“開局”系列無人機關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢

2022年9月，美國通用原子航空系統(tǒng)公司（下稱通用原子公司）發(fā)布“開局”（Gambit）系列無人機概念圖，意在參與美國空軍“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”（CCA）項目開發(fā)?！伴_局”系列無人機以通用硬件為核心平臺，選配不同的機身、發(fā)動機和機載武器等組件組裝而成，它以自主控制、人工智能、人機協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)和規(guī)?；圃炷Ｊ綖橹?，為“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目提供最優(yōu)設計與低成本解決方案，凸顯了未來美軍無人機及其技術(shù)發(fā)展的新動向。

發(fā)展背景

近年，無人機在納卡沖突、阿富汗戰(zhàn)爭等戰(zhàn)場上展現(xiàn)了非凡價值。因此，世界各國對無人機的需求不斷增加。通用原子公司為進一步豐富產(chǎn)品譜系并拓展市場，在美國放寬無人機出口政策后，正在繼續(xù)尋找新的無人機出口機遇，以期爭奪更多的海外市場。

2022年5月，美國空軍首次公布“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目，該項目旨在研制與有人戰(zhàn)斗機協(xié)同作戰(zhàn)的新型無人機，提高有人戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)能力?！皡f(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目要求制造商針對不同作戰(zhàn)需求，以更低的成本研制無人機，促進戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)開發(fā)；“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”無人機在有人戰(zhàn)斗機飛行員發(fā)出作戰(zhàn)指令后，自主執(zhí)行偵察、監(jiān)視、打擊、電磁干擾等多項任務。新型“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”研制基于“天空堡”自主核心系統(tǒng)和“忠誠僚機”等技術(shù)，跳過驗證試驗階段，直接進入工程制造階段，以加快項目研制進度。美國國防部證實，2024財年美國國防預算將向“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目撥付經(jīng)費。

“開局”系列無人機展示了通用性強、自主性高、先進的人工智能技術(shù)、規(guī)?；圃?、成本低等優(yōu)勢，戰(zhàn)勝了參與“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目競標的波音公司“空中力量編隊系統(tǒng)”和克拉托斯公司X-58A“女武神”等對手。由于參與了美國空軍“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目開發(fā)，通用原子公司獲得美軍項目經(jīng)費支持，并提供最先進的軟件系統(tǒng)，以及操控簡單的低成本“開局”系列無人機解決方案。

“開局”系列無人機透露了兩種需求，一是具有低成本優(yōu)勢的無人機可滿足用戶擴大裝備規(guī)模的需求；二是具有較高配置的先進無人機與有人戰(zhàn)斗機協(xié)同作戰(zhàn)，能夠滿足未來空中協(xié)同作戰(zhàn)的需求。

設計特點與作戰(zhàn)能力

“開局”概念圖中的四型無人機采用相同的起落架、機載電子設備等通用硬件為核心平臺，在執(zhí)行情報、監(jiān)視、偵察（ISR）、空中作戰(zhàn)等任務時，選配不同的機身、發(fā)動機、機翼、傳感器、武器等組件，以實現(xiàn)快速組裝和規(guī)?；圃臁?/p>

“開局”1長航時無人偵察機

該型無人機采用大展弦比機翼設計，增大了升阻比。優(yōu)化的發(fā)動機燃油系統(tǒng)降低了油耗，增大了無人機在特定空域執(zhí)行偵察任務的續(xù)航時間。在戰(zhàn)術(shù)任務中，“開局”1作為有人戰(zhàn)斗機的“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”，對敵方目標實施偵察、監(jiān)視和定位，為有人戰(zhàn)斗機提供戰(zhàn)場情報，減小有人戰(zhàn)斗機暴露的風險，提高有人機的戰(zhàn)場生存能力。

“開局”2察打一體無人機

“開局”2察打一體無人機配裝有空空導彈，具備偵察、監(jiān)視和打擊能力，但續(xù)航時間和巡航速度均低于“開局”1長航時無人偵察機。在執(zhí)行任務時，多架“開局”2前出探測敵方目標，使用光電/紅外吊艙等傳感器，從不同角度和高度對敵方前沿空域的敵機進行監(jiān)視，并將獲取的情報傳給有人戰(zhàn)斗機，縮短有人戰(zhàn)斗機打擊敵機的決策時間。針對打擊目標，“開局”2通過人工智能、機器學習等技術(shù)，制定戰(zhàn)術(shù)方案，發(fā)射機載空空導彈對敵機進行實時打擊。

“開局”3靶機

“開局”3靶機與“開局”2察打一體無人機外形相似，通常與美軍先進防空系統(tǒng)和第五代隱身戰(zhàn)斗機等裝備進行攻擊對抗訓練，在對抗訓練中調(diào)整和提高戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，在保持訓練強度的同時，有效延長了F-35和F-22戰(zhàn)斗機的使用壽命，降低了美軍隱身戰(zhàn)斗機的訓練與維修成本。

