楊偉

中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100028

2019年10月，美國空軍正式組建“先進(jìn)飛機(jī)”項(xiàng)目執(zhí)行辦公室，以期利用“敏捷軟件開發(fā)、數(shù)字工程、開放系統(tǒng)、模塊化架構(gòu)”等先進(jìn)技術(shù)，按照強(qiáng)調(diào)快速設(shè)計、生產(chǎn)、小批量裝備的“數(shù)字化百系列”理念，在5年左右的時間周期內(nèi)，快速推進(jìn)下一代戰(zhàn)斗機(jī)(NGAD)的研發(fā)[1]。2020年2月，美國國防部提出2021財年預(yù)算，規(guī)劃未來5年為研發(fā)美國空軍下一代戰(zhàn)斗機(jī)及其配套動力投入約115億美元[2]。2019年4月、2020年2月，美國戰(zhàn)略和預(yù)算評估中心(CSBA)分別發(fā)布《走向大國競爭時代的美國空軍》[3]與《未來美國空軍作戰(zhàn)力量的五項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)》[4]，建議2024年首批交付2架、2030年交付50架下一代戰(zhàn)斗機(jī)。近期一系列公開信息表明，美國正在抓緊發(fā)展下一代戰(zhàn)斗機(jī)，并計劃在2030年左右形成作戰(zhàn)能力，關(guān)于NGAD的研制投資規(guī)模如圖1所示[5]。

近年來，在第四代戰(zhàn)斗機(jī)陸續(xù)批量服役和大國競爭背景下，關(guān)于戰(zhàn)爭形態(tài)演變以及四代后戰(zhàn)斗機(jī)如何發(fā)展的討論絡(luò)繹不絕。本文回顧了戰(zhàn)斗機(jī)“代”的起源和跨代發(fā)展的驅(qū)動因素，概述了空戰(zhàn)觀察(Observe)、判斷(Orient)、決策(Decision)、行動(Act)(簡稱OODA)環(huán)的演進(jìn)歷程并提出OODA 3.0的內(nèi)涵，闡述了機(jī)械化、信息化、智能化發(fā)展的依托與躍升關(guān)系，就自主性、有人、無人，強(qiáng)平臺、體系、分布式作戰(zhàn)運(yùn)用的辯證關(guān)系，以及敏捷高效的研發(fā)模式等進(jìn)行了討論。

圖1 美國2020年空戰(zhàn)論壇披露的NGAD研制投資規(guī)模[5]

1 戰(zhàn)斗機(jī)的“代”

1.1 “代”的起源

航空百余年，前50年的戰(zhàn)斗機(jī)沒有“代”的概念。進(jìn)入噴氣時代后，戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計目標(biāo)與作戰(zhàn)效能發(fā)生了巨大變化，逐漸產(chǎn)生了“代”的說法。迄今為止，關(guān)于“代”的劃分尚存在分歧，也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，典型的有美國的舊四代、新五代說，俄羅斯的五代說和中國的四代說(本文除引用外，主體上采用中國的四代說)。

美國空軍“空中優(yōu)勢2030”研究項(xiàng)目主管亞歷克斯·格林科維奇準(zhǔn)將在2017年發(fā)表的《未來空中優(yōu)勢》[6]中寫道：“美國空軍20世紀(jì)80年代啟動先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(ATF，F(xiàn)-22的前身)計劃時，并沒有準(zhǔn)備創(chuàng)建第五代戰(zhàn)斗機(jī)，只是計劃研發(fā)能夠適應(yīng)21世紀(jì)初作戰(zhàn)環(huán)境的戰(zhàn)斗機(jī)。僅當(dāng)完成研制并看到它的巨大優(yōu)勢后，才認(rèn)識到F-22相對F-15、F-16是跨代的能力提升。隨后將F-22作為第五代戰(zhàn)斗機(jī)的基線，并按照這個架構(gòu)重新追溯分類了以前的戰(zhàn)斗機(jī)。自然，當(dāng)我作為一個年輕飛行員駕駛F-16時，并不知道這是第四代戰(zhàn)斗機(jī)。也就是，在空軍采用第五代范式來描述F-22之后，我們才知道F-16(和F-15)屬于第四代戰(zhàn)斗機(jī)?！边@僅是“代”形成過程的一種說法，但在某種意義上詮釋了“代”的一些內(nèi)涵。

事實(shí)上航空業(yè)界早已認(rèn)識到，戰(zhàn)斗機(jī)代際之間存在著補(bǔ)充到替代的關(guān)系，即自然“換代”現(xiàn)象。1963年《現(xiàn)代航空》[7]在介紹F-111時，根據(jù)它替代F-4的研制目標(biāo)，稱其為美國下一代戰(zhàn)斗機(jī)。1968年美國國防研究與工程主管辦公室發(fā)表的《戰(zhàn)斗機(jī)：國防科學(xué)特別委員會報告》[8]中，也將當(dāng)時正要啟動研制的FX和VFAX分別稱為美國空軍和海軍的下一代戰(zhàn)斗機(jī)，此后這2個項(xiàng)目分別發(fā)展成典型的第三代戰(zhàn)斗機(jī)F-15和F-14。但是這些論述并未著眼于戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展規(guī)律，也未對歷史上的戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行劃代，更沒有定義“代”的特征。

