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“無人長航時戰術偵察機(ULTRA)”平臺旨在改變美國空軍的戰場情報能力。

無人長航時戰術偵察機(ULTRA)是一種耐用的無人空中平臺,旨在為戰場指揮官提供高質量的生命模式情報。

該飛機由美國空軍研究實驗室(AFRL)快速創新中心(CRI)與美國自主防御技術公司 DZYNE Technologies 合作設計。

ULTRA系統使美國空軍能夠獲得和部署具有成本效益的飛機系統,該系統能夠在大范圍內運行,因為持續和長期的情報、監視和偵察(ISR)數據對于識別現代戰場上低對比度的不對稱威脅至關重要。

目前的平臺需要龐大的中隊規模,從目標區域附近的基地以高出動率執行任務,這導致前方作戰基地(FOB)的作業面積巨大,維護需求較高。

DZYNE 技術公司在現有機身的基礎上開發了一種持久性飛機,以展示克服這些挑戰的長航時技術。

2024 年 5 月,美國空軍在一個秘密地點部署了 ULTRA 飛機。

ULTRA 的設計和特點

ULTRA 系統重 3,000 磅,翼展 82 英尺,升限超過 25,000 英尺。它的巡航速度為 70 節,沖刺速度為 96 節,所需跑道長度為 5000 英尺。

此外,飛機在攜帶超過 400 磅有效載荷的情況下可持續飛行 80 多個小時。

ULTRA 平臺可以克服長距離帶來的挑戰,目前在太平洋等廣闊地區,長距離阻礙了無人平臺的實際使用。

該平臺旨在提供持久的 ISR 能力,同時最大限度地減少基地選擇較少地區的作戰限制。

ULTRA 系統采用了具有成本效益的采購戰略,將以前有人駕駛的商業運動滑翔機改裝成軍用級無人駕駛航空器。

利用現成的商用無人駕駛飛行器技術和現有的制造渠道,有助于保持較低的采購和維護成本。

無人長航時戰術偵察機開發

2017 年 8 月,作為美國國防部(DoD)小企業創新研究(SBIR)和小企業技術轉讓(STTR)計劃第一階段的一部分,為確定 ULTRA 系統的關鍵組件和技術,頒發了 149,992 美元的贈款。

2018 年 8 月獲得了 149 萬美元的撥款,用于開發第一階段貿易研究和第二階段 SBIR SRRT 計劃概念設計期間確定的關鍵組件和技術。

這筆資金支持對代理飛機進行為期三天以上的任務測試。合同于 2020 年 8 月結束。

ULTRA 的 ISR 能力

ULTRA 系統設計為一個可重新配置的任務化平臺,為作戰指揮官提供一個經濟實惠、加固了全球定位系統 (GPS) 的 ISR 平臺,具有超長續航時間,可確保全面的全球作戰準入。

ULTRA 作為一種 ISR 飛行器,可配備一系列光電/紅外(EO/IR)、射頻(RF)以及其他具有成本效益的情報收集有效載荷和傳感器。

在較低的飛行高度下運行使飛機能夠安裝成本較低的 EO/IR 和 RF 傳感器,從而無需使用大型光學設備或大功率 RF 來保持效能。

此外,ISR 傳感器的續航時間很長,使其能夠使用較少的飛機對感興趣的區域進行持續覆蓋。

指揮和控制系統

ULTRA 系統的指揮和控制系統設計簡單易用,操作員可以毫不費力地進行點選操作。

衛星鏈路為飛機提供全球作戰能力,為操作人員提供實時 ISR 數據。

參考來源:美國空軍

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

美陸軍正在開發一種新型機動短程防空系統,即 M-SHORAD,用于執行短程防空(SHORAD)。陸軍將 SHORAD 定義為針對低空空中威脅提供防空的能力。21 世紀初,陸軍將 SHORAD 單元從陸軍部隊結構中剝離,以騰出人員組建當時被認為對任務更為關鍵的其他類型單元。2005 年后,SHORAD 的兵力結構縮減為兩個現役 “復仇者 ”系統營和反火箭、火炮和迫擊炮(C-RAM)營,以及七個陸軍國民警衛隊 “復仇者”營。

自 2005 年以來,可威脅美國地面部隊的空中和導彈平臺急劇增加。無人機系統 (UAS) 的使用成倍增加,UAS 已成功用于各種沖突,包括當前的烏克蘭沖突。鑒于威脅的增加和陸軍師可用的防空資產有限,陸軍決定改善其機動部隊的防空態勢。

M-SHORAD 需求

為應對日益增長的空中威脅,美陸軍最初計劃向四個營部署 144 套 M-SHORAD 增量 1 系統,并在未來可能部署更多的營。每個 M-SHORAD 營將由 40 套 MSHORAD 系統、支援車輛和裝備以及約 550 名士兵組成。2021 年 4 月,第 4 防空炮兵團第 5 營接收了首批 4 套 MSHORAD 系統,并于 2022 年末全部裝備完畢。除了指定用于作戰單元的 144 套系統外,陸軍還計劃再采購 18 套系統用于訓練、作戰備件和測試,共計 162 套系統。據報道,截至2024年6月,陸軍設想建造約312套M-SHORAD系統,但 “根據陸軍未來的決定”,這一數字可能會增加到多達361套,但是,目前陸軍只批準了162套系統。

M-SHORAD 變型/增量

最初,陸軍規劃了三種 M-SHORAD 變型或 “增量”。

圖 1. M-SHORAD 增量 I

M-SHORAD 增量 1

M-SHORAD 增量 1(圖 1)是根據其他交易授權合同程序開發的。MSHORAD 使用 M-1126 “斯特賴克 ”戰車作為底盤。武器和雷達包由萊昂納多 DRS 公司配置,然后由該車的原制造商通用動力陸地系統公司(GDLS)安裝在 “斯特賴克 ”戰車上。萊昂納多 DRS 公司報告稱,多用途無人炮塔包括

  • 兩枚可打擊地面目標的 AGM-114L 長弓地獄火導彈;
  • 4枚FIM-92 “毒刺 ”導彈,用于發射器中的空中目標(由雷神公司配置);
  • 一門 XM914 30 毫米自動加農炮;
  • 一挺 M-240 7.62 毫米機槍;以及
  • 能夠跟蹤地面和空中目標的多任務雷達。

禁止在 M-SHORAD 增量 1 上使用地獄火導彈

據報道,陸軍正計劃更換 M-SHORAD 增量 1 車輛上的 “長弓”“地獄火 ”導彈發射裝置,因為安裝在車輛側面的 “地獄火”“對導彈造成磨損,導致潛在的安全問題”。據報道,陸軍計劃對M-SHORAD車輛進行改裝,“換掉地獄火發射器,換上第二個毒刺吊艙”,這樣改裝后的車輛將總共擁有8枚FIM-92毒刺彈。

M-SHORAD 增量 2

M-SHORAD 增量 2 也被稱為 DE(定向能)M-SHORAD,其主要武器是 50 千瓦(kW)激光器,用于防御各種空中和火炮威脅。開發 50 千瓦激光器的工作始于 2019 年,2021 年,雷神公司在與諾斯羅普-格魯曼公司的競爭中脫穎而出,獲得了價值 1.23 億美元的開發合同。陸軍報告稱,50千瓦激光器的額外測試在對抗各種無人機方面取得了成功,但據陸軍項目官員稱,在防御火箭彈、火炮和迫擊炮方面 “挑戰依然存在”。陸軍計劃要求 M-SHORAD 增量 2 從 2023 財年第四季度開始進行用戶評估,一直持續到 2024 財年第一季度。據報道,陸軍現在計劃從現有的一批供應商中選擇幾個設計方案進行競爭,以便在 2025 年初開發其所謂的用于短程防空的持久高能激光(HEL)系統。陸軍計劃資助各小組完成設計和開發,然后在 2026 財年第一季度選出獲勝者,建造持久高能激光系統。

部署到中東進行測試的 DE M-SHORAD

據報道,據美陸軍官員稱,2024 年 2 月,陸軍向中東部署了 4 輛裝有 50 千瓦激光 MSHORAD 的 “斯崔克 ”原型車,供士兵測試該系統對付空中威脅的性能。士兵的初步反饋被描述為 “并不十分積極”,官員們認為 “實驗室環境和測試場的結果與戰術環境截然不同”。

M-SHORAD 增量 3

據報道,陸軍計劃在 M-SHORAD 增量 3 中將 FIM-92 “毒刺 ”替代導彈--“下一代短程攔截器 ”納入增量 1 系統。此外,這些計劃還要求增量 1 的 30 毫米自動加農炮采用 XM 1223 多模式近距空爆彈藥(MMPA),該彈藥具有多用途的特點,可用于打擊空中、地面和人員目標。據報道,2023 年 3 月,陸軍選定洛克希德-馬丁公司和雷神技術公司開發競爭性的下一代短程攔截彈原型。陸軍表示計劃在 2024 財年進行技術演示,在 2026 財年進行作戰演示,并在 2027 財年做出生產決定。

