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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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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。

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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“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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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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2023年8月28日發布的 "復制者"(Replicator)是美國國防部(DOD)的一項計劃,由國防部國防創新單元(DIU)領導,旨在到2025年8月投入使用數千套無人系統。復制者計劃的第一條主線("復制者 1")是部署全域可隱蔽自主系統(ADA2)。可隱身系統是一種成本相對較低的系統,美國國防部可承受較大程度的系統損失風險。美國國防部官員表示,未來的工作重點可能會放在其他類型的無人系統上。國會面臨的一個關鍵問題是,是否批準、否決或修改國防部對 "復制者 "的撥款申請,以及國會是否掌握有關 "復制者 "的足夠信息,以評估其優點并對該計劃進行有效監督。

1 背景介紹

美國國防部官員稱,"復制者 "計劃借鑒了烏克蘭與俄羅斯沖突中的經驗教訓,烏克蘭在沖突中利用大量(據觀察家估計每月多達 10 000 套)低成本可減員系統來對抗俄軍的兵力優勢。美國國防部副部長凱瑟琳-希克斯(Kathleen Hicks)與參謀長聯席會議副主席一起負責監管 "復制者 "系統,她曾表示,"復制者 "系統旨在 "幫助(美國)克服(中國軍隊)在數量上的優勢:更多的艦艇、更多的導彈、更多的部隊"。

美國國防部官員將 "復制者 "描述為一項全領域計劃,可能包括自主的空中、地面、水面、水下和/或太空系統,代表了一系列能力和任務集。例如,希克斯副部長表示,"復制者 "可能包括 "分布式自行式ADA2[傳感器]系統吊艙",以提供近實時情報,"地面ADA2系統艦隊提供新型后勤支持......或確保國防部基礎設施的安全",或提供彈性通信的天基ADA2系統。

1.1 意圖

"復制者"旨在大規模部署無人系統,使美軍能夠將戰斗力分散到大量相對廉價的系統上。"復制者"的目的是

  • 避免美軍的戰斗力集中在數量較少、單個成本較高的平臺上(即避免把太多雞蛋放在一個籃子里);

  • 使對手更難瞄準和削弱美國的能力;以及

  • 為對手創造不利的成本交換比,即對手需要使用成本遠高于 "復制者 "系統的反制手段,如攔截導彈。

一些觀察家指出,根據 "復制者 "系統的能力,"復制者 "計劃可能會導致新軍事行動概念的發展,如蜂擁行動。蜂群是一組無機組人員系統中的一種合作行為,在這種行為中,無機組人員系統相互自主協調以完成任務。要部署蜂群技術,可能需要人工智能和/或網絡通信的進一步發展。

美國國防部官員表示,與航空母艦等單體成本高昂的大型系統相比,"復制者 "系統的建造和部署速度更快,在被后繼設計取代之前的使用時間也大大縮短。(但他們強調,"復制者 "的目的是補充而不是取代更精良的系統)。這些官員指出,"復制者 "的目的是改進國防部快速擴展、部署和創新新能力的流程。他們指出,"復制者 "還旨在加速美國無人機工業基礎的發展。

1.2 具體的“復制者”能力和系統

迄今為止,美國國防部一直拒絕公開 "復制者 "的具體能力或系統,因為國防部稱這是出于行動安全的考慮。希克斯副部長表示,國防部打算 "在我們選擇的時間、地點和方式 "披露 "復制者 "計劃的細節,包括有關具體能力和系統的信息。

1.3 現狀

美國國防部官員于 2024 年 1 月表示,他們已從競爭提案中挑選出第一批 "復制者 "系統,據報道,截至 2 月,他們正在最后確定第二批提案。一位官員表示,這兩批系統可能將重點放在軟件上,以實現系統協作,"創造致命效果,并應對針對不同威脅和......不同對手平臺的動態環境"。

作為 "復制者 "計劃的牽頭單位,DIU于2024年2月主辦了一次技術峰會,"向業界提供更多有關廣泛的'復制者'機會的詳細信息,并就如何將軍民兩用技術解決方案重新用于支持作戰需求舉辦研討會"。

2 美國國會面臨的問題

美國國會在“復制者”劃方面可能面臨的問題包括但不限于以下方面。

2.1 向國會提供的信息是否充分

一個關鍵問題是國會是否掌握有關 "復制者 "的充分信息,以評估其優點并對該計劃進行有效監督。一些國會議員表示,他們很難獲得有關 "復制者 "的信息,并要求國防部向他們介紹有關 "復制者 "能力、系統和作戰概念的更多細節。據報道,國防部已承諾提供此類簡報。

由于缺乏有關 "復制者 "的機密或非機密信息,有可能使人懷疑國防部是否從能力和成本方面對該計劃進行了充分分析。作為國防部年度預算申請行動的一部分,國會可以選擇立法規定 "復制者 "計劃的報告要求,或指示政府問責局(GAO)審查和評估國防部的 "復制者 "活動。

2.2 成本和資金來源

另一個問題是 "復制者 "計劃可能需要多少費用,以及國防部打算如何籌措這筆費用。在 2023 年 9 月 6 日的一次講話中,副部長希克斯表示,"復制者不是一個新的記錄項目......[國防部]不會在 2024 財政年度要求新的資金。國防部于 2024 年 1 月向國會提交了一份機密的 2023 財年重新規劃申請,表明國防部打算通過削減國防部其他計劃的資金來為 2024 財年的復制者活動提供資金。國防部要求在 2025 財年為 “復制者”提供 5 億美元,如果國會不在 2024 財年預算中為“復制者”劃撥這些資金,國防部將為“復制者”提交額外的 5 億美元 2024 財年重新規劃申請。

關于“復制者”的潛在總成本以及“復制者”所需資金對國防部其他項目資金的影響,目前公開的信息很少。一些觀察家擔心,為 "復制者 "提供資金可能會減少印太司令部(INDOPACOM)其他優先項目的資金,如彈藥和遠程反艦導彈。

一些觀察家向國會提出,提供不與單一財政年度掛鉤的資金對 "復制者 "計劃的成功至關重要,因為這樣做將擴大該計劃的資金來源。另一些人則認為,提供這種資金可能會削弱國會對國防部年度開支的控制權,從而削弱憲法賦予國會的財政權。

2.3 選定系統的有效性

另一個問題是,為 "復制者 "選擇的特定系統是否有可能實現國防部為這一倡議所提出的目標。在這一問題中,有一個問題涉及到 "復制者 "系統是否有能力滿足 INDOPACOM 的作戰需求,特別是系統是否能在有助于印度洋-太平洋地區作戰行動所需的較遠距離上運行。另一個影響有效性的因素是所選系統在潛在戰區特有的惡劣天氣條件下運行的能力。

2.4 技術、進度和成本風險

另一個問題涉及 "復制者 "計劃的技術、進度和成本風險。軍事分析家比爾-格林沃爾特(Bill Greenwalt)在 2023 年 10 月 19 日眾議院軍事委員會聽證會上作證說:"五角大樓的采購系統根本無法按照'復制者'計劃所提出的時間表行事,除非是在非常有限的情況下......而且只有在超出正常采購預算編制規則的情況下。"

