APEX — дослідницька програма агентства DARPA, спрямована на вивчення та розширення простору проєктування рушійних систем (propulsors) для підводних човнів та безпілотних підводних апаратів (UUV — Uncrewed Underwater Vehicles). Мета програми полягає у створенні нових концепцій підводної рухової енергії, які забезпечують вищу ефективність, маневровість, малопомітність і дальність дії підводних платформ. DARPA розглядає APEX як інструмент для радикального перегляду традиційних підходів до підводної пропульсії у військово-морській сфері.
Повна назва програми
APEX у контексті DARPA зазвичай описується як:
Advanced Propulsor Exploration for Submarine and Unmanned Undersea Vehicle Applications
Українською:
Розширене дослідження рушіїв для підводних човнів і безпілотних підводних апаратів
Програма реалізується в межах DARPA Tactical Technology Office.
Передумови створення програми
Сучасні підводні платформи — як пілотовані, так і безпілотні — значною мірою залежать від традиційних типів рушіїв:
- гвинтових пропелерів;
- насос-джет систем;
- класичних валових механізмів.
Ці системи мають низку обмежень:
- шумність (акустичний слід);
- обмежена ефективність на різних швидкостях;
- кавітація;
- складність оптимізації для малих UUV;
- компроміс між швидкістю і прихованістю.
Для військово-морських застосувань ключовим фактором є низька помітність у водному середовищі.
Традиційні рушії створюють:
- гідродинамічний шум;
- вібрації корпусу;
- акустичні сигнатури, які легко виявляються гідролокаторами.
DARPA ініціювала APEX для дослідження принципово нових підходів до підводної пропульсії.
Основна мета програми
Головна мета APEX — дослідити широкий простір можливих конструкцій рушійних систем для:
- підводних човнів;
- автономних підводних дронів (UUV);
- гібридних морських платформ.
Програма спрямована на:
- підвищення енергоефективності;
- зменшення акустичного сліду;
- покращення маневровості;
- розширення робочих швидкісних режимів;
- оптимізацію для автономних систем.
Простір проєктування propulsors
Класичні рушії
Традиційні системи включають:
- відкриті гвинти;
- багатолопатеві пропелери;
- канальні гвинти (ducted propellers).
Їх недоліки:
- шумність;
- кавітаційні ефекти;
- обмежена адаптивність.
Альтернативні концепції
APEX досліджує нетрадиційні підходи, зокрема:
- biomimetic propulsion;
- pump-jet optimization;
- contra-rotating systems;
- magnetohydrodynamic (MHD) concepts (на рівні досліджень);
- adaptive geometry propulsors;
- distributed propulsion.
Біоміметичні рушії
Одним із напрямів є копіювання природних механізмів руху:
- рух риб;
- плавання дельфінів;
- хвильова пропульсія;
- коливальні системи.
Переваги:
- потенційно нижчий шум;
- краща ефективність на низьких швидкостях;
- висока маневровість.
Pump-jet системи
Pump-jet propulsion є однією з ключових технологій військово-морських платформ.
Їх переваги:
- нижчий акустичний слід;
- краща кавітаційна стійкість;
- ефективність на високих швидкостях.
APEX досліджує:
- нові геометрії каналів;
- оптимізацію потоку;
- зменшення турбулентності.
Основні завдання програми
Зменшення акустичної помітності
- мінімізація шуму рушія;
- зменшення вібрацій;
- зниження гідродинамічних слідів.
Підвищення енергоефективності
- зменшення споживання енергії;
- збільшення дальності ходу UUV;
- оптимізація витрат палива або батарей.
Маневровість
- рух у складних середовищах;
- точне позиціонування;
- стабільність у течіях.
Адаптивність
- зміна режиму роботи;
- адаптація до швидкості;
- робота в різних умовах глибини.
Технологічна база
Гідродинаміка
APEX базується на:
- computational fluid dynamics (CFD);
- моделюванні турбулентних потоків;
- аналізі кавітації;
- оптимізації форми лопатей.
Матеріалознавство
- композитні матеріали;
- антикорозійні сплави;
- легкі конструкційні матеріали;
- еластичні елементи для адаптивних систем.
Сенсорика
- датчики тиску;
- гідрофони;
- системи вібромоніторингу;
- потокові сенсори.
Автономні системи управління
- автономна навігація;
- адаптивне керування тягою;
- AI-оптимізація режимів роботи.
Військове значення
Підводна розвідка
UUV із новими рушіями можуть:
- виконувати приховану розвідку;
- працювати у ворожих акваторіях;
- здійснювати довготривалі місії.
Протичовнова боротьба
- пошук підводних човнів;
- акустичний моніторинг;
- автономні патрульні системи.
Операції на великій глибині
- робота на великих глибинах;
- витримка високого тиску;
- збереження ефективності руху.
Морська автономія
- swarm UUV;
- автономні флоти;
- довготривалі підводні місії.
Цивільні застосування
- океанографія;
- дослідження морських екосистем;
- підводна картографія;
- пошуково-рятувальні операції;
- інспекція підводної інфраструктури (кабелі, трубопроводи);
- енергетичні морські системи.
Наукове значення
- гідродинаміка;
- морська інженерія;
- біоміметика;
- акустична фізика;
- оптимізація пропульсії;
- підводна робототехніка.
Основні технічні виклики
Кавітація
- утворення бульбашок пари;
- падіння ефективності рушія;
- зростання шуму.
Акустична сигнатура
- критично важлива для прихованості;
- впливає на виживаність платформ.
Ефективність на різних швидкостях
- патрулювання на низьких швидкостях;
- високошвидкісні режими.
Енергетичні обмеження
- батареї;
- паливо;
- теплові ліміти.
Зв’язок з іншими програмами DARPA
APEX пов’язана з ширшими морськими та автономними ініціативами DARPA:
- безпілотні морські системи;
- підводна автономія;
- advanced naval engineering;
- stealth propulsion research.
Поточний стан програми
Станом на 2026 рік DARPA:
- досліджує альтернативні концепції propulsor design space;
- оцінює нові гідродинамічні рішення;
- працює з оборонними підрядниками та дослідницькими лабораторіями;
- проводить моделювання та експериментальні випробування концепцій.
Потенційний вплив на майбутнє підводних технологій
У разі успіху APEX може:
- змінити принципи підводної пропульсії;
- створити нове покоління безшумних рушіїв;
- збільшити дальність автономних місій;
- підвищити ефективність морських безпілотників;
- радикально вплинути на дизайн підводних систем військового і цивільного призначення.