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美國海軍目前和計劃中的規模和組成、海軍艦船的年采購率、海軍造船計劃的預期承受能力、美國造船業執行海軍造船計劃的能力以及海軍退役現有艦船的建議，多年來一直是國會國防委員會的監督事項。

2016年12月，海軍發布了兵力結構目標，要求實現并維持一支由355艘一定類型和數量的艦艇組成的艦隊。2018財年國防授權法案》（H.R. 2810/P.L. 115- 91，2017年12月12日）第1025條將355艘艦艇目標定為美國政策。355艘艦艇的目標早于特朗普和拜登政府的國防戰略，也沒有反映出海軍希望在未來幾年轉向的新的、分布更廣的艦隊架構（即新的艦艇組合）。自 2019 年以來，海軍和國防部長辦公室（OSD）一直在努力制定 355 艘兵力目標的后續目標，以反映當前的國防戰略和新的艦隊架構，但一直未能就后續目標達成一致。2023 年 7 月 18 日的一份新聞報道稱，海軍于 2023 年 6 月 20 日向國會國防委員會提交了一份國會授權的戰力艦艇評估與需求報告（BFSAR），該報告要求未來艦隊擁有 381 艘兵力艦艇。目前尚不清楚政府是否贊同將 381 艘艦船的艦隊作為海軍新的兵力目標。

海軍提出的 2024 財年預算要求提供 328 億美元的造艦經費，用于采購 9 艘新艦艇，包括 1 艘哥倫比亞（SSBN-826）級彈道導彈潛艇、2 艘弗吉尼亞（SSN-774）級攻擊潛艇、2 艘阿利-伯克（DDG-51）級驅逐艦、2 艘星座（FFG-62）級護衛艦、1 艘 AS（X）級潛艇補給艦和 1 艘約翰-劉易斯（TAO-205）級油船。海軍 2024 財年擬議預算還提議退役 11 艘艦艇，其中包括兩艘相對年輕的瀕海戰斗艦（LCS）。海軍 2024 財年的五年造艦計劃（2024 財年-2028 財年）共包括 55 艘艦艇，即平均每年 11 艘。考慮到海軍艦艇的平均表面壽命為 35 年（這一規劃系數假定所有海軍艦艇都將服役至其預期服役期結束），如果平均每年造 11 艘艦艇的速度持續 35 年，那么海軍的規模將在 35 年內（即到 20 世紀 60 年代）增至 385 艘。

2003 年 8 月，海軍的兵力艦艇數降至 300 艘以下（此類艦艇可計入海軍的報價規模和海軍 355 艘兵力結構目標），此后，海軍的兵力艦艇數總體保持在 270 至 300 艘之間。截至 2023 年 9 月 25 日，海軍擁有 295 艘兵力艦。海軍預計，根據其提交的 2024 財年預算，海軍將在 2024 財年末包括 293 艘兵力艦，在 2028 財年末包括 291 艘兵力艦。

2024 財年 30 年（2024 財年-2053 財年）造船計劃與 2023 財年 30 年（2023 財年-2052 財年）造船計劃類似，包括三個潛在的 30 年造船概況和由此產生的 30 年兵力水平預測，分別稱為 PB2024（總統 2024 財年預算）、備選方案 2 和備選方案 3。PB2024 和備選方案 2 假設造船資金沒有實際增長（即高于通貨膨脹率），而備選方案 3 假設造船資金有一定的實際增長。根據 PB2024，海軍將在 2039 財年至 2040 財年達到 331 艘艦船的高峰，然后在 2053 財年降至 319 艘。根據替代方案 2，海軍將在 2039 財年達到 331 艘艦艇的高峰，然后在 2053 財年降至 328 艘。根據替代方案 3，海軍將在 2042 財年增加到 356 艘載人艦船，并在 2053 財年繼續增加到 367 艘載人艦船。

美海軍的 "哥倫比亞"（SSBN-826）級彈道導彈潛艇（SSBN）計劃是一項設計和建造12艘新型SSBN的計劃，以取代海軍目前由14艘老舊的 "俄亥俄 "級SSBN組成的兵力。自2013年以來，海軍一直將 "哥倫比亞 "級項目作為海軍最優先的項目。海軍于 2021 財年采購了第一艘 "哥倫比亞 "級艦艇。

海軍 2024 財年擬議預算要求采購該級艦的第二艘艦艇。海軍提交的 2024 財年預算估計，第一艘和第二艘艇的采購成本分別為 151.791 億美元和 92.853 億美元（即約 152 億美元和 93 億美元）。首艇的采購成本遠高于該級后續艦艇的采購成本，因為首艇包括了該級艦艇的大部分詳細設計/非經常性工程（DD/NRE）費用。(海軍預算的長期做法是將新級艦艇的詳細設計/非經常性工程（DD/NRE）費用納入該級艦艇首艇的總采購費用中）。首艦的估計采購費用包括計劃費用 65.576 億美元，這意味著（基本上）該級艦的 DD/NRE 費用。除去計劃費用，首艦的估計實際建造費用為 86.215 億美元。

該級艦的第三艘、第四艘和第五艘計劃在 2026 財年、2027 財年和 2028 財年采購，每艘的采購成本估計約為 82 億美元或 83 億美元。海軍提交的 2024 財年預算估計，12 艘該級艦艇的總采購成本為 1 127 億美元（按當年美元計算），或平均每艘 93.876 億美元（按當年美元計算）。

