美国洛克希德·马丁公司制定了未来战术空战愿景
军工资源网 2023年03月01日导 读
分布式空战构想
2022年7月,洛克希德·马丁公司(以下简称洛·马公司)副总裁兼臭鼬工厂总经理约翰·克拉克在一场虚拟新闻发布会上提供了有关其无人机计划的详细信息,宣传展示了四种不同的无人驾驶平台,从低端消耗型设计到更“精致”的类型,所有这些都旨在与现有和未来的有人作战飞机相辅相成,相互补充。
虽然臭鼬工厂的分布式有人/无人结构是新提出的,但它在很大程度上根植于臭鼬工厂过去进行的项目。在此之前关于无人机空战使用更多的术语是“忠诚僚机”的概念,该概念设计为直接在有人驾驶飞机的指挥下工作的无人驾驶飞机,在这种概念下无人系统的功能和作用被严格地束缚了。“当我们进行美国作战分析时,我们没有看到忠诚僚机真的像预期的那样对同行或近乎同行的对手产生实质性的任务影响,”克拉克说。相反,“我们应该拥有一个分布式团队,让这个分布式团队的每个个体都在以自己独特的角色运作。”
早期“忠诚僚机”概念图中无人系统被严格束缚在有人驾驶平台上
臭鼬工厂的有人/无人团队概念的初步工作表明,如果无人机没有以各种方式与他们应该保护或支持的有人平台特别“匹配”(例如在速度或雷达信号等方面),那么它们实际上会向敌方综合防空系统(IADS)网络提供危险线索。
臭鼬工厂展示了一个充满不同有人和无人平台以分布式方式协同工作的战场空间
臭鼬工厂的重点随后转移到其他方式,以更加互补的方式增强或补充有人空战能力,重点强调新颖和分布式架构。臭鼬工厂早期分布式概念的团队成员包括卫星,其研究了如何让LEO(低地球轨道)远程传感器星座提供信息给下一代空中优势(NGAD)飞机或B-21隐身轰炸机。
美国空军和海军都有独立但相互交织的下一代空中优势(NGAD) 计划,这些计划正在寻求开发和获取一系列先进的空战技术,其中无人系统是关键部分。这需要“系统之系统”的努力,包括研制新型隐身有人战斗机和各种无人机,以及新武器、传感器、网络和战斗管理功能。
臭鼬工厂探索了消耗性飞机的设想,并强调了消耗性平台和所谓的“可消耗”平台之间的区别。从广义上讲,可消耗的无人驾驶飞机的设计具有能力和成本的平衡,旨在使指挥官更愿意在高风险任务中使用它们,否则会使用更昂贵和更复杂的平台。为此,臭鼬工厂曾探索了一个概念,让无人机掉落在水中,由海军进行回收,但这需要强大的后勤系统,并且水面舰艇也面临更大的风险。
臭鼬工厂设计的Speed Racer无人机就是典型的低端消耗性系统,洛·马公司最初将Speed Racer描述为通过探索和改进数字工程技术和先进制造技术来为未来设计提供的“探路者”。然而,该公司2021年透露,该名称实际上是Small Penetrating Expendable Decoy Radially Affordable Compact Extended Range的缩写。
灵活且可定制的无人生态系统
臭鼬工厂发布了构成其未来空战设想的不同类型无人机的静态渲染和介绍视频,该灵活且可定制的无人生态系统,涵盖从低端廉价到高端昂贵的不同设计和定位,可以与有人驾驶飞机协同工作。
在四种无人机设计中,最低层是一种空射导弹式设计,具有张开的 V型尾翼和弹出式后掠主翼,称为通用多任务卡车(CMMT)。静态渲染显示该型无人机在机身中心右侧有一个侧方进气口,而视频又中显示了在大致相同位置有两个对称进气口的无人机。
单个进气口的CMMT
带有两个对称进气口的CMMT
CMMT和其他飞机的编队飞行场景
视频中显示这些无人机是从一架F-35A发射的,但也显示了其中 12架CMMT在两架F-35战斗机和一架C-130J货机前面成群飞行的场景。还可以看到标有“NGAD”的三角翼形状隐身战斗机在整个编队最前方飞行。
作为“小精灵”计划的一部分,美国国防高级研究计划局 (DARPA) 多年来一直在试验从C-130型平台发射和回收具有蜂群能力的小型无人机,洛·马公司目前并未参与该计划。目前尚不清楚臭鼬工厂是否对制造可回收型CMMT感兴趣,但考虑到其消耗性质的设计,表明这种能力不一定是优先事项。
在视频中,这些特殊的无人机被显示为诱饵和小型电子战 (EW)干扰平台,以迷惑敌方防空系统并使其失明,诱使敌方对这些相同的目标发起其动能或非动能攻击。
