初步分析美國空軍的未來作戰(zhàn)需求
美軍面臨的主要威脅
自從美軍開始從“治安戰(zhàn)”脫身、開始戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,其作戰(zhàn)構(gòu)想就是:在太平洋地區(qū)的拒止區(qū)域與高水平對(duì)手打高烈度戰(zhàn)爭。按照美軍的分析,可能的主要威脅包括:
(1)反衛(wèi)星能力。美軍可能要在沒有GPS/衛(wèi)星通信支援的環(huán)境中交戰(zhàn)。
(2)對(duì)航母戰(zhàn)斗群的遠(yuǎn)程打擊能力。這迫使航母戰(zhàn)斗群被迫后退到防區(qū)外,導(dǎo)致火力投送能力被“稀釋”。
(3)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)隊(duì)。直接影響有人預(yù)警機(jī)等高價(jià)值有人ISR平臺(tái)的生存力。
(4)能力逐步提升的艦基/陸基防空體系。這增大了打擊對(duì)手高價(jià)值地面目標(biāo)的代價(jià)。
現(xiàn)實(shí)作戰(zhàn)能力及存在的短板
美國空軍現(xiàn)有和近期未來的典型裝備主要為:F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī),以及在研的NGAD戰(zhàn)斗機(jī);B-2、B-21轟炸機(jī);RQ-180穿透式偵察機(jī)。這些裝備不再構(gòu)成美軍長期追求并保持的技術(shù)代差優(yōu)勢,也無法構(gòu)成壓倒性數(shù)量優(yōu)勢。
因此,美國空軍存在這樣的客觀能力需求:
(1)點(diǎn)亮地面和空中的“地圖”。 RQ-180類強(qiáng)隱身ISR平臺(tái)有能力滯留在對(duì)手戰(zhàn)線后方淺近縱深,并獲取態(tài)勢信息。但因?yàn)閿?shù)量少、價(jià)值高,難以保證持續(xù)滯留且經(jīng)不起消耗,因此需要相應(yīng)的替代手段。
(2)吸引和消耗對(duì)手的防空體系。地面防空系統(tǒng)不僅構(gòu)成對(duì)空威脅,也是對(duì)手信息網(wǎng)絡(luò)的一部分。消耗和破壞對(duì)手防空體系的威脅,有助于降低打擊對(duì)手高價(jià)值地面目標(biāo)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。
(3)數(shù)量。高烈度高水平戰(zhàn)場,意味著損耗無法避免。為了維持作戰(zhàn)能力,和平時(shí)期就需要建立高存量。
與此同時(shí),復(fù)雜而繁多的任務(wù)需求,對(duì)飛行器能力需求的側(cè)重點(diǎn)有區(qū)別。如果要伴隨有人戰(zhàn)斗機(jī)突防,就需要具備高速甚至超聲速能力和高隱身能力,而直接執(zhí)行防空壓制任務(wù)時(shí)更需要能內(nèi)部掛載足夠數(shù)量的反輻射導(dǎo)彈,防區(qū)外持續(xù)監(jiān)視則強(qiáng)調(diào)長航時(shí)和廣域探測能力。因此難以依靠單一型號(hào)飛行器來滿足。
美國空軍對(duì)協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)平臺(tái)發(fā)展的可能思路
公開文獻(xiàn)中,美國空軍僅籠統(tǒng)表示“協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)(CCA)的任務(wù)包括防空火力壓制等”,并未對(duì)CCA的主要任務(wù)和次要任務(wù)有清晰明確的表述,不排除目前空軍確實(shí)尚未準(zhǔn)確定義CCA的功能。
同時(shí),針對(duì)此前在機(jī)載軟件領(lǐng)域的教訓(xùn),美國空軍現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)變思路,不但強(qiáng)調(diào)AI智能體的可移植和快速布署,而且要求AI智能體的產(chǎn)權(quán)不屬于承包商而是屬于空軍。由此可以合理推斷:美國空軍希望將AI智能體與特定飛行器解耦。這樣就能通過AI智能體自身的不斷迭代而提高一類平臺(tái)的能力上限。