該級艦的前兩艘艦艇由增量資金供資，這意味著每艘艦艇的采購費用被分為多個年度增量。第一艘艇的采購經費在 2021 財年至 2023 財年分三次遞增，第二艘艇的采購經費計劃在 2024 財年和 2025 財年分兩次遞增。

海軍 2024 財年擬議預算要求為第二艘艇提供 24.436 億美元（即約 24 億美元）的采購資金，并為 2026 財年及其后幾年采購的 "哥倫比亞 "級艇提供 33.907 億美元（即約 34 億美元）的預先采購 (AP) 資金。

國會在 "哥倫比亞 "級項目上面臨的問題包括以下幾點：

• 由于技術挑戰和/或與資金相關的問題，"哥倫比亞 "級首艇的設計和建造可能會出現延誤，這可能會危及海軍是否有能力在 2031 年為首次預定的威懾巡邏做好準備，屆時該艇將取代第一艘即將退役的 "俄亥俄 "級 SSBN 進行部署；

• 該計劃成本增長的風險；

• "哥倫比亞 "級項目對海軍其他項目（包括其他造船項目）可用資金的潛在影響；以及

• 同時建造 "哥倫比亞 "級潛艇和 "弗吉尼亞 "級攻擊型核潛艇（SSNs）對工業基礎的潛在挑戰。

由美國導彈防御局（MDA）和海軍實施的宙斯盾彈道導彈防御（BMD）計劃使海軍的宙斯盾巡洋艦和驅逐艦具備了執行BMD行動的能力。具備 BMD 能力的宙斯盾艦艇在歐洲水域執行任務，抵御來自伊朗等國的潛在彈道導彈襲擊；在西太平洋和波斯灣執行任務，抵御來自朝鮮和伊朗等國的潛在彈道導彈襲擊。隨著時間的推移，具備 BMD 能力的宙斯盾艦艇數量不斷增加。MDA 在提交的 2024 財年預算中指出，"到 2024 財年末，總共將有 53 艘具備 BMD 能力的[宙斯盾]艦船需要維護支持"。

宙斯盾 BMD 計劃的資金主要來自 MDA 的預算。海軍預算為 BMD 相關工作提供了額外資金。MDA 提出的 2024 財年預算要求為 "宙斯盾 "BMD 計劃提供總額為 17.472 億美元（約合 17 億美元）的采購和研發經費，包括為波蘭和羅馬尼亞的兩個 "宙斯盾 "岸基基地提供經費。MDA 的預算還包括宙斯盾 BMD 計劃的運行和維護 (O&M) 以及軍事建設 (MilCon) 經費。

國會在 "宙斯盾 "BMD計劃方面需要解決的問題包括以下幾個方面：

• 是否批準、否決或修改 MDA 為該計劃申請的年度采購和研發資金；

• MDA 的成本估算和成本報告是否充分；

• 宙斯盾 BMD 計劃在保衛美國本土免遭洲際彈道導彈攻擊方面應發揮何種作用；

• 具備 BMD 能力的宙斯盾艦艇的所需數量與可用數量；

• BMD 行動可能對海軍宙斯盾艦隊造成的負擔，以及是否有替代方法來執行目前由美國海軍宙斯盾艦執行的 BMD 任務，例如建立更多的 "宙斯盾 "岸基基地；

• 盟國分擔負擔--盟國對地區 BMD 能力和行動的貢獻與美國海軍對海外地區 BMD 能力和行動的貢獻相比如何；

• 是否將夏威夷的 "宙斯盾 "試驗設施轉為陸基 "宙斯盾 "BMD 作戰基地；

• 艦載激光器在未來幾年為海軍末端階段 BMD 行動做出貢獻的潛力，以及這最終可能對所需艦載 BMD 攔截導彈數量產生的影響；以及

• 宙斯盾 BMD 計劃的交付、測試和技術風險。

引言

美國海軍希望在2030年代中期開始采購一種新型核動力攻擊潛艇（SSN），稱為下一代攻擊潛艇或SSN（X）。SSN（X）將是 "弗吉尼亞 "級 SSN 設計的后繼者，海軍自 1998 財年以來一直在采購該級 SSN。海軍提出的 2024 財年預算要求為 SSN(X) 項目提供 5.447 億美元的研發經費。

美國海軍的潛艇

美國海軍擁有核動力彈道導彈潛艇（SSBNs）、核動力巡航導彈和特種作戰部隊潛艇（SSGNs）以及核動力攻擊潛艇（SSNs）。SSNs 是通用潛艇，可在和平時期和戰時執行各種任務。

弗吉尼亞級計劃

如上所述，自1998財年以來，海軍一直在采購 "弗吉尼亞 "級SSN（圖1）。自 2011 財年以來，海軍一直以每年兩艘的速度進行采購。如果以每年兩艘的速度采購，配備弗吉尼亞有效載荷模塊（VPM）的弗吉尼亞級 SSN 目前的采購成本估計約為每艘 43 億美元。(2019財年及其后幾年采購的大多數 "弗吉尼亞 "級潛艇都將配備VPM，這是一個額外的艇身中段，配備四個大直徑垂直發射管）。有關海軍潛艇項目的更多信息，請參閱 CRS 報告 RL32418，海軍弗吉尼亞（SSN774）級攻擊潛艇的采購： 羅納德-奧羅克（Ronald O'Rourke）撰寫的 CRS 報告 R41129，海軍哥倫比亞（SSBN-826）級彈道導彈潛艇計劃： 羅納德-奧羅克（Ronald O'Rourke）撰寫的 CRS 報告 R41129，《海軍哥倫比亞（SSBN-826）級彈道導彈潛艇計劃：背景與國會議題》。

