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2018 年美國《國防戰略》指示各軍種優先考慮與另一個大國發生沖突的能力。這給空軍內部正在進行的準備應對基地日益增長的空中和導彈威脅以及對抗性通信環境的舉措帶來了新的緊迫性。針對空軍基地易受攻擊這一特殊問題，有多種可能的對策，包括更多地依賴遠程系統、主動防御、基地加固和基地內資產分布化。本研究的重點是一系列新出現的分布式作戰概念，這些概念要求利用更多的空軍基地使敵方目標復雜化，并采用更加分布式的指揮與控制（C2）方法。美國空軍（USAF）要求蘭德公司考慮美國空軍是否需要改變其兵力編成模式（FPM），即作為聯合行動一部分使用空中力量的組織方式，以實施這些概念。

由于美國空軍尚未為分布式作戰制定出單一的詳細概念，本報告綜合并擴展了新興概念的邏輯。然后，報告初步列出了空軍可能需要的能力清單，以便在更多的作戰地點保護、指揮和控制以及維持兵力。最后，報告評估了目前空軍戰斗機部隊的兵力編成是否提供了這些能力，并確定了與兵力編成變化相關的權衡。

保護分布式基地

近幾十年來，美國的潛在對手在空中和導彈能力的數量和質量上都有了顯著提高。大國導彈庫存尤其是對美國空軍基地的最大威脅。要在對抗性環境中生存，就必須具備一系列防御能力。這種組合將包括主動防御（如短程和戰區導彈防御）和被動防御（如基地內飛機分散）的組合。

從數量更多的空軍基地進行作戰，可通過增加對手需要攻擊的目標數量來減少美國空中行動的同等損失，從而提供保護。分布式基地可能會混合使用多種作戰地點類型。本報告描述了三種理想類型。與今天的主要空軍基地相比，"留守作戰 "基地將擁有更強大的主動和被動防御能力，以及更強的從攻擊中恢復的能力。投放型 "基地的防御能力較弱，只有足夠的能力從攻擊中恢復并撤離飛機，而且與 "堅守與戰斗 "基地相比，其維持能力更為有限。簡易的前沿布防和加油點每次只開放幾個小時，這樣戰斗機和機動飛機小組就能在敵方發現其位置并協調導彈攻擊之前使用它們。

在與另一個大國發生沖突時，空軍基地遭受破壞性地面攻擊的威脅也會更加嚴重。與導彈威脅一樣，作戰地點越多，單次地面攻擊造成的破壞就越小。同時，保護更多的機場會增加所需的安全部隊數量。

指揮和控制分布式兵力

美國的潛在對手有能力攻擊長途通信系統，包括衛星和長途光纖。因此，空軍進行集中規劃的空中作戰中心與前沿作戰地點之間的通信可能會出現嚴重中斷或降級。前沿地區各基地之間的通信可能會更加可靠，部分原因是有信使飛機等替代選擇，但仍有可能出現中斷、延遲和帶寬限制。

為使指揮控制在通信對抗性環境中更具彈性，空軍可能會采取更加分布式的方法，向下級下放更多權力并提供規劃能力。空軍領導人還呼吁使用任務命令而非詳細命令，以便在通信中斷時讓下屬決定如何按照指揮官的意圖實現目標。這種分布式控制可能需要指揮官與下屬之間更多的信任和共同理解。

維持分布式兵力

敵人的攻擊會破壞或摧毀機場作業面、燃料、零部件和彈藥庫、維修設施、航空地面設備、跑道維修設備以及其他支持設施和設備，從而擾亂維持工作。此外，此類攻擊還可能造成維護人員、工程師、保安兵力和其他對維護活動至關重要的人員受傷或死亡。非致命攻擊會阻礙各單位之間的通信（如再補給請求），并可能破壞數據庫、維護軟件和決策支持系統的完整性，從而擾亂維持工作。

對抗性環境會使作戰支援兵力的任務發生變化，從在庇護基地以最高效率和安全水平開展行動，變為不顧敵方阻撓從前沿基地出動。在第二種情況下，由于行動地點增多，需要采取防御措施準備應對攻擊，以及敵人的行動打亂了工作、休息和進餐時間，損壞了重要設備，造成人員傷亡，這些都會導致效率降低。

對兵力表現的影響

確定了兵力編成的五個關鍵方面，這些方面可能會影響對抗性退化環境中的作戰效能：

作戰地點的部隊規模

• 擁有防御和支援部隊的最低梯隊
• 擁有重要規劃能力的最低梯隊
• 擁有多種機型的最低梯隊
• 在和平時期定期共同訓練的最高戰時梯隊。

根據空軍的政策和實踐，我們介紹了美國空軍目前用于主要作戰行動的兵力模式。作戰地點通常為聯隊規模。聯隊通常也是擁有支援部隊和多種機型的最低梯隊，以及在和平時期定期共同訓練的最高戰斗機梯隊。重要的規劃能力集中在聯合空中作戰中心（JAOC），由空軍部隊指揮官（也有雙重頭銜，即聯合部隊空中組成部分指揮官）指揮作戰。