隨著第三代戰(zhàn)斗機(jī)的問世，航空專家們注意到戰(zhàn)斗機(jī)在飛行性能取向上，出現(xiàn)了“否定之否定”的現(xiàn)象，引發(fā)了對“代”的討論。1974年，《荷蘭航空學(xué)會年鑒》[9]按照平直翼、后掠翼、超聲速和2馬赫級的發(fā)展特征把F-4之前的噴氣戰(zhàn)斗機(jī)劃分為四代。這種劃代沒有體現(xiàn)飛行性能取向的本質(zhì)變化，因而未被廣泛認(rèn)同。1974年，皮爾·格雷斯特在瑞士《Interavia》雜志上發(fā)表文章《格斗的復(fù)蘇》[10]，文中雖然沒有明確闡述劃代問題，但把F-86和F-15分別定義為噴氣格斗戰(zhàn)斗機(jī)的起源和“新一代”格斗戰(zhàn)斗機(jī)的復(fù)蘇，把追求高空高速飛行的“百系列”(F-101、F-104等)戰(zhàn)斗機(jī)歸為誤入歧途的一代，這一說法建立了當(dāng)今戰(zhàn)斗機(jī)劃代的基本脈絡(luò)。這種基于對歷史總結(jié)的劃代方式很快流傳開來，1979年《航空知識》就將幻影-2000稱為第三代戰(zhàn)斗機(jī)[11]。前蘇聯(lián)將同米格-21沒有本質(zhì)區(qū)別的米格-23稱為第三代戰(zhàn)斗機(jī)，而將蘇-27稱為第四代戰(zhàn)斗機(jī)，這也是造成俄羅斯的五代說與美國舊四代說差異的主要原因。

前三代戰(zhàn)斗機(jī)的劃分呈現(xiàn)出冷戰(zhàn)期間大約每10年發(fā)展一代戰(zhàn)斗機(jī)的規(guī)律。前蘇聯(lián)蘇-27和米格-29開始試飛后，促使西方航空界開始討論下一代戰(zhàn)斗機(jī)。在1987年英國簡氏出版公司舉辦的未來作戰(zhàn)飛機(jī)研討會上，美國空軍研發(fā)和采購主管副參謀長辦公室作戰(zhàn)需求主任明確指出：前蘇聯(lián)正在裝備與F-15、F-16具有同樣性能的第三代戰(zhàn)斗機(jī)蘇-27、米格-29，美國需要加快研制新一代戰(zhàn)斗機(jī)ATF來取得未來戰(zhàn)場的制空權(quán)[12]。

為了消除美國國會與公眾的誤解，并同俄羅斯在戰(zhàn)斗機(jī)劃代上拉平，美國前航空博物館館長瓦爾特·博伊恩在2005年《Code One》[13]雜志上撰文將F-22、F-35稱為第五代戰(zhàn)斗機(jī)，從而形成了今天較為流行的美國新五代說。中國一直保持了原來的四代劃分方法。

1.2 跨代的驅(qū)動因素

成功的戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)生于需求與技術(shù)的有機(jī)銜接，跨代發(fā)展更是需求牽引與技術(shù)推動共同作用的結(jié)果。因此，“代”的劃分以能力和技術(shù)兩大類要素為標(biāo)志。

總體上來說，下一代戰(zhàn)斗機(jī)較上一代戰(zhàn)斗機(jī)能夠體現(xiàn)作戰(zhàn)效能的躍升。美國的F-15相對F-4、F-22相對F-15，俄羅斯的蘇-27相對米格-21、蘇-57 相對蘇-27，中國的殲-10相對殲-7、殲-20相對殲-10，均是如此。

歷史上各代戰(zhàn)斗機(jī)間的作戰(zhàn)效能躍升程度不盡相同，屬于同一代的不同戰(zhàn)斗機(jī)間的作戰(zhàn)效能也會有較大差異，甚至一個型號的戰(zhàn)斗機(jī)各批次間的作戰(zhàn)效能可以有根本性的變化，如F-16的Block 20與Block 60。作戰(zhàn)效能更需經(jīng)過實(shí)踐加以檢驗(yàn)。1992年，美國空軍簽署F-22采辦決策備忘錄時，僅要求在相同的自由空戰(zhàn)條件下，F(xiàn)-22的作戰(zhàn)效能是F-15的2倍，并將此作為全速生產(chǎn)決策的前提條件[14]。2006年，在阿拉斯加埃爾門多夫空軍基地舉行的“北方利刃”演習(xí)中，F(xiàn)-22以“144:0”的戰(zhàn)績橫掃三代機(jī)，遠(yuǎn)超出研制初期制定的目標(biāo)[15]。

雖然主觀上總是期望跨代發(fā)展能在作戰(zhàn)效能方面取得最大的躍升，但是由于從提出需求到投入使用需要較長的時間，戰(zhàn)場環(huán)境與想定可能出現(xiàn)較大變化，從而導(dǎo)致新的戰(zhàn)斗機(jī)并不一定能夠適應(yīng)新的戰(zhàn)場環(huán)境。針對歐洲大規(guī)模線性戰(zhàn)場設(shè)計的F-4戰(zhàn)斗機(jī)，在越南戰(zhàn)場的復(fù)雜環(huán)境和政治約束下，其高空高速性能和超視距作戰(zhàn)能力基本無法發(fā)揮，空戰(zhàn)交換比也沒有展現(xiàn)出相對前一代米格-17/19等戰(zhàn)斗機(jī)的顯著優(yōu)勢。目前F-22也面臨相似的問題，一方面F-22在裝備15年后，仍是高性能戰(zhàn)斗機(jī)的標(biāo)桿，另一方面脫離原來想定的歐洲戰(zhàn)場轉(zhuǎn)向西太平洋戰(zhàn)場后，較短的作戰(zhàn)半徑使該機(jī)也很難有所作為[16]。

跨代發(fā)展不是能力的全面躍升，而是適應(yīng)未來需求的合理選擇，有跨越、有繼承、也有舍棄。以前的跨代從未發(fā)生所有能力全面躍升的現(xiàn)象，二代機(jī)放寬了亞聲速機(jī)動性的要求，三代機(jī)放寬了最大速度的要求。同一代戰(zhàn)斗機(jī)中不同型號飛機(jī)對能力特征的追求程度也有差異，二代機(jī)中F-5 沒有追求2馬赫級的速度，而有較好的機(jī)動性；三代機(jī)中F-15早期為追求機(jī)動性號稱“沒有為對地攻擊付出1磅重量[17]”(實(shí)際上具有對地攻擊能力)，后期發(fā)展為“雙重任務(wù)戰(zhàn)斗機(jī)”，掛裝保形油箱幾乎成為基本配置，機(jī)動性被大幅犧牲；四代機(jī)中F-35按照對地為主的任務(wù)定位，為航程和內(nèi)埋武器能力而放寬了超聲速能力的需求，并且同F(xiàn)-22 樹立的4S(隱身、超聲速巡航、過失速機(jī)動、超強(qiáng)信息化)的四代機(jī)典型特征相比，至少不具備超聲速巡航能力。