潛艇建造工業基地

美國海軍潛艇由位于康涅狄格州格羅頓和羅得島州昆塞點的通用動力公司電船分部（GD/EB）和位于弗吉尼亞州紐波特紐斯的亨廷頓英格爾斯工業公司紐波特紐斯造船廠（HII/NNS）建造。這是美國僅有的兩家能夠建造核動力船舶的造船廠。GD/EB 只建造潛艇，而 HII/NNS 還建造核動力航空母艦。潛艇建造工業基地還包括數百家供應商公司，以及分布在許多州的實驗室和研究設施。從供應商公司采購的用于建造潛艇的材料大多來自獨家供應商。

SSN(X) 計劃

計劃名稱

在 SSN(X) 名稱中，"X "表示船只的具體設計尚未確定。

采購時間表

海軍希望在 2030 年代中期從采購弗吉尼亞級艇轉向采購 SSN（X）艇。

圖 1. 弗吉尼亞級攻擊潛艇（SSN）

資料來源：丹-沃德《觀點：預算壓力如何促使 "弗吉尼亞 "級潛艇項目取得成功》（Opinion： 預算壓力如何促使弗吉尼亞級潛艇項目取得成功》，USNI 新聞，2014 年 11 月 3 日。圖片說明顯示的是 2012 年建造中的明尼蘇達號（SSN-783），并注明該照片由美國海軍提供。

SSN(X) 的設計

海軍指出，SSN(X) 的設計目的是應對近鄰對手爭奪水下霸權所帶來的日益嚴重的威脅。它將提供更快的速度、更大的水平有效載荷能力、更好的聲學優勢和非聲學特征，以及更高的作戰可用性。SSN(X) 將進行全頻譜水下作戰，并能與更多的艦外飛行器、傳感器和友軍兵力進行協調。它將保留并提高多任務（反潛戰（ASW）、反水面戰（ASuW）、打擊、特種作戰部隊（SOF）、水雷、海底戰爭（SSW）、情報、監視和偵察（ISR））能力以及在被拒水域的持續作戰能力。(2024 財年研究、開發、測試和評估預算說明，海軍賬戶，第 3 卷[預算活動 5]，第 1293 頁）。

海軍官員表示，海軍希望 SSN(X)兼具海軍快速和重型武裝 "海狼"（SSN-21）級 SSN 設計的速度和有效載荷、"弗吉尼亞 "級設計的靜音性和傳感器，以及 "哥倫比亞 "級設計的作戰可用性和使用壽命。這些要求可能會導致 SSN（X）的設計比最初的 "弗吉尼亞 "級設計更大，"弗吉尼亞 "級的水下排水量約為 7800 噸，也可能比最初的 SSN-21 設計更大，SSN-21 的水下排水量為 9138 噸。由于多年來為提高靜音效果和其他目的而進行的技術改造，美國海軍具有類似有效載荷的潛艇設計的排水量通常一代比一代大。

潛在采購成本

2022 年 11 月國會預算辦公室（CBO）關于海軍 2023 財年 30 年造艦計劃的報告指出，按 2022 財年不變美元計算，海軍估計 SSN(X) 的平均單位采購成本為 56 億美元，CBO 估計為 62 億至 72 億美元。CBO 的估計比海軍的估計高出約 11% 到 29%。CBO 報告指出，CBO 的估算假定 SSN(X) 設計的水下排水量比 SSN-21 設計的排水量大 11%。

國會面臨的問題

國會需要解決的問題包括

• 海軍是否準確確定了SSN(X)所需的能力，并準確分析了各種所需能力對SSN(X)成本的影響；

• SSN(X)項目對海軍其他優先項目資金的潛在影響，特別是如果CBO對SSN(X)采購成本的估算比海軍的估算更準確；

• SSN(X)由使用低濃縮鈾（LEU）而不是其他海軍核動力艦艇使用的高濃縮鈾（HEU）的反應堆提供動力在技術上是否可行，如果可行，這將對核軍備控制和不擴散努力以及 SSN(X) 的成本和能力產生什么影響；以及

• 每艘 SSN(X)是否應由 GD/EB 和 HII/NNS 聯合建造（建造維京級 SSN 所采用的方法，以及建造哥倫比亞級 SSBN 所采用的改進型方法），或者是否應完全在特定造船廠內建造單個 SSN(X)（建造早期海軍 SSN 和 SSBN 所采用的獨立造船廠方法）。

關于上述第三個問題，美國能源部（DOE）國家核安全局（NNSA）于 2020 年 1 月就 SSN（X）使用 LEU 的可能性向國會提交了一份報告，該報告由海軍以非機密形式提供給 CRS，其中指出，將 LEU 替換為現有的海軍燃料系統或圍繞未經證實的先進 LEU 燃料概念設計 VIRGINIA 級潛艇（即 SSN（X））的替代品是不切實際的。開發一種新設計的潛艇，使其日后能夠接受低濃鈾反應堆堆芯，還將涉及大量的余量（如增加船體尺寸），這在目前很難準確估計，而且實施起來成本高昂。如果美國未來的政策要求轉向使用 LEU，那么至少需要 15 年的先進燃料開發和大量投資。這樣的發展時間表使得在滿足海軍時間表的同時，設計一個使用 LEU 反應堆的首艦 VCS 替代方案變得不切實際。