在與近鄰競爭者的沖突中，主要作戰基地的翼級部隊和聯合空中作戰中心的集中規劃能力是重大弱點。改變美國空軍 FPM 的這些方面和其他方面可以提高作戰效能，但同時也會產生取舍（如更多的人員和物資需求）。

研究結果

• 美國空軍兵力編成模式和作戰概念所依據的假設與對抗性環境不相容

與大國的沖突將推翻近幾十年來在反叛亂（COIN）、反恐（CT）和維穩行動中盛行的關于作戰環境的兩個關鍵假設：空軍基地是避難所和通信可靠。在這種情況下，主要作戰基地的翼級部隊和聯合作戰指揮中心的集中規劃意味著敵人可以通過攻擊少數高回報目標來破壞空中行動。

• 對抗性環境將迫使美國空軍以效率換生存力

無論采用何種概念，空軍都必須在高端作戰中以效率換取生存力。如果空軍追求分布式作戰，就需要更多的資源（如作戰支援人員、基地防御人員、總部人員、通信設備）來支持更多的作戰地點，實現分布式控制。分布式作戰的替代方案，如從更遠的基地開展空中作戰，也會帶來效率低下的問題。例如，從更遠的基地執行任務會增加飛行時間，降低空軍的出動率。分布式作戰的替代方案也會帶來更高的成本。例如，從更遠的基地起飛可能需要新的采購計劃、更長的飛行時間和更低的出動率。

與其他方案相比，某些概念、FPM 和臥底方案的資源密集度可能較低。但這些選擇不可能克服針對近鄰對手的空中作戰的基本低效和大量資源需求。將生存力置于效率之上還需要空軍進行重大的文化變革，因為空軍在很大程度上一直注重效率，以維持 COIN 和 CT 行動。

• 開發分布式作戰概念需要作戰部門和戰斗支援部門密切合作

在與美國空軍人員的討論中，我們聽到了來自作戰和支援部門的挫折感。作戰人員正在推動分布式作戰的許多概念，在某些情況下，他們對一些人認為來自作戰支援部門的阻力感到沮喪。與此同時，一些戰斗支援人員也擔心，分布式作戰概念的提出缺乏對其所造成的支援限制、負擔和資源需求的實際了解。如果空軍繼續發展分布式作戰概念，作戰人員將花費更多時間考慮后勤限制，而保障專業人員將花費更多時間考慮作戰。

• 對抗性環境下分布式作戰的兵力呈現模式必須使下級能夠規劃和執行進攻和防御作戰行動

由于機翼大小的作戰地點容易受到攻擊，因此每個作戰地點都可能有較小的部隊。這意味著聯隊以下各級需要支持和防御能力，以便從單獨的空軍基地開展行動，并獨立做出更多決策。

• 獲得并保持政治準入是分布式作戰的先決條件

與過去相比，分布式作戰需要在伙伴國建立更多空軍基地。過去的研究表明，伙伴國是否決定允許進入，很可能取決于情景以及美國與每個東道國之間更廣泛的政治關系。空軍可以通過制定應急計劃和戰時態勢動態變化流程來應對這種不確定性。然而，在應急行動開始時和期間，可用于分布式行動的設施數量可能會因政治準入的不確定性而受到限制。

• 需要對指揮與控制、支持以及分布式作戰對非兵力部隊的其他影響進行更多分析

本報告的重點是分布式戰斗機行動。以這種方式作戰的戰斗機部隊將對空軍的情報、偵察、電子戰、機動性和加油機等兵力產生許多影響，這里沒有詳細分析。如果這些兵力也以分布式方式作戰，那么將對指揮控制、支援和保護產生更多的影響。空軍在制定分布式作戰概念和評估其可行性時，需要考慮這些額外的影響。

建議

這些發現為美國空軍領導人和規劃人員提出了七項建議。在某些情況下，空軍已經在實施相關舉措，因此我們的建議加強了這些活動的重要性，或指出需要更加重視這些活動。

確定分布式作戰的資源和訪問需求。空軍對開展當前活動的資源短缺表示擔憂，因此，如果不改變資源水平或承諾，空軍不太可能進行分布式作戰所需的投資。確定這些概念是否可行的第一步是確定分布式作戰的準入和資源需求。2 確定這些概念是否可行的第一步是確定分布式行動的準入和資源需求。正在進行的分布式行動倡議（如總部空軍[HAF]的 "適應性基地 "和美國太平洋空軍[PACAF]的 "敏捷戰斗部署"）正開始努力解決其中的一些問題，包括通過演習來解決。

在基地訓練和演習中模擬猛烈的空中、導彈和地面攻擊。模擬空軍基地攻擊對于演練生存措施和執行攻擊任務非常重要。要滿足對抗性環境的要求，就必須加強訓練，為在猛烈攻擊下執行任務做好準備。從 C2 的角度來看，指揮官還可以考慮如何確定空中和地面行動的優先次序，在壓力更大的條件下做出決策，以及在面臨傷亡的情況下繼續行動。與空軍人員的討論表明，近幾十年來，由于聯合兵力主要集中在 COIN 和 CT 行動上，這類訓練并不是大多數部隊的優先事項。