縱觀戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展的歷史，每一次跨代都脫離不了科技進(jìn)步的強(qiáng)大助推。

第一代戰(zhàn)斗機(jī)的誕生，源于噴氣動力的突破?？缏曀倜娣e律、大后掠/三角翼布局、薄翼型、加力渦噴發(fā)動機(jī)等一系列技術(shù)的突破，為二代機(jī)提供了研制基礎(chǔ)。三代機(jī)的成功離不開混合流型布局(邊條、鴨翼)、加力渦扇發(fā)動機(jī)、電傳飛控、綜合化航電等技術(shù)的應(yīng)用。四代機(jī)出現(xiàn)“技術(shù)突襲”效果，更得益于美國20世紀(jì)50年代便開始秘密研究的隱身技術(shù)。

某些技術(shù)特征一旦固化在飛機(jī)平臺上，與飛機(jī)的布局、結(jié)構(gòu)等融合在一起，便無法遷移到前一代飛機(jī)。如二代機(jī)不具備高升力布局和高推重比動力，便無法實(shí)現(xiàn)高機(jī)動；三代機(jī)不具備隱身外形和內(nèi)埋武器艙，便不能實(shí)現(xiàn)隱身，這些固化不可遷移的技術(shù)特征，構(gòu)成了“代”的邊界。

然而，跨代飛機(jī)并非追求所有技術(shù)的全面躍升，新一代飛機(jī)沿用前一代飛機(jī)部分技術(shù)的情況非常普遍，甚至偶有看似倒退的情況。例如，美國二代機(jī)F-5采用了邊條布局，而其三代機(jī)F-15卻沒有使用邊條，甚至沒有采用前緣機(jī)動襟翼。美國海軍為二代機(jī)F-4J配備了脈沖多普勒雷達(dá)和頭盔瞄準(zhǔn)具，而法國三代機(jī)幻影-2000C僅配裝了單脈沖雷達(dá)，并且多數(shù)西方三代機(jī)在2000年以前都未使用頭瞄。

有些新的技術(shù)可以遷移到前一代飛機(jī)，并帶來顯著效果?！耙淮脚_幾代航電”某種程度上反映了這個道理。如土耳其的F-4E通過換裝EL/M-2032脈沖多普勒雷達(dá)、玻璃化座艙等，改進(jìn)為“終結(jié)者2020”后，有能力在超視距空戰(zhàn)中擊敗蘇-27等20世紀(jì)80年代標(biāo)準(zhǔn)的三代機(jī)。

總之，先進(jìn)技術(shù)在跨代戰(zhàn)斗機(jī)上不是為了應(yīng)用而應(yīng)用，而是源于作戰(zhàn)需求的牽引。應(yīng)用新的噴氣動力和布局技術(shù)，源于二戰(zhàn)期間垂直攻擊、一擊脫離戰(zhàn)術(shù)的制勝需求；應(yīng)用渦升力布局、電傳飛控，源于越戰(zhàn)后強(qiáng)調(diào)機(jī)動格斗的要求；應(yīng)用綜合化航電武器系統(tǒng)，源于先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈以及復(fù)雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境提出的信息化作戰(zhàn)需求；應(yīng)用隱身技術(shù)，則是源于制勝前蘇聯(lián)蘇-27和米格-29的任務(wù)需求。

因此，“代”的特征是跨代發(fā)展的“果”，而牽引跨代的“因”，是需求與技術(shù)推動，如圖2所示。

圖2 需求與技術(shù)共同驅(qū)動了戰(zhàn)斗機(jī)的跨代發(fā)展

1.3 未來戰(zhàn)斗機(jī)“代”的困惑

為發(fā)展未來戰(zhàn)斗機(jī)，2010年11月美國空軍發(fā)布了下一代戰(zhàn)斗機(jī)能力征詢書[18]，期望在2030年左右形成初始作戰(zhàn)能力。隨后，波音、諾·格、洛·馬 3家公司分別拋出了投石問路的“F-X”方案。期間，針對所謂第六代戰(zhàn)斗機(jī)的特征展開了一系列討論[6]：是高超聲速的嗎？隱身性能如何？能夠搭載定向能武器嗎？升限是多少？是有人駕駛的嗎？最后，美國空軍發(fā)現(xiàn)論證的結(jié)果并不如意，且無法接受。一是研發(fā)成本可能超過歷史上任何一個戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目，二是研發(fā)進(jìn)度可能致使2040年左右才能部署，三是3D打印、高超聲速、集群作戰(zhàn)、自主性等新概念技術(shù)很難成為“靈丹妙藥”或“銀彈”，并且成熟度和可應(yīng)用性有限。

2016年，美國空軍“空中優(yōu)勢2030”研究團(tuán)隊(duì)向高層建議：摒棄有關(guān)“第六代”戰(zhàn)斗機(jī)特征的討論，而將重點(diǎn)放在如何定義穿透性制空(PCA)的能力上來。甚至不刻意區(qū)分是B-轟炸機(jī)、A-攻擊機(jī)、F-戰(zhàn)斗機(jī)或MQ-無人機(jī)，并使用“能力簇”“系統(tǒng)簇”進(jìn)行描述。同年5月美國空軍參謀長批準(zhǔn)了《空中優(yōu)勢2030飛行計劃》[19]，明確了美國2030+破解“反介入/區(qū)域拒止”(A2/AD)能力的建設(shè)目標(biāo)。