陸軍發布 M-SHORAD 增量 4 信息征集令

2024 年 5 月 8 日,美陸軍發布了 M-SHORAD 增量 4 的信息征詢書(RFI),指出該能力的重點是提供 “支持下裝機動的防空能力”。M-SHORAD 增量 4 將包括可由 C130 飛機運輸、可空投和可吊裝的能力。它還將能夠集成到聯合輕型戰術車輛(JLTV)和/或機器人車輛等平臺上。陸軍要求工業界在 2024 年 7 月 16 日之前對《索取資料書》做出答復,并要求工業界提供可在近期(2027 財年至 2028 財年)、中期(2030 財年至 2032 財年)和遠期(2035 財年之后)提供能力的解決方案。

美陸軍命名 M-SHORAD 車輛及項目最新情況

據報道,2024 年 6 月 14 日,美陸軍將 M-SHORAD 更名為 “SGT STOUT”。據報道,除了陸軍的前兩個 M-SHORAD 營--位于德國的第 4 防空炮兵第 5 營和位于俄克拉荷馬州錫爾堡的第 60 防空炮兵第 4 營之外,陸軍官員還指出,陸軍目前正在向位于德克薩斯州卡瓦索斯堡的第 56 防空炮兵第 6 營派遣 M-SHORAD,并計劃于 2025 財年第三季度在北卡羅來納州自由堡啟動第四個 M-SHORAD 營。

2025 財年預算信息

表 1. 2025 財政年度 M-SHORAD 預算申請

美國會考慮的問題

美國會考慮的監督問題包括以下方面。

  • 從俄烏沖突中吸取的教訓

在當前的烏克蘭沖突中,各種軍用和商用無人機系統被用于動能和非動能作用。除了固定翼和旋轉翼空中威脅外,還使用了巡飛彈藥,據說效果相當可觀。與使用上述系統有關的經驗教訓可為 M-SHORAD 所有四個增量的當前和未來發展提供參考。國會可以考慮陸軍在將經驗教訓納入 M-SHORAD 設計方面所做的工作。

  • 2024 年美陸軍部隊結構轉型計劃與 M-SHORAD

2024 年 2 月 27 日,陸軍發布了《陸軍部隊結構轉型》白皮書,概述了部隊轉型計劃。關于 M-SHORAD,陸軍表示將增加四個 M-SHORAD 營。

據報道,陸軍官員于 2024 年 6 月 14 日指出,“假定在 2026 財年至 2030 財年期間,在整個計劃目標備忘錄(POM)中獲得資金”,新增的四個營將在陸軍國民警衛隊中啟用。鑒于陸軍的新轉型計劃,國會可能會尋求澄清陸軍對國民警衛隊 M-SHORAD 四個新營的計劃,包括單元激活的時間表以及這些單元將駐扎在何處。

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什么是協同作戰飛機(CCA)?

美國空軍正在研制一種新型半自主無人駕駛飛機(UAV),名為 “協同作戰飛機”(Collaborative Combat Aircraft)。空軍認為,CCA 是作為所謂的 “忠誠僚機 ”而誕生的,這種大型無人機可以與新型和現有的有人駕駛戰斗機并肩飛行。空軍稱,CCA由噴氣發動機驅動,可單獨或以小隊形式飛行,可執行多種任務,包括空對空作戰、空對地作戰、電子戰、瞄準以及情報、監視和偵察。空軍稱,CCAs 的人工智能驅動軟件將實現與人類飛行員的協作,并接受人類飛行員的指揮,它將以比現有戰斗機更低的成本擴大戰斗機機隊并保護人類飛行員。空軍部長弗蘭克-肯德爾(Frank Kendall)表示,“規劃假設 ”是1000架CCA,這個數字是通過預測500架先進戰斗機每架使用兩架CCA得出的。

CCA 是空軍下一代空中優勢(NGAD)系統系列的一部分,該系統還可能包括未來的載人戰斗機平臺、傳感器、武器等。美國空軍在 2025 財年的研究、開發、測試和評估(RDT&E)預算申請中為 CCA 申請了 5.571 億美元。國會可以批準、拒絕、修改或選擇不對該申請采取行動。

改變作戰概念

飛機的研發、購買和運營成本高昂。自 20 世紀 90 年代以來,美國空軍的機隊數量一直在減少,部分原因就是這些成本。肯德爾表示,CCA 的成本大約是有人駕駛戰斗機的三分之一。軍方官員還表示,CCA 的訓練將以虛擬方式進行,因此機體本身的飛行次數會減少,從而有可能降低維護和保養成本。因此,空軍有可能購買足夠多的 CCA 來充實其機隊。

對手使用遠程導彈和先進的防空系統等反介入/區域拒止(A2/AD)能力,對美國空軍實現空中優勢(即控制一定空域,在不受空中和導彈威脅干擾的情況下開展行動的能力)的能力提出了挑戰。包括 CCA 和載員戰斗機在內的更大規模機隊有可能幫助空軍獲得空中優勢。

美空軍還在推行一種行動概念--與其他軍種正在實施的行動概念類似,即敏捷作戰部署(ACE)。根據 ACE 概念,作戰行動將從大型、集中的實體基礎設施轉向分散的地點網絡。

分布式地點的 CCA 可以幫助美國空軍為其作戰機隊增加傳感器和武器。空戰司令部司令肯尼思-S-威爾斯巴赫(Kenneth S. Wilsbach)將軍認為,更多的飛機可以對敵機造成混亂,有助于爭奪空中優勢。威爾斯巴赫在 2023 年擔任太平洋空軍司令時曾說過:你可以在戰場上制造大量目標,讓對手不得不擔心,并想知道我是否必須對其使用一些彈藥。

初始研究與開發

美國空軍和空軍研究實驗室(AFRL)在過去十年中開展了大量工作,開發和測試自主系統、軟件和模塊化可升級平臺。由于在飛行中集成和使用自主系統相對較新,空軍一直在尋求開發一條為 CCA 提供技術的管道。

這些工作包括一個旨在完善數字工程、敏捷軟件和開放式任務系統等基礎技術的項目。另一個項目是在三架改裝的 F-16 飛機上對人工智能進行測試。該項目收集數據并進行人工智能實驗,以幫助教會飛行員自主軟件的行為方式并降低 CCA 的風險。在 AFRL 的另一個項目中,該部門試圖展示如何利用開放式軟件架構快速開發低成本飛機。通用原子航空系統公司(GA-ASI)參與了該項目,設計、制造、測試和試飛了試驗型 XQ-67A 飛機,這也是該公司 CCA 競標的基礎。

CCA 采購戰略

如前所述,肯德爾部長表示,美國空軍在分析 “基本組織結構、訓練和航程要求以及維持概念 ”時,使用了 1000 架 CCA 的 “規劃假設”。2024 年 1 月,空軍將設計和制造 CCA 的初步合同授予了五家公司: 安杜里爾公司、波音公司、GA-ASI公司、洛克希德-馬丁公司和諾斯羅普-格魯曼公司。今年 4 月,空軍宣布其中兩家公司--Anduril 公司和 GA-ASI 公司--獲得了制造具有生產代表性的試驗品的合同。根據一份宣布合同的新聞稿,空軍 “有望在2026財年為CCA的第一個增量做出競爭性生產決定,并在本十年結束前投入全面作戰能力”。肯德爾告訴國會議員,空軍預計在未來五年內為增量1訂購100多架CCA。

美國空軍稱,未被選中的供應商仍有資格競爭 “增量1 ”生產合同和未來的 “增量 ”合同。空軍官員表示,可能會在 2025 年授予第二個增量的合同。

增量 1

圖 1. Anduril Fury

  • Anduril 2023 年 9 月,Anduril 收購了藍色力量技術公司(一家位于北卡羅來納州的小公司),該公司開發了一種名為 “狂怒 ”的大型無人駕駛飛機。Anduril 公司表示,投資 Fury 是為了使其成為 “高性能、多任務 ”飛機,可以充當 CCA。安杜里爾公司還生產一種開放式系統軟件程序 “Lattice”,該公司稱該程序可用于多個傳感器和領域的指揮與控制。該公司已表示打算將 Lattice 軟件用于 “狂怒 ”戰斗機。

圖2.GA-ASI XQ-67

  • GA-ASI

GA-ASI 的官員證實,該公司的 CCA 競標基于試驗性的 XQ-67A 平臺,該平臺強調的是耐久性而非速度和機動性。由此產生的 XQ-67A 于 2024 年 2 月 28 日首飛。GA-ASI 的一位官員在 2024 年 6 月的播客中說,其首架 CCA 的生產已經開始。

增量 2

美國空軍宣布計劃于 2024 年啟動增量 2 的 “初始活動”。空軍表示,它打算與 20 多個工業合作伙伴合作,包括那些最初未被選中參與增量 1 的合作伙伴。增量 2 "可能是一個更復雜的平臺,將采用隱身技術。美國空軍表示,正在就CCA項目探索國際合作伙伴關系。

資金信息

在 2024 財年,國會將向空軍提供 23 億美元,用于空軍 NGAD 的研發工作。其中包括用于開展 CCA 研究、授予合同和開始降低風險工作的 3.92 億美元。據一份報告稱,“由于成本高于計劃”,空軍于 6 月 28 日要求國會在 2024 財年將額外的 1.5 億美元轉移到 CCA 上。