考慮創建綜合基地防御部隊。有能力的對手可能會對基地發動多種類型的攻擊。不同的攻擊可能需要不同的緩解策略，這就要求指揮官權衡每種攻擊的相對風險，并確定防御響應的優先級。因此，空軍應制定創建綜合基地防御部隊的概念，并探索其益處。

定期舉行包括通信中斷在內的演習。包括多級領導在內的指揮所演習和野戰演習可為領導者提供以下方面的實際經驗：權力交接、撰寫任務命令、根據上級指揮官的意圖采取行動，以及培養態勢感知能力。讓可能會共同作戰的多級指揮官參加演習，還可以培養信任和共識，從而促進分布式控制和任務類型命令的下達。

對飛行員進行交叉培訓，減少分布式作戰對人員的需求。分布式作戰需要更多的維護、兵力、總部人員和其他崗位人員。此外，在對抗性環境中開展行動還可能導致比近期行動更嚴重的傷亡率。對空軍人員進行交叉培訓，使其能夠履行專業以外的職能，有助于應對這兩項挑戰。空軍可能會從正在進行的維修人員交叉培訓試點項目中獲得更廣泛的交叉培訓見解。

在取消和平時期的大隊梯隊之前，考慮大隊在分布式作戰中可能發揮的作用。空戰司令部正在試驗一種新的和平時期聯隊結構，取消大隊梯隊。然而，根據空軍決定采用的具體分布式作戰概念，大隊在戰時可能會發揮寶貴的作用。如果是這樣，在和平時期保留大隊可能是可取的，這樣可以為領導者的發展創造機會，并最大限度地減少為戰時改變組織結構所帶來的摩擦。

利用演習和其他分析來探討分布式作戰對兵力編成的影響。第 6 章指出了一些與空軍兵力管理變革相關的權衡問題。要確定這些權衡在對抗性環境中的嚴重程度，需要進行更多的演習和分析。PACAF 已經在演練分布式作戰概念，并考慮兵力編成的影響。空軍應尋找更多機會，在演習中探索兵力編成的替代方案。

美國特種作戰司令部（USASOC）的任務是在國內和國際上協調和支持特種作戰部隊。該組織面臨的一個摩擦點是收集簡明的數據，告知行進的士兵與他們的目的地有關的重要因素。該項目旨在匯總不同的數據，為前往任何國家的申報或未申報人員建立風險模型。指揮部作戰網絡的風險評估或RECON系統收集開源數據，將其匯總，然后進行評估，產生一個風險評估，供指揮官解釋。然后，匯編的信息將被提交給前往海外的部隊指揮官，使他們能夠做出更有風險的決定。

方法

為了給USASOC的指揮官創建儀表板，以協助他們確定向國外派遣士兵的風險，問題被分成兩個部分：定量和定性分析。第一部分涉及開發一個模型，通過收集定量數據來衡量一個國家檢測個人數據簽名中的異常的意愿和能力。然后將其落實到隨機森林回歸模型中，以預測風險分數。第二部分是向指揮官提供定性數據，以使預測的風險分數具有背景性。這是通過網絡搜索國務院旅行咨詢、推特、Reddit和其他網站來收集的，以顯示每個國家內與潛在威脅有關的當前事件。然后將其編入Streamlit上的一個用戶友好型儀表板，提交給指揮官。請參閱第4頁的圖3，該圖概述了從最初輸入派往特定國家的個人行進者的情況，到最后實現用戶友好型Streamlit儀表板的過程。

風險評估是復雜的，而且往往是有爭議的。它來自于危險呈現，它的特點是可能發生的不理想事件及其結果的不確定性。很少有像核戰爭和核恐怖主義這樣不受歡迎的結果。幾十年來，關于可能影響核戰爭和核恐怖主義風險的特定情況、政策和武器，已經寫了很多。這些問題的性質和用于評估的風險分析方法隨著時間的推移有了很大的變化。

認識到核戰爭和核恐怖主義帶來的風險，2020財年國防授權法案指示美國國防部與美國國家科學、工程和醫學研究院簽訂合同，進行一項研究，探討風險分析方法的性質及其在評估核戰爭和核恐怖主義風險中的應用。

本報告是該研究的第一階段，它討論了風險，探索了風險評估文獻，強調了風險評估方法的優點和缺點，并討論了一些公開的、支撐美國安全戰略的假設，這些都是在核戰爭和核恐怖主義的背景下進行的。研究的第二階段將擴大重點，包括分析風險分析中的假設和方法在美國安全戰略中可能發揮的作用。第二階段的研究將產生一份保密報告和一份非保密的摘要。表S-1詳細介紹了委員會的工作。

值得注意的是，該研究在其兩個階段的工作中都不包括進行風險分析。本報告也不會涉及當前的地緣政治事件，如俄羅斯2022年對烏克蘭的入侵，盡管這些事件說明了在國際沖突中了解核風險的重要性。

美國政府和國際社會已投入大量資源和時間，試圖了解和減少核戰爭和核恐怖主義的風險。美國戰略司令部的現任指揮官以及核裁軍運動者都斷言，核戰爭的風險仍然非常真實。對于核和放射性恐怖主義的風險，也有類似的說法。此外，隨著新技術和新對手的出現，這些風險正變得更加復雜。