目前，美國正在抓緊研制的穿透性制空作戰(zhàn)飛機(jī)，雖然沒有冠以“第六代戰(zhàn)斗機(jī)”的花冠，但其可能超越以往戰(zhàn)斗機(jī)的遠(yuǎn)航久航能力、多武器/高密度掛載帶來的高殺傷力、超聲速無尾布局帶來的全向極低隱身以及自防御彈末端硬殺傷防御等系列能力，將對未來空戰(zhàn)形態(tài)帶來革命性的變化，使其能夠突入高烈度對抗的“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境。相比而言，F(xiàn)-22、F-35在這種環(huán)境下只能留在防區(qū)外。因此，事實(shí)上將形成對四代機(jī)的跨代能力飛躍，足以構(gòu)成“下一代”戰(zhàn)斗機(jī)。

2 信息化、智能化的時代需求

2.1 OODA環(huán)的演進(jìn)

美國飛行員約翰·博伊德上校在20世紀(jì)60年代 提出采用OODA環(huán)來描述空戰(zhàn)過程[20]。OODA環(huán)理論具有普適性，約翰·博伊德通過能量機(jī)動性(EM)來描述飛機(jī)的機(jī)動能力，提出采用基本空戰(zhàn)機(jī)動(BFM)等方法指導(dǎo)飛行員提高格斗技能、把握格斗策略，并深深影響了第三代戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計。

隨著先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈的出現(xiàn)，超視距(BVR)空戰(zhàn)較視距內(nèi)(WVR)空戰(zhàn)的占比逐漸提高，并成為空戰(zhàn)的主流形式[16]，“機(jī)動為王”的OODA(暫且稱為OODA 1.0)時代正在過去。信息領(lǐng)域的能力比力學(xué)領(lǐng)域能力顯得更為重要，F(xiàn)-35 的飛行員在“紅旗”演習(xí)中總結(jié)出：“信息就是生命”。2017年洛·馬公司的托德·舒克和美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的埃里克·布拉希提出了OODA 2.0的概念[21]，仿效EM理論，提出信息權(quán)(IP)和信息機(jī)動性(IM)，詮釋了F-35在模擬對抗中的巨大優(yōu)勢。

信息機(jī)動性理論使用通信理論參數(shù)，如信道容量、信息熵、單位時間發(fā)送消息數(shù)以及傳輸速度，來替代能量機(jī)動性理論中的位置、推力、升力、速度和其他物理參數(shù)，由此產(chǎn)生的信息優(yōu)勢度量類似于針對單位剩余能量(Es)的博伊德公式，通過比較，可以確定博弈雙方信息位勢的相對強(qiáng)弱[22]。

埃里克·布拉希長期研究信息融合、人工智能等領(lǐng)域的軍事運(yùn)用，早在2000年就嘗試定義信息優(yōu)勢(IS)概念[23]，提出“信息優(yōu)勢是指收集、處理和不間斷傳輸?shù)男畔⒘?，同時利用或阻止對手實(shí)施同類行為的能力”?？梢钥闯?，“信息為王”O(jiān)ODA 2.0的重點(diǎn)在于：增強(qiáng)自身的信息獲取能力，削弱對手的信息獲取能力。

增強(qiáng)自身的信息獲取能力的手段包括：配裝有源相控陣?yán)走_(dá)(AESA)、光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(EOTS)、分布式孔徑系統(tǒng)(DAS)、電子支援系統(tǒng)(ESM)等機(jī)載傳感器以及獲取體系信息的各種數(shù)據(jù)鏈。傳感器的性能、工作模式、抗干擾能力、信號處理能力、信息傳輸能力等，構(gòu)成了信息優(yōu)勢的一個方面。

削弱對手的信息獲取能力的方式包括：雷達(dá)隱身、紅外隱身與射頻隱身，使用不易被對手發(fā)現(xiàn)的探測方式如低截獲探測(LPI)、無源探測、觸發(fā)探測等，實(shí)施信息對抗如電子干擾(ECM)、有源/無源末端干擾等。隱身的頻域、角度范圍和性能，探測的隱蔽性，遏制對手進(jìn)行探測的手段與能力等，構(gòu)成了信息優(yōu)勢的另一個方面。

隨著機(jī)載信息的不斷豐富，對多源信息進(jìn)行融合，逐漸成為提高作戰(zhàn)效能的又一個關(guān)鍵。信息融合既包含本機(jī)各傳感器、編隊(duì)內(nèi)作戰(zhàn)飛機(jī)以及作戰(zhàn)體系3個層級的信息融合，也包含態(tài)勢級、武器級不同精度與更新率的信息融合。在對抗博弈的環(huán)境下、在復(fù)雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境中，將不同來源、精度、置信度、更新率的信息進(jìn)行融合，還要去偽存真，對OODA 2.0提出了新的挑戰(zhàn)。“信息在眼前”已是當(dāng)今有人戰(zhàn)斗機(jī)追求的重要目標(biāo)，通過對系統(tǒng)中流動的信息和飛行員需求進(jìn)行綜合考量，實(shí)現(xiàn)在合適的時機(jī)，以最佳的方式，向飛行員呈現(xiàn)最有用的信息。

近年來，關(guān)于戰(zhàn)斗機(jī)中信息博弈的策略日新月異，雷達(dá)與電子戰(zhàn)結(jié)合產(chǎn)生了高增益電子支援(HGESM)和高功率電子干擾(HPECM)，可以實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)的旁瓣進(jìn)行探測與干擾；多種傳感器互相提示、相互補(bǔ)盲；多架飛機(jī)協(xié)同探測、協(xié)同攻擊等技術(shù)不斷涌現(xiàn)。洛·馬公司標(biāo)稱自己實(shí)際上更像是一家信息和體系公司。在體系與體系對抗的背景下，跨域協(xié)同、跨域作戰(zhàn)(如美國海軍由E-2D預(yù)警機(jī)、宙斯盾系統(tǒng)、SM-6防空導(dǎo)彈、F-35組成的綜合防空火控系統(tǒng)NIFC-CA)更增加了博弈的復(fù)雜性。