2024 財政年度資金申請和國會行動

美國海軍的 2024 財年擬議預算為 SSN(X)項目申請了 5.447 億美元的研發經費，其中包括 3.616 億美元用于計劃要素（PE）0604850N（SSN[X]）中的項目 2368（SSN[X]級潛艇開發），該項目在海軍 2024 財年研發賬戶中的項目 154 中，以及 1.831 億美元用于 PE 0603570N（先進核動力系統）中的項目 2370（下一代快速攻擊核推進器開發），該項目在海軍 2024 財年研發賬戶中的項目 47 中。 在PE 0603570N（先進核動力系統）中的項目2370（下一代快速攻擊核推進發展）中投入1.83億美元，該項目在海軍2024財年研究與發展賬戶中的第47行。

眾議院和參議院軍事委員會在其關于 2024 財年國防授權法案（NDAA）（H.R. 2670/S.2226）的報告中建議批準海軍為該項目申請的資金。眾議院撥款委員會在其關于 2024 財年美國國防部撥款法案（H.R. 4365）的報告中建議批準第 47 項的申請，并將第 154 項的申請減少 8235 萬美元。參議院撥款委員會在其關于 2024 財年美國國防部撥款法案（S. 2587）的報告中建議將項目 47 的申請減少 2 700 萬美元，并將項目 154 的申請減少 3 975.4 萬美元。

H.R. 2670 第 1640 節禁止將資金用于研究或開發基于低濃縮鈾的海軍核燃料系統。S. 2226法案第3111節將限制將2024財年的資金用于研究和開發基于低濃縮鈾的先進海軍核燃料系統，直到向國會國防委員會提供某些確定結果。

由于成本、能力、政策和法規等因素，美國海軍（USN）和美國海岸警衛隊（USCG）艦艇上無人機系統（UAS）的使用目前受到限制。本分析報告的主要目的是研究 1-3 類 UAS 在執行情報、監視和偵察 (ISR)、搜索和救援 (SAR) 以及后勤任務時對水面艦艇性能的影響，并考慮小型 UAS 系統的哪些性能參數可能對執行這些任務最有意義。本研究使用的數據包括公開的無人機系統規格、艦船規格和指標，以及以前進行的成本/預算分析。這些信息被用來為潛在任務的各種模型提供信息，這一工具有助于根據用戶需求和成本分析選擇無人機系統。這些分析結果表明，無人機系統有利于其可能執行的任務--即相對于其他機載資產而言，能夠支持其較短的作戰時間和航程的任務。對于 ISR/SAR 場景，分析表明，與沒有航空資產的艦船相比，無人機系統可增加識別目標的數量，并縮短完全搜索作戰區域的總體時間。在后勤運送場景中，無人機系統被用于從港口取回貨物，與完全轉向港口的船只相比，無人機系統減少了運送貨物所需的成本和時間。

盡管目前美國海岸警衛隊（USCG）和美國海軍（USN）艦隊在較小的水面艦艇上使用的有機（即從艦艇上發射和回收）無人機系統（UAS）有限，但海軍作戰部長（CNO）的 2021 NAVPLAN [1] 包括了到 2045 年實現混合艦隊的目標。許多無人機系統資產能夠執行情報、監視和偵察 (ISR)、搜索和救援 (SAR) 以及輕型補給任務。在合適的行動中利用這些系統替代有人駕駛系統，可以節省實現任務目標所需的關鍵時間和精力。本研究旨在確定可提高美國海軍和美國海岸警衛隊艦艇執行關鍵任務性能的無人機系統參數，建立無人機系統行為和影響模型，與目前采用的替代方案進行對比，并提出一種方法，用于對考慮集成到水面艦隊的無人機系統替代方案進行早期評估。

本研究總結了無人機系統在一般情況下和海上環境中使用的相關文獻。研究還總結了所收集的有關無人機系統和船只類型的信息，以及它們的相關參數、規格和能力。然后，將收集到的信息綜合成 "無人機選擇工具"，分析無人機系統要求與船舶制約因素之間的相互作用。這個基于 Excel 的工具考慮了

• 哪些通用無人機系統參數在作戰場景中最有價值。
• 特定的無人機系統在這些參數上能達到什么能力。
• 哪些艦艇可以支持特定的無人機系統。

然后，該工具會計算出每種艦船類型可運行的無人機系統，以及每種無人機系統的相對價值。該工具可根據無人機系統、艦船類型和利益相關者偏好的實際數據輕松更新。利益相關者可利用該工具指導對特定無人機系統解決方案的進一步研究。

無人機選擇工具開發完成后，將考慮無人機系統對作戰方案的影響。這是通過場景開發和建模來實現的。首先，為 ISR、SAR 和后勤任務制定了名義上的作戰方案。然后，描述每種情景的相關指標（例如，搜索一個區域的平均時間）。最后，介紹包絡計算以及通過 ExtendSim [2] 進行的高保真模擬建模。ExtendSim 由 Imagine That Incorporated 公司開發，是一套功能強大的仿真軟件，可以進行連續、離散事件和其他形式的仿真建模[2]。然后使用這些模型來考慮各種艦船和無人機系統參數（例如無人機系統速度）的變化如何影響通過相關指標評估的任務性能。