“開局”4隱身戰(zhàn)略無人偵察機

“開局”4隱身戰(zhàn)略無人偵察機把隱身性作為戰(zhàn)場生存指標，采用飛翼布局構(gòu)型，改進的蒙皮結(jié)構(gòu)減少了機身表面的縫隙，飛翼布局的浸潤面積較常規(guī)布局小。進氣口位于機體上部，發(fā)動機安裝在寬而扁的機身內(nèi)。機身后緣呈W型，先進的設計與流動控制平衡了隱身性與氣動設計之間的矛盾。該機沒有垂直尾翼和水平尾翼，降低了結(jié)構(gòu)重量和無人機系統(tǒng)的燃油消耗，提高了載油系數(shù)。該機使用的復合材料、吸波涂層、低噪聲發(fā)動機技術(shù)可有效優(yōu)化隱身性能?！伴_局”4隱身戰(zhàn)略無人偵察機可“穿透”嚴密的防空網(wǎng)，在敵軍后方空域執(zhí)行持久情報、監(jiān)視與偵察（ISR）任務，并構(gòu)建生存力更強、成本更低的感知網(wǎng)絡。

關(guān)鍵技術(shù)

為滿足美軍未來“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”的需求，“開局”系列無人機采用了通用、模塊化、自主控制、人工智能、通信網(wǎng)絡安全與防護、人機協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)。

通用技術(shù)

“開局”系列中的四型無人機均采用開放式架構(gòu)，使用相同的起落架、機載電子設備等硬件作為核心平臺。

模塊化技術(shù)

通用原子公司將模塊化技術(shù)運用于“開局”系列無人機研發(fā)中，加快無人機研制、鑒定試驗等發(fā)展進程，有效降低成本，縮短無人機的制造時間，滿足美軍情報、監(jiān)視與偵察（ISR）、電子戰(zhàn)、目標打擊等不同任務的需要。

自主控制技術(shù)

美國空軍將運用“天空堡”自主核心系統(tǒng)等先進技術(shù)，發(fā)展具有高度自主性的“開局”系列無人機，確保無人機自主起飛、飛行和降落。美軍將交替進行驗證試驗與技術(shù)升級，分階段驗證無人機自主控制技術(shù)，利用智能算法，不斷增強無人機自主作戰(zhàn)能力，提升無人機的作戰(zhàn)效能。

人工智能技術(shù)

通用原子公司基于人工智能和機器學習技術(shù)，提升“開局”系列無人機的性能、飛行安全性、作戰(zhàn)能力，提高軍方戰(zhàn)場管理與指揮控制效率?！伴_局”系列無人機采用先進的軟件系統(tǒng)處理和評估戰(zhàn)場態(tài)勢，制定戰(zhàn)術(shù)打擊方案，以減輕無人機情報專家和操控員的工作負擔。

通信網(wǎng)絡安全與防護技術(shù)

“開局”系列無人機減少了通信衛(wèi)星網(wǎng)絡的使用。當采集大量感知、跟蹤情報時，它將采用新型通信網(wǎng)絡，向有人戰(zhàn)斗機和其他無人機傳輸在空中獲取的信息，利用短脈沖群接收操控員的指令，最大限度減小被探測、被干擾的概率?！伴_局”系列無人機的導航與定位使用“拒止”環(huán)境下的導航系統(tǒng)，提高了安全性。

人機協(xié)同技術(shù)

“開局”系列無人機將實現(xiàn)更高級別的人機協(xié)同能力，以支撐體系化作戰(zhàn)。它以任務和編隊為中心，將識別能力與自主控制技術(shù)相結(jié)合，為有人機飛行員提供戰(zhàn)場情報，具備預警和監(jiān)視能力，減小高價值有人戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)風險，提升有人戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)場生存能力。在執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)打擊任務時，有人戰(zhàn)斗機和“開局”無人機組成編隊，同步部署，協(xié)同作戰(zhàn)，結(jié)合各自優(yōu)勢，對敵方目標實施偵察、監(jiān)視、定位和打擊，發(fā)揮不對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢。

發(fā)展趨勢

“開局”系列無人機聚焦通用、自主控制、人工智能、人機協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)的同時，呈現(xiàn)了三方面發(fā)展趨勢。

一是產(chǎn)品系列化發(fā)展?！伴_局”系列無人機具有長航時無人偵察機、察打一體無人機、戰(zhàn)略無人偵察機等機型，可滿足未來偵察、監(jiān)視、打擊、有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)等任務需求。

二是產(chǎn)品模塊化發(fā)展?！伴_局”系列無人機利用美軍“天空堡”自主核心系統(tǒng)等即插即用技術(shù)，提高自主性和有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)能力，并運用數(shù)字工程技術(shù)，提高論證、設計與試驗效率。

三是產(chǎn)品規(guī)?；圃?。美軍采用通用硬件批量生產(chǎn)“開局”系列無人機，利用不同企業(yè)的優(yōu)勢，提高無人機生產(chǎn)速度，降低成本，高效滿足無人機在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的戰(zhàn)略制衡和戰(zhàn)術(shù)任務需要。