美国海军技术.doc
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1、20002035年美国海军技术编委会:未来海军技术委员会海军研究委员会国家研究委员会出版社:美国国家科学院出版社 华盛顿 1997年目 次1前言12建议73形成20002035年海军能力的突破口83.1信息、系统和作战9战争中信息的中心地位9战争信息系统10夺取信息优势的战争12建立战争信息系统133.2提高水兵和海军陆战队员的能力14有效地使用人员14生活质量15海军人员的医疗护理163.3作战舰队17舰队对陆攻击导弹系统17新一代美国海军水面战斗舰艇19海军航空兵的新方向21将来的潜艇设计24攻击和火力支援的发展253.4水下战的新方法26反潜战26反水雷战293.5在人口稠密地区作战的新
2、方法31克制战争支持能力32了解当地情况32战术、武器和技术333.6重新设计后勤系统34基于信息的战备及其对后勤的影响35对海上部队的补给35支援上岸部队363.7作为基础技术的建模与仿真373.8有重点的研究与发展391前言442技术推动472.1炸药和推进47炸药科学和技术47推进和推进剂技术56火炮推进剂65吸气式导弹推进672.2武器传感器和末制导69背景69传感器技术70威胁响应742.3导向目标和攻击结构75背景75攻击结构设计方案76摘要862.4制导和控制87背景87全球定位系统89惯性测量装置89有人回路902.5武器抗干扰90基本概念91空对空导弹91空对地武器92提高抗
3、干扰接收机性能94备用导航源94微电子机械惯性测量装置94备用无线电导航系统94成象传感器制导95音响武器953激光武器在海军和海军陆战队中的应用963.1争议与趋势963.2激光武器在海军及海军陆战队中的潜在作用97巡航导弹防御97战区弹道导弹防御98飞机自卫武器99炮弹防御1003.3当前海军的激光武器计划1003.4未来的激光技术1013.5小结与建议1024特种用途装置及技术1044.1背景1044.2致失能(非致命)武器104背景104海上和空中控制的装置和武器105致人员失能技术105反恐怖组织武器106小结1064.3攻击性信息战技术107背景107信息战-阻碍使用技术108信息
4、战-欺骗技术110信息战-阻断技术112信息战-破坏113信息战-利用114信息战-小结和建议1144.4对重要基础设施的攻击114背景115对重要基础设施进行攻击的现代理论115对重要基础设施攻击能力的期望方领导人和民众产生明显的心理影响116小结1194.5水雷120背景120对水(地)雷的预期发展120雷区技术121小结和建议1224.6市区战122背景123在市区内作战用的新技术和装置123新武器投射技术123小结与建议1241反潜战1251.1反潜战:执行未来海军使命的关键所在1251.2世界上与日俱增的潜艇威胁1261.3从大洋到沿海-范围广泛的作战环境1271.4最近趋势一对提高
5、反潜能力的投资日益减少1281.5海洋声学-有哪些限制1281.6发展要求1291.7机动平台使用的传感器1331.8固定探测系统使用的传感器1361.9科学技术问题137声学问题139海洋学问题139信号处理140对抗技术和声纳141水声监视系统1421.10被动水声探测可能取得的重大发展1421.11主动水声探测可能取得的重大发展1441.12非声反潜-水声探测的必要辅助手段1461.13无人水下航行器探测网反潜探测1471.14水下武器的未来展望1481.15综合反潜的需求与日俱增1491.16研究发展项目1501.17建议151优先发展建议151其它发展建议1521前言1541.1概述