對于所考慮的 ISR 場景，分析表明，加入無人機系統能力可顯著縮短搜索區域的平均時間。由于無人機系統的航拍時間是有限的，而搜索時間會隨著搜索范圍的擴大而增加，因此對較小區域的影響更大。隨著場景中目標數量的增加，無人機系統對縮短時間的影響也會增加。關于執行 ISR 任務的無人機系統參數，無人機系統的速度是關鍵--如果無人機系統的速度接近艦船的速度，無人機系統的影響就會減小。

在搜索和救援分析中，當使用無人機系統增加傳感器寬度時，無人機系統的能力可顯著縮短搜索箱的時間。在此，分析表明，無人機系統的總飛行時間是一個關鍵因素，無論是通過增加無人機系統還是延長續航時間來實現。無人機系統的傳感器寬度也是一個關鍵因素，傳感器范圍越寬，搜索箱所需的時間就越少。不過，雖然無人機系統可用來縮短搜索時間，但無人機系統的假定探測概率也很重要。如果探測概率較低，這種使用模式可能會導致總體探測次數減少。

還考慮了一種情況，即使用無人機系統提高總體探測概率，而不是增加傳感器寬度。在這種情況下，無人機系統實際上對場景時間沒有影響。與之前的合成孔徑雷達方案一樣，探測概率非常重要，在考慮的無人機系統探測概率較低的情況下，無人機系統對方案未探測到的影響可以忽略不計或為負值。在所考慮的無人機系統探測概率的高端（與假定的艦船探測概率相似），無人機系統對情景下未探測到的平均次數產生積極影響（即減少未探測到的次數）。最后，在需要發現的目標總數較少的情況下，無人機系統對未探測到目標的影響可以忽略不計，但隨著目標的增加，其影響也會增加。

此外，在水面艦隊中增加無人機系統執行 ISR 和 SAR 任務的影響方面，出現了以下趨勢：

• 在 ISR 情況下，無人機系統的速度是關鍵參數。
• 一般來說，在探測概率高的情況下，搜索次數越多，未探測次數就越少，而在探測概率低的情況下，搜索次數越多，未探測次數就越多。這意味著在獲取新系統時必須仔細考慮無人機系統傳感器。
• 與直覺相反，在搜索較小區域時，擁有無人機系統能力對 ISR 和 SAR 任務指標的影響更大。這是因為更大范圍的搜索需要更長的時間，而無人機系統的飛行時間有一個硬性上限。

當 ISR 和 SAR 環境中有更多目標需要尋找或確認時，無人機系統就更有可能產生影響。此外，還考慮了在水面艦隊中增加無人機系統的成本影響。分析表明，即使將無人機系統的采購成本計算在內，較小的現成商用無人機系統（COTS）解決方案的每小時成本也可能大大低于傳統的載人資產。隨著商用現貨無人機系統解決方案成本的增加，其每小時成本將接近載人資產成本的低端。這一分析取決于無人機系統的飛行小時數，因為其中包括固定采購成本。無人機系統資產的飛行時數越多，其比較單位成本就越低。本研究還考慮了無人機系統成本收支平衡的飛行小時數，或者說單個無人機系統的采購投資已經通過降低支持地面機隊的邊際成本而收回。這項分析假定無人機系統的飛行時數取代了載人資產的飛行時數。在此，如果假定所有無人機系統的飛行時數都能替代有人值守資產的飛行時數，那么成本較低和較高的 COTS 無人機系統都能迅速達到運行時數的盈虧平衡點。然而，對于成本較高的系統而言，運行小時盈虧平衡點在很大程度上取決于假定的替代率。對于假設的高端 COTS 無人機系統，如果單個無人機系統的 50%飛行小時可替代載人資產飛行小時，則達到運營小時盈虧平衡點的飛行小時數將比 100%替代率情況下增加約 680%。

歸根結底，在其他條件相同的情況下，將無人機系統納入水面艦艇編隊很可能會提高孤艦在 ISR 和 SAR 任務中的性能。將無人機系統集成到較小的水面艦艇中還將為指揮官提供更大的靈活性，以適應作戰挑戰。然而，并非所有的無人機系統都具備適當的速度、任務續航時間和航空電子設備組合，以提供有意義的能力。那些能夠提供有意義能力的無人機系統可能更大、更昂貴。這表明，必須謹慎選擇要集成的無人機系統。

該項目的目的是進行無偏見的研究，以確定基于場景，對彈藥和補給的需求的下一代后勤艦（NGLS）的最佳類型和數量。近幾十年來，美國海軍一直不受常規威脅或來自近似競爭對手的嚴重競爭的制約。海軍作戰部長（CNO）和海軍陸戰隊司令（CMC）的指導促使海軍部（DON）追求大國競爭，并重新計算軍事力量對對手的優勢和劣勢。這種對創新和能力優勢需求的增加提供了新的概念，如分布式海上作戰（DMO）、有爭議環境下的沿岸作戰（LOCE）和遠征先進基地作戰（EABO）。這些概念改變了美國海軍在有爭議的環境中使用和分配其部隊的方式。戰略機動性和戰斗后勤部（N42）的人員提出了一個復雜的問題：海軍如何才能在后勤上支持和維持這些分布式部隊，而又不至于讓對艦隊的長期維持至關重要的戰斗后勤部隊（CLF）艦艇承擔不必要的風險？本文提供了一個框架，使用轉運數學模型來重新武裝和補給未來的后勤需求，以支持LOCE、DMO和EABO。

