“飛行導彈列車”探尋新空戰(zhàn)模式

文/ 張保慶

“飛行導彈列車”是美國國防高級研究計劃局（DARPA）于2017年9月向工業(yè)界發(fā)布的一種可發(fā)射空空導彈的機載發(fā)射低成本無人機概念。在“飛行導彈列車”概念框架下，DARPA致力于尋求可掛載于F-16和F-18戰(zhàn)斗機機翼下方、攜帶至少一枚AIM-120先進中程空空導彈、月產(chǎn)500架低成本無人機的快速按需批量生產(chǎn)技術和流程?！帮w行導彈列車”概念有助于打破美軍當前空戰(zhàn)模式和裝備制造模式，對美軍空戰(zhàn)力量和作戰(zhàn)模式將產(chǎn)生革命性影響。

▲ 裝載AIM-120空空導彈的“飛行導彈列車”無人機

基本概念

裝備研制設計通常以能力需求為導向，而為滿足某項能力，裝備研制通常面臨周期延長和預算增加的風險，使得最終交付的裝備能力缺乏彈性且成本高昂。為解決當前戰(zhàn)機成本和復雜性不斷攀升、能力需求滯后等問題，2017年9月6日，DARPA戰(zhàn)略技術辦公室項目經(jīng)理、空軍中校吉米·瓊斯以視頻形式向工業(yè)界發(fā)布“飛行導彈列車”概念，致力于尋求可掛載于F-16和F-18戰(zhàn)斗機機翼下方、攜帶至少一枚AIM-120空空導彈、月產(chǎn)500架低成本無人機的快速按需生產(chǎn)技術和流程。在“飛行導彈列車”概念下，DARPA期望通過采用靈活的采辦模式和快速按需生產(chǎn)技術和流程，加快裝備研制進度和采辦流程，形成更能滿足當前能力需求、成本更為低廉的無人機裝備。

“飛行導彈列車”概念背后實際蘊含兩個目的：一是設計和制造一款可攜帶AIM-120空空導彈執(zhí)行制空作戰(zhàn)任務的低成本無人機；二是構建快速按需批量生產(chǎn)流程，實現(xiàn)月產(chǎn)500架低成本無人機的目標。在無人機設計與制造方面，DARPA要求該無人機與F-16和F-18戰(zhàn)斗機兼容、可掛載至少1枚（最好2枚）AIM-120空空導彈、能以最大速度0.9馬赫獨立飛行20分鐘并按照預設路線巡航、具備從所在戰(zhàn)機機翼下或在自身飛行過程中根據(jù)遠程指令自動發(fā)射導彈實施攻擊的能力。在快速按需生產(chǎn)流程方面，DARPA建議使用高度自動化的先進制造工藝，如計算機數(shù)控加工或3D打印等，在滿足快速制造前預置元件可更換、維護費用最小化等要求下，通過快速設計、原型和制造工藝等加快裝備研制進度和采辦流程，實現(xiàn)月產(chǎn)500架“飛行導彈列車”無人機的目標。

DARPA期望的最終狀態(tài)是“飛行導彈列車”無人機的所有生產(chǎn)材料均可在制造現(xiàn)場獲得，要求所有的組件和制造設備均提前采購好、運送至指定場所、存儲于倉庫以等待最終的裝配集成。同時，DARPA還提到“箱內工廠”的生產(chǎn)流程，其構想是所有原材料、制造設備、電子器件、電纜等生產(chǎn)必需的物資均提前完成采購、運輸并存儲于一系列特定的運輸集裝箱內。在“箱內工廠”生產(chǎn)模式下，美軍各軍種均可擁有工廠的所有權，并能按需確定無人機生產(chǎn)數(shù)量，這將極大縮短生產(chǎn)周期、大幅減少無人機艦隊后勤和維護費用。

潛在影響

首先，AIM-120導彈服役時間已達30年，面臨射程不斷被對手追趕并超越的嚴峻形勢，而“飛行導彈列車”無人機將有助于延長AIM-120導彈射程，為美軍戰(zhàn)機提供一個導彈發(fā)射緩沖區(qū)以避開敵方交戰(zhàn)區(qū)域，達到打擊距離更遠、致命性更強、人員傷亡更少的目的。

其次，“飛行導彈列車”概念是美軍無人作戰(zhàn)飛機顛覆性發(fā)展的延續(xù)，有助于打破美軍當前空戰(zhàn)模式和裝備制造模式，使美軍能夠快速適應空戰(zhàn)需求，大幅降低美軍空戰(zhàn)成本和技術風險：

第一，使美軍快速適應空戰(zhàn)能力需求。

吉米· 瓊斯指出，當前既滿足能力需求又實現(xiàn)快速生產(chǎn)的軍用裝備極為少見。在“飛行導彈列車”概念框架下，美軍各軍種均可擁有自己的無人機工廠，一旦戰(zhàn)爭爆發(fā)，部隊就會啟動這些工廠生產(chǎn)無人機，并根據(jù)作戰(zhàn)需求對現(xiàn)有設計和功能進行改進和生產(chǎn)，這將極大地提高任務響應彈性和快速性，使得美軍可以針對不斷變化的空戰(zhàn)環(huán)境更加靈活的做出反應，形成更能適應當時需求的無人機裝備，以近實時的方式應對新興威脅，獲得挫敗潛在對手的先決優(yōu)勢。

