06.06 美國空軍“下一代空中主宰”:未來空戰平臺即將開展型號研製梳理

2018年2月,美空軍發佈了2019財年預算需求文件,計劃在2018-2023財年為

“下一代空中主宰”(NGAD)項目投資101.85億美元,其中用於2030年後空中主宰AOS(即未來空戰平臺)100.93億美元,用於空中主宰空對空武器0.92億美元。由此判斷,美空軍未來空戰平臺即將開展型號研製。

美國空軍“下一代空中主宰”:未來空戰平臺即將開展型號研製梳理

美空軍未來空戰平臺概念探索經歷了兩個階段

1.“第六代戰鬥機”概念發展階段

早在2008年9月,美空軍協會就發表了《戰鬥機劃代》文章,提出了第六代戰鬥機初步特徵的設想。

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美空軍在2010年11月發佈的“下一代戰術飛機”裝備和技術概念能力信息徵詢書,揭開了美空軍公開向工業界徵詢下一代戰鬥機信息的序幕(美國政府“聯邦商機”網站圖片)

2010年,美空軍公開發布了《下一代戰術飛機裝備與技術概念研究》能力信息徵詢書,徵詢第六代戰鬥機裝備概念和技術概念,其主要內容包括:能在2030-2050年間“反介入/區域拒止”環境中作戰;與裝有下一代先進電子攻擊裝備、先進綜合防空系統、無源探測系統、綜合自防禦系統、定向能武器和網絡電磁攻擊設備的敵軍對抗;在航程、續航時間、生存力、網絡中心戰、態勢感知、人-機系統綜合及武器效能等方面擁有更強能力。從此啟動了第六代戰鬥機概念研究。此後,美空軍完成了基於能力的評估,認為在2030-2050年間,美空軍的空中優勢能力至少在持久性、生存力、毀傷性、連通性、互操作和經濟可承受性等六個方面存在關鍵能力差距。基於此評估,空軍形成了第六代戰鬥機主要需求分析報告,並於2013年通過國防部聯合需求監督委員會批覆,為實現採辦項目立項奠定了重要基礎。

2014年,美空軍在2015財年預算申請中正式列編了“

下一代空中主宰”項目,第六代戰鬥機發展正式進入裝備採辦的論證階段。

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美空軍在2015財年預算中提出的“下一代空中主宰”項目發展進度計劃(美空軍圖片,中國航空工業發展研究中心漢化)

2.穿透性制空(PCA)平臺概念發展階段

隨著第六代戰鬥機概念研究與論證工作的不斷深入,發現其技術特徵仍難以明確,但項目需要繼續向前推進。因此,自2016年春季起,美空軍不再糾結戰鬥機的代際劃分,轉向使用“穿透性制空”這一名稱來代指下一代制空作戰平臺。

美空軍為了規避在一型平臺上集成過多新技術導致的技術風險不斷提高,扭轉單一裝備採辦費用大幅攀升,實現快速採辦、儘早形成作戰能力。美空軍顛覆了以往依賴單一平臺“機型替換”進行更新換代的思路,由傳統打造高效能、高生存、快速決策、敏捷反應的作戰強節點,轉向發展跨空、天、網、電,並能與地面/水面能力強聯合的網絡化“系統簇”,以獲取空中優勢。未來空戰平臺是該“系統簇”的核心裝備,將可同時遂行火力打擊、信息獲取、數據處理、目標指示等多種功能。

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諾格公司在2016年2月發佈的未來戰鬥機想象圖。儘管圖中看上去3架未來戰鬥機外形一致,但其中可能有的是“穿透型制空”飛機,有的則用作“穿透型電子戰”(PEW)飛機(美國諾格公司圖片)

美空軍基本明確了未來空戰平臺的發展方向

指導理論明確。近年來,美空軍發佈了《空軍未來作戰概念》、《技術地平線》等一系列文件,從頂層為未來空戰平臺的概念研究提供了牽引和輸入。在具體項目上,美空軍在2016年發佈了《2030年空中優勢飛行規劃》,除提出轉變裝備發展思路外,高度重視能力開發和部署速度,要求運用敏捷採辦和原型化等多種措施加快引入先進技術的速度。可以說,美空軍用於指導未來空戰平臺發展的理論已基本成形。

