寧浩

當(dāng)今，現(xiàn)代空戰(zhàn)模式已經(jīng)由平臺中心戰(zhàn)加速向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，“無人僚機”編隊是一個聚焦點。

2015年，美國空軍提出了“忠誠僚機”計劃，該計劃的目的就是為F22和F35開發(fā)一款忠誠可靠的“無人僚機”。2017年4月，基于“忠誠僚機”概念的有人/無人機編組演示實驗成功完成，實現(xiàn)了無人僚機自主與長機編隊飛行并開展對地打擊，為美軍翹首以盼的新型空中作戰(zhàn)打上了一針“興奮劑”。以制造無人靶機聞名的美國克拉托斯防衛(wèi)與安全公司正在為美空軍研究實驗室的“忠誠僚機”概念制造“低成本可消耗打擊演示機”（以下簡稱LCASD），并正在競爭“灰狼”低成本巡航導(dǎo)彈原型機項目。

“低成本可消耗打擊演示機”項目簡介

LCASD項目旨在尋求在拒止環(huán)境下前沿基地難以使用或無法運作時，有能力遂行打擊和信息、偵查和監(jiān)視（以下簡稱ISR）任務(wù)，并可消耗的遠程無人機譜系，以最大程度降低無人機壽命期成本作為重點，從而為美軍提供改變戰(zhàn)爭規(guī)則的能力。項目的關(guān)注重點是成本，即在成本、性能以及飛機的可消耗性之間實現(xiàn)平衡。同時，項目也將甄別關(guān)鍵使能技術(shù)，并為空軍研究實驗室提供未來能力。

空軍研究實驗室為LCASD無人機設(shè)定的成本及能力目標(biāo)包括：99架以內(nèi)無人機單位采購成本不超過300萬美元，100架以上無人機的單位采購成本不超過200萬美元；任務(wù)范圍2780千米，有效載荷能力為230千克；內(nèi)部武器艙應(yīng)能攜載至少2枚GBU-39“小直徑炸彈”。其他目標(biāo)還包括：不依賴跑道起飛和回收的能力，最大限度地使用商業(yè)現(xiàn)貨材料、子系統(tǒng)、制造工藝及開放式任務(wù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)概念。

◎XQ-58A

總部位于美國加利福尼亞州的克拉托斯防務(wù)與安保解決方案公司在低成本可消耗無人機發(fā)展方面處于業(yè)界領(lǐng)先地位。2015年6月美國空軍研究實驗啟動LCASD項目不久，7月，克拉托斯公司就在LCASD項目競爭中擊敗其他6個業(yè)界團隊贏得了合同。根據(jù)合同，該公司將發(fā)展、制造和試飛XQ-58A“女武神”無人機。此外，該公司的UTAP-22“灰鯖鯊”無人僚機已參加了此前美軍的多次演習(xí)用以驗證有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)能力。在2017年6月19日開幕的巴黎航展上，美國克拉托斯公司就高調(diào)宣傳著其科幻的“忠誠僚機計劃”，并展出上述兩款最新無人機。這兩款無人機就是專門為有人戰(zhàn)機設(shè)計的無人僚機。

XQ-58A無人機長8.8米，翼展6.7米，是新一級的高速、遠程、低成本系統(tǒng)，適于有人/無人編隊，可以為ISR、打擊、空對空作戰(zhàn)或電子攻擊任務(wù)提供一種經(jīng)濟可承受的選項。XQ-58A采用固定式后掠翼和V形垂尾，由內(nèi)置型渦輪風(fēng)扇發(fā)動機提供動力，最大速度達馬赫數(shù)0.85，最大飛行高度約13716米，最大航程為3426千米。該機的原型機計劃在2018年年初首飛。

XQ-58A的特點在于采用內(nèi)置武器艙，整個機身呈棱錐形，具備了低雷達截面積設(shè)計，讓它能在充滿先進防空系統(tǒng)的戰(zhàn)場上大幅度增加生存力。內(nèi)置彈艙可攜帶多種致命性彈藥，必要時還可在翼下設(shè)置掛架，使其具備執(zhí)行ISR、對地攻擊、空戰(zhàn)、電子攻擊等多種任務(wù)。LCASD并不是一次性的，但具有足夠好的經(jīng)濟性，在戰(zhàn)斗中消耗得起。通過完全壓制敵方防空，可消耗的“忠誠僚機”能夠提高有人駕駛戰(zhàn)斗機的生存力。