第二，變革戰(zhàn)機傳統(tǒng)采購與生產(chǎn)流程。

“飛行導彈列車”概念重要的環(huán)節(jié)是構建快速按需批量生產(chǎn)流程，以滿足月生產(chǎn)500架“飛行導彈列車”無人機的要求。DARPA期望工業(yè)部門不斷創(chuàng)新采購模式和生產(chǎn)流程，通過快速設計、原型和制造工藝等打破當前飛行作戰(zhàn)系統(tǒng)超長設計、試驗和制造周期。這將極大縮短裝備采購時間和生產(chǎn)周期，有助于改變現(xiàn)有武器裝備的生產(chǎn)模式，加快裝備研制進度和采辦流程，變革傳統(tǒng)采購和生產(chǎn)流程。

第三，降低美軍空戰(zhàn)成本和技術風險。

“飛行導彈列車”無人機可攜帶AIM-120空空導彈，并具備從所在戰(zhàn)機機翼下或在自身飛行過程中根據(jù)遠程指令自動發(fā)射導彈能力。在空中近距離格斗方面，該無人機作為可隨時激活的“忠誠僚機”，可協(xié)助有人駕駛的戰(zhàn)斗機脫離敵方火力，由無人機實施作戰(zhàn)，構成空中戰(zhàn)場局部空域的數(shù)量優(yōu)勢；在超視距空戰(zhàn)方面，該無人機從戰(zhàn)斗機脫離后可在自主飛行20分鐘后的遠程位置向目標發(fā)射導彈實施攻擊，將拓展F-16和F-18戰(zhàn)斗機的中遠程制空能力，進而為美軍戰(zhàn)機提供一個導彈發(fā)射緩沖區(qū)，使得戰(zhàn)機飛行員避開敵方交戰(zhàn)區(qū)域，達到打擊距離更遠、致命性更強、人員傷亡更少的目標，將有效降低美軍作戰(zhàn)成本和技術風險。

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蜂群作戰(zhàn)與分布式空戰(zhàn)概念

▲ 大型運輸機空中發(fā)射小精靈無人機蜂群示意圖

近年來，DARPA重點發(fā)展蜂群作戰(zhàn)和分布式空戰(zhàn)等一系列新的作戰(zhàn)概念及技術，體現(xiàn)出很強的前瞻性與創(chuàng)新性，將對未來精確打擊武器產(chǎn)生重要影響。顛覆性技術的應用將對傳統(tǒng)戰(zhàn)爭帶來顛覆性效果，甚至有可能改變未來戰(zhàn)爭的游戲規(guī)則。

蜂群

小精靈項目：2015年推出，主要是完成小型無人機蜂群的空中發(fā)射與回收、設備載荷與機體一體化概念設計、低成本結構設計、有限壽命設計、自動復飛策略、精確數(shù)字飛控與導航、小型高效渦輪發(fā)動機、發(fā)動機自動關機技術、小型分布式載荷集成技術、精確位置保持技術等工作。目前，DARPA選擇GA-ASI和Dynetics公司進入第二階段，設計全尺寸方案，驗證關鍵技術，并開展飛行試驗。

進攻性蜂群戰(zhàn)術項目：促進蜂群自主性和人-蜂群編組方面取得突破。美空軍的最終目標是使250個無人平臺在6小時內在8個街區(qū)執(zhí)行任務。該項目目前階段目標是使100個無人機和無人地面車輛在2小時內在4個城市街區(qū)作戰(zhàn)。

分布式空戰(zhàn)

體系集成技術與試驗項目：探索開放式體系架構技術，將單一裝備的航空作戰(zhàn)能力分布在大量可互操作的有人和無人平臺上，以提高多種武器的整體作戰(zhàn)效能，更快更低成本地將全新技術和系統(tǒng)集成到現(xiàn)有作戰(zhàn)系統(tǒng)中。2017年，開展一系列項目試飛，評估了有人與無人平臺不同混合的效能。

拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)項目：探索分布式作戰(zhàn)無人機的自主、協(xié)同技術，構建開放式體系架構，提供電子干擾、通信較差、天氣惡劣和其他不利條件下的態(tài)勢感知及控制能力。2016年6月，DARPA向洛·馬公司及雷神公司授予項目第二階段系統(tǒng)集成合同，后續(xù)將開展由1至2架真實飛機和若干虛擬飛機組隊的飛行試驗。

分布式作戰(zhàn)管理項目：提高任務自適應規(guī)劃和態(tài)勢感知等能力，主要研究作戰(zhàn)管理的控制算法和決策輔助軟件以及用于駕駛艙的先進人機交互技術等，形成可應對空空、空地作戰(zhàn)任務的綜合分布式管理能力。2016年5月，美國空軍研究實驗室代表DARPA，向洛·馬公司授予了一份總金額1620萬美元的第二階段合同，要求發(fā)展一體化分布式作戰(zhàn)管理能力，以在強對抗環(huán)境中管理空對空和空對地作戰(zhàn)。