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這些雲系統均已實現了對無人機的實時監控, 包括位置、速度、高度、航向等運行數據,無人機和無人機駕駛員的註冊登記,飛行計劃的在線申報、航行氣象服務、航空保險購買等以 及對侵入電子圍欄的無人機具有報警功能。

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美空軍在2016年5月31日發佈的脫密版《2030年空中優勢飛行規劃》的封面。該文件的保密版也在當月提交,並由時任美空軍最高領導層簽發,指導了美空軍開展一系列技術發展和實驗工作。該文件值得關注的要點可參見本號文章:《美國空軍發佈》(點擊題名可直接訪問)(美空軍圖片)

軍事需求明確。美空軍發佈的一系列文件中,反覆強調未來空戰平臺需在“反介入/區域拒止”的環境中作戰。美國新版《國家安全戰略》及《國防戰略》報告,更是明確將中、俄列為頭號戰略對手,進一步強化了空軍未來空戰平臺發展軍事需求的針對性。預計,美空軍未來空戰平臺將從遠離戰區的基地出發,“穿透”進入我防禦縱深,主要目標直指我軍。

使命任務明確。美空軍發展未來空戰平臺的目的是與“系統簇”中其他裝備協同作戰,並在作戰體系的支援下,提供聯合作戰所需時空的空中優勢。按《下一代戰術飛機裝備與技術概念研究》徵詢書,美空軍未來空戰平臺的核心使命任務仍是進攻性與防禦性制空作戰。同時,隨著網絡、電磁空間爭奪日趨激烈,情報、監視與偵察和空中電子攻擊也將成為未來空戰平臺的重要任務。因此,該平臺未來將同時承擔“射手”與“傳感器”的角色。

時間節點明確。美空軍發佈的一系列文件中,明確未來空戰平臺2030年形成初始作戰能力。美空軍2019財年預算需求中,也提出了高額的未來五年投資安排,預示將在此期間開展工程研製。美空軍為實現進度目標,將採用快速採辦程序,推行原型化、技術與裝備並行發展、漸進式能力提升等策略,以期快速拿到裝備、形成能力。

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美空軍2019財年預算要求文件中,對“下一代空中主宰”(NGAD)項目的投入數據(上圖)。儘管該項目也包括2018財年新增的“空中主宰空對空武器”專項(646203專項),但該專項2018-2023財年計劃的總投入只有0.9215億,用於“2030年及之後空中主宰AOS”專項(646007專項)的投入仍超過100億。另外,美國防部在其預算概覽文件中如此描述該方向投資:“本預算要求還投資發展某種一體化的系統簇,它能夠在對抗環境中建立並維持空中優勢。2030年及以後需要對抗與美軍同級或接近同級的對手時,美軍聯合部隊依賴於國防部獲取和維持空中優勢的能力”;美空軍在其預算要求概覽文件中,也直接將NGAD項目稱為“空中優勢系統簇”(美空軍圖片)

技術方向明確。為彌補現有裝備持久性、生存力、毀傷性、連通性、互操作和經濟可承受性等關鍵能力差距,美空軍一直穩步推進低成本可維護隱身、自適應變循環發動機、綜合能量管理、先進航空電子系統架構、氮化鎵雷達、機載激光武器等關鍵技術群的研發工作,並已取得部分突破。

總體判斷,美空軍未來空戰平臺發展的思路是:以裝備形成戰鬥力的時間節點為首要約束條件,以制勝中、俄當前正在發展的裝備體系為目標,將美國在氣動、結構、低成本隱身、動力、機電等方面的技術優勢與基於先進航電系統技術的互聯互通互用優勢相結合,在最短的時間內奪取未來空中優勢制高點,併力爭將裝備發展風險最小化。

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美空軍在2015年提出的機載激光武器技術路線圖(美空軍)

美空軍未來空戰平臺探索和發展的啟示

一是高度重視概念研究工作。美空軍自2010年啟動未來空戰平臺研究工作以來,概念研究始終作為工作主線,目前仍在進行之中。為支撐概念研究工作,美空軍提供了充足的資金保障,2015財年和2016財年分別為其投入1822萬和883萬美元,2017財年更增至1.68億,是原計劃(2100萬)的8倍。在研究工作的操作層面,美空軍進行了大規模開放式概念徵集,既面向空軍各一級司令部、空軍大學、空軍戰爭中心和空軍快速能力辦公室,也面向高校和工業界,最終從220多個獨立的候選者/倡議者收集了超過1500份意見書,有力支撐了概念研究思路的拓展。基於縝密、紮實的概念研究,美空軍決策從2019財年開始大幅增加未來空戰平臺的資金投入,推動其發展進入新階段。