6、:结论和建议1551.2建模与仿真的宝贵时机1571.3失败和灾难的可能性158热心告诫158备营养不足的知识基础159复杂的系统159建模与仿真技术的吸收1601.4对联合模型的建议160应考虑的方面160联合模型要求的技术属性1611.5研究建议162主要作战领域的研究162有关基础研究的建议1641.6有关吸收和发掘建模与仿真的建议168需要战略支持168下一代军官的教育1682引言1702.1背景与目标170研究范围170定义工作范围1702.2海军部对建模与仿真感兴趣和关心的原因171顶层原因1712.3起始:定义和区别173定义173模型的不同概念174硬模型与软模型1752.4本
7、报告的结构1763国防部建模与仿真的技术前景1783.1应用领域1783.2建模与仿真在采购、作战试验与鉴定(0TE)及训练中应用价值的数据178采购应用建模与仿真投资的回报率178演习实例1783.3作为跨越多领域的基础技术的建模与仿真181为什么老式烟囱不再工作181先进的分布式仿真182作为基础设施和交叉授花粉器的建模与仿真是普遍存在的1823.4某些观测、预测和设想1853.5作为决策支持的工具187对于涉作战中的决策支持所设想的描述187作为指挥官的中期工具1893.6其他和建模与仿真有关的预测1904国防部建模与仿真的潜在失败和灾难1924.1一般评述1924.2知识和技术的基础1
8、92强大的技术基础192不完善的知识库1924.3复杂系统和需要合作的态度1935讨论和改善国防部的建模与仿真1965.1问题的重要性196作为知识库的模型1965.2模型质量的多面特征1975.3在建立和使用模型时真实性的核心是不确定性1975.4处理不确定性的方法2005.5模型内容“做得好”:要求管理上改革,并非象征性的劝告2005.6检验、证实和认定201一般评述201管理的含意202强调检验、证实和认定过程的替代方案2046加强作战研究和改善建模与仿真2066.1背景206进行研究与建立仿真的关系206知识的模块性2076.2优先研究的作战课题2076.3研究计划所期望的特征2087
9、建立和改善建模与仿真的知识和技术基础设施2127.1要求投资的关键技术问题2127.2层次综合的模型系列212做得更好的一个因素:有更高要求的高分辨率仿真214不同的观点:需要新的建模方法215朝着大工具箱工作:模型而不是仿真2157.3建模与仿真的基础设施216全部理由216建模与仿真的分层结构217高层次结构217对高层次结构的反应2197.4模型库和模型综合2207.5建模与仿真的高级环境和高级语言2217.6关于联合模型的建议222利害关系222联合模型要求的技术特征2247.7关于研究的建议225关键作战领域的研究2258吸收和开发建模与仿真技术的挑战2308.1传统的挑战2308.
10、2对海军的意义230短评230海军部作为建模与仿真的用户和消费者2318.3领导人员冷淡建模与仿真的背景2318.4新的环境和对改变技术推动状态的要求2328.5海军部的问题233管理问题的结论233更具体的建议234改善模型质量和可信性的市场途径235建立研究计划235集中问题236军官教育236分析者和模型建立者的教育236第一卷 综述1 前言过去十年发生的事件促成了此研究报告的诞生。在过去十年中,美国面临的国际战略环境,作为执行国家安全战略的兵种之一的美国海军及海军陆战队的任务和观点,发生了巨大的变化。本研究的授权调研范围由Thomas B.Fargo海军中将和Richard A.Rid
11、dell海军少将制定,并于1995年11月28日经海军作战部长签字批准,它要求国家研究委员会就2000年至2035年新技术对海军的形式和能力的影响问题进行透彻的研究。认识到预期的预算环境是严峻的,该授权调研范围寻求在严峻的预算环境下,在许多技术领域中,增大海军及海军陆战队的费用效益。它特别要求确定“那些和海军及海军陆战队任务能力的全局有关的现行技术和新兴技术”,尤其注意“信息战、电子战和监视设备的使用;水雷战和潜艇战;海军及海军陆战队武器对付目标的效能;开发海军及海军陆战队人力资源和最大限度发挥其效率”。有10个具体的技术领域被确定为应该受到广泛注意。本报告的附录 A是授权调研范围的全文。 此