基于這個(gè)推斷,分析各公司CCA可能方案的能力和性能,可以從側(cè)面了解這些飛行器的能力下限,并初步研判當(dāng)前美國空軍對(duì)CCA的主要能力需求。
各承包商CCA方案初步分析
概述
近期,美國空軍分別給5個(gè)承包商授出了第一階段研制合同。
根據(jù)當(dāng)前的項(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn),就階段1而言,留給各個(gè)承包商的周期很緊張。需要在三年時(shí)間內(nèi)完成無人機(jī)平臺(tái)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和初步試飛,周期并不寬裕。因此,各個(gè)承包商有很大概率會(huì)基于其現(xiàn)有的類似硬件平臺(tái)進(jìn)行剪裁。因此,筆者嘗試分析這些公司的現(xiàn)有型號(hào),去梳理其中的共性側(cè)面。
洛克希德·馬丁公司
在CCA領(lǐng)域,洛·馬公司公開的直接相關(guān)信息最少,也沒有公開任何類似型號(hào)的消息。
以其他CCA承包商的方案作為基準(zhǔn)推測,洛·馬公司在2022年9月宣布的“卡雷拉”(Carrera)項(xiàng)目,最有可能與CCA相關(guān)。該項(xiàng)目研究有人/無人飛行器組隊(duì),依靠伙伴無人機(jī)降低有人機(jī)的任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。該項(xiàng)目發(fā)布了多個(gè)能力不同的無人機(jī)概念,其中就包括了由F-35等有人機(jī)掛載的小型消耗型誘餌無人機(jī)概念。因此,“有人機(jī)空基發(fā)射的消耗性誘餌無人機(jī)”概念,可能是洛·馬CCA的方案之一。
2023年11月“臭鼬工廠”成立80周年時(shí),洛·馬公司發(fā)布的廣告宣傳視頻中,出現(xiàn)了一種飛翼布局無人機(jī)(UCAV)設(shè)計(jì),如圖1所示。僅從外觀分析,該飛翼概念兼顧隱身和續(xù)航力、不強(qiáng)調(diào)超聲速,與CCA的使用場景有重疊,也可能是洛·馬CCA的方案之一。
初步可以認(rèn)為:洛·馬公司這種偏重飛翼構(gòu)型及其高隱身傾向,似乎更強(qiáng)調(diào)防空壓制。
安杜里爾公司
2023年9月,安杜里爾公司宣布收購藍(lán)軍技術(shù)公司(Blue Force Technologies),并繼續(xù)推進(jìn)該公司的“狂怒”(Fury)無人機(jī)發(fā)展。綜合分析,安杜里爾的CCA投標(biāo),大概率將基于“狂怒”。此外,同月接受媒體參訪時(shí)安杜里爾宣稱,公司將優(yōu)化“狂怒”的短距起降能力,并考慮換發(fā)來實(shí)現(xiàn)超音速性能。
關(guān)于該機(jī),安杜里爾公司公開的數(shù)據(jù)相對(duì)詳細(xì):全長6.1m,翼展5.18m,最大起飛重量約2.27t;1臺(tái)FJ44-4M渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),推力約1.81t;高空性能方面,升限15km,最大速度0.95Ma;機(jī)動(dòng)能力方面,6000m高度時(shí),短時(shí)過載+9G,持續(xù)過載4.5G;輪式起落架,常規(guī)起降。
該公司宣稱:“狂怒”有181.4kg(400lb)有效載荷能力,有效載荷為高度模塊化設(shè)計(jì),考慮的任務(wù)載荷包括AESA雷達(dá)、IRST和電子戰(zhàn)設(shè)備。
