨了专款,大力支持安德森的“金枪鱼”潜艇研发。

  

  超级潜艇2025年就能实战部署

  2004年春,安德森的“金枪鱼”潜艇实验原型(VCUUV)横空出世,这是一艘长2.5米,重2000公斤 ,外形很像金枪鱼的“怪家伙”。

  出于保密因素的考虑,“金枪鱼”潜艇的首航选在新汉普郡大学室内试验场里进行。实验的主要目的是检验新一代潜 艇机械性能是否达到金枪鱼那样的活动机理。“非常不幸的是,我们刚刚进行随意转弯和曲线前行几个动作,潜艇就沉入水底 ,真是出师不利!”安德森沮丧地回忆说,“好在五角大楼和其他前来观摩的同行都知道,这是一个全新的技术领域,所以都 表示宽容与支持。当时的国防部长拉姆斯菲尔德在得知实验失败后,马上打电话给我说:‘套用一句老话,失败乃成功之母。 五角大楼会一如既往地在财力、人力和精神上给你们最大的支持!’”

  在接下来近一年多时间里,安德森与美国海军未来潜艇研究小组并肩作战。2006年8月,安德森一行来到位于加 利福尼亚州里奇克雷斯特镇附近的中国湖基地。面积达3300平方公里的中国湖基地,地处海拔4200米的谢拉山脉和寸 草不生的莫哈韦沙漠的包围中,是美国民航乃至未经批准的军机,都不允许飞过的最绝密海军武器实验基地。

  “五角大楼新武器研发部门和海军军备专家几乎全部到场,”安德森不无得意地回忆说,“实验的具体内容至今仍属 国家机密,但有一点可以说的是:我们成功了!‘金枪鱼’潜艇是迄今为止速度最快的水下运载器。最为重要的是,我们的潜 艇还有续航时间长、噪声非常小、运动灵活近似于金枪鱼的优点,搭载武器或者侦察器材后,适于远洋和近海作战,能与敌各 型潜艇厮杀。”

  今年6月初,夏威夷潜艇战训练场,安德森的“金枪鱼”潜艇与3艘美国核潜艇展开激烈的猎杀战。“演习的代号是 ‘猎鲨Ⅰ’,五角大楼高级武器发展局局长、海军作战部作战主官、太平洋总部司令、太平洋舰队司令部整套班子全部到场观 摩。在持续120分钟的演习过程中,‘金枪鱼’潜艇以一敌三,最终将3艘先进的核潜艇全部‘击沉’,以至于太平洋潜艇 部队司令目瞪口呆得忘记了鼓掌,连说:‘不敢相信自己的眼睛!’”安德森透露。

  这次演习使得五角大楼的决策者们更坚定地认为,仿生武器是未来海洋战场的主宰。为此,美海军开始着手制定仿生 潜艇的编制特点、交战规则,以及未来的技术突破重点。现任美国海军作战部长盖瑞·拉夫黑德上将说:“仿生潜艇将是我们 夺取未来海洋战争胜利的法宝,这不是押注,而是现实。”

  当然,“金枪鱼”潜艇仍有不足,目前的实验型号只能搭载武器装备和侦察系统,却不能载人;控制系统还没有完善 到“收放自如”的地步,以至于在实验中损失多艘原型潜艇。“这种超级潜艇真正实现作战部署,可能要到2025年。”安 德森坦率地说,“但它代表着潜艇的发展方向,我对它充满信心。”


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