美國(guó)協(xié)同作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)型號(hào)及發(fā)展

【摘要】美國(guó)空軍正致力于實(shí)施協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)項(xiàng)目，這是“下一代空中優(yōu)勢(shì)”的關(guān)鍵部分。美國(guó)對(duì)這一爭(zhēng)取在成本消耗和作戰(zhàn)功能之間取得平衡的項(xiàng)目寄予厚望，預(yù)計(jì)在未來(lái)5年持續(xù)投入91億美元，遠(yuǎn)超其他關(guān)聯(lián)項(xiàng)目投資總和。該項(xiàng)目不局限于傳統(tǒng)美國(guó)國(guó)防企業(yè)，安杜里爾的“狂怒”無(wú)人機(jī)和通用原子的“棄兵”系列成功拿下CCA“增量1”計(jì)劃的合同。本文重點(diǎn)研究了這兩種無(wú)人機(jī)的模塊化開放式架構(gòu)、人工智能和有人/無(wú)人協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)，從AI驅(qū)動(dòng)和成本控制等方面分析CCA優(yōu)勢(shì)和未來(lái)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)|有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)|下一代空中優(yōu)勢(shì)

協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)（Collaborative combat aircraft，簡(jiǎn)稱CCA）是美國(guó)的一項(xiàng)無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)（UCAV）項(xiàng)目，是下一代空中優(yōu)勢(shì)（NGAD）戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目的重要內(nèi)容。在俄烏沖突、巴以沖突延續(xù)，全球多地陷入戰(zhàn)火的時(shí)代，美國(guó)空軍期望利用CCA項(xiàng)目“打破戰(zhàn)斗機(jī)不斷上升的成本軌跡”，迅速填補(bǔ)不斷擴(kuò)大的戰(zhàn)斗力缺口。歷經(jīng)4年發(fā)展，通用原子和安杜里爾公司獲得第一批CCA項(xiàng)目訂單，兩種在協(xié)同作戰(zhàn)和智能系統(tǒng)方面具備顯著優(yōu)勢(shì)的無(wú)人機(jī)未來(lái)可能作為互補(bǔ)團(tuán)隊(duì)共同服役。

一、CCA項(xiàng)目

（一）CCA項(xiàng)目的快速發(fā)展

2021年9月，時(shí)任美國(guó)空戰(zhàn)司令部司令的馬克·凱利指出，美國(guó)大約80%的戰(zhàn)斗機(jī)已超過其設(shè)計(jì)使用壽命。然而，新飛機(jī)的購(gòu)買、飛行和維修成本居高不下，自萊特兄弟時(shí)代以來(lái)，美國(guó)新一代戰(zhàn)斗機(jī)的單位成本平均每20年增加10倍以上，同時(shí)制造工期也很長(zhǎng)。同年12月，美國(guó)空軍部長(zhǎng)弗蘭克·肯德爾披露CCA項(xiàng)目，項(xiàng)目旨在研發(fā)可與現(xiàn)役和在研作戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同的新型無(wú)人機(jī)，強(qiáng)調(diào)模塊化與低成本，可靈活適應(yīng)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，每架無(wú)人機(jī)成本將為F-35A單價(jià)的25%～33%（約2000萬(wàn)～2640萬(wàn)美元）。美國(guó)各大供應(yīng)商根據(jù)需求提出了新的無(wú)人機(jī)系列產(chǎn)品研制計(jì)劃，經(jīng)過激烈角逐，2024年4月，美國(guó)空軍決定授予通用原子航空系統(tǒng)有限公司（GA-ASI）和安杜里爾（Anduril）公司無(wú)人機(jī)合同，推進(jìn)“增量1”計(jì)劃。

（二）CCA項(xiàng)目財(cái)年預(yù)算

過去十年，美國(guó)國(guó)防部為低成本自主戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)投入了高額資金，CCA項(xiàng)目的投入為所有項(xiàng)目之最，僅在2024財(cái)年就計(jì)劃投入6.61億美元，2025財(cái)年預(yù)算請(qǐng)求則計(jì)劃未來(lái)5年為CCA投入91億美元。高漲的投資成本標(biāo)志著CCA項(xiàng)目開始從研發(fā)向規(guī)模生產(chǎn)過渡。

二、通用原子的“棄兵”系列無(wú)人機(jī)

（一）開發(fā)歷程

通用原子依靠“棄兵”（Gambit）系列無(wú)人機(jī)贏得訂單。這一概念于2022年3月正式提出，最初由通用原子和美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）合作開發(fā)。“棄兵”是一套基于通用“底盤”（也被稱為“策略核心”）的高性能自主戰(zhàn)斗機(jī)，集成了人工智能驅(qū)動(dòng)的“大腦”、飛行控制系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng)，可快速迭代，利用定制變體解決特定任務(wù)。

起初，“棄兵”系列只包括4種變體，2024年7月，通用原子在范堡羅國(guó)際航展（FIA 2024）上提出了第5種變體。通用原子利用通用核心底盤，讓每種無(wú)人機(jī)變體實(shí)現(xiàn)了約70%的通用性。