12、授权调研范围根据 1988年的“21世纪海军”研究报告(1)制定,相比之下,研究报告范围相似,内容大体相同,但“21世纪海军”研究报告是在当时冷战仍在进行的情况下完成的。在完成“21世纪海军”研究的时候,认识到研究成果因为范围广泛,必须定期加以重新审查,看看在国际安全环境、有关的国内形势和技术方面发生了什么变化,并且根据这些变化重新作出预测。早些时候对“21世纪海军”研究报告进行了修订(2),并且海军研究委员会另外对以下方面问题进行了研究先进的传感设备(3)、水雷战(4)、作战信息网络(5)、未来的航空母舰(6)、攻击战的指挥、控制和通信(7)、舰上废物处理(8)、地区冲突中的海军及海军陆战队
13、(9)和冷战后世界冲突的制止(10),它们都涉及到“21世纪海军”研究报告出版以后海军发展的课题。所有这些研究奠定了本研究的基础,并且它们的研究成果的确在许多方面对本研究具有参考价值。 为了进行本研究,组织了8个技术小组委员会,负责授权调研范围提出的所有具体技术领域问题的研究,10个课题有些按照课题的逻辑联系结合起来分给个别小组委员会。总的说来,约有130名各种技术领域的专家作为小组委员会成员、高级顾问或者协助小组委员会解决某些具体任务的特邀参加人员。此外,约有30名海军及海军陆战队联络代表在本研究进行期间经常会见各小组委员会和全体研究人员。他们提供了必要的支持,包括提供必需的信息,帮助小组委
14、员会成员和主席了解正在进行中的海军及海军陆战队计划和方针政策。附录B列出了参加研究的各小组委员会全体人员和海军及海军陆战队联络代表。在进行本研究期间,大约举行了100次小组委员会会议,在这些会议上海军及海军陆战队代表和工业部门代表介绍了有关情况,并且召开了若干次工作会议,得出研究成果。国际安全环境的预测,不同的小组委员会产品的相互关系,这些产品对海军的意义,由一个综合协调委员会来归纳和阐明,其成员包括一名主席、3名高级顾问和8名技术小组委员会的主席。这个委员会就是未来海军技术委员会,该委员会的成员每两个月开一次会,互相汇报各自小组委员会的工作进度,解决在各小组委员会工作时出现的超出一个小组委员
15、会职责的问题。此综述报告是本委员会的工作成果。曾经举行三次所有研究成员参加的全体会议。第一次全体会议于1996年3月召开,在会议上发言的有海军作战部长和许多海军部高级官员、其它军种代表、国防部官员和工业界人士。这次全体会议起到组织会议的作用,向全体研究成员传达一个共同的研究工作要求。在1996年10月举行的第二次全体会议中,所有研究成员第一次有机会检查彼此的工作,看到所有小组委员会的工作成果如何纳入综述,并把这些成果反馈到各自的工作中。1997年3月举行的第三次全体会议作为协调和编写会议,这次全体会议完成供最后审查的所有的小组委员会报告和此综述报告,并对它们进行检查,保证综述报告和8个小组委员
16、会的报告彼此一致和相互支持。此综述是作为研究成果的九卷报告的第一卷,它自然基于8个小组委员会编写的详细资料。这些资料见于8个分开出版的分卷,下面概括介绍了它们的主题。第二卷 技术 讨论预期对未来海战具有重要意义的九个技术领域,包括计算、信息与通信、传感器、自动化、人员效能、材料、动力与推进、环境技术和管理技术。 强调在以下方面海军主办的研究与发展项目的关键作用:传感器、特种材料、流体动力学、舰船电力与推进、海洋学。第三卷 作战信息 讨论进攻与防御信息战。 强调未来海战和海军能力对民用信息技术及基础设施的依赖。 讨论先进的传感器在信息收集上的作用;指出海军空间活动的重要性。 说明和讨论取得信息优
17、势的战略的方方面面。第四卷 人力资源 论述开发和保持海战中人员效能的战略目的。 讨论以信息为基础的训练和工作效能提高的重要性。 指出在两年制学院中的新兵征召机会。 概述生活质量问题和评估改善计划的结果。第五卷 武器 讲述以下各类武器:进攻与防御系统、舰对舰和空对舰武器、空对空武器、水下战武器、激光武器、特种武器、海基核武器的选择。 讨论以下方案:用于对陆攻击的低成本、模块化、火箭助推、精确制导的海基导弹;先药和推进剂改进,缩小各种弹药、导弹和鱼雷的体积;用于协同反导弹防御的网络化的多模式目标信息输入设备;进攻性和防御性水雷战中雷区用的网络化传感器;空战用远程导弹;两栖作战中的战区弹道导弹防御;
