与常规潜艇需要动力推进相比,水中滑翔使得潜航器可以大大延长潜航时间,同样的能源可以支撑大得多的潜航航程。几百公斤的水下滑翔器动辄可以达到几十天的潜航时间和几千公里的潜航距离,能量效率非常规潜艇可比。

2019年11月17日《中国海洋报》报导,沈阳自动化所的海鲸2000重约200公斤,南海创造了连续潜航37天、航程2011公里的记录,最大潜深1500米,最大速度超过1米/秒,最大持续航速2节。

晨枫:中国海军添“新兵”了?但只想保持低调

海鲸2000在南海试航(图源/中国科学院沈阳自动化研究所官网)

航向可以用常规的舵面控制,包括飞机上常见的三翼面,或者V形尾,也可以用潜艇上常见的十字舵,或者X形舵。还可以用移动配重导致横滚来转向,就像飞机转向一样,这样阻力损失更低。

水下滑翔是60年代开始研究的,或许是受到U-2侦察机的影响。U-2被誉为动力滑翔机,是因为这确实也是按照动力滑翔机运作的。在起飞和爬升到指定高度后,发动机关闭,依靠滑翔飞行一段时间,只有在高度降低到一定程度后再重新启动发动机,在加速中爬升,直至重新关闭发动机、开始滑翔。U-2轻小的机体和不大的载油量达到惊人的航程(至少11280公里!),正是得益于这样的动力滑翔。

对于水下滑翔器而言,这样周而复始的上浮、下沉很有利于调查不同深度的海洋水文情况,包括水深、流速、流向、环境噪声、温度、盐度、浊度、叶绿素、溶解氧等。水深、流速、流向、环境噪声的重要性不言而喻;温度和盐度有利于勘测水中的温度跃变层,跃变层对声纳好像屏障一样,潜艇躲在另一层就很难被探测到,是各国潜艇活动重要的水文资料;浊度对空中反潜很重要,目视或者可见光搜索依然对浅海潜艇是重要的搜索手段;叶绿素和溶解氧是用于估测海洋生物环境的,这对避免缠绕和吸附也是非常有用的数据,每一次上浮也可以是数据上传、卫星导航定位和接受指令的时候,水下的导航则有三轴陀螺、压力计、磁罗盘等。

水下滑翔的缺点与滑翔机相同:速度较慢,也不宜用于太浅的浅海。但用于水文调查,这不是问题;用于低成本远程侦察,这些缺点也是可以接受的。由于用重力推进,水下滑翔器在航行中实际上是无噪声的,隐身能力比最安静的潜艇还要好。而且压载水舱相对较小,不需要压缩空气排水,上浮时的噪声很低,除了低微的水流声,基本上没有其他噪声,延续的时间也较短。