為了確定與核恐怖主義和核戰爭有關的威脅和后果，分析人員在對核戰爭或核恐怖主義進行風險分析時將面臨許多挑戰。委員會確定了可能導致核戰爭的七類情況：預防性的、先發制人的、升級性的、催化性的、意外的、未經授權的和誤報的。委員會還確定了三類可能導致核恐怖主義的情況：簡易核裝置、放射性散布裝置或放射性暴露裝置，以及對核設施的破壞。這些類別的情景并不是相互排斥的，因為各類別之間也可能發生其他互動，例如意外和誤報情景之間。這些依賴性必須反映在任何風險評估中。委員會確定的情景類別在此作為例子，并不是全部；然而，分析人員必須包括他們能夠設想到的所有情景類別，以便風險結果不會被低估。對使用核武器造成的直接物理后果的估計，依賴于基于核物理學、過去的經驗、核試驗數據和其他可用信息的數學模型。關于核武器的一些物理影響（如對傷害和死亡的直接估計），人們已經知道了很多，盡管有些影響（如火災、現代城市環境的破壞、電磁脈沖影響和氣候影響，如核冬天）還不是很清楚或難以量化（弗蘭克爾等人，2015）。評估使用核武器的社會、心理和長期影響的方法在很大程度上依賴于人類應對其他災難性事件的行為的代用數據。使用這些方法的分析通常包含巨大的不確定性和強烈的相互依賴性。

委員會研究了與核戰爭和核恐怖主義有關的風險評估和分析的歷史，包括探討歷史上為了解核戰爭和核恐怖主義的風險所做的嘗試，以及在評估核戰爭和核恐怖主義的總體風險時所涉及的重要不確定性來源。來自歷史文獻的關鍵見解反映在本報告中，但一個明顯的差距是缺乏對核武器的物理影響不太了解的知識，以及對使用核武器的心理、社會和政治后果的評估和估計。

在做出各種決定時，風險信息可以成為決策者的重要投入，包括確定優先事項、制定新的政策或程序，以及分配資源或時間。在自然和工程系統中，特別是當統計數據可用且可靠時，基于事件樣本頻率的風險分析可以很容易產生對未來風險的估計。然而，正如美國國家科學院以前的研究報告所指出的，將傳統的風險方法用于核戰爭和核恐怖主義--直接證據有限；背景的不確定性很大；以及智能的、適應性強的對手（NASEM 2016；國家研究委員會2008，2011）--是一個重大挑戰。在許多假設中，對這種情況下的風險評估必須考慮到行為者的意圖和利益、他們的能力、他們可用的信息和情報，以及他們的適應性反應--所有這些都可能難以評估。

委員會認為，風險指的是四個關鍵問題：

1.會發生什么？具體而言，什么會出錯？

2.這些事件發生的可能性有多大？

3.如果這些事件發生，有什么潛在的后果？

4.這些事件可能發生的時間范圍是什么？

風險分析可以是一個強大的工具，用于澄清假設；對復雜的、相互關聯的因素進行結構化和系統化的思考；描述不確定性；并確定可能需要哪些進一步的證據或信息來為將要作出的決定提供信息。然而，使用風險分析方法來評估核戰爭和核恐怖主義的總體風險是困難的，原因有幾個。

除了本報告正文中詳述的具體結論（并在第8章中列出）外，委員會還得出了三個總體結論。

1.過去核戰爭和核恐怖主義的例子很少。因此，幾乎沒有什么直接的證據可以用來對兩者的概率進行經驗性的估計。

分析師們試圖通過應用不同的方法和使用多種信息來源來描述由此產生的不確定性，以補充這個有限的證據體系。同樣地，歷史記錄中包含了有限的核或放射性恐怖主義企圖的例子，對核恐怖主義風險的分析也常常借鑒這些例子。有限的直接證據所帶來的不確定性，由于人類的意圖、觀念和動機所發揮的重要作用而變得更加復雜。鑒于所涉及的重大不確定性和決策者可能采取的不同風險態度，整體風險分析的政策相關性并不明確。

雖然人們對核武器和放射性武器的物理后果有很多了解，但對其間接后果的了解并不充分。這包括社會、經濟、政治、基礎設施、氣候和心理方面的影響，這些影響受到這些武器的直接物理影響。

這些因素之間的動態相互作用是復雜的，對它們的分析方法也不太發達。關于這些影響的直接證據很少，這對評估國家或恐怖分子使用核武器的后果是一個挑戰。即使是廣島和長崎的轟炸也只提供了關于涉及現代核武器的沖突的可能性和后果的有限信息。

從專家那里獲得的信息往往是評估與核戰爭和核恐怖主義有關的一些風險的全部資料。分析師和決策者需要意識到這些信息的來源，意識到專家可能在分析中引入的偏見和限制，以及這些信息對風險結果的影響。盡管核戰爭和核恐怖主義的某些方面可能對充分應用這些方法構成挑戰，但可以從其他風險分析學科中借鑒專家征詢的最佳做法。