（二）“棄兵”系列變體

“棄兵-1”是情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）平臺(tái)，不攜帶武器，采用高縱橫比機(jī)翼和低功耗燃油發(fā)動(dòng)機(jī)以減輕重量，使其可長(zhǎng)時(shí)間在指定空域航行完成監(jiān)測(cè)工作。該無(wú)人機(jī)可與其它無(wú)人機(jī)或傳統(tǒng)平臺(tái)協(xié)同作業(yè)，使用被動(dòng)傳感器完成集體失蹤，降低敵方雷達(dá)探測(cè)能力。

“棄兵-2”是一種空對(duì)空無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)（UCAV），以犧牲部分速度和續(xù)航能力為代價(jià)，配置多功能武器載荷。該無(wú)人機(jī)可進(jìn)行有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)，由人工智能驅(qū)動(dòng)在高度自主的場(chǎng)景完成躲避、誘敵、擾敵等操作，敵方戰(zhàn)斗機(jī)若與“棄兵-2”無(wú)人機(jī)交戰(zhàn)，可能會(huì)暴露自身雷達(dá)信號(hào)。該無(wú)人機(jī)也能與其他無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)配合作戰(zhàn)，充當(dāng)先頭部隊(duì)，避免真人飛行員的犧牲。

“棄兵-3”是高逼真度的訓(xùn)練平臺(tái)，真人飛行員可進(jìn)入美國(guó)第五代和第六代戰(zhàn)斗機(jī)駕駛艙模擬真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)的戰(zhàn)斗?！皸壉?3”支持復(fù)雜的多機(jī)對(duì)抗空中戰(zhàn)術(shù)，可在每次作戰(zhàn)中不斷學(xué)習(xí)、調(diào)整戰(zhàn)術(shù)，從而保持訓(xùn)練基準(zhǔn)，并降低訓(xùn)練成本。

“棄兵-4”是一種隱形ISR平臺(tái)，采用混合機(jī)翼，沒有尾翼，由通用原子開發(fā)的新型混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。該無(wú)人機(jī)優(yōu)化了低可觀測(cè)性和長(zhǎng)航時(shí)ISR能力，可靠近敵方海岸線，獲知敵方部隊(duì)實(shí)力、作戰(zhàn)活動(dòng)、無(wú)線電傳輸頻率等情報(bào)，令己方作戰(zhàn)部隊(duì)始終保持決策優(yōu)勢(shì)。

“棄兵-5”專為航空母艦發(fā)射和回收而設(shè)計(jì)，可通過拓展航母打擊群的瞄準(zhǔn)和態(tài)勢(shì)感知能力增強(qiáng)海軍航空聯(lián)隊(duì)的作戰(zhàn)能力。該無(wú)人機(jī)以“棄兵-2”機(jī)身為基礎(chǔ)，擁有更強(qiáng)大的邊緣機(jī)身來(lái)承載更高的負(fù)載。當(dāng)前，英國(guó)計(jì)劃將伊麗莎白女王級(jí)航母從短距起飛垂直降落飛機(jī)（STOVL）配置轉(zhuǎn)換為支持彈射輔助起飛攔阻回收（CATOBAR）操作的系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)換可擴(kuò)大航母上艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)的無(wú)人駕駛部分，可整合各種無(wú)人機(jī)平臺(tái)，包括“棄兵-5”和“MQ-9B”無(wú)人機(jī)。不過，“棄兵-5”仍處于早期開發(fā)階段，需要解決通用底盤與航母作戰(zhàn)不夠適配的問題。

（三）成本控制

通用原子從汽車行業(yè)的商用車裝配線獲得靈感，嘗試讓“棄兵”無(wú)人機(jī)核心在系列機(jī)身中占據(jù)70%的成本，從而降低整體造價(jià)和裝配復(fù)雜性。當(dāng)前，該公司正在使用為MQ-9“死神”無(wú)人機(jī)制造的部件制作第一架“棄兵”系列無(wú)人機(jī)。MQ-9的市場(chǎng)價(jià)格為每架3000萬(wàn)美元，不含附帶設(shè)備和武器。預(yù)估單架“棄兵”無(wú)人機(jī)的成本將控制在2050萬(wàn)美元至2640萬(wàn)美元之間。

三、安杜里爾的“狂怒”無(wú)人機(jī)

（一）開發(fā)歷程

安杜里爾獲勝的關(guān)鍵是“狂怒”（Fury）無(wú)人機(jī)。這一概念由藍(lán)色力量技術(shù)公司于2010年提出，最初被稱為“Grackle”，后來(lái)更名為“Fury”。2019年至2020年期間，藍(lán)色力量技術(shù)公司與美國(guó)空軍組織AFWERX合作開展初步研發(fā)工作。2022年3月，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的航空航天系統(tǒng)理事會(huì)授予藍(lán)色力量一份小型企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）合同，用于“狂怒”無(wú)人機(jī)的研發(fā)，項(xiàng)目被命名為“Bandit”。