二是按需科學確定裝備發展約束。美空軍為應對中、俄發展對其空中優勢帶來的挑戰與威脅,將裝備形成戰鬥力的時間節點作為首要約束條件,其他所有工作均服從此約束,以達到“以快制慢”的目的

。為此,美空軍改變以往長週期發展一型“完美”裝備的模式,以儘快形成戰鬥力為目標解決關鍵問題,並在後續發展中不斷提升能力。以武器系統為例,美空軍儘管對激光武器等非動力學武器非常渴望,但在未來空戰平臺備選方案分析中明確:若激光武器達不到備選方案所需的技術成熟度,不會像以往那樣等待技術成熟而拖延項目,而可能會選擇在後續升級中採用。同時,美軍已部署了“遠程交戰武器”、“小型先進能力導彈”和“微型自防禦彈藥”等研發工作,未來將形成“遠、中、近”相結合的機載武器體系,在支撐未來空戰平臺的同時,也可為現役第五代戰鬥機奪取2030年前後的空中優勢提供支撐。

美國空軍“下一代空中主宰”:未來空戰平臺即將開展型號研製梳理

美空軍介紹“小型先進能力導彈”的概述、技術和好處(美空軍研究實驗室的圖片)

三是堅定推進支撐性、基礎性技術研發與轉化。美軍長期、持續投資推動自適應變循環發動機、能量管理等賦能技術研究,用以支撐未來空戰平臺實現航程、載重等能力提升。如通過“綜合高性能渦輪發動機技術”、“通用經濟可承受先進渦輪發動機”和即將開展的“支持經濟可承受任務能力的先進渦輪技術”等三個國家級軍用航空發動機技術研究計劃,強力推進動力技術領先發展;美空軍還通過“自適應發動機技術發展”和“自適應發動機轉化項目”推動自適應發動機技術成熟,使未來空戰平臺所用動力先於平臺轉入工程驗證機發展;在飛行器能量管理方面,美空軍於2008年啟動了“飛行器能量綜合技術”計劃,圍繞“能量優化飛機”技術開展了近十年的研發;2016年年底,在該計劃即將結束之際,又啟動了“下一代熱、電力與控制”科研計劃,用於滿足未來空戰平臺的電力和熱管理等需求。

美國空軍“下一代空中主宰”:未來空戰平臺即將開展型號研製梳理

2018年5月31日,我國空軍宣佈殲-20“威龍”戰鬥機參加夜間空戰對抗訓練;6月1日,我國空軍又宣佈:首支殲-20部隊開展與殲-16、殲-10C新型戰鬥機編隊協同戰術訓練。殲20是我國在空中優勢裝備發展方面的重大成就,但我們必須清楚地認識到,美空軍正直接瞄準與我軍作戰的需要,轉變思維和概念,加速轉化冷戰結束以來的相關科研成果,加速新興科技發展,試圖在2030年重新擴大相對於我國和俄羅斯的空中優勢。這可能是我國航空工業和我軍歷史上,在空中優勢裝備領域面臨的一次最嚴峻挑戰(中國空軍圖片)

四是要以博弈性、體系化思維發展新一代航空武器裝備。未來空戰平臺是美空軍力圖重新奠定“領先一代”戰略優勢的重要裝備,已進行長期的技術儲備。與之對比,我國殲-20戰鬥機剛剛投入使用,很長一段時間以來形成的技術儲備已極大消耗。為此,需要加大力度推進核心空戰平臺發展,加速總體、動力、機電、武器等支撐性技術研發,迫使美奪取空中優勢的手段與策略做出新的調整。與此同時,要充分認識到美軍在“系統簇”發展上所處的領先態勢,高度重視體系化作戰在未來戰爭中的重要地位,加大相關作戰概念和支撐技術的研究及演示驗證,將所取得的中間成果加以迭代應用,以博弈思維構建制空作戰系統。

空天防務觀察/黃濤


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