表 1. 2025 財政年度 NGAD 資金申請

立法活動

眾議院軍事委員會在其關于 2025 財年國防授權法案的報告 H.Rept. 118- 529)中指示空軍利用現有推進系統進行 CCA 開發,以最大限度地提高可負擔性和降低風險。同一份報告要求通報空軍和海軍將模塊化開放系統架構標準納入 CCA 要求的計劃。

美國會面臨的問題

CCA 的成本超過了 2024 財年的撥款。國會可能會考慮是否重新規劃撥款、監督未來成本增長以及監督軍種以確保需求可實現。

共同國家評估旨在實現半自主,由人類參與操作。隨著人工智能軟件技術的進步,未來的 CCA 可能比人類操作員更快、更有效地應對戰場變化。各成員可考慮更加依賴自主性的風險和益處。

國會還可考慮空軍是否已對大量 CCA 的測試和使用進行了充分規劃,以及存儲和運輸數百架大型無人機系統所面臨的挑戰。國會還可考慮要求空軍提交一份關于 CCA 存儲和維持計劃的報告。

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預計美空軍“EC-37B 羅盤呼叫電子戰飛機”將于 2026 年達到初始運行能力。

EA-37B(前身為 EC-37B)“羅盤呼叫 ”電子戰(EW)飛機是在灣流 G550 商用噴氣機的基礎上開發的,目的是為美國空軍(USAF)提供更好的電子攻擊能力。

新平臺以灣流 G550 型適形機載預警機(CAEW)機身為基礎,后者是 G550 型公務機的衍生機型。

它配備了現有的 “羅盤呼叫 ”電子戰系統,該系統安裝在洛克希德-馬丁公司制造的老式 EC-130H “羅盤呼叫 ”電子攻擊機上。

與自 1982 年以來一直在美國空軍服役的現有 EC-130H Compass Call 相比,該飛機將為美國空軍提供更強的對峙干擾能力。

美國空軍計劃購買 10 架 EA-37B “羅盤呼叫 ”飛機,以取代擁有 14 架飛機的 EC-130H 機隊。

第一架 EA-37B 飛機于 2023 年 9 月交付美國空軍,用于開發和運行測試。

2023 年 11 月,美國空軍空戰司令部將 EC-37B 重新命名為 EA-37B,自 2023 年 10 月起生效。

EA-37B “羅盤呼叫 ”飛機將交付給位于亞利桑那州圖森市戴維斯-蒙森空軍基地的第55電子戰大隊(ECG)。

第 55 電子戰斗群將是 Compass Call 飛機在全球應急行動中的唯一運營商。

該飛機的初始作戰能力預計將于 2026 年實現。

EA-37B Compass Call EW 飛機的設計、特點和航空電子設備

EA-37B 飛機長 29.4 米,高 7.9 米,翼展 28.5 米。與 EC-130H Compass Call 相比,飛機重量和運營成本各減少 50%。

飛機重量為 48,300 磅,最大起飛重量為 91,000 磅。它的速度可達 0.82 馬赫,航程為 4,410 海里,升限為 45,000 英尺。

EA-37B 可容納兩名飛行員和最多七名機組人員。

它集成了現代化的 “羅盤呼叫 ”機載戰術武器系統,在確保飛行員和操作員生存能力的同時,還能提供高任務效率。

新平臺上的航空電子設備包括先進的飛行甲板、現代電子和通信套件、干擾設備、數據鏈、戰術無線電以及發射和接收天線。

飛機由兩臺羅爾斯-羅伊斯 BR710 C4-11 發動機提供動力,每臺發動機可產生 15,385 磅的推力。

EA-37B “羅盤呼叫 ”電子戰飛機開發

美國空軍于2014年宣布了將現有EC-130H “羅盤呼叫 ”機隊退役的建議。

2016財年《國防授權法案》指示美國空軍就EC-130H “羅盤呼叫 ”機隊的資本重組問題提交一份報告,以應對未來的威脅,具體做法是實施替換計劃或在現有平臺上安裝 “羅盤呼叫 ”功能。

2015年10月,美國空軍向飛機制造商發出信息請求,要求他們提供集成羅盤呼叫系統的商用衍生飛機。

2016年初,美國空軍根據波音公司、龐巴迪公司和灣流宇航公司提交的答復得出結論,未來電子戰能力可通過將現有 “羅盤呼叫 ”任務系統轉移到商用衍生飛機上解決。

美國空軍于2016年8月發布了一份機密理由說明,并批準將 “羅盤呼叫 ”重托管的獨家合同授予L3Harris技術公司(前身為L3通信公司)。

2017年,美國公布了 “羅盤呼叫 ”跨甲板計劃下的EC-X “羅盤呼叫 ”替代飛機計劃。

2017年4月,L3Harris公司被美國空軍授予一份合同,作為主承包商將 “羅盤呼叫 ”電子戰技術集成到灣流G550 CAEW機身中。2017年9月,灣流宇航公司成為灣流G550 CAEW機身的首選供應商。

BAE 系統公司負責 EA-37B Compass Call EW 飛機機隊電子設備和任務設備的開發、采購、生產和集成。

羅盤呼叫武器系統的初步設計審查于 2017 年完成,2018 年 7 月開始將 ”羅盤呼叫 "電子戰技術從 EC-130H 飛機過渡到現代平臺的工作。

2024 年 2 月,BAE 系統公司宣布將為第七至第十架飛機提供先進的電子戰任務系統。

飛行測試詳情

L3Harris 宣布 “羅盤呼叫 ”飛機將于 2021 年 10 月完成首次飛行。2021年4月,BAE系統公司與美國空軍合作,成功地對EA-37B “羅盤呼叫 ”飛機的小型自適應電子資源庫(SABER)技術進行了飛行測試。

測試在亞利桑那州戴維斯-蒙坦空軍基地進行。

2021 年 12 月,美國空軍與 BAE 系統公司合作,將先進的 “羅盤呼叫 ”電子戰系統安裝到 EA-37B 飛機上,作為基線 4 平臺升級的一部分。

2022 年 5 月,美國空軍 Compass Call 測試小組和 BAE 系統公司使用 SABER 技術對三個第三方軟件應用程序進行了飛行測試。

BAE 系統公司于 2022 年 9 月完成了首架 EA-37B Compass Call 飛機關鍵部件的設計、測試和交付。

2023 年 3 月,L3Harris 完成了 EA-37B 的集成工作。L3Harris 于 2023 年 5 月完成了任務化 EA-37B 飛機的首飛。

系統配置

首批 5 架 EA-37B 飛機將配備 “羅盤呼叫基線 3 ”配置,而隨后的 5 架飛機將安裝 “基線 4 ”軟件包。

與安裝在 EC-130H Compass Call 飛機上的套件相比,基線 3 套件提供了更多的電子戰能力。

與基線 3 相比,基線 4 提供了更多改進,將在 SABER 技術的幫助下引入開放式系統架構。

開放式系統架構將為未來通過軟件更新和系統升級整合最新技術提供靈活性,以應對新出現的威脅。

EA-37B 羅盤呼叫任務能力

新型 EA-37B 電子戰平臺將用于破壞敵方的指揮和控制通信,壓制敵軍的防空網絡。

它還將用于攻擊敵方預警和捕獲雷達威脅,并執行反信息作戰行動。

新型電子戰飛機將有能力在高空以更快的速度執行任務,并在遠距離執行任務。它還能在反介入、區域封鎖和非正規戰爭條件下執行任務。

該飛機將具備現代數字信號處理能力,這在執行先進任務時將被證明是非常有用的。

SABER 技術

SABER 技術將早期基于硬件的電子戰系統轉換為 EA-37B 羅盤呼叫的基于軟件的電磁頻譜戰能力。

它由若干軟件定義的無線電組成。該系統采用開放式架構,支持 EA-37B 飛機的操作系統。

SABER 允許未來升級,無需對系統進行任何重大重新配置。

參與的承包商

2023 年 10 月,德事隆系統公司獲得 BAE 系統公司價值 1700 萬美元的合同,為基線 4 配置的 EA-37B 飛機提供培訓系統。

Compass Call 任務機組人員模擬器訓練系統將使機組人員在模擬戰術環境中進行訓練。

此前,德事隆公司從 BAE 系統公司獲得了一份價值 600 萬美元的合同,用于該計劃的第一階段。

參考來源:美國空軍

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2024 年 6 月,系列混合電力推進飛機演示(SHEPARD)計劃被正式命名為 XRQ-73。

系列混合電力推進飛機演示(SHEPARD)計劃旨在利用新興技術并快速降低系統級集成風險,以交付可快速部署的混合電力無人駕駛飛機系統(UAS)。

該計劃以美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的X-Prime框架為基礎,旨在利用混合動力電動結構和組件技術推進新的特定任務飛機設計,爭取在20個月內實現首飛。