18、飞机防御用激光武器;城市作战和硬目标用特种系统。第六卷 平台 强调以下通用技术领域的研究与发展:隐身、自动化、最低人员配备、经济可承受性流体与流的控制、外部无人航行器;确认环境问题。 讨论以下平台问题: 水面舰船:自动化、综合信息和控制系统;被动和主动信号管理;模块化电力推进。 飞机:越来越短的短距起降(ST0L)飞机和短距起飞与垂直着陆(ST0VL)飞机、综合高性能涡轮机技术计划(IHPTET)、发动机改进、改进的红外隐形、利用先进的设计和制造进行成本控制。 潜艇:持续的隐身性、兵力投射用综合有效负载系统、提高协同作战能力和攻击有关的传感器及联络性、高功率密度的推进装置。第七卷 水下战 反潜
19、战: 指出反潜战威胁越来越大,海上训练演习必不可少。 强调在计算、传感器和海洋学方面取得进展的重要性,以便重新取得美国在声学方面的重大优势。 讨论多平台的使用,滨海反潜战用适合协同作战能力的网络。 水雷战和水雷对抗措施:讨论利用具有综合情报、监视与侦察能力的平衡系统进行更快速的水雷对抗;带有小型可运输的小水线面双体船的建制能力;夜间直升机反水雷作业和一次性使用的灭雷器;浅水监视和无人水下航行器(UUV)、哺乳动物、爆炸物处理小组(E0D)和海空陆分队(SEAL)构成网络;利用可控时空爆炸方式进行沿岸和滩头强行突破排除障碍。第八卷 后勤 讨论利用以信息为基础的系统保障总资产的可视性和作战物资管理
20、与搬运的控制。 讨论利用信息技术减少维护和保障武器系统的战备状态。 指出在设计全功能后勤船只中利用建模与仿真的优点。 对于后勤设备,强调提高集装箱化、高海情下运送货物的机器人技术、垂直发射系统(VLS)的再装填方法、舰对岸运输的改进型运载工具。第九卷 建模与仿真 介绍当前建模与仿真的基础设施。 调查建模与仿真技术发展前景,包括用于决策支持、采办和训练的建模与仿真技术的发展。 介绍海军利用建模与仿真可能存在的陷井,尤其有关模型的有效性和系统复杂性的陷井。 论述吸收和利用建模与仿真技术存在的难题。 介绍为研究按优先次序排列作战问题的方法。 叙述建模与仿真的概念设计、方法和技术基础需要的改进。咨询委
21、员会对整个研究的成果和进度进行定期的检查,该咨询委员会在研究期间召开三次会议:在研究初期,在小组委员会制定出研究计划和范围时,对它们进行审查和提出意见;在第一次全体会议后,在小组委员会的产品和综合成果开始出现时,对它们进行审查和提出意见;在最后一次全体会议后,在该全体会议产生的最终研究成果出现时,对其提出意见。此最后审定版本的综述报告和最后审定版本的小组委员会报告反映了咨询委员会的意见和国家研究委员会审查过程中作出的评论。在整个报告中,“海军”(Naval Forces)一词用来统指美国海军和美国海军陆战队。在此报告中,大部分讨论涉及这两个军种。尤其在冷战后的世界中,这两个军种不可分地连结在一
22、起,在它们的大多数任务范围内,它们基本上必须象一个单一的兵力行动。在实际或者可能遭遇抵抗时困难而且复杂地将海军陆战队的战斗兵力从海上运送到岸上,以及随后利用海基火力和后勤对岸上部队进行支援时,情况尤其如此。虽然本报告介绍的重要的系统进展明显适用于海军而不适用于海军陆战队,但是最近的海军研究委员会的地区冲突报告中(11)较详细地讨论了制定中的“从海上进行作战机动”(OMFTS)的海军陆战队方案、有关的海军陆战队系统和需要的海军火力及后勤支援。该报告对与它讨论的主题有密切关系的许多系统和技术问题进行了考查。这两个报告应被认为是姐妹篇,它们共同调查构成“海军”的两个军种的将来系统与技术需要。本综述报
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