由于遵循“低成本可消耗”的設(shè)計原則，在機體結(jié)構(gòu)、機載設(shè)備等方面，XQ-58A都盡量采用第四代有人戰(zhàn)斗機以及無人機成熟設(shè)計，以盡量降低成本。XQ-58A單價大約是200～300萬美元，比美軍現(xiàn)役的“捕食者”系列察打一體無人機便宜很多。LCASD整個計劃并未有預(yù)算超支的情況，且政府方給出LCASD計劃的評價為“極為杰出”，大幅降低了計劃因資金風(fēng)險發(fā)生腰斬的可能性。

為了進一步降低成本，配裝忠誠僚機的發(fā)動機需要設(shè)計成可以低成本制造，部件更少，并且壽命為數(shù)百小時。

◎UTAP-22“灰鯖鯊”

UTAP-22“灰鯖鯊”無人機是BQM-167A“火蜂”無人靶機的先進衍生型，旨在作為現(xiàn)成的“力量倍增器及無人僚機”，可滿足“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境的作戰(zhàn)需求。

其設(shè)計的目標(biāo)是將類似戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術(shù)速度、機動性與有人/無人編隊協(xié)同作戰(zhàn)能力結(jié)合起來。UTAP-22全長6.12米、翼展3.2米、總重達929千克、內(nèi)部荷載226千克、外部可掛載362千克、翼端兩邊則各能掛載45.3千克電子戰(zhàn)吊艙。其極速可達馬赫數(shù)0.91，升限達15240米，可做出-2～9g的機動，并擁有長達3個小時的續(xù)航力，最大航程約2600千米。該機采用尖錐形頭部，圓柱體機身，小展弦比中等后掠角中單翼，單垂尾，后掠平尾。其采用滑軌發(fā)射、傘降降落的方式實現(xiàn)回收。

在美海軍的支持下，UTAP-22無人機已經(jīng)進行了3次演示，驗證了無人作戰(zhàn)飛機相互之間以及與有人駕駛飛機之間協(xié)同行動的概念和技術(shù)成熟性。2015年下半年，美國海軍陸戰(zhàn)隊的AV-8B“獵兔犬”戰(zhàn)斗機在加利福尼亞州的中國湖測試場演示了飛行中控制UTAP-22無人機“狼群”的能力。據(jù)克拉托斯訪務(wù)公司防務(wù)網(wǎng)站2017年8月10日發(fā)布的公告，該公司在Mako無人機中集成了一套典型的有人機任務(wù)系統(tǒng)，結(jié)合此前通過單機、多機、有人/無人協(xié)同驗證的自主能力，使該無人機系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力邁上了新的臺階。

發(fā)動機是控制成本的關(guān)鍵

許多大型無人機都使用成熟的發(fā)動機。原因包括：第一，降低風(fēng)險，從而將技術(shù)發(fā)展資源集中投向無人機的機體和電子設(shè)備；第二，降低成本。然而，新一代可消耗低成本無人作戰(zhàn)飛機和巡航導(dǎo)彈的發(fā)動機需求有著自己的獨特性。

據(jù)《航宇日報》網(wǎng)站2016年3月28日報道，美國空軍正在向工業(yè)界征求能向未來亞聲速“第五集群”無人飛行器系統(tǒng)提供低成本發(fā)動機的技術(shù)信息。該需求與LCASD相關(guān)。征詢書指出：“該工作將為高速、遠程、低成本、有限壽命打擊無人機設(shè)計、開發(fā)、組裝和試驗技術(shù)基線?！泵绹哲姺Q，現(xiàn)有的商用現(xiàn)貨發(fā)動機能提供必要的性能，但其典型的設(shè)計壽命為5000-15000小時對于這種用后可棄UAS來說可能經(jīng)濟性難以接受。

舉例來說，XQ-58A無人機配裝一臺美國威廉姆斯國際公司的FJ33-5渦扇發(fā)動機，該發(fā)動機為正在生產(chǎn)的現(xiàn)貨，此前配裝公務(wù)機。它的大修間隔達3500小時，而可消耗型無人機的發(fā)動機只要求能滿足200～300小時的飛行時間。一臺可以持續(xù)運轉(zhuǎn)50小時的發(fā)動機就足以執(zhí)行5次任務(wù)，如果安排合適，那就足夠無人機完成相關(guān)的作戰(zhàn)任務(wù)。這么長的壽命，實在有些浪費。不過，最具挑戰(zhàn)性的恐怕不是XQ-58A，而是更小型的“灰狼”巡航導(dǎo)彈。因為發(fā)動機估計占飛行載具成本的40%，但AFRL希望將灰狼巡航導(dǎo)彈的成本控制在20萬美元。而傳統(tǒng)的導(dǎo)彈發(fā)動攻擊就需要10萬美元，占單價的50%。