持懷疑態度的人可能會說,從歷史上看,國防部在開發系統原型到將該系統部署到現場之間的所謂 "死亡之谷 "往往難以逾越。盡管國防部表示目前正在完善 Replicator 的采購戰略,但一些潛在的行業合作伙伴對國防部的方法表示擔憂,稱其 "非常混亂無序"。

2.5 倫理原則和國際承諾

另一個問題是,"復制者 "項目的實施是否符合國防部的倫理原則和國際承諾,這些原則和承諾在國防部的文件中都有概述,如《負責任的人工智能戰略和實施途徑》、《關于負責任地在軍事上使用人工智能和自主性的政治宣言》和《國防部指令 3000.09:武器系統中的自主性》。

2.6 軍事人員和部隊結構

另一個問題涉及復制者系統對軍事人員和部隊結構的潛在影響。在這一問題中,具體事項包括操作數千套無機組人員系統可能需要的人員數量(以及由此對可用于滿足國防部其他需求的人員數量產生的影響)、操作 "復制者 "系統人員的培訓要求,以及部署 "復制者 "系統是否需要改變國防部和軍種的組織結構。例如,一些觀察家建議在各軍種內設立專門的無人機部門。

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2021 年 11 月 18 日,通用原子航空系統公司 (GA-ASI) 在無人機系統 (UAS) 技術領域實現了一個重要里程碑。 GA-ASI 采用兩套復仇者(Avenger?) 無人機系統(每套均配備洛馬Legion Pod?),成功演示了如何將遠程空中威脅數據傳輸至指揮中心。這一壯舉標志著首次利用行業資助的資產,通過先進的算法來展示被動捕獲的傳感器數據的融合。

GA-ASI 高級項目高級總監 Michael Atwood 強調了這一成就的重要性,他表示:“這次由行業資助的首次飛行測試展示了 UAS 平臺和傳感器提供融合傳感器數據的成熟能力。” GA-ASI 和洛克希德·馬丁公司之間的合作取得了可喜的成果,表明具有先進傳感功能的協作自主平臺具有增強持久、共享空域態勢的潛力。

在南加州高沙漠上空的兩個小時飛行中,配備軍團吊艙的復仇者無人機檢測到附近有多架快速移動的飛機。 Legion Pod 的 IRST21? 紅外搜索和跟蹤系統與洛克希德·馬丁公司的融合軟件相結合,實時無縫集成兩個吊艙的傳感器數據。隨后,復仇者聯盟將這些融合數據傳輸到地面站,展示了協作工作的有效性。

洛克希德·馬丁公司傳感器和全球保障高級項目總監 Scott Roberson 強調了這一成就的重要性,他表示:“這是多架自主飛機上的 IRST 系統首次向地面用戶提供合并的空中威脅數據。”這些進步有助于制定通用作戰圖,從而增強跨領域聯合作戰的態勢感知。

本次演示中展示的融合技術此前曾在今年早些時候的“北方邊緣”作戰演習中進行過測試,當時該技術被集成到配備 F-15 的軍團吊艙和數據鏈中。 Legion Pod 是一種經過驗證的遠程無源 IRST 傳感器,已部署在各種平臺上,包括不同類型的“復仇者”無人機。隨著生產已經開始,Legion Pod 隨時準備在緊急情況下根據美國政府客戶的判斷來執行現實世界的任務。

未來,洛克希德·馬丁公司計劃擴大軍團吊艙技術的應用,即將進行的測試旨在將其與 F-16 進行集成,并探索 F-15 和 F-16 之間的傳感器融合。該傳感器的開放式設計有助于支持聯合全域作戰要求,適應替代數據鏈路架構。

此外,IRST 還提供了雷達的補充功能,可以被動掃描威脅而不發射電磁輻射,從而降低向對手發出警報的風險。當集成到多個聯網并向前運行的“機外傳感站”無人機(Off-Board Sensing Station,OBSS)中時,IRST 系統可以快速對潛在威脅的位置進行三角測量。然后,這些信息可以轉發給戰斗機、防空系統或其他無人機,以進行有效的對抗。

Legion Pod 傳感器的**開放任務系統 (OMS) **架構允許跨不同飛機平臺快速集成,從而降低與新平臺集成工作相關的復雜性和時間安排。這種多功能性強調了該技術在滿足不斷變化的任務需求方面的適應性。

GA-ASI 是一家領先的遙控飛機系統設計商和制造商,不斷突破無人駕駛航空領域的創新界限。憑借以 捕食者(Predator?) RPA 系列和 Lynx? 多模式雷達為代表的良好業績記錄,GA-ASI 始終致力于提供配備集成傳感器和數據鏈路系統的長航時、具有任務能力的飛機。

同樣,全球安全和航空航天公司洛克希德馬丁公司繼續引領技術系統和服務的進步。洛克希德·馬丁公司在全球擁有約 114,000 名員工,其對創新的承諾凸顯了其在塑造航空航天和國防未來方面的關鍵作用。

美國空軍分享了對機外傳感站(OBSS)計劃的新見解,揭示了其秘密發展和目標,這是一項重大啟示。此次披露是在通用原子公司的 XQ-67A 無人機首次飛行之后進行的,XQ-67A 是根據 OBSS 計劃開發的無人機。值得注意的是,一種名為“機外武器站”(OBWS)的伙伴無人機的存在已得到承認,該無人機配備了增強的性能和武器部署能力,盡管其目前的狀態仍然籠罩在神秘之中

1 隱形守護者:探索 OBSS 計劃和 Gambit 無人機的神秘世界

自兩年多前啟動以來,OBSS(進攻性對空傳感器系統)計劃一直處于保密狀態,使得分析師和愛好者只能從有限的信息中拼湊出其目的和功能。 OBSS 最初被認為是旨在擴大載人戰斗機傳感器覆蓋范圍的努力,特別是在空對空任務中,現已暗示將重點關注紅外搜索和跟蹤(IRST)系統等尖端技術。

通用原子公司是無人機系統領域的先驅,通過其隱形“復仇者”無人機一直處于展示 OBSS 相關功能的最前沿。這些配備吊艙 IRST 傳感器的復仇者無人機與其他各種平臺一起參加了嚴格的真實和模擬測試場景。這些測試特別深入研究了自主和人工智能支持的作戰領域,特別是在空對空作戰場景中。

IRST 的重要性在于其不受射頻干擾的影響,并且能夠檢測避開傳統雷達檢測的隱形目標。在隱身技術在有人和無人飛機以及巡航導彈中激增的時代,IRST 在態勢感知方面提供了至關重要的優勢。此外,它們的被動掃描功能降低了向對手發出警報的風險,提供了更隱蔽的監視手段。

部署多架配備 IRST 的 OBSS 無人機在網絡環境中運行具有巨大的戰略價值。通過對潛在威脅的位置進行三角測量并將這些信息迅速轉發給戰斗機、防空系統或其他無人機,OBSS 有能力徹底改變態勢感知和響應機制。