2024 年 6 月,SHEPARD 計劃被正式命名為 XRQ-73。

2024 年 7 月,防務公司諾斯羅普-格魯曼公布了新型 XRQ-73 SHEPARD 原型機的設計和建造情況。

該原型機是與諾斯羅普-格魯曼公司旗下的航空航天公司 Scaled Composites 合作開發的。

XRQ-73 飛機計劃于 2024 年底首飛。

SHEPARD 計劃背景

SHEPARD 計劃是空軍研究實驗室和情報高級研究項目活動的大角貓頭鷹(GHO)計劃下的一個既定選項。

GHO 計劃旨在推動技術進步,提高情報監視和偵察無人機(UAV)的作戰耐力和有效載荷能力。

SHEPARD 計劃利用混合電力推進技術,并將其集成到獨特的軍用飛機應用中。它采用了 GHO 項目的某些組件技術。

SHEPARD XRQ-73 飛機的設計和特點

正在該計劃下開發的 XRQ-73 飛機將是第 3 組無人機系統,重約 1,250 磅。

它的速度將介于 180km/h 和 460km/h 之間,工作高度低于 5,500 米。

該飛機的規模將大于 GHO X-Plane,并將配備具有操作代表性的燃料部分和任務系統。

新飛機將配備適合美國國防部的推進結構和功率等級。

GHO 計劃

GHO 計劃于 2011 年宣布。

該計劃第一階段的重點是開發一種推進系統,以悄無聲息地利用汽油或柴油等液態碳氫化合物燃料產生電力。

該系統有助于實現純電力驅動的靜音飛行。

第一階段還集中在兩個主要領域:采用與交流發電機/發電機概念直接相連的先進內燃機的燃料變電裝置,以及利用創新的電動馬達驅動推進器系統的電力變推力裝置。

該計劃第二階段的重點是將這些系統集成到一個有凝聚力的飛行器中。

GHO 還致力于降低無人機發出的噪音,以防止人類聽到無人機的聲音。

作為 GHO 計劃的一部分,西南研究所開發了一種結構緊湊、重量輕的燃氣渦輪發電機,用于為電動或混合電動無人機提供動力。

與GHO計劃相關的小角鸮計劃于2018年4月啟動,2023年完成。

該計劃旨在開發和驗證能夠安靜運行的無人機,同時滿足聯邦航空管理局對小型無人機運行的要求。

開發了兩種不同的設計,每種設計的飛行半徑為 30 英里,駐留時間為 30 分鐘,有效載荷為 10 磅。

相關承包商

SHEPARD 計劃的主承包商是諾斯羅普-格魯曼公司(Northrop Grumman)的航空系統單元,而 Scaled Composites 公司和航空航天與國防公司 Cornerstone Research Group 則是該項目的主要供應商。

研發公司布雷頓能源(Brayton Energy)、工程服務提供商 PC Krause and Associates 和制造公司 EaglePicher Technologies 也參與了該項目。

參考來源:AFT

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美空軍現代第六代戰斗機預計將于 2030 年開始取代 F-22 猛禽戰斗機。

下一代空中優勢(NGAD)是美國空軍(USAF)的一項高度機密計劃,旨在提高殺傷力并確保空中優勢。

該計劃采用系統方法而非單一平臺,徹底改變了美國空軍的現代化計劃。

一架第六代戰斗機將成為網絡連接的 NGAD 系統家族的核心。它將由多架有人駕駛飛機、忠誠的僚機式無人機以及先進的指揮、控制和通信系統加以補充。

作為 NGAD 計劃的一部分,美國空軍于 2020 年 9 月試飛了一架全尺寸飛行驗證機。

現代第六代戰斗機預計將于 2030 年開始取代 F-22 猛禽戰斗機。

美國空軍打算最初采購 200 架 NGAD 戰斗機和 1,000 架無人協同作戰飛機 (CCA),假設每架 NGAD 戰斗機使用兩個 CCA 平臺,300 架 F-35 第五代戰斗機每架使用兩個 CCA 平臺。

2024 年 2 月,RTX 的子公司普惠公司與美國空軍合作,成功地對其下一代自適應推進(NGAP)解決方案進行了關鍵評估,推動了該計劃最終完成詳細設計審查。

該團隊目前正集中精力對名為 XA103 的 NGAP 原型機進行地面測試,測試計劃定于 2020 年代后期進行。

項目背景

NGAD 計劃源于美國國防部高級研究計劃局于 2014 年完成的 "空中優勢倡議 "研究。

美國空軍于 2016 年 5 月發布了《2030 年空中優勢飛行計劃》。該飛行計劃強調了通過更敏捷的采購流程開發多領域解決方案的必要性。

空中優勢2030 "發展成為以系統方法為核心的NGAD計劃。

NGAD 計劃發展細節

NGAD 計劃將為美國空軍提供第六代作戰飛機,與以執行任務為重點的無人平臺以及先進的武器、電子戰系統和傳感器組成一個團隊,以便在高度競爭的戰場上成功執行任務。

美國空軍部長弗蘭克-肯德爾于 2022 年 6 月宣布,該計劃已準備好過渡到工程、制造和設計開發階段。

2023 年 5 月,作為 NGAD 戰斗噴氣機平臺工程和制造開發合同來源選擇過程的一部分,空軍部向工業界發出了招標書,該合同預計將于 2024 年授予。

下一代自適應推進計劃

戰斗噴氣機將由下一代自適應推進(NGAP)計劃開發的先進發動機提供動力。

2022 年 8 月,普惠公司、通用電氣公司、洛克希德-馬丁公司、波音公司和諾斯羅普-格魯曼公司分別獲得了為期十年、價值 9.75 億美元的 NGAP 計劃合同。

合同涉及技術成熟和降低風險活動,包括設計、分析、原型發動機測試、鉆機測試和武器系統集成等各個階段。簽約公司需要為下一代戰斗機開發原型發動機。

該計劃開發的技術將為增強生存能力、提高燃油效率以及可靠的動力和熱管理提供解決方案。這些技術對于提供必要的航程、武器和傳感器能力,以及未來空中優勢平臺滿足不斷變化的作戰要求所需的續航能力至關重要。

從美國空軍 "自適應發動機過渡計劃"(AETP)中獲得的洞察力非常有益,目前正在對集成到 NGAP 計劃中的技術和架構產生影響。

2023 年 11 月,通用電氣航空航天公司(GE Aerospace)報告稱,其 XA100 發動機在去年完成所有 AETP 測試后,又與美國空軍合作完成了其他測試。從這次測試中獲得的經驗將有助于 NGAP 計劃的實施。

NGAD 戰斗機細節

NGAD 戰斗機將用于執行對空作戰任務。它將執行空對空打擊以及攻擊地面目標,為聯合部隊提供空中優勢。

該飛機將提供更強的生存能力、適應能力、持久性和空域互操作性。

由于該計劃的保密性質,飛機的詳細設計和規格尚未公布。

技術和采購政策變化

該計劃從數字工程的使用中獲益匪淺,數字工程有助于加快飛機的研發和生產,降低成本。

美國空軍對可變循環發動機進行了投資,以提高發電量,同時改善冷卻效果。

NGAD 計劃的采購戰略旨在拓寬工業基礎,更快地為部隊提供創新作戰能力。

其主要目標之一是減輕美國空軍近期采購計劃中遇到的挑戰。NGAD 將采用開放式結構標準,以實現未來的升級。

開放式結構平臺將在整個生命周期內最大限度地提高升級的競爭性,同時降低與維護和保養相關的成本。

協同作戰飛機

據估計,NGAD 戰斗機的單機成本高達 3 億美元。鑒于采購下一代有人駕駛飛機的成本高昂,美國空軍正計劃部署更多成本較低的 CCA,這些 CCA 可與有人駕駛的 NGAD 戰斗機協同作戰或自主作戰,在戰斗場景中提供可負擔得起的大規模作戰能力。

與有人駕駛戰斗機一起飛行的 CCA 可以無縫接收和執行飛行員的指令。預計它們將攜帶先進的傳感器、電子戰包或額外的彈藥,以增強戰斗機的戰斗力,并發揮不同的作用,包括作為射手、干擾機或傳感器。

NGAD 計劃的資金和預算申請

據估計,從現在起到 2028 年的未來五年內,NGAD 計劃將需要 160 億美元用于研究、開發、測試和評估。

美國空軍在 2024 財政年度(FY24)的預算提案中為該計劃申請了 23 億美元。預算申請包括進一步開發戰斗機和 NGAP 動力裝置的投資。

在 23 財年的預算申請中,美國空軍為 NGAD 計劃撥款約 17 億美元。其中包括 NGAD 技術成熟和降低風險活動所需的資金,以及進一步研發先進傳感器、彈性通信和飛行器技術所需的資金。

參考來源:AFT

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與有人駕駛戰斗機搭配使用的協同作戰飛機(CCA)可增強美國空軍下一代空戰行動的戰斗力。

美國空軍(USAF)提出的 "協同作戰飛機(CCA)"計劃是一項多管齊下的舉措,旨在測試、開發和實施新的自主和有人無人駕駛飛機編隊概念。

該計劃旨在快速部署大量自主無人駕駛飛機(正式名稱為 CCA),與第五代或第六代有人駕駛戰斗機協同作戰,作為美國空軍更廣泛的 "下一代空中優勢"(NGAD)計劃的一部分,該計劃設想采用系統方法,利用下一代戰斗機、武器、傳感器、網絡和作戰管理系統在未來幾十年內保持空中優勢。