2.可能導致核戰爭和核恐怖主義的情況很多，涉及許多相互依賴的因素，對其風險的評估往往取決于許多專家和行為者的能力、價值觀、看法和意圖。

核戰爭和核恐怖主義的風險部分取決于威懾的有效性，它反映了所有相關方的能力、信念、動機、意圖、預期戰略和信息。在危機的陣痛中，信息的不可得性和不準確性可能會增加侵略者和防御者所面臨的風險。核戰爭和核恐怖主義情景的風險因有關國家或行為者的理由或發起原因、使用的武器類型和數量以及目標等許多其他高度相互依賴的因素而有所不同。由于存在大量的情景可能性，它們通常被歸類，并作為具有一些關鍵共同因素的情景類別進行分析。

評估核戰爭和核恐怖主義的總體風險涉及不同情景的可能性和后果的巨大不確定性。對這些不確定性的評估和溝通對管理這些風險所必需的政策決定至關重要。然而，風險分析的價值并不僅僅在于評估整體風險。風險分析可以為許多與核戰爭和核恐怖主義有關的較小規模的問題提供寶貴的意見。許多分析旨在確定各類情況的相對或比較風險（例如，核設施被破壞的風險與放射性暴露裝置的風險相比較；或確定與不同投資或設計變化相關的風險降低），或解決決策者面臨的具體問題，如：： 一個特定國家的核儲備的可靠性是什么？汽車邊境口岸的某一型號的探測器檢測到特定水平的輻射的概率是多少？哪些核設施應該被檢查，多久檢查一次？對于涉及重大不確定性和需要做出資源限制的決策的風險管理問題，評估與不同選項相關的風險變化有助于為決策提供信息。

分析師在風險分析中不可避免地要進行假設，包括對風險問題的定義和框架的假設；哪些模型可以有效使用；數據的可靠性；以及對手的能力、意圖和潛在行動。戰略假設可以幫助界定風險問題的界限。一些戰略假設涉及風險的性質或程度，風險驅動因素的影響，政策或行動是否增加或減少風險，美國面臨的威脅的性質和種類，以及最可能發生的情況。戰略假設還包括美國境外的核戰爭風險。

3.不同的風險評估方法或多或少適合于不同的情況和目標。

委員會確定了以下與分析這些風險有關的方法，并審議了這些方法的適用性和局限性：

• 第一擊穩定性分析比較了在核戰爭似乎迫在眉睫的危機中先發制人對雙方的好處。
• 概率風險評估可以探索適應性對手之間的相互作用，盡管從定量輸出中提取定性的數值可能會掩蓋一些細微的結果。
• 數量級的估計為核事件的概率設定了極端界限，然后可以逐步縮小。
• 博弈論可用于模擬智能對手之間基于其偏好和能力信息的潛在行動及其結果。
• 對抗性風險分析可用于評估一個智能對手或少數對手的可能選擇。
• 基于還能提的模型可以在給定的規則和不確定性的情況下估計個人的行為。
• 多屬性模型根據決策者偏好的不同屬性中的定義和加權標準，評估不同場景下結果的不同要素（屬性）。
• 網絡模型使用網絡分析，在代表從開始到結束的路徑中的關鍵事件和情景的節點上探索多種選擇。
• 核和常規力量交換模型可以通過量化潛在的核或常規攻擊的結果來幫助評估威懾力。

正如風險分析中的結構、參數和假設可能會給風險分析的結果帶來色彩一樣，風險信息的評估、框架或呈現方式對該信息在決策中的理解和使用有很大影響。當產生風險分析結果的方法和假設是明確的，過程是可復制的，對分析過程的信任是建立的，結果是針對決策者所面臨的真正的問題或決定時，風險分析結果是最寶貴的。

風險信息可能是對決策的一種有價值的輸入，但它不會也不可能支配決策，因為決策還取決于偏好和風險態度。除了風險之外，還需要考慮其他因素，如法律、政治或預算的后果和限制。新興技術，如新的武器系統和人工智能的進步，正在迅速改變風險和威懾的格局。美國的核態勢隨著時間的推移而演變，考慮到了新的威脅、涉及不同美國對手的發展威懾戰略、技術進步、核軍備條約和不斷變化的地緣政治環境。美國對核恐怖主義風險的評估也同樣隨著時間的推移而變化，考慮到了新的威脅和新興技術。

隨著有關核戰爭和核恐怖主義決策的背景繼續演變，風險評估將繼續成為分析家和決策者的一個寶貴工具。

美國防部增材制造戰略（2021年）和陸軍指令2019-29（2019年）（通過先進制造業實現戰備和現代化）表明，軍方正在努力將增材制造融入軍事系統。這項定性研究的目的是探索增材制造技術的進展，以評估增材制造部件在陸軍旋翼飛機上關鍵安全應用的可行性。本研究概述了陸軍飛機關鍵安全項目的鑒定過程，回顧了美國防部和陸軍的增材制造政策，詳細解釋了粉床聚變和定向能處置增材制造工藝，并回顧了一個案例研究。增材制造技術需要嚴格的材料和工藝控制，以及重要的鑒定檢查和測試，以支持陸軍航空的關鍵安全應用。然而，增材制造技術已經成熟，現在該技術已經準備好為關鍵應用生產高質量的復雜旋轉翼零件。