除了 IRST 之外,OBSS 無人機還可以集成大量其他傳感器,包括模塊化雷達和電子監視措施套件。此外,它們可能在推進合作自主概念方面發揮關鍵作用,其中無人駕駛戰斗機與有人平臺無縫協作。這些無人機可以充當分布式傳感器節點、電子戰資產,甚至可以在人類操作員的監督下執行動能攻擊。

圖:通用原子航空系統公司 (GA-ASI) Gambit 1 自主傳感平臺的藝術渲染。圖片:GA-ASI

2 紅外搜索和跟蹤 (IRST) 系統:徹底改變現代戰爭和監視

紅外搜索和跟蹤(IRST)系統的開發和部署代表了軍事監視和作戰策略領域的關鍵進步。與依靠無線電波來檢測和跟蹤目標的傳統雷達系統不同,IRST 系統利用紅外技術來識別和監控熱特征。這種方法在隱身性和精確性方面具有顯著優勢,使 IRST 系統成為現代戰爭武器庫中的重要組成部分。本文深入探討了 IRST 系統的演變、運行機制、戰略重要性和未來前景,全面概述了它們在塑造當代和未來軍事能力中的作用。

2.1 歷史沿革與技術發展

IRST 技術的誕生可以追溯到冷戰時期,即 20 世紀 50 年代和 1960 年代左右,當時超級大國之間的緊張局勢不斷升級,對先進監視和瞄準系統的需求變得顯而易見。主要目標是設計一種能夠探測飛機而不發出可能被敵人攔截或干擾的可探測信號的系統。第一代 IRST 系統很初級,提供的范圍和精度有限。然而,紅外技術在隱形作戰中的潛力是不可否認的,并引發了持續的研究和開發。

幾十年來的重大技術進步極大地提高了 IRST 系統的功能。現代 IRST 系統配備了高靈敏度紅外傳感器和先進的信號處理算法,即使在具有挑戰性的環境條件下,也可以遠距離檢測和跟蹤多個目標。將 IRST 系統集成到戰斗機、海軍艦艇和地面監視平臺中,顯著增強了探測能力,同時又不影響這些資產的隱身性。

2.2 運作機制及優勢

IRST 系統的工作原理圍繞著檢目標體發射或反射的紅外輻射。每個溫度高于絕對零的物體都會發出紅外輻射,這些系統可以檢測和分析。 IRST 系統的核心是其紅外傳感器,通常是冷卻或非冷卻焦平面陣列,能夠檢測物體與其背景之間的細微溫度差異。

IRST 系統相對于雷達的主要優勢之一是其無源特性。由于 IRST 系統不發射任何輻射,因此敵軍幾乎無法察覺它們,從而提供了顯著的隱形優勢。這一特性在空對空作戰場景中特別有用,在空對空作戰場景中,避免被發現可能是成功與失敗的區別。此外,IRST 系統不受雷達干擾和欺騙技術的影響,使其在電子戰環境中可靠。

2.3 現代戰爭中的戰略重要性

IRST 系統在現代戰爭中的戰略重要性怎么強調都不為過。在空戰中,配備 IRST 的戰斗機可以在視距之外探測并交戰敵機,而不會暴露其位置。這種能力對于獲得空中優勢至關重要。在海戰中,IRST 系統可以檢測和跟蹤反艦導彈和隱形飛機等來襲威脅,提供關鍵的早期預警信息。

此外,IRST 系統與雷達和電子戰系統等其他傳感器技術的集成可以實現全面的態勢感知,從而增強決策和戰術規劃。在傳統雷達系統受到損害或無效的環境中有效運行的能力凸顯了 IRST 技術在當代沖突場景中的戰略價值。

2.4 未來的前景和挑戰

IRST 技術的未來似乎充滿希望,正在進行的研究旨在進一步提高靈敏度、范圍和辨別能力。緊湊、節能系統的開發將實現跨一系列平臺的更廣泛集成,包括無人機(UAV)和小型戰術單位。人工智能和機器學習算法的發展也為改進目標的自動檢測和分類、減少操作員的認知負擔和增加反應時間提供了機會。

然而,IRST 技術的進步并非沒有挑戰。隱形技術和對抗措施的日益復雜需要 IRST 傳感器功能和信號處理技術的不斷創新。此外,將 IRST 系統集成到現有和未來的平臺中需要仔細考慮重量、功耗以及與其他系統的互操作性等因素。

3 探索通用原子公司的 XQ-67A OBSS 和 Gambit 無人機

通用原子公司開發的 OBSS(機外傳感站)計劃和 Gambit 系列無人機代表了美國空軍無人機能力的重大飛躍。 OBSS 計劃由空軍研究實驗室 (AFRL) 發起,旨在部署能夠領先于戰斗機的無人機,將目標信息和其他關鍵威脅數據傳遞回有人戰斗機。

2024 年 2 月,通用原子公司推出了該項目的無人機產品 XQ-67A,并準備進入飛行測試。該飛行器是為空軍協同作戰飛機 (CCA) 計劃提出的 Gambit 系列飛機的一部分,展示了無人駕駛作戰飛行器的未來,重點關注速度、加速設計流程和實質性能力增強??。

2021 年 10 月,AFRL 授予通用原子公司和 Kratos 相同的價值 1770 萬美元的 OBSS 開發合同,開發周期為 12 個月。通用原子公司提交的產品“Gambit”經過了嚴格的設計審查,最終決定繼續生產和飛行測試。 OBSS 計劃被描述為尋求一種維護成本低的模塊化、消耗性無人機,旨在通過飛行演示驗證可消耗級飛機的低成本設計和制造方法。

通用原子公司于去年 3 月推出的 Gambit 無人機系列展示了獨特的無人機設計方法,強調模塊化和執行各種任務的能力。 Gambit 系列圍繞通用核心模塊構建,包括多種不同的飛機,每種飛機均設計用于特定任務,例如偵察、戰斗、訓練和隱形任務。這種模塊化方法,其中一個通用的 Gambit Core 封裝了基本功能,并占各種型號價格的大約 70%,旨在降低成本、提高互操作性并加強變體的開發。四個初始模型——Gambit 1(偵察和監視無人機)、Gambit 2(空對空戰斗機)、Gambit 3(訓練工具)和 Gambit 4(戰斗偵察模型)——展示了多功能性無人系統可以為現代空戰和偵察任務帶來的戰略能力??。

這種無人機系統的創新方法將 OBSS 計劃的戰略能力與 Gambit 系列的模塊化設計相結合,凸顯了軍事航空領域的重大轉變。通過利用先進的傳感、自主操作和模塊化設計,這些項目旨在增強美國空軍執行復雜任務的能力,提高效率、安全性和戰術優勢。

XQ-67A OBSS 設計和 Gambit 無人機之間的聯系雖然沒有得到官方證實,但通過通用原子公司的各種元素和披露強烈暗示。 XQ-67A 是為空軍研究實驗室的機外傳感站 (OBSS) 項目開發的,與 Gambit 系列無人機共享關鍵設計原則和技術基礎。 OBSS XQ-67A 和 Gambit 無人機的模塊化和適應性設計方法證明了這種聯系。