大規模部署協作式、以任務為重點的 CCA 被視為一種具有成本效益的務實解決方案,可用于擁有強大的空中力量,以應對不斷擴散的敵方隱形戰斗機。

CCAs 可以利用自主、機器學習和人工智能等尖端顛覆性技術,最大限度地提高當前和未來戰斗機機隊的安全和性能,實現靈活的作戰部署。

2024 年 4 月,美國空軍選擇安杜里爾公司和通用原子航空系統公司為美國空軍生命周期管理中心設計、制造和測試 CCA 計劃的生產代表飛行試驗品。

通用原子航空系統公司在 CCA 計劃中的生產代表設計將以 XQ-67A 為基礎。XQ-67A CCA 原型機的首飛于 2024 年 2 月進行,以驗證空軍研究實驗室(AFRL)作為低成本隱身飛機平臺共享計劃的一部分而開創的概念。

協同作戰飛機計劃詳情

2023 年 3 月,美國空軍部長在科羅拉多州舉行的 2023 年空軍協會戰爭研討會上發表了題為 "一個團隊,一場戰斗 "的主旨演講,透露了在不久的將來將至少 1000 架無人駕駛 CCA 與先進有人駕駛戰斗機配對的計劃。

該計劃初步假定每200架NGAD平臺和300架F-35戰斗機將配備兩架CCA戰斗機。

美國空軍 2024 財年的預算提案包括一項 4.9 億美元的預算申請,用于加速 CCA 的開發、實驗和測試。

其中還包括為一個實驗操作單元申請7200萬美元資金,用于測試飛行CCA概念,探索實施CCA技術的組織結構、政策條令、維護概念以及培訓和設施要求。

2023年5月,眾議院軍事委員會戰術空軍和陸軍小組委員會強調了具有成本效益的有人-無人機編隊概念的重要性,并指示美國空軍部長在2023年10月之前向國會國防委員會提交一份報告,說明CCA的籌資、開發、測試和大規模制造的時間表和計劃。

據《航空與航天力量》雜志報道,美國空軍已經規劃了到2028財年的CCA計劃研究、開發和試驗工作的支出申請,總額達60億美元。

首批 CCA 預計將于 2020 年代末進入美國空軍的庫存,該計劃的早期作戰能力目標預計將于 2030 年實現。

美國空軍還在 CCA 計劃下探索國際伙伴關系,包括潛在的對外軍售。預計這些合作伙伴關系還將帶來大規模的經濟型產品,同時實現合作伙伴之間的橫向整合和互操作性。

CCA 的設計和作戰能力

擬議的 CCA 將是一種新型的無人協同作戰飛機,成本大大降低,高度自主,以執行任務為重點,與第五代和較新的有人駕駛戰斗機一起飛行。

協同作戰飛機配備了可根據任務定制的傳感器、武器和其他戰術系統,在外形和功能上都與眾不同。

它們將利用最先進的人工智能驅動的自主軟件,實現無縫、有效的協作,并通過提供全面的態勢感知、更強的殺傷力以及在高度競爭環境中更高的生存能力,增強有人駕駛戰斗機的性能。

CCA 可與美國空軍不同類型的飛機互操作,其設計既可作為有人駕駛飛機的隊友,也可作為獨立的自主平臺,還可作為協作無人機群的一部分,無需人類直接監督。

它們可以執行不同的任務,從攜帶武器、在其他飛機前方飛行以提供情報、監視和偵察、傳遞有價值的預警和躲避探測,到獨自或與其他部隊一起執行電子戰和打擊目標。

部署多架協作飛機可確保從不同高度、不同角度進行全面的戰區監視和靈活的作戰部署,使任務規劃更加動態和靈活。

協同作戰飛機開發詳情

協同作戰飛機是美國空軍對俗稱 "忠誠僚機 "的無機組人員飛機系統的官方稱謂,該系統用于伴隨具有類似飛行特性的有機組人員戰斗機,并執行飛行員分配給它們的命令。

CCA的開發將利用現有的一些機組人員與非機組人員的協同工作,包括美國國防部高級研究計劃局的 "空戰進化 "計劃、美國空軍實驗室的 "天堡 "計劃和澳大利亞波音公司的MQ-28A "幽靈蝙蝠"(空中力量協同系統)項目。

ACE計劃旨在通過在飛機狗斗中展示人工智能驅動的人機協作,提高空戰自主性能。

天堡計劃的目標是創建一個開放的自主飛機編隊架構,并開發一個模塊化和通用的核心自主控制軟件,從而能夠低成本地生產和部署多種協作無人機變體,與載員戰斗機并肩作戰。

CCA 的開發將基于 Skyborg 自主核心系統。美國空軍 2024 年的擬議預算包括 5170 萬美元,用于將 "天堡 "自主飛行技術過渡到 CCA 平臺。

"天堡"自主測試詳情

波音公司、GA-ASI公司和Kratos公司簽約提供無人戰斗機(UCAV)原型,用于2020年 "天堡 "自主核心系統的測試。

GA-ASI 的 MQ-20 Avenger、Kratos 的 XQ-58 Valkyrie 和波音的 MQ-28 Ghost Bat 是作為 "天堡 "計劃一部分進行測試的三種高性能 UCAV。

可變飛行模擬試驗機(VISTA)X-62A 是 F-16D Block 30 "和平大理石 "伊爾飛機的人工智能駕駛和重大改進型號,以前被命名為 NF-16D,也用于支持 "天堡 "計劃的自主測試。

"毒液"項目詳情

美國空軍擬啟動一個名為 "蝰蛇 "實驗和下一代作戰模型(毒液)的項目,為六架F-16 "蝰蛇 "戰斗機配備人工智能自飛行能力。該項目旨在測試和改進 CCA 技術的自主軟件。

為啟動該項目,美國空軍已在2024年預算提案中申請5000萬美元。

CCA計劃的潛在競爭者

波音公司的MQ-28A "幽靈蝙蝠 "于2021年2月實現首飛,是澳大利亞皇家空軍空中力量協同系統(ATS)計劃的一部分,也是CCA計劃的可能競爭者之一。

克拉托斯公司已開發出一系列高性能的 CCA 型無人駕駛編隊飛機,包括克拉托斯空狼無人機、UTAP-22 馬科斯和克拉托斯 XQ-58A,每種飛機都針對不同的任務能力進行了優化。

同樣,繼 MQ-20 "復仇者 "成功展示自主能力后,GA-ASI 又于 2022 年 3 月推出了 "賭徒 "自主協作平臺。

該公司的 Gambit 系列無人協作作戰飛機包括 Gambit 1-ISR、Gambit 2-空對空、Gambit 3-高保真教練機和 Gambit 4-作戰偵察機。

參考來源:airforce technology

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美國海軍陸戰隊(USMC)正在通過其垂直起降(VTOL)飛機計劃投資航空技術,以增強任務優勢和戰爭主導權。美國海軍陸戰隊的一項計劃舉措是從未來的載人 VTOL 飛機上發射無人機系統 (UAS),以執行混合(載人和無人)協作任務。這種混合 VTOL-UAS 能力將支持美國海軍陸戰隊的情報、監視和偵察 (ISR)、電子戰 (EW)、通信中繼和空對地動能打擊任務。

該畢業設計項目通過基于模型的系統工程分析、協同設計相互依存性分析以及建模和模擬實驗,研究了未來混合 VTOL-UAS 能力所涉及的復雜人機交互。頂點項目重點關注打擊協調和偵察(SCAR)任務,其中涉及載人 VTOL 平臺、VTOL 發射無人機系統和地面控制站(GCS)。該項目提出了系統要求和架構、概念設計,以及對未來 VTOL 能力的人機協作方面的實驗見解。

主要發現是,無人機系統擁有高水平的數字自動化,并與其人類伙伴有機地共享,這也意味著人類的計劃和執行必須以數字方式捕獲。這確保了合作伙伴之間能夠相互觀察、預測和指導,從而建立信任。第二個發現是,整個團隊需要一個安全冗余的主要、備用、應急和緊急(PACE)通信計劃,以支持彈性任務規劃、執行和任務后分析。最后,這項研究證明了使用網絡模擬器探索、評估和衡量人機協作效率的有效性。

研究建議美國海軍陸戰隊采取一項戰略,采購能夠進行自然語言處理、任務評估和政策更新協議的高級自主無人機系統。接下來,在使用 VTOL 和 UAS 時,繼續使用相同的技術對 USMC 的其他任務集進行評估。最后,進行更多分布式模擬實驗和評估。

圖:美海軍正在開發未來垂直升降(海上打擊)系統,以執行獨特的海上任務,主要從水面戰斗艦艇(DDGs、FFGs、LCS)執行任務。

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圖:美國空軍NGAD第六代戰斗機被期望在2030年服役,替換F-22猛禽戰斗機

下一代空中優勢(NGAD)是美國空軍(USAF)的一項高度機密計劃,旨在提高殺傷力并確保空中優勢。

該計劃采用系統方法而非單一平臺,徹底改變了美國空軍的現代化計劃。

一架第六代戰斗機將成為網絡連接的 NGAD 系統家族的核心。它將由多架有人駕駛飛機、忠誠僚機式無人機以及先進的指揮、控制和通信系統加以補充。

作為 NGAD 計劃的一部分,美國空軍于 2020 年 9 月試飛了一架全尺寸飛行驗證機。

現代第六代戰斗機預計將于 2030 年開始取代 F-22 猛禽戰斗機。

美國空軍打算最初采購 200 架 NGAD 戰斗機和 1,000 架無人協同作戰飛機 (CCA),假設每架 NGAD 戰斗機使用兩個 CCA 平臺,300 架 F-35 第五代戰斗機每架使用兩個 CCA 平臺。