概念框架

本研究的概念框架定義了研究過程的目標。首先，本研究將提供一個陸軍航空CSI資格認證過程的概述。本研究將簡要討論與AM和航空有關的陸軍和國防部政策，以便為AM在陸軍航空中的相關性提供背景。然后，本研究將提供適用于陸軍旋翼飛機關鍵應用的金屬部件制造的AM工藝研究。最后，本研究將以一個案例來結束，該案例提供了一個陸軍旋轉翼飛機上使用AM部件的鑒定過程的例子。圖1顯示了生產增材制造關鍵安全項目的研究的概念框架圖。

在凈零排放作為國家安全的一個基本要素的背景下，本研究采取了一種分析方法來評估目前海軍部（DON）的排放，并了解支持任務準備的能源需求，同時隨著時間推移減少排放。在這份報告中，研究人員提出了當前和擬議的低碳能源，作為到2050年將海軍部轉變為凈零排放的可能途徑，其模型顯示了四個途徑選擇。國防部實現凈零排放的戰略包括替代燃料、氫氣、無人系統、電池、提高運營效率、核能、可再生能源以及碳捕獲和封存。該研究確定了挑戰和差距，以推進未來的研究和分析，進一步減少美國防部的排放。

美國空軍研究實驗室（AFRL）在技術開發方面的主要目標之一是將技術轉移給 "客戶"，以滿足能力需求。這種轉換可以是在AFRL內部，也可以是向工業界，向系統項目辦公室（SPO），或直接向作戰人員。每個 "客戶 "類別都描述了一個潛在的 "過渡伙伴"。技術開發可以發生在支持客戶要求的成熟期（"技術拉動"），即客戶提出他們的需求（"要求"），AFRL用為滿足該需求而定制的技術發展來回應。當AFRL開發新技術或根據其作為關鍵技術領域的科學和技術（S&T）領導者的角色為舊技術找到新用途時，技術發展也可以在沒有具體要求的情況下發生。這被稱為 "技術推動"，當AFRL科學家進行的基礎和/或應用科學研究發現了以前未知的軍事能力的潛力時，就會發生這種情況。技術拉動 "和 "技術推動 "項目都可以改變AFRL其他項目、工業、SPO或作戰人員的可能性，創造出潛在的破壞性能力，如果沒有相應的科技研究活動，對手是很難對付的。任何轉型所面臨的挑戰是，技術的價值可能沒有被更廣泛的社會所理解，在新技術的情況下，也沒有被進行研究的科學家所理解。

科學家和潛在的過渡伙伴之間的討論往往不能準確地確定一項技術的成熟度、潛在的軍事用途，以及一項技術的合理和可靠的使用時間表。在 "技術拉動 "和 "技術推動 "的情況下，對技術成熟度的準確描述是必要的，以告知科技領導層和潛在過渡伙伴開發的進展。成熟度，通常被稱為技術準備水平（TRL），是一個時間快照，它描述了演示或測試環境的特點，在該環境下，一項特定的技術被成功地測試。美國國防部（DoD）對TRL有一個標準的定義，從1到9，范圍從基本原理到實際任務操作中證明的實際系統。 從歷史上看，官方的TRL評估只在正式的采購過程中被系統地分配，然而，在AFRL項目開發的各個層面，通常都會要求進行技術成熟度評估。

目前缺乏一種系統的方法來評估AFRL技術，也缺乏對任何評估的文件驗證。雖然這并不是轉型失敗的原因，但有條不紊、準確和可驗證的TRL評估過程有助于為其他多個過程奠定基礎；支持與其他科技專業人士、管理機構和潛在的轉型伙伴進行有意義的合作；并支持提高AFRL技術轉型的概率。這些其他過程包括技術成熟計劃（TMP）、推進難度（AD2）、制造準備水平（MRL）、集成準備水平（IRL）、系統準備評估和水平（SRA和SRL）、空軍未來（HAF/A57，正式的空軍作戰人員集成能力（AFWIC））。技術、任務、資源、組織（TMRO）方法，AFRL過渡指標（ATM）和項目管理審查（PMR）。

TRL可以通過各種方式得出，但通常是通過技術準備評估（TRA）來確定。技術準備評估是在對技術的形式、與系統其他部分的集成程度以及操作環境等方面的保真度逐步提高的基礎上確定TRL的。TRA是一個系統的、以證據為基礎的過程，評估關鍵技術要素（CTE）的成熟度，這些要素可以是硬件、軟件、過程或它們的組合。一個技術要素是 "關鍵 "的，如果被收購的系統依賴于這個技術要素來滿足操作要求（在可接受的成本和進度限制內），如果該技術要素或其應用是一項新技術，以一種新的方式使用舊的/更新的技術，或者該技術要素或其應用在詳細設計或演示期間被用于構成重大技術風險的領域。正式的TRA最常被用來支持一個采購項目的確定階段，如美國法典第10章第2366b條詳細規定的要求，即在里程碑B批準之前，一個項目必須在相關環境中進行演示；然而，非正式的，或 "知識建設TRA"，也可以用來評估技術成熟度，為開發人員、項目經理、管理機構和潛在的過渡伙伴提供有用的信息，以更有效地成熟關鍵技術，確定一個技術的準備程度，管理和解決當前和未來的發展風險。