美國空軍米切爾研究所發布了名為《理解B-21:美國空軍威懾轟炸機》的報告，針對當前的B-21“突襲者”隱身轟炸機采購計劃提出了新的建議。按照美國空軍現在的計劃，B-21的采購量可能達到132架，形成世界上最大規模的隱身轟炸機部隊。米切爾研究所的報告對這個采購數量并不滿意，按照他們的計算，B-21的采購量應該達到225架甚至更多，加上留用的B-52，轟炸機總數要達到300架以上，才能夠滿足未來中美沖突的作戰需求。那么，這個數字是怎么來的呢？

執行總結

70多年來，在所有威脅環境中進行大規模遠程打擊的能力一直是美國的一個決定性軍事優勢。空軍的遠程轟炸機為戰區指揮官提供了打擊廣泛的敵方目標的能力，否則美國和盟國部隊將無法進入這些目標。今天，這一優勢被嚴重削弱了。自冷戰以來連續削減兵力，再加上未能獲得小批 "銀彈 "的隱形轟炸機，意味著空軍在進入2023年時只有141架B-52Hs、B-1Bs和B-2s--大約是其1989年轟炸機部隊規模的三分之一。這種規模的部隊無法滿足日益增長的全球精確打擊的需求，包括在有爭議和高度爭議的環境中的行動，這已成為同行沖突的規范。好消息是空軍將很快投入使用B-21突擊機，這是世界上最先進的隱形轟炸機。持續的挑戰將是確保B-21項目獲得資源，以迅速獲得滿足作戰需求的庫存。這將需要避免類似于預算驅動的決定，這種決定幾乎侵蝕了自冷戰以來該部門所有的先進作戰飛機采購，如B-2、F-22和現在的F-35A。

本報告評估了重建美國轟炸機部隊的必要性，該部隊有能力同時擊敗同行在印度-太平洋地區的行動，可信地威懾另一個戰場上的機會主義侵略者，并阻止對美國的核攻擊--這都是2022年國防戰略（NDS）的要求。

近年來完成的多項獨立研究加強了對大幅增加轟炸機部隊的需求。那些質疑這項建議的人應該考慮到，轟炸機在擁有射程、生存能力和武器能力方面是獨一無二的，可以迅速挫敗中國對臺行動或其他對美國安全利益至關重要的印太地區既成事實的攻勢，這是美國防部（DOD）的節奏威脅。在迅速投入大量新的穿透力強的轟炸機方面的任何延遲都將繼續滑向一個規模不足的美國軍隊，它將難以擊敗中國并滿足其他國防戰略的要求。其他作戰飛機缺乏B-21的屬性，它們無法與B-21將為戰區指揮官提供的更多選擇相提并論。沒有 "突襲者"，就不存在這些選項的可行的 "B計劃"。

FAST項目（基于智能體的系統基礎技術）是一項為期三年的研究和開發工作，與位于紐約州羅馬的空軍研究實驗室簽訂合同。該項目從一開始就由美國海軍贊助，在項目的后期，美國空軍也做出了額外的貢獻。

該項目的主題是探索新的建模方法和基于模型的軟件生產技術，以提高所開發軟件的質量，同時縮短開發時間，提高設計的可重復使用性。在模型驅動的軟件和系統開發，以及海軍的任務工程有很大的相似性。傳統上，這兩個過程都是以自下而上的方式開發，而自上而下的方法則更有針對性和前景。這種自上而下的方法的最初步驟必須是一個概念模型，概述基于一組給定事實達到預期目標所需的所有（概念）決策。對于任務工程來說，這個決策建模器有助于確定所有需要做出的關鍵決策，以及相應的任務，以便規劃和執行一個成功的任務。對于軟件或系統工程師來說，決策建模器概述了設計中的系統的關鍵語義和相應結構。雖然存在對系統工程的建模支持，在某種程度上也存在對軟件工程的建模支持，但沒有任何工具支持將決策建模器作為系統或軟件設計模型的一個完全集成部分來建立。因此，由于其根源在于系統建模語言（SysML），任務工程也缺乏決策建模能力。

我們通過為統一建模語言（UML）建模工具MagicDraw（又名Cameo）開發決策建模器能力，作為一個可加載的插件，與商業上可用的插件，如SysML、UAF等兼容，縮小了這一差距。決策建模器實現了決策模型和符號OMG標準所定義的決策需求圖的增強型變體，但在其他方面偏離了OMG標準，以提供更復雜的決策表達建模、決策仿真能力，以及與SysML（v1.x）的無縫集成能力。為了在更大的仿真場景中進行協作，我們為MagicDraw開發了第二個插件（名為SimCom），允許決策建模器的仿真能力與外部仿真系統（如高級仿真、集成和建模框架（AFSIM））之間進行實時協作。SimCom插件實現了一個受 "高級架構"（HLA）仿真協議啟發的輕量級協議。我們用決策建模器和AFSIM之間的協作場景展示了這種能力。