低成本、短壽命發(fā)動機要求制造商采取新的業(yè)務(wù)模式。這種模式不會有維護、修理和大修，而制造商的傳統(tǒng)模式是依靠MRO的收入來回收研發(fā)投入。在新的業(yè)務(wù)模式中，制造商面臨的挑戰(zhàn)是將充分降低發(fā)動機的成本，以便在一年生產(chǎn)數(shù)百臺發(fā)動機的情況下掙錢。

因此，美國空軍計劃為一家單位授予745萬美元的合同來開展30個月的工作，其中包括一次飛行演示驗證。對于LCASD發(fā)動機，空軍正在啟動技術(shù)調(diào)查以確定用于遠程、高亞聲速“第五集群”UAS的推進系統(tǒng)的“當(dāng)期和未來狀態(tài)”?？哲姺Q：“這一尺寸級別的發(fā)動機的性能、壽命和成本之間很好地權(quán)衡還沒有被理解得足夠透徹”。

威廉姆斯公司是當(dāng)今世界領(lǐng)先的小型航空發(fā)動機制造商，20世紀(jì)90年代，威廉姆斯公司與羅·羅公司合作，開發(fā)出FJ44系列民用渦扇發(fā)動機，在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出了推力較小的FJ33系列渦扇發(fā)動機。

威廉姆斯公司還是美國最重要的導(dǎo)彈用渦扇發(fā)動機制造商。其產(chǎn)品有F107-WR-100、F107-WR-400、F112-WR-100和F121-WR-100等，主要用于AGM-86、AGM-129等巡航導(dǎo)彈，也用于多種靶機。1999年，F(xiàn)107發(fā)動機在繼發(fā)展型F121/ F122之后，進—步發(fā)展出縮比型發(fā)動機F415，用于“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈。F107/F112/F415系列發(fā)動機的特點是重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、耗油率低和使用維護方便，飛行重量只有50千克左右。該系列應(yīng)用范圍廣、使用成本低，是世界上用途最廣泛的彈用渦扇發(fā)動機。進入21世紀(jì)，針對軍方需要，公司更是直接把民用型FJ44降低推力發(fā)展出軍用型F129發(fā)動機，用于巡航導(dǎo)彈。

2016年美國空軍和DARPA聯(lián)合啟動“小精靈”無人機項目，目標(biāo)為在C-130運輸機上發(fā)射小型無人機蜂群，并使用其它C-130平臺進行回收?！靶【`”無人機平臺可在對抗空域中重復(fù)使用20次，裝備偵察、監(jiān)視和電子戰(zhàn)等各種載荷，摧毀或癱瘓敵方的通信、防空導(dǎo)彈和戰(zhàn)區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并在任務(wù)完成后回收未被擊落的無人機。在“小精靈”項目中，威廉姆斯國際公司專門負(fù)責(zé)發(fā)動機的研發(fā)和制造。

無人僚機/巡航導(dǎo)彈用小型渦扇發(fā)動機的發(fā)展主要采用兩種途徑：一是在現(xiàn)有的發(fā)動機基礎(chǔ)上采用先進的技術(shù)進一步改型發(fā)展，另一條途徑是發(fā)展全新的發(fā)動機。大效益、低成本和大采購量的發(fā)動機適合全新研制。小效益、高成本和小采購量的發(fā)動機適合在現(xiàn)有發(fā)動機基礎(chǔ)上改型。而對于低成本可消耗型的無人機和一次/有限次性巡航導(dǎo)彈，美軍更傾向于全新研制。

無人僚機將成為F-35等有人戰(zhàn)斗機的“空中保鏢”

UTAP-22、XQ-58A將在加州莫哈韋沙漠進行高級飛行試驗，采用更先進的感應(yīng)技術(shù)，進一步測試戰(zhàn)斗無人機的自主飛行能力。

美空軍目前正在使用大量帶寬發(fā)送實時視頻，并已開發(fā)出更加智能的機載處理器。這些系統(tǒng)可以隨著時間學(xué)習(xí)，進而成為美空軍的力量倍增器。隨著計算機技術(shù)、自主性和人工智能不斷發(fā)展，無人機未來將有能力在某個區(qū)域懸停，并且在特定時間內(nèi)識別特定的相關(guān)對象和目標(biāo)，不再需要人工操縱。這是一項具有特殊意義的技術(shù)，因為大量的ISR視頻需要組織算法和技術(shù)幫助處理并篩選收集到的大量圖像，以查明并匯報與戰(zhàn)術(shù)相關(guān)的信息。有了圖像處理和模式識別技術(shù)，相關(guān)人員只需發(fā)送一個信號，不再占用所有帶寬發(fā)送視頻和語音。這種技術(shù)發(fā)展可使戰(zhàn)機攜帶更多的武器、傳感器、瞄準(zhǔn)吊艙和有效載荷來執(zhí)行任務(wù)，大大擴展任務(wù)范圍，提高其靈活性和效能。