2024 年 2 月,RTX 的子公司普惠公司與美國空軍合作,成功地對其下一代自適應推進(NGAP)解決方案進行了關鍵評估,推動了該計劃最終完成詳細設計審查。

該團隊目前正集中精力對名為 XA103 的 NGAP 原型機進行地面測試,測試計劃定于 2020 年代后期進行。

項目背景

NGAD 計劃源于美國國防部高級研究計劃局于 2014 年完成的 "空中優勢倡議 "研究。

美國空軍于 2016 年 5 月發布了《2030 年空中優勢飛行計劃》。該飛行計劃強調了通過更敏捷的采購流程開發多領域解決方案的必要性。

"空中優勢2030"發展成為以系統方法為核心的NGAD計劃。

NGAD 計劃發展詳情

NGAD 計劃將為美國空軍提供第六代作戰飛機,與執行任務的無人駕駛平臺以及先進的武器、電子戰系統和傳感器組成一個團隊,以便在高度競爭的戰場上成功執行任務。

美國空軍部長弗蘭克-肯德爾于 2022 年 6 月宣布,該計劃已準備好過渡到工程、制造和設計開發階段。

2023 年 5 月,作為 NGAD 戰斗噴氣機平臺工程和制造開發合同來源選擇過程的一部分,空軍部向工業界發出了招標書,該合同預計將于 2024 年授予。

下一代自適應推進計劃

戰斗噴氣機將由下一代自適應推進(NGAP)計劃開發的先進發動機提供動力。

2022 年 8 月,普惠公司、通用電氣公司、洛克希德-馬丁公司、波音公司和諾斯羅普-格魯曼公司分別獲得了為期十年、價值 9.75 億美元的 NGAP 計劃合同。

合同涉及技術成熟和降低風險活動,包括設計、分析、原型發動機測試、鉆機測試和武器系統集成等各個階段。簽約公司需要為下一代戰斗機開發原型發動機。

該計劃開發的技術將為增強生存能力、提高燃油效率以及可靠的動力和熱管理提供解決方案。這些技術對于提供必要的航程、武器和傳感器能力,以及未來空中優勢平臺滿足不斷變化的作戰要求所需的續航能力至關重要。

從美國空軍 "自適應發動機過渡計劃"(AETP)中獲得的洞察力非常有益,目前正在對集成到 NGAP 計劃中的技術和架構產生影響。

2023 年 11 月,通用電氣航空航天公司(GE Aerospace)報告稱,其 XA100 發動機在去年完成所有 AETP 測試后,又與美國空軍合作完成了其他測試。從該測試中獲得的見解將有助于 NGAP 計劃。

NGAD 戰斗機詳情

NGAD 戰斗機將用于執行對空作戰任務。它將執行空對空打擊以及攻擊地面目標,為聯合部隊提供空中優勢。

該飛機將提供更強的生存能力、適應能力、持久性和空域互操作性。

由于該計劃的保密性質,飛機的詳細設計和規格尚未公布。

技術和采購政策變化

該計劃從數字工程的使用中獲益匪淺,數字工程有助于加快飛機的研發和生產,降低成本。

美國空軍對可變循環發動機進行了投資,以提高發電量,同時改善冷卻效果。

NGAD 計劃的采購戰略旨在拓寬工業基礎,更快地為部隊提供創新作戰能力。

其主要目標之一是減輕美國空軍近期采購計劃中遇到的挑戰。NGAD 將采用開放式結構標準,以實現未來的升級。

開放式結構平臺將在整個生命周期內最大限度地提高升級的競爭性,同時降低與維護和保養有關的成本。

協同作戰飛機

據估計,NGAD 戰斗機的單機成本高達 3 億美元。鑒于采購下一代有人駕駛飛機的成本巨大,美國空軍正計劃部署更多成本較低的 CCA,這些 CCA 可與有人駕駛的 NGAD 戰斗機協同作戰或自主作戰,從而在戰斗場景中提供可負擔得起的大規模作戰能力。

與載人戰斗機一起飛行的 CCA 可以無縫接收和執行飛行員的指令。預計它們將攜帶先進的傳感器、電子戰包或額外的彈藥,以增強戰斗機的能力,并發揮不同的作用,包括作為射手、干擾機或傳感器。

NGAD 計劃的資金和預算申請

據估計,從現在起到 2028 年的未來五年內,NGAD 計劃將需要 160 億美元用于研究、開發、測試和評估。

美國空軍在 2024 財政年度(FY24)的預算提案中要求為該計劃撥款 23 億美元。預算申請包括進一步開發戰斗機和 NGAP 動力裝置的投資。

在 23 財年的預算申請中,美國空軍為 NGAD 計劃撥款約 17 億美元。其中包括 NGAD 技術成熟和降低風險活動所需的資金,以及進一步研發先進傳感器、彈性通信和飛行器技術所需的資金。

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自動駕駛和無人系統技術的進步提供了一個重要機會,可將第五代戰斗機的殺傷力與旨在破壞和擊敗大國反空作戰行動的協同作戰飛機(CCA)結合起來。而且,與許多正在研發中的先進系統不同,美空軍擬在本十年內開始大規模采購 CCA,而不是在遙遠的未來。

美國米切爾研究所進行了兵棋推演和相關研究,以評估無人協同作戰飛機家族如何提高空軍空優部隊的殺傷力、生存能力和在高度競爭環境中作戰的能力。長期以來,向遙遠戰區投射決定性軍事力量一直依賴于空軍通過執行進攻性和防御性反空任務來擊敗對手的戰斗機、地對空導彈、戰斗管理機和其他防空威脅,從而實現空中優勢的能力。

建立有效的空中優勢是擊敗對手在任何聯合作戰中的基本要求。美國空軍將這一任務定義為實現 "一支部隊在空戰中的優勢程度,使其在特定時間和地點開展行動時不受空中和導彈威脅的嚴重干擾"。然而今天,由于美國近幾十年來未能實現空軍空中優勢力量的現代化,跟不上對手前所未有的軍事集結步伐。

在 "沙漠風暴 "空襲行動取得成功后,美國空軍通過研制第五代 F-22 制空戰斗機和新型空對空武器,繼續對其空中優勢力量進行現代化改造。但兵力結構和項目削減嚴重削弱了空軍的空中優勢能力。從 20 世紀 90 年代初開始,五角大樓的一系列決策基本上凍結了美國空軍的現代化進程。美國防部加快了越戰時期 F-4 和當時的早期型號 F-16 等戰斗機的退役速度,還指示空軍將隱形戰斗機 F-22 的采購計劃減半再減半,而 F-22 是空軍未來空中優勢力量的基礎。

美空軍最初計劃購買 648 架生產型 F-22,接近于以一換一的方式替換其 F-15A/D 庫存。《自下而上評審》將這一目標定位降至 442 架 F-22,1997 年的《四年防務評審》又將其進一步削減至 339 架,主要原因是美國防部希望減少開支,實現冷戰后國防預算的 "和平紅利"。2008 年,美國防部長羅伯特-蓋茨在空軍總共只購買了 187 架 F-22 之后終止了該計劃,理由是當前的作戰行動并不需要 F-22,而當時正在研制的 F-35 將在未來提供足夠的超額戰力來對付較弱的對手。蓋茨認為,對手在 2020 年之前不會擁有一架隱形戰斗機,而根據當時的計劃,美空軍屆時將擁有 400 架 F-35 戰斗機,而且每年還將增加約 80 架。

為了應對 2001 年美國遭受的恐怖襲擊以及隨后的反恐/反叛亂行動,美國防部也改變了其部隊設計的優先順序。在 2000 年和 2010 年的大部分時間里,國防開支的增加并沒有幫助美國陸軍維持在伊拉克和阿富汗的安全行動,而是建立新的能力以威懾同行對手。美國防部指示其他軍種對遙控飛機(RPA)等能力進行投資,以支持這些正在進行的行動。

與此形成鮮明對比的是,對手在 "沙漠風暴 "之后迅速實現了軍事現代化,建立了目前世界上最先進的綜合防空系統。大國調整了作戰戰略和反介入/區域拒止(A2/AD)戰略,以利用美軍的局限性,使自己的部隊能夠:

  • 在美國和盟國的軍事增援部隊從本土和其他地方部署到戰場之前,迅速在戰場上占據優勢地位。
  • 在空中使用攜帶世界上最先進空對空導彈的遠程反空戰斗機等先進力量,在地面直接攻擊美國戰區空軍基地,給美國空軍造成不可接受的損失率。
  • 重點攻擊最稀有、最有價值、最難替代的美國航空資產。這可以從對手對各種武器的投資中看出,這些武器旨在攻擊美國航母和預警機等高價值機載資產(HVAA)。
  • 削弱美國機載作戰管理和指揮控制網絡以及其他獲取信息優勢的手段。
  • 通過打擊美軍空軍基地和地面支援能力,削弱美軍的出動作戰能力。對手空軍基地攻擊的另一個目標是迫使對方空軍將其高價值資產從太平洋第一島鏈重新部署到更遠的基地,從而增加其飛往戰場的距離,降低出動率。
  • 對手確保自身的高價值資產成為美軍的高風險目標定位。