雖然決策建模器的工作使我們偏離了開發時間和空間（4D）、基于模式建模方法的最初計劃，但我們的深入合作和對SysML v2的貢獻，在很大程度上彌補了這一點，提交給OMG。SysML v2已經達到了與我們最初計劃的相似的4D特征。在SysML v2環境下重建決策建模器將是一項有趣和有益的任務。除了參與SysML v2的工作，該項目還在其他幾個OMG標準的開發中起到了主導作用。

方法、假設和程序

相關標準及技術

許多建模方法包括隱含或嵌入的決策制定。這些建模案例有流程圖、活動圖、業務流程模型等等。決策建模作為一門專門的學科是比較新的。對象管理小組創建了決策建模和符號（DMN）規范，最初是為了使BPMN1業務流程模型中的決策更加明顯，并支持更詳細的決策過程。這段歷史的缺點是，DMN現在與BPMN的關系非常緊密，尤其是在元模型層面。因此，DMN，不能直接與UML或SysML集成。為了使DMN風格的決策建模與UML和SysML模型協作，特別是使現有的UML建模工具能夠進行DMN風格的決策建模，必須創建一個決策建模UML配置文件，與DMN元模型密切相關。

目標建模環境

決策建模器的開發和目標部署平臺是MagicDraw 19.0 SP4版本。MagicDraw（也被稱為Cameo）是一個UML建模工具，由No Magic公司開發和銷售。No Magic最近被Dassault Systèmes收購，Dassault Systèmes將繼續進一步開發和銷售這個工具，可能會用不同的名字。

MagicDraw是一個用Java實現的UML建模工具。它支持并使用一個插件架構來擴展其建模能力，涵蓋其他基于UML的建模語言和方法，如SysML、UAF和其他。一個OpenAPI工具箱可以用來支持自定義插件的開發。

圖 2 - MagicDraw（又名 Cameo）環境中的決策建模器

決策建模器和SimCom通信引擎是由FAST項目為MagicDraw開發的兩個定制插件。SimCom插件沒有任何先決條件，而決策建模器插件的功能需要SysML和Alf插件的存在。由于UAF是基于SysML的，決策建模器也可以用于基于UAF的企業模型。決策建模器和SimCom插件的安裝程序都與MagicDraw資源管理器一致。

標準制定

雖然在整個FAST項目中開發的技術是朝著符合相關標準的方向做出的最大努力，像OMG規范的元對象設施（MOF）、統一建模語言（UML）、系統工程建模語言（SysML）等；或者像世界網絡聯盟（W3C）開發的網絡本體語言（OWL）、資源描述符框架（RDF）或其他，但我們自己也大力參與了新標準的開發，即在對象管理小組內。

雖然標準的制定是繁瑣的工作，但它的回報是許多好處。某一主題的標準化要求它處于該主題發展的第一線。這項工作通常是在研究實驗室或高級開發部門的隱蔽處進行的。然后，標準化要求開發人員開放并與世界各地同行討論該主題，這在所有案例中都是有益的。

在FAST項目期間，我們參與了對象管理小組的幾個標準化任務。所有這些任務都是在FAST項目之前的某個時間開始的，但這些任務的持續工作和討論為FAST項目提供了重要的投入和科學效益。我們所參與的任務是： MOF到RDF的轉換，元模型擴展設施，系統工程建模語言第二版，智能體和事件元模型，以及不確定性建模的精確語義學。另見本文件后面的標準化活動一章，以及項目技術報告（CDRL A010）中的相應章節。

決策模型

決策模型由兩類元素組成：主動和被動元素。

• 主動元素是決策元素，它在模型執行過程中影響模型結果的整體結果（最高目標值）。根據OMG DMN規范，這些主動元素被定義： Decision、DecisionService和BusinessKnowledgeModel。

• 被動元素不包含任何決策邏輯，因此不直接影響模型的結果。它們可能需要協助連續的活躍元素之間的信息流，或者注釋決策模型。OMG DMN規范定義了以下兩個被動元素： InputData和KnowledgeSource。

我們決策模型的所有元素，無論是主動還是被動，都有相同的基本結構：它們將接受一個到多個輸入，稱為 "輸入事實"，并產生一個單一的輸出，稱為 "結果事實"。所有的事實都可以是單值或復值，在這種情況下，它們是單值的結構。

美海軍的輕型兩棲戰艦（LAW）計劃設想采購18至35艘新的兩棲艦，以支持海軍陸戰隊，特別是實施海軍陸戰隊新的作戰概念，即遠征先進基地作戰（EABO）。海軍此前曾設想在2023財年采購第一艘LAW，但海軍提交的2023財年預算將第一艘LAW的采購推遲到2025財年。海軍提出的2023財年預算要求為該計劃提供1220萬美元的研究和開發資金。

EABO概念的開發是著眼于與中國在西太平洋的潛在沖突情況。根據這一概念，海軍陸戰隊設想，除其他外，讓加強排規模的海軍陸戰隊部隊在戰區周圍機動，從一個島嶼到另一個島嶼，發射反艦巡航導彈（ASCM）并執行其他任務，以便與海軍和其他美國軍隊一起，為美國打擊和拒絕他國軍隊的海上控制行動。致命打擊艦將在這些行動中發揮重要作用，致命打擊艦將裝載、運輸、登陸，并隨后讓這些小型海軍陸戰隊部隊重新上岸。