復(fù)雜性增加的同時，對飛行員也提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的飛行員不僅要求身體過硬，更要求擁有豐富的知識和敏捷的分析、判斷、決策能力。OODA環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心是飛行員，博伊德當(dāng)年就提出：戰(zhàn)斗機(jī)飛行員不是勝于肌肉的反應(yīng)速度，而是勝于大腦到肌肉的關(guān)聯(lián)速度。

為了支持和幫助飛行員，航空業(yè)界很早就開始探索利用人工智能(AI)提升OODA環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。美國20世紀(jì)80年代便開展了飛行員助手(Pilot’s Associate)的研究[24]，采用專家系統(tǒng)、智能信息融合等構(gòu)建了系統(tǒng)狀態(tài)評估、態(tài)勢評估、任務(wù)規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃、人機(jī)接口五大系統(tǒng)。隨后還啟動了旋翼機(jī)飛行員助手(RPA)、自動機(jī)組(Auto-Crew)、空戰(zhàn)模擬系統(tǒng)(TacAir-Soar)等。持續(xù)開展了智能(認(rèn)知)雷達(dá)、認(rèn)知電子戰(zhàn)、自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)(BLADE)等研究，并已階段性應(yīng)用到當(dāng)前的雷達(dá)、電子戰(zhàn)中。特別是2016年以來，美國辛辛那提大學(xué)與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室合作的阿爾法(ALPHA)空戰(zhàn)系統(tǒng)[25]更是引起了AI幫助人、替代人的熱烈討論與研究熱潮。

毋庸置疑的是隨著人工智能的符號主義、聯(lián)結(jié)主義交替上升，特別是近年來深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等技術(shù)的涌現(xiàn)與發(fā)展，引入人工智能形成新的“智能為王”的OODA 3.0將是OODA環(huán)發(fā)展的又一個跨越。OODA 3.0是指在OODA 2.0信息化基礎(chǔ)上，對環(huán)中的4個環(huán)節(jié)分別引入相應(yīng)的智能體(Agent)族，進(jìn)一步提高OODA環(huán)的準(zhǔn)確性、敏捷性和快速性。

2016年6月，美國國防部國防科學(xué)委員會發(fā)布《自主性研究報告》[26]，對涉及戰(zhàn)場態(tài)勢感知、防護(hù)、兵力應(yīng)用和支持保障4種類型的10個項(xiàng)目按照“快速決策、海量異構(gòu)數(shù)據(jù)分析、間歇式通信、高復(fù)雜度協(xié)同行動、高危險任務(wù)和持續(xù)性任務(wù)”6個任務(wù)域?qū)σ肴斯ぶ悄芸赡軒淼氖找孢M(jìn)行了分析與預(yù)判，并提出面向新的自主使能(Autonomy-enabled)任務(wù)域發(fā)展的路線圖。2018年7月,美國《航空周刊》提出10項(xiàng)重塑航空航天領(lǐng)域的技術(shù)，其中就包括“航空器+人工智能技術(shù)”。

按照智能體的分類，戰(zhàn)斗機(jī)所引入的智能體多數(shù)屬于效用驅(qū)動與學(xué)習(xí)增強(qiáng)類型，并且將按照復(fù)雜組織體層、體系層、平臺層、系統(tǒng)層、設(shè)備層等進(jìn)行分層、分級、分區(qū)搭建與聯(lián)接。

OODA 3.0不是對OODA 2.0和OODA 1.0的揚(yáng)棄，相反需要強(qiáng)化OODA 2.0和OODA 1.0來提供支撐，如圖3所示。進(jìn)一步，OODA 3.0的決策對象將超越戰(zhàn)術(shù)級交戰(zhàn)，上升到任務(wù)決策級，同時在空間、時間、行動端進(jìn)行拓展?？臻g上將從以武器射程為約束的交戰(zhàn)范圍擴(kuò)展到以目標(biāo)縱深為約束的任務(wù)范圍；時間上針對態(tài)勢的理解與預(yù)測時段將從分鐘級擴(kuò)展到小時級；而行動端的核心將聚焦以對手不能連續(xù)觀察和理解的速度，使任務(wù)決策轉(zhuǎn)化為機(jī)動和殺傷，創(chuàng)造出己方可利用的“零域”作戰(zhàn)空間[27]。

總而言之，戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)械化是信息化的前提，而信息化又是智能化的基礎(chǔ)。

圖3 OODA 1.0到OODA 3.0的演進(jìn)過程

2.2 自主性與人機(jī)協(xié)同

“自主性”是指一個系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)，能夠基于它的知識以及對世界、自身與場景的理解，獨(dú)立地在不同行為中進(jìn)行選擇，并組合相應(yīng)行為的能力。人工智能在戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的核心與評價標(biāo)準(zhǔn)是自主控制等級(ACL)。2012年11月美國國防部頒布指令3000.09[28]，按照人的參與程度，將自主控制劃分為3個等級：人在環(huán)內(nèi)(In the Loop)的半自主、人在環(huán)上(On the Loop)的人監(jiān)督、人在環(huán)外(Out of the Loop)的全自主。

早在2002年美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室將無人機(jī)自主控制等級(ALFUS)劃分為10級，并得到普遍認(rèn)同[29]。2017年1月美國海軍分析中心(CNA)在《人工智能、機(jī)器人和蜂群》[30]報告中分析了自主性技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢、認(rèn)識誤區(qū)、面臨挑戰(zhàn)，提出了若干自主能力等級的評判標(biāo)準(zhǔn)，包括基于OODA環(huán)的自主控制等級,以及根據(jù)任務(wù)復(fù)雜度、環(huán)境復(fù)雜度與對人的依懶性進(jìn)行等級的劃分等，期望能夠建立統(tǒng)一的ALFUS框架。