2023年下半年,該公司高管在接受媒體參訪時(shí)表示,作為靶機(jī)訓(xùn)練時(shí),“狂怒”設(shè)計(jì)任務(wù)包線為全內(nèi)油,飛到280km外訓(xùn)練區(qū),進(jìn)行40min訓(xùn)練,滯留30min等待下一批次受訓(xùn)飛機(jī)抵達(dá),再次進(jìn)行40min訓(xùn)練,返回起飛機(jī)場。
根據(jù)照片和尺寸數(shù)據(jù)評(píng)估,其頭部載荷艙區(qū)域能布置300mm直徑的雷達(dá)天線,前機(jī)身側(cè)面可以布置1000×300mm量級(jí)的側(cè)視雷達(dá)天線。
考慮到CCA任務(wù)有隱身需求,不排除狂怒將布局修改為外張雙垂尾來改善隱身效果。
最初由藍(lán)軍技術(shù)公司設(shè)計(jì)時(shí),狂怒的設(shè)計(jì)任務(wù)是扮演四代假想敵戰(zhàn)斗機(jī)。所以,其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在高亞聲速、大過載能力。按照公司宣稱的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),初步估算其航程將超過2000km。如果上述性能指標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn),那么在已知的CCA潛在平臺(tái)中,“狂怒”將最適合用于配合戰(zhàn)斗機(jī)突防。
諾斯羅普·格魯曼公司
2023年9月空天網(wǎng)年度大會(huì)期間,諾·格公司展出其新型無人機(jī)。從外觀分析,該模型應(yīng)為公司2021年披露的Model 437無人機(jī)。初步分析,它將有很大可能是諾·格公司的CCA方案。
目前公開信息中Model 437的相關(guān)參數(shù)如下:機(jī)翼可更換,允許換裝更大展弦比機(jī)翼;1臺(tái)威廉姆斯FJ44渦扇發(fā)動(dòng)機(jī);載油量約1.8t(4000lb);最大航程5560km(3000mi),巡航速度0.8Ma;
有內(nèi)部武器艙,允許掛載2枚AIM-120空空導(dǎo)彈。
2015年,諾·格公司啟動(dòng)Model 401 Sierra項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目生產(chǎn)了2架全新設(shè)計(jì)的低價(jià)格生產(chǎn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī),在24個(gè)月內(nèi)就完成了概念設(shè)計(jì)到原型機(jī)首飛。2架原型機(jī)分別于2017年10月和2018年4月首飛。這種單發(fā)載人飛機(jī)裝1臺(tái)普惠JT15D-5渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)(額定推力1350kg),巡航速度0.6Ma,載人任務(wù)最高高度7600m。其他相關(guān)參數(shù)包括:翼展和全長均為11.6m,空重1816kg,最大起飛重量3632kg。
完成驗(yàn)證試飛后,Model 401執(zhí)行了大量各種類型的測試任務(wù),很好地利用了其最高907kg有效載荷能力。該機(jī)的內(nèi)部有效載荷空間高于2.3m3;機(jī)腹也具備掛載外部設(shè)備的能力。
對(duì)比Model 401和Model 437,前者在很大程度上驗(yàn)證了后者的氣動(dòng)布局,也一定程度驗(yàn)證了動(dòng)力系統(tǒng),促進(jìn)了后者的成熟。
此外,按照藝術(shù)圖中飛行器的布局可以看到:它采用的背部進(jìn)氣口、平直翼+大型V尾等布局特征,表明其按照亞聲速包線設(shè)計(jì)、不追求高機(jī)動(dòng)性、不進(jìn)行極端隱身處理,這些也很貼合公司宣稱的低價(jià)。
考慮到諾·格公司在隱身領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn),Model 437很可能能夠在尺寸和價(jià)格相當(dāng)時(shí)具備更好的隱身能力,增加該公司在CCA項(xiàng)目中獲勝的機(jī)會(huì)。