今天，國防戰略和空軍參謀長和空間業務主管要求加速技術發展，并使能力更快地進入作戰人員手中。 一個可靠的、可重復的技術成熟度評估是后續和同步進程和方法的關鍵，如TMPs、AD2、MRLs、IRLs、SRAs和SRLs、TMRO、ATM和PMRs，并為支持AFRL內部、工業、SPO或在技術被證明達到適當水平后直接向作戰人員的快速過渡活動建立了基礎。本研究提出了進行這些TRA的建議程序和工具。

研究目標

本研究的主要目的是確定和推薦一個嚴格的、標準化的、可重復的程序和支持工具，以進行TRA，從伙伴的角度增加現有技術解決方案的可信度，并支持增加成功技術的過渡概率。因此，本研究將：

• 確定一個量身定做的、嚴格的、標準化的、可重復的TRA流程，以進行可靠的TRA，同時提供支持流程執行的工具。

• 將評估何時進行TRA的過程系統化，如何處理結果，以及如何確定下一步。

• 詳細說明識別CTE的系統方法

• 制作一個可定制的TRA模板，包括對可信度和客觀性至關重要的特征

• 確定支持技術成熟和TRL評估的RY能力

• 將技術要素納入建模、模擬和分析（MS&A）的方法。

• 確定數據工件和儲存庫，以證明所分配的TRL。

引言

隨著空間領域對美國和海軍陸戰隊部隊變得越來越重要，該部隊已經做出了一些改變，但仍有很大的問題，以確保它為未來的作戰環境和在空間領域可能的新角色和責任做好準備。為此，其研究了以下問題：海軍陸戰隊的空間資產是什么？海軍陸戰隊有哪些組織和職位來解決其平等問題并制定其空間領域的戰略？在目前的空間發展階段，海軍陸戰隊有哪些更大的問題（挑戰和機遇）？我們在本信息備忘錄中對這些問題進行了簡要討論。

方法和限制

通過文獻回顧、與主題專家的討論以及對海軍陸戰隊與太空有關的職位的審查，審查了 "太空陸戰隊 "的發展。文獻包括國防部出版物、美國海軍陸戰隊的概念、海軍陸戰隊的指令、先前的CNA研究、陸軍出版物、新聞文章、美國空軍和美國太空司令部的文件。主題專家包括海軍陸戰隊總部（HQMC）三個副司令部--信息（DC I）；計劃、政策和行動（DC PP&O）以及戰斗發展和整合（DC CD&I）--以及海軍陸戰隊部隊，美國太空司令部（MARFORSPACE），USSPACECOM的海軍陸戰隊服務部分的現任和近期的太空陸戰隊員。在本研究中，將太空陸戰隊員定義為任何在指定的太空職業技能持有者的崗位上的陸戰隊員，不管是在艦隊陸戰隊（FMF），在支持機構，還是在MARFORSPACE。空間職業技能的名稱包括1706，1786（目前是0540）和8866。只考慮軍官，因為在美國海軍陸戰隊中沒有士兵的空間MOS。

最后，有幾個注意事項，最大的是空間領域、USSF和USSPACECOM正在經歷許多變化，其他部門和中央指揮部正試圖為空間這個移動的目標進行組織。還注意到，當局和政策仍在審查和發展之中，指揮和控制結構仍在變化之中。

迅速設計專門針對特定應用的材料的能力取決于預測性材料模型的使用。在過去的幾十年里，多尺度建模已經成為構建材料模型的主要范式。本報告總結了作為美國陸軍作戰能力發展司令部陸軍研究實驗室跨領域工作的一部分，即2011年至2021年的材料多尺度研究企業（PE 611102.AA7.13 "新型材料的多尺度建模"）在發展多尺度建模方法方面的工作。這項工作包括與兩個為期5年的合作研究聯盟（CRAs）的耦合研究：極端動態環境中的材料CRA和電子材料的多尺度/多學科建模CRA（PE 611104.AB7.09 "材料的多尺度建模中心"）。

三個研究方向構成了整體工作。

第一個研究方向的首要目標是構建計算方法，以促進多尺度模型層次中的尺度模型之間的數據傳輸，以便通過直接連接尺度模型來構建多尺度模型。這個研究方向的一個主要貢獻是為尺度橋接開發了一個靈活的模塊化軟件環境。

第二個重點是開發新的方法，以便能夠從第一原理上探索真實材料的原子尺度結構特征與其宏觀特性之間的關系。該研究方向對一個領先的大規模第一原理軟件套件進行了重大改進，大大降低了對凝聚相系統的計算要求，同時擴展了該套件的功能，以解決軍隊的問題。

最后，第三個方向是致力于小規模塑性的中尺度建模的新方法，即材料內部位錯的運動。這個研究方向導致了一種獨特的計算能力的發展，使我們能夠將最先進的小規模塑性計算模型與有限元相融合。這種能力允許在有微觀結構的情況下對小尺度塑性進行精確建模。