通用原子公司的 Gambit 系列由圍繞通用核心模塊開發的無人機組成,旨在執行多種任務,包括空戰、偵察和監視。這個通用核心模塊封裝了起落架、航空電子設備和其他關鍵系統等基本功能,在各種型號的成本和設計中占據了很大一部分。 Gambit 系列的模塊化特性可實現規模經濟、互操作性和簡化變體開發??。

OBSS 計劃旨在制造一種能夠在戰斗機之前飛行以中繼目標和威脅數據的無人機,與 Gambit 無人機提供的戰略能力相一致。 XQ-67A 專為 OBSS 計劃而設計,具有 Gambit 系列核心的模塊化、低成本和適應性強的設計理念。這種協同作用表明 XQ-67A 和 Gambit 無人機的技術和設計方法存在顯著重疊,表明通用原子公司采取了更廣泛的戰略,在不同的軍用無人機項目中利用通用系統和設計理念????。

圖:GA-ASI 的 Gambit 系列飛機的藝術渲染圖。圖片:GA-ASI

4 OBSS 的起源:從 LCAAT 到突破性技術

OBSS 的根源可以追溯到 2014 年啟動的空軍研究實驗室 (AFRL) 低成本可飛行飛機技術 (LCAAT) 計劃。AFRL 航空航天系統理事會的領軍人物 Doug Meador 詳細闡述了這些系統的演變,強調飛行器框架內的自主性、傳感器和武器有效載荷以及通信的集成。 LCAAT 計劃尤其催生了低成本可攻擊演示機 (LCASD) 項目,根據該項目,空軍推出了 XQ-58 Valkyrie 無人機,標志著自主協作平臺 (ACP) 的開始。

OBSS 計劃從 LCASD 過渡而來,借鑒了經驗,旨在通過低成本可消耗飛機平臺共享(LCAAPS)戰略重新定義飛機采購。 OBSS 項目經理 Trenton White 強調了 LCAAT 背后的意圖,即促進多方面的航行器開發方法,在證明航行器準備就緒的情況下集成先進技術。

5 創新飛機采購:轉向快速、經濟高效的開發

LCAAPS 計劃標志著向更加動態和高效的飛機開發方法的關鍵轉變,挑戰了傳統繁瑣的流程。通過采用汽車和其他行業的做法,空軍旨在提高上市速度,同時減少與軍用飛機開發相關的成本上升和延誤。這種方法有望徹底改變飛機的概念??化和制造,利用開放系統進行硬件和軟件集成,從而加速實現作戰能力的進程。

OBSS 和 OBWS 在 LAAPS 下作為不同但互補的概念出現,OBSS 側重于續航力和傳感器容量,OBWS 側重于速度、機動性和打擊能力。這種分歧凸顯了空軍利用標準化組件和系統的戰略,類似于汽車行業的生產線方法,以促進不同飛機型號的快速組裝和部署。

6 OBSS 和 OBWS:模塊化協作戰斗機的愿景

OBSS 的首次飛行和 OBWS 的存在強調了空軍對探索模塊化和協作戰斗機解決方案的承諾。雖然 OBSS 充當“獵人”,收集情報并提供監視能力,但 OBWS 作為“殺手”的潛力,配備與對手交戰,代表了無人機作戰戰略的重大進步。兩種無人機使用通用底盤或核心的概念證明了創建多功能、可擴展且經濟高效的戰斗平臺的富有遠見的方法。

通用原子公司于 2022 年推出的 Gambit 系列無人機符合 OBSS 的基本原則,表明這兩項舉措之間存在共生關系。 AFRL 通過 OBSS 和 OBWS 倡議倡導的模塊化概念反映了空軍協同作戰飛機 (CCA) 計劃的目標,該計劃強調負擔得起的大規模生產和快速部署,以滿足未來的作戰需求,特別是在太平洋地區的潛在沖突中。

7 未來之路:發揮 OBSS 和 OBWS 的潛力

美國空軍研究實驗室 (AFRL) 通過其機外傳感站 (OBSS) 計劃和機外武器站 (OBWS) 計劃積極致力于推進模塊化無人機技術。這些努力代表著在增強無人機在各種軍事行動中的能力和應用方面取得的重大進展。

OBSS 項目專注于開發無人機的先進傳感功能,使它們能夠從周圍環境中收集有價值的信息。這包括集成攝像頭、雷達、激光雷達和其他遙感設備等傳感器,為無人機操作員和軍事人員提供全面的態勢感知。通過為無人機配備這些傳感功能,AFRL 旨在提高其有效執行偵察、監視和情報收集任務的能力。

此外,OBWS 計劃雖然更加神秘,但建議開發可以通過無人機遠程部署和控制的機外武器系統。這代表了無人機戰爭的重大進步,使無人機能夠精確、敏捷地攻擊目標,同時最大限度地降低人類操作員的風險。

AFRL 對推進無人機技術的工作強調了其在現代戰爭中保持技術優勢的承諾。通過投資模塊化無人機平臺和場外系統,空軍旨在增強其作戰能力并領先于潛在對手。

技術特性方案表:

計劃/倡議 機外傳感站 (OBSS) 機外武器站 (OBWS)
目的 無人機先進傳感能力的開發 無人機外武器系統的開發
技術集成 攝像頭、雷達、激光雷達、遙感設備 武器系統、遙控系統
應用領域 偵察、監視、情報收集 精準瞄準、空戰
主要特征 全面態勢感知,實時數據采集 遠程武器部署,最大限度地降低人類操作員的風險
意義 增強無人機在軍事行動中的能力 推進無人機作戰,保持技術優勢

該方案表總結了 AFRL OBSS 計劃和 OBWS 計劃的關鍵技術特征,重點介紹了它們的目的、集成技術、應用、關鍵特征以及在推進無人機技術軍事應用方面的意義。

美國空軍研究實驗室 (AFRL) 通過其機外傳感站 (OBSS) 項目和相關但更為神秘的機外武器站 (OBSS),在先進模塊化無人機技術的開發和應用方面取得了重大進展。 OBWS)倡議。這些努力象征著軍用航空向敏捷性、適應性和創新的更廣泛轉變,有望在未來幾年重塑空戰。

最初處于操作保密狀態的 OBSS 計劃最近因通用原子公司的 Gambit 無人機預計將于 2024 財年上半年進行首次飛行而成為頭條新聞。這一里程碑是 AFRL 雄心勃勃的項目的一部分,該項目旨在展示無人駕駛飛機高水平的自主性和先進的傳感器套件能夠超出當前一代戰斗機的視線范圍,從而增強態勢感知和瞄準能力??。

OBSS 計劃的進展與低成本可消耗飛機平臺共享 (LCAAPS) 計劃密切相關,該計劃旨在基于通用核心底盤創建多種飛機變體。這種策略通常被 AFRL 描述為“屬/種”方法,具有多種用途。首先,它能夠在利用共享基礎的同時快速開發具有不同功能的多樣化系統系列。其次,它強調向模塊化、具有成本效益的解決方案的戰略轉變,以適應不斷變化的作戰需求。