盡管有許多自主控制等級的劃分方法，但目前尚未形成滿足實(shí)用并普遍認(rèn)同的等級劃分。其中基于OODA環(huán)的智能空戰(zhàn)自主控制等級，對戰(zhàn)斗機(jī)人工智能相對更為適用，可以在感知、判斷、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)，分別以不同的行為模式定義自主控制等級，牽引智能技術(shù)發(fā)展。

2019年9月美國空軍發(fā)布了《2019美國空軍人工智能戰(zhàn)略》[31]，作為美國國防部人工智能戰(zhàn)略的附錄，提出了AI可以提升空軍的5大能力：空域管理、全球打擊、快速全球機(jī)動、情報-監(jiān)控-偵查和指揮控制等，并指出AI不是萬能的。為支持美國政府關(guān)于“維持美國人工智能領(lǐng)導(dǎo)地位的行政命令”，該戰(zhàn)略將是美國國防部未來幾年預(yù)算和資助的優(yōu)先方向，也是實(shí)施美國空軍“空中優(yōu)勢2030”相關(guān)信息技術(shù)、數(shù)據(jù)、算法等發(fā)展戰(zhàn)略的基本框架。

2019年3月，美國空軍首席科學(xué)家辦公室(AF/ST)與空軍研究實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合發(fā)布了《自主性地平線：前進(jìn)之路》[32]，報告對2015年《美國空軍未來作戰(zhàn)概念》[33]中設(shè)想的“戰(zhàn)斗管理人員控制大量自協(xié)調(diào)飛行器或程序”的自主系統(tǒng)應(yīng)用場景提出質(zhì)疑，并提出應(yīng)該將自主系統(tǒng)視為戰(zhàn)斗管理功能的主要參與者，而不僅是自主的平臺設(shè)備。未來，自主系統(tǒng)應(yīng)該是美國空軍面向服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)化和以信息為中心的密集型體系。

自主不是自動，也不是自動化。嚴(yán)格意義上來說，目前沒有任何一個機(jī)器是完全自主的。從空戰(zhàn)所需的各個過程來說，人工智能更適于快速決策、海量異構(gòu)數(shù)據(jù)分析、高復(fù)雜度協(xié)同行動。由于空戰(zhàn)所具有的信息不完全、干擾不確定、實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)少、可信性要求高等復(fù)雜性限制，在可預(yù)見的時期內(nèi)，人工智能不太能夠完全取代人，全自主地承擔(dān)復(fù)雜的空戰(zhàn)任務(wù)。因此，OODA 3.0目前階段主要是人工智能和飛行員共同形成的混合智能，以人機(jī)協(xié)同的方式出現(xiàn)在未來戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展中。人工智能在空戰(zhàn)中提供基本認(rèn)知，提出供選擇的作戰(zhàn)方案，飛行員從更高層次完成博弈決策。

在OODA 1.0時代，飛行員對導(dǎo)航、飛行操縱、信息獲取、武器操作等親力親為，是一個繁忙的執(zhí)行者。進(jìn)入OODA 2.0時代，飛機(jī)飛控航電系統(tǒng)能夠?yàn)轱w行員提供綜合化的導(dǎo)航、飛行、態(tài)勢、火控信息，飛行員的主要責(zé)任演變?yōu)樾畔⒉┺呐c攻防行為決策，腦力負(fù)荷大于體力負(fù)荷，是一個戰(zhàn)術(shù)決策者?？梢灶A(yù)期，到OODA 3.0時代，飛行員將借助于人工智能對更為豐富的信息資源進(jìn)行分析、判斷，大幅降低事務(wù)性腦力負(fù)荷，更好地應(yīng)對復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，將精力更加集中在判斷決策上，進(jìn)而成為空戰(zhàn)任務(wù)的監(jiān)督者。

2.3 有人與無人

自主系統(tǒng)帶來的變革尚不足以將有人空戰(zhàn)平臺變?yōu)闊o人空戰(zhàn)平臺。基于對戰(zhàn)斗機(jī)自主控制能力的認(rèn)識與發(fā)展預(yù)判，對于下一代戰(zhàn)斗機(jī)是否將取消飛行員這個問題，目前國外的主流觀點(diǎn)仍然重視人的作用。

2013年4月，美國列克星敦研究所在《在預(yù)算減少情況下美國保持未來空中優(yōu)勢的發(fā)展路徑》[34]報告中指出：雖然發(fā)展性能良好的無人機(jī)來替代戰(zhàn)斗機(jī)的前景非常美好，但實(shí)際上充滿挑戰(zhàn)。在任何情況下，無人機(jī)系統(tǒng)還不能以一種輕型、廉價的方式來替代有人戰(zhàn)斗機(jī)。

2017年1月，亞歷克斯·格林科維奇在《未來空中優(yōu)勢》[6]中強(qiáng)調(diào)：評判未來戰(zhàn)斗機(jī)是有人機(jī)還是無人機(jī)，應(yīng)該從作戰(zhàn)效能的角度出發(fā)。如果飛機(jī)上有飛行員能夠增強(qiáng)作戰(zhàn)效能，就應(yīng)該是有人的。如果人的存在限制了飛機(jī)的某些能力，就應(yīng)該想辦法將其變?yōu)闊o人的。此外，關(guān)于自主性還要考慮成本和技術(shù)的成熟度。文中他所討論的“自主”案例涵蓋了導(dǎo)彈、無人僚機(jī)和有人僚機(jī)，但未涉及承擔(dān)任務(wù)指揮的長機(jī)是否有可能為無人機(jī)。

2017年4月，美國空戰(zhàn)司令部司令霍克·卡萊爾在《空軍》[35]雜志上明確表示，穿透性制空戰(zhàn)斗機(jī)可能是有人駕駛的。雖然他確信有人機(jī)與無人機(jī)共存的局面可能會隨著時間的推移而發(fā)生顯著變化，但他認(rèn)為短期內(nèi)不會實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)飛機(jī)的全面無人化。更有可能的是，當(dāng)有人駕駛飛機(jī)與無人平臺協(xié)同完成任務(wù)時，有人機(jī)將監(jiān)督或控制無人平臺。