臭鼬工厂明确表示,CMMT旨在成为一种模块化和可扩展的设计,可以扮演其他角色。不难想象这些无人机被配置为用作分布式“网状”传感网络的元素,甚至可能携带小型弹头进行“自杀式”打击。作为“金帐汗国”计划的一部分,美国空军正在试验具有高度自主性的网络化弹药的想法,并且近年来还通过“灰狼”项目以及其他相关项目探索了低成本巡航导弹的想法。
臭鼬工厂展示的另一种更大的、可能具有吸引力的无人机的设计,其有后掠主翼和V型尾翼,单个进气口位于后机身顶部。该型被称为战术消耗型战斗飞行器(TE-CAV)的无人机也具有明显的低可观测特性。
在演示视频中,四架被标记为“动能”的无人机与两架F-35一起飞行,并向敌方空中威胁发射未指明的弹药。这反映了臭鼬工厂所描述的“远程武器站”角色。洛·马公司是参与DARPA“Longshot”计划的公司之一,该计划正在探索空射无人机的概念,这些无人机可以在空对空作战中扩大有人战斗机的范围。
除TE-CAV之外的另一种中端无人机设计也有后掠主翼、V型尾翼和机身顶部的单个进气口,但与TE-CAV相比,它的平面形态完全不同。它可能更多的侧重于效率和持久性,而不是高性能。它的机头部分可能包含雷达,机身下方看起来是模块化的有效载荷部分,进气口包含在一个类似驼峰的结构中,这通常与卫星通信系统相关联。这可能会充当渗透性较低的传感器和网络节点,为其余的有人和无人系统提供超视距连接。考虑到臭鼬工厂在整个计划中采用的高度模块化的方法,它可能会根据任务发挥各种作用。
最后,最高端的是一种隐身飞翼布局无人机,被描述为下一代无人机系统(NGUAS),它显然源自臭鼬工厂的RQ-170 “哨兵”和随后的“海幽灵”概念,其腹侧进气口上方有一个突出的卫星通信圆顶。“海幽灵”概念曾进入了海军已取消的舰载无人机监视和打击(UCLASS)竞赛。洛·马公司的一款不那么隐身的飞翼无人机随后在美国海军后续的MQ-25无人加油机竞赛中输给了波音公司的设计。
它将提供长续航、中等高度能力和足够的生存能力,以便在有竞争性的空域中运行。这架飞机大概可以用于多种类型的任务,考虑到它的相似设计已经运行了至少十五年,该设计的可信度很高,它的开发风险相对较低。
在臭鼬工厂的视频中,两架飞翼隐身无人机在敌方防空网络边缘飞行,执行情报、监视和侦察(ISR) 任务,并将这些信息提供给战场上的其他飞机。视频对执行ISR任务的无人机介绍中特别提到了“通信”和“侦察”,表明这些无人平台还可以用作无线电和数据共享中继。
重点关注技术领域
在网络方面,臭鼬工厂之前曾做过实验,涉及F-35和F-22隐身平台之间的实时数据共享,以U-2S侦察机作为通信中继。新的有凝聚力的有人/无人合作也在利用美国军方的联合全域指挥与控制(JADC2) 倡议所做的工作。JADC2是一项广泛的总体计划,旨在改善网络和相关能力,重点关注人工智能(AI)和机器学习技术,涵盖用于飞机、舰船、地面车辆和天基资产的服务。
臭鼬工厂在过去几年中与美国空军试飞员学校进行了多次示范,在F-16上安装了很多自主和人工智能软件,探索有人/无人合作中执行特定任务或扮演特定角色。空军试飞员学校与承包商Calspan合作,使用一架经过高度改装的被命名为X-62A的F-16战斗机,近些年来被用于忠诚僚机和无人机自主性相关的测试。
高度改装的X-62A
臭鼬工厂探索的重点之一是无人机上的无源传感器,利用此传感器专注于有人系统正在做什么或系统正在做什么,并根据它所观察到的信息调整它的行为。这个过程中不需要太多人为的操作,由此避免给已经担负沉重任务的有人机飞行员增加额外的负担。
此外,臭鼬工厂还高度关注模块化设计,通过使用易于升级和修改的开放式架构飞行和其他任务系统套件来实现这一功能,使平台更容易适应新角色和任务,并能够随着时间的推移扩展他们的能力。这之中也可能包括非战斗任务,如某些无人平台用来支持训练和测试任务,或扮演敌方空中侵略者。进一步地,臭鼬工厂认为未来飞行员的一大任务可能会是用来训练无人机的人工智能能力,提高无人机的自主性和熟练度。
小结
臭鼬工厂相信类似CMMT的低层级系统可以在三到四年内投入使用,而分布式团队的高端产品可能在2030年代初准备就绪。这将与空军的 NGAD时间表大体一致,也是空军真正希望开始退役老旧战斗机的时候。到那时这些提议的设计中的许多,或者至少是核心底层技术,在已经完成的工作的基础上可能已经非常成熟。总而言之,臭鼬工厂所详述的内容实际上只是一个更大的愿景的预览,即它如何看待未来几十年空战中的有人/无人合作。