圖片:GA-ASI 的可認證地面控制站 (CGCS) 設計用于與遙控駕駛飛機系統 (RPAS) 配合使用,特別是 MQ-9B SkyGuardian/SeaGuardian——世界上第一個設計和制造用于在非隔離空域飛行的 RPA。其架構將飛行和關鍵任務功能分開。飛行關鍵功能是使用運行 GA-ASI 可認證設計保證級別軟件的現成航空電子設備和飛行計算機來執行的。 CGCS 采用柯林斯航空航天公司的 Pro Line Fusion? 集成航空電子系統、Abaco FORCE2C 飛行計算機以及 MQ-9B 的所有傳感器和附加有效載荷控制。其通用操作畫面 (COP) 和改進的顯示技術提供了顯著改進態勢感知并減少飛行員的工作量。其直觀的界面可幫助飛行員更快、更輕松地識別潛在危險情況,從而增強決策過程。 2019年,CGCS成功完成了MQ-9B的首次端到端飛行。

CGCS 可以改裝為現有的美國空軍、美國國土安全部、英國皇家空軍、意大利空軍、法國空軍和 NASA 固定設施以及部署的移動 GCS 掩體。

OBSS 與 LCAAPS 計劃的整合表明 AFRL 共同努力,最大限度地提高無人機技術開發的效率和多功能性。通過建立一個共同的核心底盤,LCAAPS 計劃簡化了多種飛機型號的設計和制造流程。這種通用性允許跨不同平臺共享組件、子系統和制造技術,從而減少開發時間和成本。

此外,“屬/種”方法意味著設計無人機平臺時采用類似分類學的方法,其中核心底盤充當屬或共同祖先,從中衍生出各種物種或專門變體。這種模塊化框架支持快速原型設計和迭代,以及新技術和功能的整合。

此外,強調成本效益是 AFRL 戰略的一個重要方面。通過利用模塊化設計和共享組件,LCAAPS 計劃旨在降低無人機系統的整體生命周期成本。這不僅使無人機技術更易于使用,而且還具有更大的可擴展性和靈活性,可以適應不同的任務要求。

總體而言,OBSS 與 LCAAPS 計劃的集成代表了一種推進無人機技術的整體方法,包括傳感器開發和平臺設計。通過采用模塊化、成本效益和適應性,AFRL 旨在保持無人機系統開發的前沿,并滿足現代戰爭不斷變化的需求。

技術特性方案表:

計劃/倡議 低成本可消耗飛機平臺共享(LCAAPS)
目的 從通用核心底盤創建多種飛機變體
技術集成 共享組件、子系統、模塊化設計
應用領域 具有不同功能的多樣化無人機系統系列
主要特征 開發速度快、性價比高、適應性強
意義 設計和制造的效率以及無人機技術的多功能性

該方案表總結了 OBSS 計劃和 LCAAPS 計劃之間集成的關鍵技術特征,強調了它們的目的、集成技術、應用、關鍵特征以及在推進無人機技術軍事應用方面的意義。

雖然有關 OBWS 的細節仍然很少,但概念基礎表明 OBSS 是一個補充平臺,旨在提高性能和武器部署能力。 OBWS 的存在,加上 OBSS 計劃的進步,表明 AFRL 及其行業合作伙伴共同努力探索模塊化無人機技術在增強美國空軍作戰能力方面的全部潛力。

與通用原子公司的合作以及 OBSS 計劃的成功進展,以及即將進行的 Gambit 無人機的飛行測試,都表明了軍用航空領域更廣泛的趨勢。這一趨勢強調快速、經濟高效的開發周期和自主系統的部署,以擴展有人駕駛飛機的作戰能力,從而確保在未來沖突中的競爭優勢。

隨著 OBSS 計劃越來越接近充分發揮其潛力,隨著 Gambit 無人機的首次飛行即將到來,對空戰和模塊化軍事技術的未來影響將是深遠的。 OBSS和推測性OBWS計劃的持續發展不僅凸顯了空軍戰備的創新方法,而且標志著無人系統戰略整合所定義的空戰新時代。

OBSS 計劃的進步和 OBWS 的推測性開發代表了軍用航空的變革階段,強調了模塊化設計、自主性和成本效率的重要性。隨著這些項目的發展,它們將重新定義空戰范式,強調先進無人機技術在塑造未來軍事能力方面的關鍵作用。

AFRL 披露 OBSS 計劃和引入 OBWS 概念標志著軍用航空技術發展的關鍵時刻。通過采用模塊化設計原則并利用快速、具有成本效益的開發戰略,美國空軍準備重新定義空戰的未來,確保面對新出現的全球威脅時做好準備并保持優勢。

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在 2018 年范堡羅航展上,隨著首個全尺寸概念模型的亮相,"未來戰斗航空系統"(FCAS)計劃正蓄勢待發。在經歷了復雜的啟動過程(主要是由于意大利的承諾有限)之后,這個旨在提供第六代飛機和相關 "系統簇"的項目在日本的參與下于 2022 年走向國際,目前正按計劃順利進行。

在 DSEI 2019 防務展上,意大利和英國簽署了在 FCAS 領域開展合作的意向聲明,隨后在 2020 年簽署了包括瑞典在內的諒解備忘錄(MoU)。因此,羅馬和斯德哥爾摩決定加入倫敦的努力,開發一個 "國際航空項目",旨在從 2040 年起取代歐洲戰斗機 "臺風"。英國已經在推進第六代戰斗機的國家計劃,該戰斗機在英國被命名為 "暴風雨",將成為 FCAS 系統的核心。

倫敦從一開始就表明了其在財政和工業方面的承諾,并隨著時間的推移劃撥了大量資金。2023 年 4 月,倫敦承諾向 BAE 系統公司提供超過 7.6 億歐元的資金,這是英國防部宣布的 "下一代戰斗機概念和技術 "延期合同的一部分。這是在 2021 年英國防指揮文件中宣布的更廣泛投資的一部分,包括 2025 年 5 月之前承諾的 20 多億歐元資金。

圖:GCAP 戰斗機信息共享能力效果圖。資料來源:萊昂納多

該計劃在最初階段進展緩慢,主要原因是合作伙伴的資金參與度較低。瑞典于 2019 年 7 月簽署了 FCAS 計劃,但未被正式納入 "暴風雪 "計劃。2020 年 7 月,薩伯公司獲得了一份關于未來戰斗機技術發展的預備性研究合同。然而,瑞典政府將 2025 年設定為制定未來戰斗航空計劃的最后期限,因此瑞典對 FCAS 計劃的參與處于 "休眠狀態",薩博公司總裁兼首席執行官米克爾-約翰松(Micael Johansson)在 2022 年 8 月如是說。