2019年4月，美國CSBA在《走向大國競爭時代的美國空軍》[3]報告中提出：如果在對抗或強(qiáng)對抗環(huán)境中大規(guī)模使用無人作戰(zhàn)飛機(jī)，存在著成本和可操作性的問題。穿透性作戰(zhàn)所需的燃油與武器數(shù)量，超視距信息感知與通信能力所需的先進(jìn)的傳感器與觀瞄設(shè)備，空對空殺傷鏈閉合功能，高生存能力所需的高端防御系統(tǒng)等，都將會增加無人機(jī)系統(tǒng)的尺寸與單機(jī)成本；協(xié)同作戰(zhàn)的組織也有一個如何規(guī)劃和如何實(shí)現(xiàn)的問題。此外，在《未來美國空軍作戰(zhàn)力量的五項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)》[4]報告中，CSBA一直堅持“需要增強(qiáng)高端有人機(jī)能力，無人機(jī)系統(tǒng)仍然被視為有意義但尚未完全開發(fā)的作戰(zhàn)平臺”。

事實(shí)上，迄今為止各國提出的下一代戰(zhàn)斗機(jī)方案，僅波音、諾·格在2010年左右曾考慮有人/無人可選模式，并設(shè)想基于有人構(gòu)型的有限無人功能，但近期已不再強(qiáng)調(diào)此類方案。目前，美國波音、諾·格、洛·馬的下一代戰(zhàn)斗機(jī)方案全部為有人構(gòu)型。在英國脫歐的背景下，歐洲出現(xiàn)的2種下一代戰(zhàn)斗機(jī)方案均為有人構(gòu)型，尤其是英國牽頭的“暴風(fēng)”方案專門提出了新穎的虛擬現(xiàn)實(shí)座艙概念。日本最新提出的下一代戰(zhàn)斗機(jī)方案雖然外形和布局出現(xiàn)顯著變化，但同樣堅持了2010年以來一貫的有人機(jī)構(gòu)型。

3 平臺與體系協(xié)同發(fā)展

3.1 平臺是基礎(chǔ)

未來戰(zhàn)斗機(jī)在平臺層面普遍要求遠(yuǎn)航久航、高速、全向?qū)掝l帶隱身、攜帶充足的空空/空面武器，并為飛行員提供能夠被充分理解的戰(zhàn)場態(tài)勢圖像以及決策因果關(guān)系的預(yù)判；在體系層面需要建立柔性的并具有冗余節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，近零延時以形成統(tǒng)一融合的態(tài)勢圖像，創(chuàng)建多殺傷路徑，跨任務(wù)區(qū)實(shí)時傳遞目標(biāo)信息等。這種平臺和體系層面的能力需求，反映出強(qiáng)平臺與裝備體系化建設(shè)的發(fā)展關(guān)系，強(qiáng)平臺是強(qiáng)體系的基礎(chǔ)，強(qiáng)體系促進(jìn)強(qiáng)平臺發(fā)揮更好的作用。

美國國防部《體系(SoS)的系統(tǒng)工程指南》[36]將體系定義為：由獨(dú)立系統(tǒng)組成的完成特定功能的大系統(tǒng)，大系統(tǒng)整體能力大于所有部分功能之和。根據(jù)這一定義，對于美軍2030年空中優(yōu)勢計劃而言，B-21、穿透性制空/穿透性電子戰(zhàn)(PCA/P-EA)飛機(jī)等組成的穿透性打擊編隊(duì)便是一個體系。穿透性制空和小型先進(jìn)能力導(dǎo)彈(SACM)、微型自防御彈藥(MSDM)、防區(qū)內(nèi)打擊武器(SiAW)等，構(gòu)成了低一個層級的體系。這個層級的體系與下一代制空體系的邏輯關(guān)系十分緊密，下一代戰(zhàn)斗機(jī)不僅具有探測、攻擊、電子戰(zhàn)等功能，還需要配備下一代武器，才能真正發(fā)揮作戰(zhàn)效能。

3.2 平臺與體系并行發(fā)展

沉迷于平臺強(qiáng)大而忽視體系構(gòu)建，會犯F-22成為“信息孤島”的錯誤，而忽視平臺發(fā)展奢求體系能力涌現(xiàn)，體系則可能是空中樓閣，未來發(fā)展應(yīng)該是平臺與體系并行發(fā)展、協(xié)同推進(jìn)，由強(qiáng)平臺構(gòu)筑強(qiáng)體系。

2018年7月，美國國防高級研究計劃局(DARPA)提出的基于功能分布的“馬賽克戰(zhàn)”[37]理念，被廣泛誤解為：大量低成本平臺是未來空中優(yōu)勢的發(fā)展方向。實(shí)際上，早在2016年美國空軍圍繞“空中優(yōu)勢2030”研究時，就已經(jīng)將低成本、可消耗平臺作為概念框架納入研究，經(jīng)過深入分析后認(rèn)識到，正如情報偵察監(jiān)視是“反介入/區(qū)域拒止”作戰(zhàn)體系的“阿喀琉斯之踵”一樣，美軍在防區(qū)外縱深打擊區(qū)域，無法獲得足夠數(shù)量的感知目標(biāo)，支持其大規(guī)模的作戰(zhàn)資產(chǎn)消耗[6]。2019年原美國空軍ISR主管德普圖拉在《馬賽克戰(zhàn)：恢復(fù)美國的軍事競爭力》[38]中提出：“馬賽克戰(zhàn)不是用可消耗蜂群替代現(xiàn)有平臺。高性能強(qiáng)平臺將在未來作戰(zhàn)中繼續(xù)發(fā)揮重要價值，武斷將其否定是不切實(shí)際和魯莽的。應(yīng)用馬賽克戰(zhàn)單元的價值，是為了增強(qiáng)高性能平臺的效能”。低成本、可消耗的XQ-58A的數(shù)量優(yōu)勢無法替代PCA承擔(dān)的奪取空域、空中護(hù)航、壓制防空等進(jìn)攻性作戰(zhàn)任務(wù)，更不具備千里奔襲、一擊制敵的穿透能力。