大國軍事現代化運動的一個重要因素是發展新的空中優勢能力,如第五代隱形戰斗機,以及完成遠程空對空殺傷鏈所需的先進導彈。對手的遠程隱形攔截機,旨在攔截美國第五代戰斗機。根據英國皇家聯合軍種研究所(RUSI)的一份報告,"其被動傳感器、AESA雷達、[低可觀測性]特征、內部燃料航程和遠程導彈的組合,使對手的攻擊機比以往任何非西方作戰飛機都具有更大的質的威脅"。

與此同時,在冷戰結束 33 年后,美國空軍的空中優勢力量主要由 20 世紀 70 年代和 80 年代首次加入作戰部隊的相同戰斗機、任務系統和武器組成。雖然這些系統不斷從升級中受益,但這支部隊的規模并不適合同級沖突,其戰斗機庫存的平均年齡超過 28 年,是有史以來最老的。這支高風險部隊將很難在與大國發生沖突時那種高度競爭的環境中有效作戰。

然而,美國國防戰略的一個關鍵目標是通過建立一支有能力使對手無法迅速實現其作戰目標的部隊來威懾對手。為實現這一威懾效果,美國空軍致力于發展和獲取顛覆性的非對稱能力和概念,以實施反空作戰。美國不能以飛機對飛機、導彈對導彈、艦艇對艦艇的方式與大國對抗。即使這是一種可取的方法,美國防部也不可能擁有足夠的資源--資金和人員--或時間來做到這一點。

美空軍的空中優勢戰斗機庫存目前包括 179 架老舊的第四代 F-15C/D 和 185 架第五代 F-22。其中約 20% 的 F-22 是訓練、測試或備用庫存飛機,沒有戰斗編號。空軍的 F-35 部隊正在緩慢擴充,能夠執行一系列進攻性和防御性對空作戰任務,包括機載電子攻擊和空對空交戰,但規模仍然很小。截至 2022 財年末,空軍僅有 334 架 F-35A,而在 2023 日歷年度,空軍收到的 F-35A 數量約為原計劃每年采購 80 架的一半--這在很大程度上也是由于預算不足造成的。這些部隊由服役已進入第四個十年的 E-3B/G 預警機提供支持。2023 年初,空軍授予了一份預警機替換合同,該合同以澳大利亞和英國購買的 E-7 "楔尾 "飛機為基礎,但這些噴氣式飛機需要數年才能加入部隊。

正如馬克-凱利將軍在 2023 年中期解釋的那樣: "我們實際上吃掉了空軍的肌肉組織,表現為戰斗機能力下降,戰備狀態降低,老舊飛機的里程數增加,推動了更廣泛的維護工作"。由于飛機老化和其他原因導致戰斗機能力不足,因此空軍被迫在2022年下半年從戰略上至關重要的沖繩嘉手納空軍基地撤出F-15C/D戰斗機,而沒有直接、永久分配的后備飛機。只是沒有足夠的戰斗機可用,所以單元必須在未來幾年內輪換到該基地,直到新的噴氣式戰斗機可以駐扎在那里。

美空軍的 "下一代空中優勢"(NGAD)系列系統對于保持對大國的作戰優勢至關重要,但 NGAD 的載員部分可能要到 2030 年代才能大量投入使用。但 NGAD 系列系統的其他部分--支持人工智能的 CCA--可能會更早面世。再加上在下一個 "未來幾年防御計劃 "中最大限度地采購 F-35A,這將降低本十年的風險。凱利說:"大量分析明確顯示,目前的戰斗機機隊不會成功"。空軍 "現在就必須做出改變,在預算緊張的情況下,以最經濟的方式提供能力和能量,以應對同行的威脅"。

圖:2021 年,美空軍研究實驗室的 XQ-58A Valkyrie 展示了從其內部武器艙發射小型無人駕駛飛機系統的能力。CCA 可以為對手的作戰計算增加巨大的復雜性。美國空軍

兵棋推演透視

在 2023 年 7 月的兵棋推演中,米切爾研究所委派美空軍和國防工業的頂尖操作員、技術專家和工程師評估無機組人員的 CCA 和有機組人員的作戰飛機如何才能達到擊敗同行侵略所需的空中優勢程度。這些專家分成三個 "藍方"美國戰役規劃小組,提出了 CCA 的概念和優先能力,以便在美國戰役的頭兩周開展反空作戰,挫敗并隨后擊敗假想的 2030 年同行對手行動。

每個小組都探討了美空軍如何混合使用低成本和中等成本的 CCA 來擾亂對手的 A2/AD 行動,并使有人和無人飛機能夠在遠距離執行多種對空任務,同時減少損耗。能夠從小型、分散的跑道甚至沒有跑道的地方執行任務的 CCA,有助于在受到攻擊時保持戰斗出動率,并降低飛機在地面減員的風險。從移動斜坡或彈射器上發射某些 CCA 變體,然后用降落傘和氣囊回收,這對于較小的設計可能是可行的,因為回收率低于 100% 是可以接受的。另外,小型飛機也可以設計為使用便攜式降落裝置進行短距離起降,使其能夠獨立于長跑道運行,而長跑道更容易被對手定位和瞄準。此外,由于某些 CCA 可能不需要頻繁飛行來支持飛行員訓練,因此可以像其他預先部署的物資一樣將其部署在前沿地點,從而減少對漫長而昂貴的供應鏈的依賴,因為這些供應鏈在沖突一開始就會受到攻擊。

米切爾 2023 年兵棋推演中最重要的一個見解是,有可能使用 CCA 系列作為先頭部隊,破壞并隨后幫助壓制對手先進的綜合防空系統(IADS)。專家們一致認為,考慮到對手空軍的戰斗機庫存,以及對手空軍將擁有多種 "主隊 "優勢,包括從毗鄰作戰區域的空軍基地作戰能力,在戰場上以戰斗機對戰斗機、以導彈對導彈的方式與對手進行對抗是不可行的。相反,所有三個兵棋推演小組提出的作戰概念最初都是大規模使用 CCA 來破壞對手的 IADS,并與對手空軍形成公平競爭。這反映了美國防部 20 世紀 80 年代的 "突破突擊"(Assault Breaker)計劃和 2014 至 2018 年的 "第三次抵消戰略"(Third Offset Strategy)背后的邏輯,即尋求發展非對稱能力,以抵消同級對手的優勢戰斗力和臨近作戰空間。

重要的是,這三個兵棋推演團隊還選擇混合使用 CCA,包括設計為機載傳感器、誘餌、干擾器或武器發射器的不同變體,以破壞和刺激對手的 IADS,定位其關鍵節點,吸收火力,并在有人飛機之前開始削弱威脅。將這些功能分散到各種 CCA 上,可以提高作戰彈性,增加敵軍必須攻擊的機載 "節點 "數量。與開創精確打擊新方式的遙控飛機(RPA)傳感器射手一樣,CCA 將不僅僅是情報、監視和偵察(ISR)的 "信息收集者";雖然成本較低的 CCA 可能缺乏第五代戰斗機的任務系統和完整功能,但對手無法可靠地確定 CCA 的裝備情況,必須將其視為威脅加以應對。

圖:作者馬克-岡津格(Mark Gunzinger)啟動了由美國空軍米切爾航空航天研究所主辦的為期兩天的協作式戰斗機兵棋推演,詳細介紹了參與者將在 2023 年 7 月的活動中解決的核心作戰問題。

另一個啟示是,協同作戰能力可以提高空軍在反空作戰中產生致命質量的能力。裝備適當的 CCA 可發揮戰斗力倍增器的作用,增加空軍可投射到有爭議戰場的傳感器和武器數量。它們還能擴大與之配合的隱身有人飛機的傳感器和武器射程,提高其殺傷力和生存能力。 設計出至少具有足夠生存能力的武器化 CCA,使其能夠到達空對空導彈發射點,是兵棋推演中的一個重要見解。鑒于美國防部在過去 30 年中強制削減兵力,導致空軍削減了戰斗減員儲備,因此減少空軍戰斗機及其機組人員的減員將在空戰過程中起到重要的增效作用。需要在高度競爭的環境中開展長期作戰行動。

CCA 將以另一種方式使空軍減少的戰斗儲備成倍增加:讓非隱身戰斗機參與空中優勢的爭奪。例如,可供兵棋推演專家參考的 CCA 概念設計包括一種遠程空射設計,可攜帶兩枚空對空武器或四枚 250 磅級小直徑炸彈。專家們使用第四代 F-15EX 和 B-52 轟炸機發射這些攜帶武器的 CCA,同時保持在對手IADS 的射程之外。由于這些 CCA 也可以通過火箭進行地面發射,無需使用跑道,因此專家們將其預先部署在菲律賓和琉球群島的分布式作戰地點。建立這種分布式態勢的另一個好處是提高了空軍戰斗架次生成行動的彈性。