關于意大利,2020-2022 年國防政策文件(DPP)沒有為 "暴風雪"計劃分配任何資金,但為 "臺風 "戰斗機向 "暴風雪"戰斗機的過渡分配了資金。然而,2021 年情況略有變化,意大利公開確認了對該計劃的財政承諾。2021-2023 年的國防計劃每年為該計劃撥款 2 000 萬歐元,2024-2026 年期間可能增至每年 3 000 萬歐元。關于研發資金,羅馬首先承諾在 15 年內提供 20 億歐元的資金。2022 年底,這一數額被上調至近 40 億歐元,這一數字表明最終的研發預算可能會上調。

2022 年 12 月 9 日是全球空中作戰計劃(GCAP)啟動的重要里程碑。通過這種平等的伙伴關系,日本將其 F-X 計劃的要求和時間表與英國和意大利的騰飛計劃保持一致。在啟動儀式后的聯合聲明中,三位首相強調了分攤人民和技術投資成本的好處,這將使參與者能夠支持其主權能力。英國首相蘇納克強調,GCAP 將使英國 "始終處于國防技術進步的前沿--超越和操縱那些試圖傷害我們的人"。

合作方將 2035 年定為正式服役的關鍵日期。在 2023 年日本 DSEI 會議上,英國國防大臣華萊士指出,應在 2025 年之前共享所有設計,從而啟動 GCAP 的研發工作。研發階段預計耗資 60 億歐元,戰斗機的首飛計劃于 2029 年進行。

主要特征

GCAP 在英國被稱為 "暴風雪 ",但在意大利和日本仍未命名,它將是一種有人/可選有人駕駛的第六代戰斗機。對于英國和意大利來說,它仍將是 FCAS 技術系統的核心,這與第五代戰機所采用的方法如出一轍。最先進的 F-35 比其前輩飛得更遠,其顯著特點,即完全融合的傳感器信息,將飛行員轉變為一個統一的決策者,專注于有限但重要的決策。飛行員接收的是來自戰場的綜合情報,而不是需要匯總和分析的粗略信息,因此他們可以在系統自動提出的方案中選擇最佳方案。多功能高級數據鏈允許與參與任務的其他平臺共享數據,如現代和傳統的攻擊機、空中和地面平臺。

圖:GCAP 戰斗機性能示意圖。資料來源:萊昂納多

該戰斗機可能會采用最初的 "暴風雪 "計劃所概述的大部分功能,即

  • 靈活的軟件驅動飛行控制系統;
  • 可調整的物理結構,可更換軟件和硬件;
  • 生存能力設計,在全面態勢感知、低可觀測性和巨大有效載荷之間實現良好平衡;
  • 可擴展的自主性,包括有人-無人團隊合作;
  • 高效的電力系統,既能優化飛機性能,又能限制其熱特征;
  • 可控制飛行員工作量的 "可穿戴駕駛艙";
  • 先進的集成傳感器、通信和效應;
  • 具有自動化支持選項的先進制造。

萊昂納多、BAE 系統公司和三菱重工(MHI)將作為 "首席系統集成商 "開展工作。這意味著它們將監督所有的機身開發,并分別在意大利、日本和英國領導該項目。

現狀

在 2023 年 3 月舉行的日本 DSEI 展覽會上,GCAP 計劃占據了中心位置。在政府方面,三國國防部長舉行了一次會議,重申了他們的承諾。在接下來的兩年里,英國、意大利和日本政府將集中精力確定費用分擔安排,并建立該計劃的管理機構。預計到 2025 年,GCAP 將在一個獨特的聯合實體和共同的資金流下進入全面發展階段。

展會期間,萊昂納多(英國)公司、ELT公司(前身為Elettronica公司)和三菱電機公司簽署了為 "暴風雪 "號開發綜合傳感和非動能效應(ISANKE)及綜合通信系統(ICS)套件的合作協議。有了這些先進的機載電子設備,GCAP 核心平臺將能夠快速管理大量數據。官方新聞稿稱,通過為機組人員提供更多信息和先進的自我保護能力,該系統將實現 "第六代戰術感知"。ICS 系統集成了包括空間和網絡在內的所有作戰領域,將使 ISANKE 能夠作為一個網絡在有人和無人飛機編隊中運行。

在展覽期間,三菱電機防務系統部高級總經理 Masahiko Arai 表示,ISANKE & ICS 將占 GCAP 預算的 25%,但卻能提供該解決方案 50%以上的整體能力。這一比例與傳統飛機相比有很大不同,傳統飛機的電子設備通常占成本和性能的 10-15%。

圖:2019 年巴黎航展上亮相的 SCAF 戰斗機模型。該計劃由法國、德國和西班牙共同開發。它似乎還將與 GCAP 在歐洲層面展開競爭。圖片來源:Giulia Tilenni

勞斯萊斯、IHI 和 Avio Aero 同意匯集各自的專業知識,推進未來發動機的設計、制造和測試。事實上,該計劃是對 IHI 和羅爾斯-羅伊斯公司之間現有合作的改造,這兩家公司自 2013 年以來一直在共享國防設備和技術。2021 年,羅爾斯-羅伊斯公司宣布英國政府已在規劃、數字設計和制造開發方面投資 3500 萬歐元。

2023 年 5 月,BAE 系統公司在倫敦舉行的 "未來空天作戰能力峰會 "上發布了最新版的 GCAP 增強現實駕駛艙概念。最新版本的增強現實(AR)地圖可以從二維視角切換到三維視角。當時,該公司解釋說,駕駛艙將為每個人提供個性化服務,包括生物識別、眼球跟蹤和壓力監測,以感知飛行員是否不堪重負。

2023 年 7 月 14 日,BAE 系統公司在社交媒體上發布了最新消息,介紹了該計劃在英國方面取得的主要進展。來自該公司、羅爾斯-羅伊斯公司和英國皇家空軍的試飛員已經在定制的模擬器上飛行了150個小時,為飛行試驗提供證據支持。BAE 的工程師已經開發了安全關鍵系統軟件,從而能夠在模擬器飛行期間對飛行控制系統進行快速評估。這樣就可以收集到噴氣機在復雜機動中的操控和性能的關鍵數據。空氣動力發動機測試以及與馬丁-貝克公司合作進行的彈射座椅試驗也在進行之中。

新的工業方法

合作伙伴公司正在廣泛開展工作,在保證期限和計劃目標不變的情況下最大限度地增加投資。考慮到項目的復雜性,這種平衡是很困難的,但由于工作環境的深刻轉變和新的管理方法,這種平衡最終可能得以實現。

在英國皇家聯合軍種研究所(RUSI)于2023年1月組織的一次活動中,英國國防部未來戰斗航空總監理查德-伯頓(Richard Burton)重申,合作伙伴們正在汲取以往多國合作項目的經驗教訓,如洛克希德-馬丁公司的F-35 "閃電II "聯合攻擊戰斗機項目和歐洲戰斗機聯盟(Eurofighter consortium)。例如,北約歐洲戰斗機和 "龍卷風 "管理機構(NETMA)的參與減緩了歐洲戰斗機的研發速度,降低了計劃的靈活性。由于北約歐洲戰斗機和 "龍卷風 "管理機構的能力不足以自主管理該計劃,因此由公司和伙伴國接管,但仍需要北約歐洲戰斗機和 "龍卷風 "管理機構來驗證不同的步驟。

