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袁成:美军分布式空中作战概念最新动向述析

分布式空中作战是美军着眼大国对抗发展的全新空战模式,旨在将大型、昂贵、多功能有人战机的各类功能分解到大量低成本无人机上,构建由少量高性能有人机和大量无人机组成的协同作战体系,以较低成本实现更高作战能力,对敌再次形成不对称优势。为此,美军正系统布局关键技术体系,加速推动概念发展,值得密切关注。

一、美军分布式空中作战最新发展情况

2014年,美国防部国防高级研究计划局(DARPA)最早提出了分布式空中作战,并在2017年正式包装成“马赛克战”概念,即借鉴马赛克画简单、可快速拼接等特点,实现大量低成本、功能相对单一系统的动态组合与密切协作,形成敏捷集成、极具弹性(韧性)的空战体系,大型高性能无人机、无人僚机、无人机蜂群等均可融入其中。目前,DARPA和美空军研究实验室(AFRL)正积极开展体系架构、无人机平台、空战管理、自主协同等相关技术研究。

1. 体系架构技术

极速分分彩首页“体系集成技术验证”项目。DARPA和AFRL共同实施,旨在基于现有技术水平,把传统战机的功能分解至可互操作的有人机和无人机,并即插即用各种机载系统和武器。2018年7月,项目在对抗空域开展了飞行试验,验证了名为“缝合”的全新体系集成技术,实现了地面站、半物理飞行试验系统、C-12运输机和试验飞机之间的互操作能力。

“体系集成技术验证”项目设想(美国防高级研究计划局图片,极速分分彩首页航空工业发展研究中心汉化)

2. 无人机平台技术

XQ-58A项目。AFRL研发的低成本可消耗无人机,未来可作为无人僚机使用。该机采用中等后掠角中单翼、V型尾翼、背负式进气道隐身化布局,机长8.84米,翼展6.7米,最大飞行速度0.85马赫,航程8700千米,有效载荷不少于230千克,成本低于200万美元。2019年3月,XQ-58A成功完成76分钟的首飞。6月11日,XQ-58A完成第二次试飞,无人机在71分钟的飞行中完成了所有测试目标。6月12日,美空军表示正考虑增加购买20~30架XQ-58A,以开展进一步的试验。

极速分分彩首页首飞中的XQ-58A“战神婢女”原型机(美空军研究实验室图片)

极速分分彩首页“飞行导弹挂架”项目。DARPA在2017年公布,研究高度简化、飞行和作战功能有限、可快速批产的低成本无人机平台,既可作为战斗机的普通挂架,发射各类武器弹药;也可成为无人僚机,发射后飞行至目标空域,执行巡逻飞行和武器发射等任务。

飞行导弹挂架概念图(美国防高级研究计划局图片)

“小精灵”项目。DARPA在2015年启动,美空军情报监视侦察部门也参与其中,目标是研发低成本无人机蜂群平台及空中投放回收等技术。2018年4月,美国戴内提克斯公司(Dynetics)获得最终阶段合同,其无人机类似于巡航导弹构型,而空中投放回收装置与目前成熟的空中加油系统相仿。DARPA计划在2019年下半年使用C-130运输机开展多架无人机的空中投放回收验证,回收速率为30分钟4架。

“小精灵”无人机回收概念图(美国戴内提克斯公司公司图片)

3. 空战管理技术

极速分分彩首页“分布式作战管理”项目。DARPA和AFRL共同研发,发展先进算法和软件,提高态势感知和任务自适应规划等能力,帮助履行战场管理任务飞行员进行快速且合理的决策,在强对抗环境中更好地执行分布式空中作战任务。项目开发了两种软件:“网络对抗环境态势理解系统”负责构建可分享至每个平台的统一作战场景,“反介入实时任务管理系统”为每个平台制定适合的任务和飞行路径。2017年9月,DARPA和AFRL进行了首轮飞行试验,“利尔喷气”公务机扮演无人机,有人机为地面驾驶的虚拟机,验证了通信中断后任务还可按预期继续执行的能力。2018年3月,DARPA向BAE系统公司授出最终阶段合同。

“分布式作战管理”项目概念图(美国防高级研究计划局图片)

极速分分彩首页“对抗环境强韧同步规划和评估”项目。DARPA负责研发,旨在开发以人为中心的软件辅助决策工具,着眼于数据传输标准,确定通信被切断时输出信息的先后顺序,帮助空战人员在复杂环境更好控制作战行动。为此,BAE公司研发了“分布式协同指挥控制工具”自主软件,以提高空中战场的战场感知能力,评估作战前、中、后的空战计划和任务风险,分析作战效果。2019年3月20日,DARPA授予BAE公司价值310万美元的最终阶段合同,并将于2019年8月或9月在美空军基地进行为期一周的演示验证。