作為有人機的重要補充，無人僚機可以在有人駕駛戰(zhàn)斗機之前飛入防御密集或高風(fēng)險的地區(qū)，評估敵方防空能力，減少飛行員所面臨的風(fēng)險。人工智能能夠在不需要人工干預(yù)的情況下運行，被稱為“決策輔助支持”的人工智能系統(tǒng)將在戰(zhàn)機座艙或地面，以及更多的趨于自主的平臺上運用。為無人機開發(fā)的自主算法可能會發(fā)展到一個節(jié)點，使無人機能夠自動跟隨戰(zhàn)斗機飛行，不再需要地面導(dǎo)航員規(guī)劃飛行路線。同時自主算法必須具備應(yīng)對不可預(yù)料的事態(tài)發(fā)展、快速移動等動態(tài)目標(biāo)的能力，當(dāng)前空中飛行的問題基本上已經(jīng)得到有效解決，目前正在解決的關(guān)鍵問題是當(dāng)無人機必須對環(huán)境做出更多響應(yīng)、威脅從身后襲來時的對策。因此，研究人員正在努力提高無人機的自主水平，使其達到欺騙雷達系統(tǒng)、確定威脅方位并更快地自動識別目標(biāo)這種程度。

美空軍高級官員透露，F(xiàn)-35、F-22等戰(zhàn)斗機不久將采用升級版的人工智能來控制附近無人僚機。后者可攜帶武器測試敵方防空能力，或在高風(fēng)險地區(qū)執(zhí)行ISR任務(wù)。我們可以設(shè)想，在未來的戰(zhàn)場上F-35戰(zhàn)斗機飛行員利用數(shù)據(jù)鏈指揮命令一架XQ-222無人機或UTAP-22無人機向F-35的前方飛行出較遠距離，離開本方控制區(qū)域進行偵察、監(jiān)視活動，并將目標(biāo)或敵軍集結(jié)地等信號及時回傳F-35的座艙顯控系統(tǒng)，并由F-35飛行員決定是否派出另一架攻擊型的無人機，對目標(biāo)進行精確打擊。而根據(jù)目前的技術(shù)水平，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機可以連接10到20架甚至更多的無人機，進行有人機控制無人機作業(yè)。

新型無人僚機計劃前景被看好

盡管克拉托斯公司獲得的高速智能無人機合同僅為1260萬美元，無法同數(shù)億甚至數(shù)十億美元的“捕食者”無人機等大型軍事開發(fā)項目相提并論。但新型戰(zhàn)斗無人機代表了美國軍方將機器人用于未來戰(zhàn)爭的最新探索，使智能化武器的發(fā)展向前推進了一大步。

除了克拉托斯公司，洛馬公司的臭鼬工廠正通過與空軍研究實驗室合作開展“海弗-突襲者”項目，進一步推動了其有人-無人編隊能力?！昂８?突襲者”系列試驗實現(xiàn)了3個目標(biāo)：基于任務(wù)優(yōu)先事項和可獲得的資產(chǎn)，規(guī)劃并完成了一次自主的對地打擊任務(wù)；演示了在執(zhí)行一項任務(wù)的過程中適應(yīng)環(huán)境變化的能力，包括“自動地管理能力失效、路徑偏離、失去通信等意外事件”；運用了完全符合美空軍“開放式任務(wù)系統(tǒng)”標(biāo)準(zhǔn)的軟件集成環(huán)境。

洛馬公司在LCASD項目中輸給了克拉托斯公司。但是，該公司的先進技術(shù)研發(fā)部門——“臭鼬工廠”仍看好可消耗無人機的前景，因為除了美空軍外，美國防部國防高級研究計劃局和美海軍也在探索它們各自的概念，低成本可消耗無人機有“許多機會”。洛馬公司正繼續(xù)投資發(fā)展，期待有朝一日這些無人機能伴隨諸如F-35等有人駕駛戰(zhàn)斗機展開作戰(zhàn)行動。

除了上述兩家公司，美國諾格公司、極光飛行科學(xué)公司和波音公司都已按照空軍研究實驗室授予的小額研究合同，發(fā)展它們自己的可消耗飛機概念。可以說，可消耗型無人機正成為美軍現(xiàn)階段重點發(fā)展的方向之一。對于美國空軍而言，有人機+無人機編組作戰(zhàn)方式一旦成功推出，必將在美軍甚至于全世界空軍范圍內(nèi)掀起一場關(guān)于無人機技術(shù)的大變革。