2023年9月7日，安杜里爾正式收購(gòu)藍(lán)色力量，“狂怒”無(wú)人機(jī)的研發(fā)重點(diǎn)從攻擊型無(wú)人機(jī)變?yōu)椤案咝阅?、多任?wù)平臺(tái)”，可支持各種任務(wù)集。

（二）物理尺寸與基礎(chǔ)性能

“狂怒”無(wú)人機(jī)機(jī)身長(zhǎng)約6米，翼展約5米，約為F-16 Viper戰(zhàn)斗機(jī)物理尺寸的一半，預(yù)計(jì)最大起飛重量約為5，000磅。該無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是良好的短距起降性能，意味著能夠在較短的跑道上起飛和降落。“狂怒”將主要由碳纖維制成，并由一臺(tái)4，000磅推力的威廉姆斯國(guó)際公司的FJ44-4M雙軸渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，能夠在高達(dá)15km的高度和高達(dá)0.95M的跨音速下飛行，時(shí)速在1126公里以上。該無(wú)人機(jī)高度模塊化，可容納多種有效負(fù)載，如有源電子掃描（AESA）雷達(dá)、紅外搜索和跟蹤（IRST）傳感器等。

（三）成本控制

“狂怒”無(wú)人機(jī)的采購(gòu)成本將介于200～2000萬(wàn)美元之間，并且更接近底價(jià)?！翱衽睙o(wú)人機(jī)每小時(shí)的飛行成本估計(jì)在5000美元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于老式的非隱形戰(zhàn)斗機(jī)，例如F-35A聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)每小時(shí)的飛行成本一直在36000美元左右，而F-22戰(zhàn)斗機(jī)的飛行成本是F-35A的兩倍。

（四）航行與續(xù)航能力

“狂怒”無(wú)人機(jī)可持續(xù)飛行4個(gè)多小時(shí)，并額外攜帶可支撐飛行1小時(shí)的燃料，以確保在各種惡劣天氣條件或突發(fā)情況下可正常飛行，安全返回。與美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的F-35B戰(zhàn)斗機(jī)相比，“狂怒”巡航距離更遠(yuǎn)。

（五）人工智能操作系統(tǒng)——Lattice OS

“狂怒”無(wú)人機(jī)是一種“軟件定義的飛機(jī)”，將搭載由人工智能（AI）驅(qū)動(dòng)的開放式操作系統(tǒng)——Lattice OS，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合全域指揮與控制（JADC2）。Lattice可使用傳感器融合、計(jì)算機(jī)視覺、邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)來(lái)檢測(cè)、跟蹤和分類周邊情況，并消除戰(zhàn)場(chǎng)“噪音”，將來(lái)自數(shù)千個(gè)傳感器和數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)解析為“單一玻璃窗格”（SPOG）視圖，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)的綜合可視化，讓操作人員能夠更好、更快地做出決策?！翱衽睙o(wú)人機(jī)與Lattice OS無(wú)強(qiáng)制配對(duì)性質(zhì)，無(wú)人機(jī)和操作系統(tǒng)可自由組合，以滿足復(fù)雜需求。

四、CCA項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的“空戰(zhàn)進(jìn)化”（ACE）已經(jīng)納入CCA項(xiàng)目，通用原子的第一架CCA無(wú)人機(jī)已于2024年7月開始組裝，預(yù)計(jì)在24個(gè)月之內(nèi)交付美國(guó)空軍；安杜里爾“狂怒”無(wú)人機(jī)的研制工作正在有條不紊地進(jìn)行中，這兩種類型的無(wú)人機(jī)可能最終會(huì)作為互補(bǔ)團(tuán)隊(duì)一起服役。美國(guó)空軍預(yù)計(jì)將在2025財(cái)年開啟CCA項(xiàng)目的第二階段，即“增量2”計(jì)劃，可能會(huì)與外國(guó)企業(yè)合作。美國(guó)空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已經(jīng)簽署了正式協(xié)議，合作開發(fā)CCA項(xiàng)目，在未來(lái)的行動(dòng)中，三軍可無(wú)縫交換CCA無(wú)人機(jī)的控制權(quán)。

五、結(jié)語(yǔ)

從2021年美國(guó)米切爾航空航天研究所提出戰(zhàn)斗機(jī)形勢(shì)嚴(yán)峻，到2024年CCA“增量1”計(jì)劃推進(jìn)，美軍一直在探索作戰(zhàn)功能與裝備、人員成本之間的平衡。美空軍正努力嘗試讓CCA無(wú)人機(jī)未來(lái)在人工智能系統(tǒng)的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)下，與美國(guó)第五代、第六代戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)，以降低在廣闊太平洋地區(qū)的消耗。不過，首批（預(yù)計(jì)100架）CCA戰(zhàn)斗機(jī)直到2029年9月才能交付，本世紀(jì)末才能真正部署大規(guī)模作戰(zhàn)機(jī)，漫長(zhǎng)的計(jì)劃可能會(huì)被國(guó)會(huì)變動(dòng)擾亂，讓美方在變幻莫測(cè)的國(guó)際局勢(shì)面前稍顯被動(dòng)。中國(guó)軍轉(zhuǎn)民

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（作者單位：武警河北總隊(duì)）