為了按計劃進行,GCAP 的合作伙伴正在尋求在政府和行業之間建立深層次的協同關系,為定于 2025 年簽訂的開發合同提供一個完全聯合的國際基礎。

據英國 BAE 系統公司 FCAS 總經理赫爾曼-克萊森(Herman Claesen)介紹,這種結構可能會采取合資企業的形式,并有能力代表相關的三國政府行事。這意味著,一旦任何一個政府和工業合作伙伴共同確定了要求和優先事項,工業合作伙伴將在計劃的技術方面擁有一定的 "行動自由 "和 "修改自由"。

GCAP 不僅將按照新的結構進行管理,還將遵循創新產品設計周期。2020 年,BAE 系統公司 FCAS 總監邁克爾-克里斯蒂說,相關利益方并不急于鎖定設計或試飛驗證機。相反,重點更在于通過基于模型的系統工程和設計來開發相關技術和能力。

利用各種規模的公司、研究中心、大學和初創企業的專有技術,開發工作將嘗試采用最具創新性的方法,如使用 "數字雙胞胎 "或 "共同工作環境"。得益于數字化設計和基于模型的系統工程,"數字雙胞胎 "將使測試變得更快、更便宜。據估計,與傳統項目相比,"數字孿生 "目前可節省 50-70% 的時間和 25-35% 的成本。共同工作環境 "目前正在三個萊昂納多工廠(兩個在意大利,一個在英國)進行測試,這意味著大大減少了數據分析所需的時間。一旦全面投入使用,該系統將簡化不同專家之間的協作,即使在不同的時區工作。

意大利國防部與米蘭理工大學、意大利國家航空航天、國防和安全公司組織(AIAD)、萊昂納多公司、Avio Aero 公司、Elettronica 公司和 MBDA 公司合作推出的 GCAP 加速計劃是如何加快該計劃發展的另一個例子。該倡議采用開放式創新方法,發起了 40 多次技術探索呼吁,為 GCAP 方案的各個組成部分提出解決方案。

效應器和與 SCAF 的可能共性

協作是 "系統簇"的一個重要特征,因此效應器在該計劃的架構中發揮著重要作用。因此,許多國家都在努力開發所謂的 "忠誠僚機"(也稱為 "遠程運載工具"),以集成到有人-無人協同項目中。這些跨音速無人駕駛飛行器(UAV)旨在為作戰飛機提供更強的能力、保護、生存能力和信息,這主要歸功于人工智能(AI)。為此,無人機應能自主(單獨或成群)執行一系列偵察或壓制敵方防空(SEAD)任務,或為有人駕駛飛機發揮輔助作用。

自 2015 年以來,英國一直致力于開發 "忠誠的僚機",實施了 "負擔得起的輕型新型戰斗機(LANCA)"計劃。2019年啟動的 "蚊子 "項目旨在開發一種能夠為有人駕駛戰斗機提供 "附加能力 "的無人機技術驗證機。然而,英國皇家空軍快速能力辦公室(RCO)宣布,該項目將于 2022 年 6 月 "在設計階段之后 "結束。皇家空軍快速能力辦公室和國防科學與技術實驗室(Dstl)傾向于探索更小、成本更低的 "附加 "能力。

在撰寫本報告時,尚未提供有關 GCAP 效應器的詳細信息,日本也未確定哪家公司將與 MBDA 英國公司和 MBDA 意大利公司合作開展這部分計劃。不過,考慮到有關效應器的合同已授予 MBDA 法國公司和 MBDA 德國公司,這可能是法國、德國和西班牙開發的未來空戰系統(SCAF)計劃的一個共同領域。這兩家公司目前正在開發一種消耗性遙控載具(ERC),作為 SCAF 計劃 1B 階段的一部分。

在2023年巴黎航展期間,MBDA公司的SCAF項目經理Grégoire Faron向記者解釋說,該公司正在集中精力開發一種全尺寸驗證型ERC,它采用緊湊的模塊化設計,擁有非常大的亞音速工作包絡線,并配備了數據鏈和協作功能。該飛行器可能長約 4 米,重 400 千克,續航時間為 1 小時。

在被問及 GCAP 和 SCAF 計劃之間可能存在的共同點時,MBDA 的代表確認,從工業角度來看,這一方案是可行的

展望未來

據長本-華萊士(Ben Wallace)稱,GCAP 計劃將 "連接 "歐洲和太平洋地區,帶來新的技術和出口機會,預計將持續數十年。

事實上,參與該計劃的公司正在利用該計劃作為開發多種技術和開發流程的試驗平臺。這將使他們能夠提高各自在國防領域的專業技能,并對全球知識和工作流程的優化產生有趣的溢出效應,從而使三個國家的數百家公司受益。僅就英國而言,整個計劃涉及近 600 個組織和 2,800 人,"暴風雪"團隊(英國 BAE 系統公司、萊昂納多英國公司、MBDA 英國公司和勞斯萊斯公司)正致力于成熟約 60 項技術演示、數字概念和新技術。

GCAP 也是一項巨大的技術挑戰:這是合作伙伴公司首次合作開發第六代戰斗機,也是飛機系統的一部分。歐洲公司和日本公司都沒有研制過第五代戰斗機。然而,英國、意大利和日本都熟悉 F-35 戰斗機以及這種戰斗機為戰場帶來的新方法。與法國和德國相比,這可能會給它們帶來競爭優勢,前者使用的是第四代戰斗機的升級版,而后者則應在 2028 年達到 F-35 的初始作戰能力(IOC)。

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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。

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作為國防部(DOD)最大的采購項目,F-35閃電II是一種攻擊型戰斗機,正在為美國空軍、海軍陸戰隊和海軍采購不同型號的飛機。目前國防部的計劃要求采購總共2456架F-35。預計盟國將購買數百架額外的F-35戰機,八個國家是美國在該計劃中的費用分擔伙伴。

F-35有望在軍事能力方面取得重大進展。像之前的許多高科技項目一樣,達到這種能力已經使該項目超出了其原始預算,并落后于計劃的時間表。

政府提議的2022財年國防預算要求為F-35項目提供約94億美元的采購資金。這將為空軍采購48架F-35A,為海軍陸戰隊采購17架F-35B,為海軍和海軍陸戰隊采購20架F-35C。擬議預算還要求為F-35研究和開發提供約21億美元。

2022財年國防授權法案:2022財年國防授權法案為85架飛機(48架F-35A、17架F-35B和20架F-35C,這是政府要求的數字)的F-35采購提供87億美元的資金。該法案所附的聯合解釋性聲明包括以下內容:

  • 根據運營和維護成本限制可采購的F-35飛機的數量。

  • 將F-35項目的責任從國防部下屬的聯合項目辦公室轉移到各軍種。

  • 要求國防部長對F-35的呼吸系統進行調查、評估和實施糾正措施。

  • 要求空軍和海軍提交先進的F35發動機的采購戰略;并指示美國總審計長對F-35的維持工作進行年度審查。

2022財年國防撥款法案:在眾議院提出的2022財年國防部撥款法案(H.R. 4432)為F-35戰斗機的采購提供了85億美元的資金,外加7.45億美元的預采購,用于采購85架飛機(48架F-35A、17架F-35B和20架F-35C),與要求的飛機數量相同,比政府的要求低2億美元。預先采購的金額比要求的金額減少了7300萬美元。該法案的報告(H.Rept. 117-88)包括了規定每個變體有兩架F-35s改裝為測試配置的語言。