通用原子航空系統(tǒng)公司
2024年初期,通用原子航空系統(tǒng)公司首次發(fā)布XQ-67A無人機(jī)的照片,之后實(shí)現(xiàn)首飛。通用原子公司宣稱該機(jī)是Gambit概念產(chǎn)生的第一個(gè)產(chǎn)品。值得注意的是:XQ-67A的經(jīng)費(fèi)來自美國空軍AFRL,但它所積累的設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和試飛結(jié)果將對(duì)公司競爭CCA有相當(dāng)增益。
Gambit是先發(fā)展一個(gè)包含發(fā)動(dòng)機(jī)/核心機(jī)身/起落架/內(nèi)部載荷艙的“核心”,再搭配按照不同任務(wù)優(yōu)化的多種機(jī)翼/尾翼/進(jìn)氣口,去執(zhí)行針對(duì)性任務(wù)。XQ-67A的后續(xù)試飛,將有助于快速驗(yàn)證Gambit概念的可行性。
XQ-67A目前尚未發(fā)布詳細(xì)的尺寸/重量和性能等方面的數(shù)據(jù)。但從已經(jīng)公開的照片可以看到:該機(jī)總體布局為平直中單翼+V尾布局,基本放棄了超聲速能力;帶常規(guī)附面層隔板的大型背負(fù)進(jìn)氣口,可以認(rèn)為基本不考慮進(jìn)行大過載機(jī)動(dòng);機(jī)頭段的垂直尺寸和水平尺寸都偏小,限制了機(jī)頭天線的可用尺寸,因此更可能僅配裝小型前向雷達(dá)天線或光電傳感器;
前機(jī)身兩側(cè)面均有疑似口蓋的長方形物體。鑒于其位置緊靠機(jī)頭、遠(yuǎn)離機(jī)翼,不適合布置彈艙;考慮到該機(jī)大概率用于執(zhí)行ISR任務(wù),該物體很可能是側(cè)向雷達(dá)天線(其前方的疑似空氣冷卻系統(tǒng)進(jìn)氣口設(shè)計(jì),也從側(cè)面印證該物體很可能是側(cè)向雷達(dá)天線且功率較高)。
值得注意的是,XQ-67A的隱身處理并不徹底:進(jìn)氣口帶附面層隔板,且基本未進(jìn)行隱身設(shè)計(jì);機(jī)體表面的多個(gè)艙門、口蓋,其邊緣并未進(jìn)行鋸齒化;機(jī)體表面的鼓包、夾角也未完全按照隱身要求進(jìn)行處理。至于這種取舍,是因?yàn)橥ㄓ迷硬⒉簧瞄L隱身設(shè)計(jì)還是對(duì)成本的權(quán)衡,目前還難以判斷,但這都意味著—AFRL和通用原子在目前都接受這種較初級(jí)的雷達(dá)截面積(RCS)縮減水平。
波音公司
在發(fā)布合同之前,MQ-28就已經(jīng)參與了與CCA相關(guān)的工作。2022年,美國空軍曾購買了至少一架MQ-28用于自主能力測試。2023年11月,美國空軍部長弗蘭克·肯德爾在采訪中表示空軍正在使用多架MQ-28來支持與CCA計(jì)劃相關(guān)的測試工作??紤]到階段一相當(dāng)緊湊的研制周期,大概率波音CCA會(huì)基于MQ-28平臺(tái)開展研制工作。
波音公司對(duì)MQ-28的參數(shù)非常保密,無論是尺寸重量還是飛行性能,都沒有給出參數(shù)。不過,以MQ-25A作為基準(zhǔn)可以看到“幽靈蝙蝠”的尺寸并不小,其長度應(yīng)該與MQ-25A的15.3m(51英尺)相當(dāng),機(jī)身頂部高度也應(yīng)大于2m。
MQ-28的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是可互換機(jī)頭有效載荷艙。以機(jī)體尺寸估算,其有效載荷艙截面尺寸偏小,難以布置大尺寸雷達(dá)天線。目前已經(jīng)測試過機(jī)頭載荷艙布置外露IRST。前機(jī)身側(cè)面和進(jìn)氣道側(cè)面的縱向可用尺寸偏小,也難以布置大尺寸雷達(dá)天線。根據(jù)開源資料和照片分析,目前并未設(shè)計(jì)內(nèi)埋武器艙。