《在預(yù)算減少情況下美國保持未來空中優(yōu)勢的發(fā)展路徑》[34]對于防區(qū)內(nèi)/外緊密結(jié)合、前沿分布自主決策的戰(zhàn)爭設(shè)計，充分體現(xiàn)了體系化的作戰(zhàn)思想。通過選取現(xiàn)役或在研的多種平臺所具有的部分能力，結(jié)合形成完成某項(xiàng)特定任務(wù)的體系。用于實(shí)施分布式作戰(zhàn)的航空裝備，應(yīng)當(dāng)廣域空間分布、遠(yuǎn)程快速到達(dá)和相互支援保障。

3.3 平臺與分布作戰(zhàn)的關(guān)系

2016年7月，美國空軍大學(xué)柯蒂斯·李梅條令開發(fā)與教育中心發(fā)布了分布式作戰(zhàn)的概念[39]，提出：分布式作戰(zhàn)是指獨(dú)立或相互依存的部隊(duì)(可在聯(lián)合作戰(zhàn)區(qū)域之外)協(xié)同參與作戰(zhàn)計劃和/或作戰(zhàn)決策實(shí)施過程，最終完成指揮官下達(dá)的作戰(zhàn)任務(wù)及其目標(biāo)。分布式作戰(zhàn)理論的關(guān)鍵特征在于：作戰(zhàn)單位的空間分布、作戰(zhàn)單位的自主決策、協(xié)作完成上級任務(wù)等。

依據(jù)OODA 3.0形成的裝備體系對分布式作戰(zhàn)具有天然的適應(yīng)性。美國空軍提出的《空中優(yōu)勢2030飛行計劃》[19]便符合分布式作戰(zhàn)的特征，比如主要由B-21和PCA等強(qiáng)平臺構(gòu)成的穿透性作戰(zhàn)兵力，在局部空間和部分時段可能會遭到與防區(qū)外通信能力的拒止，必須依靠穿透性作戰(zhàn)編隊(duì)內(nèi)部和編隊(duì)之間共同決策才能及時應(yīng)對；對規(guī)劃的打擊清單之外的時敏目標(biāo)，也需要與防區(qū)外兵力共同決策目標(biāo)和火力的分配，方能有效完成火力后援(Reachback)[40]，如圖4所示[41]。

圖4 分布作戰(zhàn)中運(yùn)用強(qiáng)平臺[41]

4 快速原型、快速部署

近年來，美軍逐漸認(rèn)識到自冷戰(zhàn)末期以來，以B-2、F-22和F-35等為代表的航空裝備，開發(fā)周期延長、研制費(fèi)用暴漲已成為普遍的問題。若不改變這一趨勢，下一代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)將成為“不可承受之重”。

為此，美軍近年來不斷推進(jìn)采辦變革，著力解決傳統(tǒng)采辦中需求復(fù)雜、流程繁瑣引發(fā)的軍事裝備研發(fā)和部署問題，力求快速滿足部隊(duì)作戰(zhàn)急需。2015年11月美國國會通過的2016財年國防授權(quán)法案[42]，規(guī)定采取一種可不受聯(lián)合能力集成與開發(fā)系統(tǒng)(JCIDS)和國防部指令5000.01《國防采辦系統(tǒng)》約束的中間層采辦(MTA)方式，以實(shí)現(xiàn)快速原型、快速部署。其中，快速原型旨在利用5年 左右時間開發(fā)出一個可部署原型，并在作戰(zhàn)環(huán)境中進(jìn)行演示評估；快速部署旨在原型出來后6個月開始生產(chǎn)，并在5年 內(nèi)完成部署。

值得注意的是，這項(xiàng)授權(quán)法案一經(jīng)提出，美國空軍亞歷克斯·格林科維奇就在《未來空中優(yōu)勢》系列文章中提出：只有通過快速開發(fā)可部署原型的途徑，才能滿足2030年節(jié)點(diǎn)的要求[6]。2019年美國空軍采購主管威爾·羅珀也公開提到美國空軍快速研發(fā)計劃，可以用5年周期發(fā)展下一代戰(zhàn)斗機(jī)，同MTA的5年周期基本一致[43]。

經(jīng)過數(shù)年的醞釀，2019年底美國國防部正式啟動5000系列采辦政策重大換版，推出獨(dú)立的國防部指令5000.80《中層采辦的運(yùn)行》[44]，統(tǒng)一規(guī)范了各軍種近50個已開展中層采辦項(xiàng)目的具體實(shí)踐[45]，如圖5所示。美國空軍很可能將NGAD項(xiàng)目列入MTA采辦流程，從而實(shí)現(xiàn)快速研制，即一次只解決一個關(guān)鍵需求，首先產(chǎn)生一個遠(yuǎn)程穿透性平臺，機(jī)載系統(tǒng)沿用F-35和B-21等項(xiàng)目業(yè)已發(fā)展的成熟系統(tǒng)，而后通過多個快速原型步驟，在快速部署的同時，發(fā)展新的能力增量。

圖5 5000.80指令為美下一代戰(zhàn)斗機(jī)5年快速原型研制提供的采辦政策依據(jù)[44]

5 結(jié)束語

YF-22首飛至今已近30年，在大國競爭的時代背景下，技術(shù)和需求將再次走向交叉點(diǎn)，跨代戰(zhàn)斗機(jī)即將出現(xiàn)，它是未來分布式空中作戰(zhàn)體系中具有遠(yuǎn)程、穿透、強(qiáng)感知、強(qiáng)火力和快速決策能力的強(qiáng)有力的骨干節(jié)點(diǎn)平臺，它的形態(tài)必將顛覆對傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)概念的認(rèn)知，它的出現(xiàn)必將帶動空中作戰(zhàn)樣式和航空科技與產(chǎn)業(yè)的新一輪革命。