參議院撥款委員會向參議院報告的版本(S. 3023)也為85架飛機提供了所要求的數量,即84億美元,加上8.18億美元的預采購,是所要求的數額。

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先進作戰管理系統(ABMS)是美國空軍創建下一代指揮和控制(C2)系統的最新計劃項目。ABMS建議使用云環境和新的通信方法,使空軍和太空部隊系統能夠使用人工智能無縫共享數據,以實現更快的決策。空軍將ABMS描述為其創建物聯網的努力,這將使傳感器和C2系統相互分解(與空軍傳統上執行C2的方式相反)。該計劃是空軍對國防部全域聯合指揮與控制(JADC2)工作的貢獻,重點是使國防部的作戰決策過程現代化。

ABMS最初的設想是取代目前指揮空戰行動的E-3機載預警和控制系統(AWACS)(圖1),但后來有了更廣泛的范圍。前空軍負責采購的助理部長威爾-羅珀指示,該計劃應減少對指揮中心和飛機的關注,而是創造數字技術,如安全云環境,在多個武器系統之間共享數據。羅珀博士表示,2018年國防戰略所設想的有爭議的環境迫使空軍重組ABMS項目。2021年5月,空軍副參謀長大衛-奧爾文將軍在DefenseOne的一篇文章中說:"ABMS究竟是什么?它是軟件嗎?硬件?基礎設施?策略?答案是都是"。換句話說,空軍將ABMS設想為一個采購項目,它既要采購東西,又要實施其他非開發性的工作,該部門認為這些工作同樣重要:指揮和控制空軍的新技術。

自ABMS成立以來,國會已經對下一代C2系統的發展表示了興趣。空軍表示,ABMS是一個非傳統的采購項目。因此,國會對空軍替換老舊系統的方法和試驗新興技術的方法提出了質疑。

ABMS的開發工作

迄今為止,空軍已經進行了五次活動,以展示其希望最終投入使用的新C2能力。2019年12月,空軍在其第一次ABMS "on-ramp"(空軍用來表示演示的術語)中,展示了從陸軍雷達和海軍驅逐艦向F-22和F-35戰斗機傳輸數據的能力。這次活動還展示了空軍的統一數據庫(UDL),這是一個結合天基和地基傳感器追蹤衛星的云環境。

2020年9月,ABMS進行了第二次"on-ramp"。這第二次上線演示了通過使用超高速武器作為防御手段,探測和擊敗一個飛向美國的模擬巡航導彈。此外,ABMS還展示了 "探測和擊敗破壞美國太空行動的手段"的能力。根據空軍的新聞稿,"70個工業團隊和65個政府團隊 "參加了這次活動。

空軍在2020年9月下旬舉行了第三次"on-ramp",以支持珍珠港-希卡姆聯合基地的 "勇敢之盾 "演習。在這次活動中,空軍展示了使用KC-46加油機通過將數據從較老的第四代戰斗機轉發到較新的第五代飛機,如F-22,來執行戰術C2。2021年5月,空軍表示,為KC-46采購通信吊艙將是ABMS項目的第一個能力發布。空軍說:"在戰斗中,無論如何,郵機將需要在作戰附近飛行,支持戰斗機,因此將它們作為指揮和控制系統,無論是作為主要的還是彈性的備份,都是有意義的。"

2021年2月在歐洲舉行了第四次"on-ramp"。根據新聞稿,空軍由于預算限制而減少了這次活動規模。這第四次將包括荷蘭、波蘭和英國在內的盟國聯系起來,進行聯合空中作戰。據美國駐歐洲空軍司令哈里根將軍說,這第四次活動測試了美國和盟國用F-15E飛機發射AGM-158聯合空對地對峙導彈(JASSM)執行遠程打擊任務的能力(見圖2),同時利用美國和盟國的F-35飛機執行空軍基地防御任務。

本預計2021年春季進行第五次"on-ramp"在太平洋地區,但由于預算限制,取消了這次活動。

GAO的報告建議

2019財年國防授權法案(NDAA)指示政府問責局(GAO)評估ABMS計劃。在2020年4月的一份報告中,GAO向空軍總設計師建議采取四項行動來提高項目績效。

1.制定一個計劃,在ABMS開發領域需要時獲得成熟技術。

2.制作一個定期更新的成本估算,反映ABMS的實際成本,每季度向國會匯報一次。

3.準備一份可購性分析,并定期更新。

4.正式確定并記錄參與ABMS的空軍辦公室的采購權力和決策責任。

空軍助理部長同意了所有的建議。前空軍參謀長David Goldfein將軍不同意這些建議,他指出GAO的分析沒有反映機密信息。美國政府問責局表示,它可以接觸到機密信息,這些額外的信息并不影響其分析和建議。

ABMS的管理結構

根據GAO關于ABMS的同一份報告,空軍最初確定由空軍總設計師(普雷斯頓-鄧拉普),來協調空軍每個項目執行辦公室的ABMS相關工作。GAO對這種管理結構可能導致ABMS缺乏決策權表示擔憂。然而,在2020年11月,羅珀博士選擇空軍快速能力辦公室作為ABMS項目執行辦公室。首席架構師辦公室繼續開發全軍的架構(即軟件和無線電如何能夠相互連接),以支持ABMS。

國會就AMBS采取的行動

國會已經對ABMS系統的發展表示了興趣。下面的清單總結了國會在前三個NDAA中的行動:

  • 2019財政年度NDAA(P.L. 115-232):

    • 第147節:限制E-8 JSTARS飛機退役的資金可用性
  • 2020年國防部(P.L. 116-92):

    • 第236節:與先進戰斗管理系統有關的文件
  • FY2021 NDA (P.L. 116-283) :

    • 第146節:移動目標指示器要求和先進戰斗管理系統能力的分析
    • 第221節:與先進戰斗管理系統有關的問責措施

2021財年國防撥款法案(P.L. 116-260 C分部)將ABMS的資金從要求的3.02億美元減少到1.585億美元,理由是 "不合理的增長和預先融資"。

在ABMS的整個發展過程中,國會對在確定合適的替代物之前退役舊的C2系統如JSTARS和AWACS表示關注。國會還指示空軍制定傳統的采購理由,如成本估算和需求文件,以確保國會和軍方都了解要采購的東西。這些行動反映了美國政府問責局的建議。

關于國會的潛在問題

  • 使用ABMS方法分解指揮和控制的風險是什么?

  • 空軍應如何平衡創新、實驗與采購成熟技術?

  • ABMS提供了哪些傳統指揮與控制系統無法提供的機會?

  • 利用6.8軟件和數字技術試點計劃預算活動代碼中的新預算授權靈活性,ABMS是否會受益?

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