與海軍目前的兩棲艦相比，致命性自主武器系統的體積要小得多，而且采購和操作的成本也低得多。根據海軍提交的2023財政年度預算，第一艘致命性自主武器系統將在2025財政年度采購，費用為2.47億美元，第二艘致命性自主武器系統將在2026財政年度采購，費用為2.03億美元，第三和第四艘致命性自主武器系統將在2027財政年度采購，總費用為2.90億美元（即每艘平均費用為1.45億美元）。第一艘導彈驅逐艦的費用將大大高于該計劃中的后續艦艇，因為第一艘導彈驅逐艦的采購費用將包括該級艦的大部分或全部詳細設計/非經常性工程（DD/NRE）費用。(傳統的海軍預算做法是將某一級別艦艇的DD/NRE費用大部分或全部包括在該級別主力艦的采購費用中）。

海軍提出的 "羅氏 "號可以由美國幾個造船廠中的任何一家建造。海軍的基本傾向是由一家船廠建造所有的艦艇，但如果這樣做可以使計劃更快、更便宜地實施，海軍對由多家船廠按照相同的設計建造艦艇持開放態度。海軍在提交的2023財政年度預算中指出，第一艘長須鯨的建造合同將于2024年12月授予，該艦將于2028年7月交付。

致命魚雷計劃給美國會帶來了一些潛在的監督事項。美國會面臨的問題是是否批準、拒絕或修改海軍的年度資金請求和設想的該計劃的采購戰略。美國會關于該計劃的決定可能會影響海軍和海軍陸戰隊的能力和資金需求以及美國的造船工業基礎。

美國海軍希望開發和采購三種類型的大型無人航行器（UV），稱為大型無人水面航行器（LUSV）、中型無人水面航行器（MUSV）和超大型無人水下航行器（XLUUVs）。海軍2023財年擬議預算要求為這些大型UV和LUSV/MUSV啟用技術提供5.493億美元的研究和開發資金，并為XLUUV和其他海軍UUV的核心技術提供6070萬美元的額外資金。

海軍希望獲得這些大型UVs，作為將海軍轉移到一個更加分布式艦隊架構的一部分工作，這意味著一種艦艇組合，將海軍的能力分散到更多的平臺上，并避免將艦隊整體能力的很大一部分集中到相對較少的高價值艦艇上（即一種避免 "把太多雞蛋放在一個籃子里 "的艦艇組合）。海軍和國防部（DOD）自2019年以來一直在努力制定一個新的海軍部隊目標，以反映這種新的艦隊組合。2022年4月20日發布的海軍2023財年開始30年（2023財年-2052財年）的造艦計劃，總結了對新的兵力目標進行的研究結果。這些研究概述了潛在的未來艦隊擁有27至153艘大型USV和18至51艘大型UUV。

海軍設想LUSV的長度為200英尺到300英尺，滿載排水量為1,000噸到2,000噸，這將使它們達到輕巡洋艦的大小(即比巡邏艇大，比護衛艦小的艦艇)。海軍希望LUSV是低成本、高端耐力、可重新配置的艦艇，有足夠的能力攜帶各種模塊化有效載荷--特別是反水面戰（ASuW）和打擊有效載荷，主要是指反艦導彈和對陸攻擊導彈。每艘LUSV可以配備一個垂直發射系統（VLS），有16到32個導彈發射管。盡管被稱為UV，LUSV可能被更準確地描述為選擇性或輕度載人的艦艇，因為它們有時可能有一些船員，特別是在近期內，當海軍制定LUSV的啟用技術和作戰概念時。根據海軍2023財政年度的五年（2023-2027財政年度）造艦計劃，海軍采購LUSV的計劃將在2025財政年度開始。

海軍將MUSV定義為45英尺到190英尺長，排水量大約為500噸，這將使它們與巡邏艇的尺寸相當。海軍希望MUSV和LUSV一樣，是低成本、高端耐力、可重新配置的船只，可以容納各種有效載荷。MUSV的初始有效載荷將是情報、監視和偵察（ISR）有效載荷和電子戰（EW）系統。海軍2023財年開始的五年（2023-2027財年）造艦計劃不涵蓋2023-2027財年期間采購MUSV的計劃。

XLUUV的大小大致與地鐵車廂相當。首批5艘XLUUV在2019財政年度獲得資助，正在由波音公司建造。海軍希望使用XLUUV秘密部署Hammerhead水雷，這種水雷將被拴在海底，并配備反潛魚雷，大致類似于海軍冷戰時期的CAPTOR（封裝式魚雷）。根據海軍2023財年開始的五年（2023-2027財年）造艦計劃，通過其他采購，海軍（OPN）計劃在2024財年開始采購額外的XLUUV。

在對海軍2020-2022財年的擬議預算進行標記時，國會國防委員會對海軍的采購戰略是否提供足夠的時間來充分開發這些大型UV，特別是LUSV的作戰概念和關鍵技術表示關注，并包括旨在解決這些問題的立法規定。作為對這些標記的回應，海軍已經重組了LUSV項目的采購戰略，以便遵守這些立法規定，并在進入可部署單位的批量生產之前提供更多的時間來開發作戰概念和關鍵技術。

圖1. 支持LUSV和MUSV計劃的原型機