關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī),波音公司并未給出細(xì)節(jié)。機(jī)身長細(xì)比較大,機(jī)翼翼展偏小,后機(jī)身兩側(cè)的后體邊條明顯比發(fā)動(dòng)機(jī)噴口末端靠后;從這些特征判斷,“幽靈蝙蝠”并非單純強(qiáng)調(diào)航程,如果換裝軍標(biāo)加力發(fā)動(dòng)機(jī),有超聲速?zèng)_刺的潛力。
關(guān)于隱身能力,則體現(xiàn)出“矛盾”感。全面執(zhí)行了“對(duì)齊”原則(參見機(jī)翼、尾翼的前后緣,垂尾外張且與機(jī)身側(cè)面對(duì)齊),但機(jī)身頭向的接縫并未進(jìn)行鋸齒化處理。
綜上所述,MQ-28的整體概念偏于“平衡”:速度和續(xù)航力都不進(jìn)行極端優(yōu)化,有一定的傳感器搭載能力但也并不極端強(qiáng)化,有隱身設(shè)計(jì)但遠(yuǎn)未達(dá)到F-35等的隱身水平。和其他CCA競爭對(duì)手相比,綜合性能也并無特定優(yōu)勢。因此筆者認(rèn)為:MQ-28并無太多獲勝機(jī)會(huì)。
初步的分析意見
能力/技術(shù)路線
從諾·格、安杜里爾、通用原子、波音的現(xiàn)有方案能看到的共性包括:亞聲速,強(qiáng)調(diào)續(xù)航力而不追求超聲速能力,適度隱身。這些特征可能體現(xiàn)了CCA(至少在階段1)的任務(wù)共性:高亞聲速、持續(xù)ISR。這在一定程度上印證了本文前文的看法。
對(duì)承包商的其他考驗(yàn)
可以有把握地推測:在最終確定獲勝方案后,美國空軍將會(huì)較大批量地采購。這意味著生產(chǎn)商的大規(guī)模批生產(chǎn)能力將會(huì)一定程度影響競爭結(jié)果。通用原子此前僅批生產(chǎn)過MQ-9系列無人機(jī),安杜里爾甚至從未生產(chǎn)過這個(gè)重量級(jí)別的飛行器,因此兩者在競爭中很可能因此受到影響。
對(duì)美國空軍的影響
如果CCA最終列裝,受影響最大的還是美國空軍自身。
按照2023財(cái)年美國空軍編制公開報(bào)告,美國空軍現(xiàn)役在編無人機(jī)實(shí)際上只有300多架MQ-9系列無人機(jī)(其余僅有數(shù)量很少的RQ-4等)。換言之,截止目前,美國空軍從未大規(guī)模將無人機(jī)投入作戰(zhàn),也沒有在高烈度戰(zhàn)場使用無人機(jī)直接參與交戰(zhàn)。因此,列裝CCA的同時(shí),美國空軍將不得不解決這些問題:
(1)每個(gè)CCA中隊(duì)如何確定編制。每個(gè)中隊(duì)的飛機(jī)數(shù)量、空勤和地勤的人員編制、和平時(shí)期無人機(jī)飛行使用/儲(chǔ)存的比例,以及中隊(duì)人員訓(xùn)練/取證流程,都需要盡早確定。
(2)隸屬關(guān)系。每個(gè)CCA中隊(duì)是納入其他戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì),還是單獨(dú)編制為 CCA聯(lián)隊(duì),是沿用現(xiàn)有單位的番號(hào)還是創(chuàng)建新的單位,這些問題不但涉及到無人機(jī)部隊(duì)的作戰(zhàn)指揮權(quán)限,還可能直接影響到空軍的法定編制規(guī)模調(diào)整。
(3)聯(lián)合作戰(zhàn)流程。美國空軍各級(jí)單位,都需要修改現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)作戰(zhàn)流程,以便將這個(gè)全新的作戰(zhàn)單元無縫集成到現(xiàn)有作戰(zhàn)體系中并發(fā)揮出其全部效能,這涉及到大量的試驗(yàn)/演習(xí)/條令制定和修改,以及足夠的發(fā)展周期。
這些問題能否找到解決辦法,直接影響到CCA機(jī)隊(duì)的作戰(zhàn)方式和作戰(zhàn)效能,甚至可能沖擊美國空軍的現(xiàn)有文化。所以,后續(xù)有必要對(duì)這些情況進(jìn)行持續(xù)關(guān)注。