4. 自主协同技术

极速分分彩首页“拒止环境协同作战”项目。DARPA负责研发,通过发展先进算法和软件,探索无人机蜂群的自主和协同技术,使蜂群仅需一人管理,便可协作完成发现、跟踪、识别和攻击目标等任务。2018年11月,6架真实和24架虚拟的无人机在“真实-虚拟-构建”环境中开展了地面和飞行试验,验证了无人机蜂群在强对抗环境中针对非预期威胁的适应能力。无人机蜂群可有效分享信息,协作规划和分配任务,制定协调的战术决策,并在最小通信情况下共同响应动态、高威胁环境。2019年春,项目已全部转化至美海军航空系统司令部。

“空战进化”项目。DARPA 2020财年预算中的新增项目,旨在研究人-机协同空战,即测量、校准、提升和预测人类对自主空战系统信任的方法,并首先将在最激烈的空中格斗条件下进行试验:在模拟环境中,有人机飞行员可指挥多架无人机,以贴近实战的方式应对敌人的无人机和其他威胁因素。2019年6月,DARPA公布了ACE项目的招标书,表示其是该局更大的“马赛克战”空战概念的一部分。

极速分分彩首页“空战进化”项目概念图(美国防高级研究计划局图片)

极速分分彩首页“天空博格人”(Skyborg)项目。2019年3月,AFRL表示正在开发“天空博格人”无人僚机智能空战系统。首先系统会植入空战模拟器,与人类飞行员一起进行对抗训练,积累知识,提高能力。未来,系统将与XQ-58A等无人机整合,成为真正的人工智能僚机。

二、美分布式空中作战概念的影响

极速分分彩首页目前的空中作战是战斗机的代际竞争,最新一代战斗机拥有强大统治能力。随着分布式空中作战概念的提出,未来的空战将是有人-无人高度协同的体系化竞争,这代表着空战思想的重要转变,将对未来作战产生重大影响。

高性能有人机将承担关键的指挥控制任务。分布式空中作战装备数量多、分布范围广、任务协同复杂,需要有人机在空中开展实时指挥控制。大型预警机在防区外对整个战场进行指挥监管,而数量较少的有人隐身战机将深入防区,主要使命为控制最前线的大量无人机,也可遂行火力打击等传统任务。

极速分分彩首页低成本无人机将承担主战任务。从单个平台看,无人机隐身和机动能力强、续航时间长,在自主作战系统决策和人类指控下具有较强作战能力。另外,无人机成本低,设计寿命短,如“小精灵”无人机成本70万美元,最多使用20次,故战损代价低,使用顾虑少;从体系作战看,首先大量无人机拥有规模优势,将“饱和”敌防空雷达的跟踪和火控通道,使其难以发现高价值空战平台,打击无人机也会浪费昂贵和有限的防空导弹。其次无人机体系具有较高的强韧性,多架无人机会备份同一作战功能,故损失部分个体并不影响体系作战能力,而联接无人机的网络也将应用抗毁、低截获、抗干扰等技术,以应对强对抗的复杂电磁环境;最后分布式作战体系具有较高的敏捷性,大量无人机可依据敌情和战损,实时排列组合出最优的作战能力,通过与有人机灵活编组,快速生成多种解决方案。

极速分分彩首页军用航空产业也将随之呈现全新发展态势。在分布式作战概念的牵引下,未来空中作战装备呈现出作战体系化、机体廉价化、平台智能化、载荷小型化等特点,高性能网络、智能算法和软件、低成本平台、低成本发动机、小型高性能机载设备和武器等将成为重点发展方向,未来军用航空产业将出现变革。

袁成先生已为《空天防务观察》提供14篇专栏文章,如下表:

序号

篇名

发表日期

1

美国国防高级研究计划局发展创新的近距空中支援技术

2016年2月29日

2

刀尖上的新舞者——美国防高级研究计划局航空航天专项办公室分析

3月11日

3

美国防高级研究计划局2015年航空领域科技项目分析

4月27日

4

极速分分彩首页美国防高级研究计划局“小精灵”空中群射/回收无人机项目分析

10月11日

5

极速分分彩首页美国防部国防高级研究计划局重要航空项目研究进展

2017年5月19日

6

极速分分彩首页“蜻蜓眼”受控生物无人机取得重要进展

9月15日

7

极速分分彩首页美国防高级研究计划局实施颠覆性技术创新的各方利益分析

9月29日

8

外军无人机蜂群技术发展态势与应用前景

2018年10月15日

9

极速分分彩首页美空军新版《科技战略》针对大国战略竞争提出新目标和新举措

2019年5月20日

10

美国防科技创新机构与外界交流的各种举措

6月10日

11

美国防部国防高级研究计划局技术研发项目立项流程概述

6月17日

12

美国防高级研究计划局“驾驶舱内自动化系统”项目分析

7月8日

13

极速分分彩首页英国国防部国防和安保加速器2018财年年报述析

7月22日

14

美军分布式空中作战概念最新动向述析(即本篇)

9月2日

有兴趣的读者,可点击相关文章的“篇名”阅读原文。

(极速分分彩首页航空工业发展研究中心  袁成)

本篇供稿:系统工程研究所

运 营:李沅栩

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