參加米切爾兵棋推演的專家們還傾向于混合使用被他們歸類為消耗性系統的低成本 CCA 和中等成本的可回收 CCA,后者可在任務需要時在戰區周圍數百英里高度競爭的戰斗空間內進行減員。在空襲行動的最初幾天,專家們選擇大量使用消耗性 CCA 作為誘餌、干擾器、主動發射器,以及在高度競爭環境中可能丟失的其他方式。隨著空戰的推進,專家們轉而使用更多的中等成本的 CCA,這些 CCA 能夠攜帶更大的武器載荷,并能返回前沿作戰地點再生,以進行更多架次的飛行。

最后,兵棋推演專家建議,有必要提出將 CCA 與其他無人飛行器一起執行防空任務的概念,而不是僅僅將其作為載人飛機的輔助工具。值得注意的是,以這種方式操作 CCA 需要為其提供更先進的自主性和其他技術,這將增加其成本。長期以來,各國軍隊一直試圖利用新興技術來略微提高其現有系統的性能,例如在美國軍事航空業發展初期,美國陸軍最初認為固定翼飛機最適合作為支持地面行動的炮兵觀測器。將 CCA 限制為支持載人飛機作戰只會限制其作戰潛力。協同自主的 CCA 作戰將增加對對手的壓力,這是在太平洋等特大戰區進行同級沖突的基本要求。盡管如此,專家們一致認為,CCA 是一種互補和補充能力,不會減少空軍對第五代戰斗機的需求。兩者都是戰勝同級侵略的必要條件。

圖:Skyborg 概念設計展示了一種低成本、可隱形的無人戰斗飛行器,與 F-15 戰斗機編隊飛行。在戰斗中與有人駕駛的戰斗機協同作戰,可降低飛行員的風險。美國空軍插圖

對美國空軍的建議

來自美國空軍和工業界的作戰和技術專家一致認為,應盡快部署用于進攻和防御性對空作戰的 CCA 系列。今天,要在與大國的沖突中取得空中優勢將是一項重大挑戰,而且隨著對手裝備下一代機載和海基傳感器、作戰飛機以及超遠程空對空和地對空導彈,這一挑戰將變得更加艱巨。發展 CCA 作為空軍本十年部隊設計的一部分,是在短期內增強威懾對手侵略能力的一個稍縱即逝的機會。然而,鑒于將這些飛機整合到作戰單元所需的變革規模,快速部署這些飛機將需要立法者、國防部領導層和工業界協調一致的支持。

需要更多的資源來開發、采購、運行和維持混合型 CCA。以下建議基于米切爾研究所的兵棋推演和相關研究:

  • 美空軍應進行權衡分析,以確定未來部隊設計中 CCA 的最佳組合。這些分析應尋求建立一個 CCA 類型清單,在其個體屬性(如尺寸、低可觀察性、射程、任務系統和單元成本)與任務需求之間取得平衡。確定這些設計特征之間的適當權衡,將為制定能最大限度提高空軍戰斗力和投資回報的 CCA 部隊設計提供依據。這些 CCA 將是互補和補充能力,不會減少空軍對第五代戰斗機和其他先進載人系統的需求。

  • 美空軍應制定作戰概念,使用消耗性和可回收/可隱身的 CCA 作為先頭部隊,破壞對手的防空和導彈防御以及其他 A2/AD 行動。這些作戰概念應涉及 CCA 如何作為先頭部隊,使對手的反空目標定位復雜化,識別其高價值防空節點,并使對手防御系統將其空對空和地對空武器消耗在成本較低的無人系統上。這與利用 CCA 提高空軍打消耗戰的能力不同。無人系統與新的、破壞性的、成本高昂的作戰概念相結合,可以創造出對手難以抗衡的非對稱組合,而不是依靠 CCA 簡單地產生更多的規模性。

  • 美空軍應大規模采購 CCA,以提高其向高度競爭地區投射負擔得起的反空力量的能力。CCA 可通過與第五代飛機和其他非載人系統的協作增強戰斗力,同時也可獨立運行,以增加空軍在高度競爭環境中遠距離投射武器和傳感器的能力。能夠充當穿透性 "武器卡車 "的 CCA 設計將有助于抵消對手不斷增長的反空力量,提高空軍第五代戰斗機的生存能力,并增加載人戰斗機的武器數量。這些 CCA 應具備一定的生存能力和航程,以確保它們能到達武器發射點。空軍未來的兵力組合還應包括可從非隱身轟炸機和戰斗機上發射的遠距離 CCA,以干擾對手的防空作戰,并幫助為能力更強的對空飛機鋪平道路。

  • 美空軍應裝備 CCA,以減少對印度洋-太平洋和其他戰區大型固定空軍基地的依賴。減少空軍目前在太平洋戰區對擁有長跑道的主要作戰基地的依賴,將提高空軍在遭受攻擊時按照其 "敏捷作戰部署 "概念的設想出動作戰架次的能力。可在短跑道上運行或不使用跑道進行發射的聯合作戰指揮中心將有助于形成更加分散、更具彈性的前沿態勢。分布式 CCA 作戰地點網絡也會使對手發現、固定和攻擊空軍反空力量的能力變得更加復雜,因為此時空軍反空力量正處于最脆弱的狀態:在地面準備出擊。

  • 隨著時間的推移,美空軍應通過開發新彈藥或調整現有武器以最大限度地利用其有效載荷能力來提高其 CCA 的殺傷力。空軍在迭代未來的 CCA 設計時,應利用小型發動機、緊湊型火箭發動機和小型化組件等技術,設計出更小的武器,從而增加 CCA 每次出動可攻擊的目標定位數量。這對迅速阻止大國進攻的行動取得成功至關重要。

  • 美國防部應與國會合作,增加空軍的資金投入,以建立一支將無機組人員的 CCA 與第 5 代和第 6 代作戰飛機相結合的部隊設計,用于決定性的反空襲行動。數十年的預算不足造成了空軍的高風險,因為它缺乏應對重大同級沖突所需的兵力、現代化能力和戰備狀態。要扭轉這種頹勢,需要在十年或更長的時間內將空軍的年度預算增加 3%至 5%,以采購 CCA,增加 F-35A 的采購量,采購其他新型對空武器系統,并改進空軍基地防御,以應對同級沖突。

  • 還需要進行分析,以確定支持和維持前沿戰區高節奏 CCA 行動的能力和作戰概念。這些分析應涉及在印度洋-太平洋地區預先部署 CCA 及其后勤的要求、CCA 發射和回收行動的適當分散地點,以及在同級沖突期間維持大規模 CCA 作戰行動的物資和人員要求。確定 CCA 戰區后勤需求將是確定未來 CCA 設計屬性的關鍵一步。

圖:在 2021 年的一次演習中,通用原子公司的 MQ-20 Avenger 無人駕駛飛行器在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地的飛行測試中準備開始使用 Skyborg 自主核心系統。塔巴莎-阿雷拉諾(Tabatha Arellano)上士

米切爾研究所的兵棋推演和相關研究有力地支持了空軍的主張,即 CCA 將有助于緩解空軍現有的--以及不斷擴大的--威脅其實現空中優勢能力的能力差距。CCA 與有人駕駛的第五代和未來第六代戰斗機相結合,有可能擾亂對手的 A2/AD 行動,然后按照《國防戰略》的要求進行拒止并付出代價。鑒于對手大量裝備新型 A2/AD 武器系統,并將其擴散到威脅美國及其盟友安全的其他行為體,創建這種新型混合部隊設計的利害關系比以往任何時候都要大。

參考來源:Air & Space Forces Magazine

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美國特種作戰司令部固定翼項目執行辦公室(PEO-FW)提供特種作戰(SO)特有的有人和無人固定翼空中力量能力,以有效支持特種作戰部隊(SOF)。PEO-FW與作戰人員和各種開發和支持組織合作,同步進行采購活動,以部署一系列先進技術的傳感器、防御性反制措施、先進的航空電子設備和任務培訓系統。這種伙伴關系確保SOF固定翼飛機能夠在預期的威脅環境中完成任務,并解決老舊機隊的可支持性挑戰。美國海軍司令部的有人和無人固定翼飛機為特種部隊的空中機動性、空中加油支持、空中精確交戰以及空中情報、監視和偵察(ISR)能力提供了骨干力量。

他們通過MC-130H戰斗塔倫II、MC-130J突擊隊II和CV-22鶚式飛機等武器系統,為SOF在敵對地區內外提供關鍵的滲透、撤離和補給能力。AC-130J Ghostrider、AC-130W Stinger和AC-130U Spooky使用軍方通用的武器和特種部隊特有的Stand-off精確制導彈藥來對付各種高價值目標,提供關鍵的精確交戰和近距離空中支援。各種有人和無人系統通過U-28A飛機、JAVAMAN、MC-12 Liberty、Mid-Endurance UAS和MQ-9等系統為士兵、水兵、空軍、海軍陸戰隊和特遣部隊指揮官提供實時的全球空中ISR。特種部隊固定翼機隊的低密度、高需求的性質是用于繼續改進和維持部隊的采購方法的一個關鍵驅動因素。這些飛機的高操作節奏需要創新的手段,以納入能力和維持的改進,同時確保足夠的飛機可用性。

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