圖6 嵌入協議的摘要。(a) 進行MD模擬以產生溶劑配置的平衡集合。(b) 對MD模擬中的單個分子（"活性區域"）進行嵌入CCSD(T)計算，紅圈表示。活躍區氧化時產生的電子洞由藍色電子云表示。附近的分子在B3LYP水平上處理，由藍色圓圈表示。更遠的分子使用點電荷MM模型處理，用棕色圓圈表示。

美國陸軍最近制定了一項關于未來陸軍如何作戰的戰略以及實現這些軍事能力的相關現代化和研究重點。以高超音速飛行為基礎的遠程精確射擊對于確保美國能夠對任何競爭對手實施其意志至關重要。要實現一個有效的未來美國軍隊，必須克服許多障礙。其中一些差距是對高超音速飛行器空氣熱力學的理解，從而促使對基礎研究的需求。本報告的目標是定義一個經典的、與陸軍相關的配置，適合于基礎研究，以允許與適當的主題專家的關鍵數量的集中合作。從這種開放的幾何構型研究中獲得的數據和知識可能會受到更多的限制性分配。

美國陸軍最近制定了一項關于未來陸軍如何作戰的戰略以及實現這些軍事能力的相關現代化和研究重點。以高超音速飛行為基礎的遠程精確射擊對于確保美國能夠對任何競爭對手實施其意志至關重要。

要實現一個有效的未來美國軍隊，必須克服許多障礙。其中一些差距是對高超音速飛行器空氣熱力學的理解，從而促使對基礎性研究的需求。缺乏對高超音速飛行器周圍發生的復雜物理和化學的預測性知識，抑制了及時的、優化的多部件設計。對邊界層過渡和沖擊-邊界層相互作用等具體現象了解不多。不能正確地對現象進行建模，會產生一些不確定的特征，如表面壓力分布和熱通量，這對飛行器技術，包括穩定性、控制和熱負荷管理，都有負面影響。

幸運的是，有一個先例，即通過定義政府基準飛行器來促進全社會的科學討論，這些飛行器包含功能相關的工件，但對具體的發展計劃不敏感（見陸軍-海軍基本芬納導彈、空軍改良基本芬納導彈、陸軍-海軍旋轉火箭、國家航空航天飛機和NASA研究）。本報告的目標是定義一個典型的、與軍隊相關的配置，適合于基礎研究，以便與足夠數量的適當的主題專家進行重點合作。從這個開放的幾何構型的研究中獲得的數據和知識可能會受到更多的限制性分配。

研究問題

RAS-AI，更具體地說，人機協作（HMT）對皇家海軍的未來勞動力有什么影響？

澳大利亞皇家海軍（RAN）正在對其部隊進行現代化改造，以更好地應對澳大利亞在印度-太平洋地區面臨的日益增長的挑戰。本報告概述了機器人、自主系統和人工智能（RAS-AI）對國防人員的各種影響，為皇家海軍正在進行的促進RAS-AI整合的工作提供參考。

作者對相關的公開來源的學術和灰色文獻進行了審查，重點是為RAN確定可能的教訓。分析集中在RAS-AI對國防勞動力和技能的總體影響上，特別關注人機協作（HMT）對國防勞動力的影響。

研究結果強調了有效采用HMT所需的根本性的不同和新穎的工作方式。將HMT納入勞動力隊伍需要對復雜的人員網絡進行靈活管理，并不斷調整現有結構和概念。

本報告是為支持2020年發布的RAN的RAS-AI戰略2040而進行的工作的延續。蘭德公司被要求提供政策分析和建議，以支持制定一個可操作的RAS-AI運動計劃，協助RAS-AI的實施工作。研究小組已經研究了三個具體領域，以支持制定一個可操作的計劃：軍事創新，海上RAS-AI的任務和技術評估，以及HMT。這項工作應該為皇家海軍、澳大利亞其他國防部門和國防部更廣泛地了解HMT對皇家海軍未來員工隊伍的影響。

研究成果

• 在RAN中實現HMT的正常化將需要對國防人員進行靈活的管理，并不斷調整現有的結構和概念。

• HMT需要在認知方面進行轉變，就像培訓和感知一樣。

• HMT的目標是優化互動，發揮人和機器的優勢。

• HMT包含了廣泛而復雜的問題，無法將其歸類為一個不可避免的原則、活動和資源的清單。

• 了解和考慮人機互動（HMI）的范圍是不可或缺的。

• 新技術的發展應該與實際問題/需求相一致。

• 人機交互所需的技能/屬性可能在傳統上并不被國防部所重視。

• 組織學習必須被接受，以提供這種挑戰性的能力。

• HMT不僅應該作為一種有效的軍事作戰能力，而且還應該作為一種同步的訓練能力來利用。

• HMT的成功需要在整個員工隊伍中得到顯著提升。

• HMT需要識別人類和機器的長處和短處，并利用優勢，使其大于各部分之和。

• HMT的重點應該是要解決的問題，適當的比例和HMI的模式，以及找到努力回報的最佳點。

• RAS-AI的性能必須使它們在使用它們的人中灌輸一種信任、安全和可靠的感覺。

• 從設計的那一刻起，就必須主動關注HMT范式的概念和道德的復雜性。