2023年,美國空軍宣布計劃采購自主無人協同作戰飛機(CCA)機隊,作為有人戰機飛行員的"忠誠僚機"。空軍提議以現役F-35價格的零頭采購約1000架CCA,但強調庫存與成本目標可能隨需求調整。據空軍稱,CCA機隊通過"經濟可承受規模"(即適中成本與較大庫存組合),將提升美軍在與中國沖突中的作戰效能——通過增強有人戰機的性能,使其在裝備CCA的情況下降低戰損率并更多擊毀空中威脅。
將前沿感知、空對空打擊與電子戰列為CCA的預期任務,并視其為未來自主無人協同平臺生態系統的一部分(該系統還將執行機動、訓練等任務)。CCA研發隸屬于"下一代空中優勢"(NGAD)項目,該項目同時包含空軍第六代有人戰斗機。CCA納入NGAD框架,體現出空軍將其定位為有人戰機的互補力量(尤其是戰斗機)。
CCA標志著無人機系統(UAS)發展進入新階段。雖然無人機長期具備航路自主飛行等基礎自主能力,但空軍期望CCA能在高強度對抗中執行更為復雜的任務。
相較于傳統無人機,CCA的差異化特征在于其自主協同能力——既能在機群內部協作,也能與有人戰機協同。例如:有人戰機飛行員可命令CCA編隊執行前沿感知任務,要求保持相對于敵機的特定陣位,而CCA集群需自主同步機動而無需持續獲取飛行員指令。此舉使CCA形成自我協調能力,同時仍能接收飛行員新指令。前戰斗機飛行員、現柯林斯航太軍事自動化研究學者史蒂文·菲諾指出:"CCA通過自主協作實現動態人類級目標,這才是變革性突破。"
盡管CCA前景廣闊,但歷史上不乏因組織阻力、成本超支、操作問題或性價比更高的替代方案(包括有人平臺)而失敗的技術突破型無人機項目。技術創新性并不能確保形成列裝戰斗力。
將CCA構想轉化為現實仍需歷經艱巨挑戰。空軍若要成功,必須坦誠評估所需資源與當前進展。
本報告采用作者開發的創新框架——端到端流程周期——評估協同作戰飛機(CCA)項目當前進展,并以紅綠燈評估圖表呈現結果。該框架包含列裝新型軍事能力所需的七個步驟,設計為通用模型適用于CCA以外項目。其優勢在于融合多領域研究洞見,并納入比五角大樓成本評估與項目評估辦公室等常規評估更全面的要素。
評估基于六類核心證據源:(a) 公開信息;(b) 空軍官員簡報;(c) 與30余位行業專家的保密訪談及通信;(d) 針對國防部、工業界與智庫38名專家的"經濟可承受規模系統"匿名調研;(e) 越南戰爭時期AQM-34"閃電蟲"無人機歷史案例研究(與CCA發展高度相關);(f) 臺海想定下CCA作戰運用、基地部署與架次生成分析。
憑借創新框架與廣泛證據,本報告以前所未有的維度審視CCA項目。
CCA項目在問題定義與資源籌措方面進展顯著,但在研發、部署與運用環節相對滯后。此結果因視角不同可解讀為積極或隱憂。樂觀者認為前期步驟進展表明空軍正按節點有序推進,持續發展將在一兩年內改善整體表現。悲觀者指出滯后環節(研發、部署、運用)存在強相互依賴性,需同步提升否則難有突破——若屬實,則碎片化改進已至瓶頸,空軍須全面同步提升各環節。
作者認同樂觀立場,相信CCA項目可通過持續離散式進展取得成功。雖認可環節間關聯性,但期待"一蹴而就"的全局解決方案不切實際。苛責空軍缺乏此類方案有失公允:CCA屬新型能力,無前代系統支撐規劃,兩年內已獲顯著突破。概念突破往往呈漸進特征,只要保持目標專注,空軍終將找到可行路徑。
CCA已成為突破五角大樓采辦現狀的象征性載體。憑借此象征意義,項目將持續獲得政治監管者的寬容:盡管會依需批評調整,但無人愿扼殺被視為美軍未來必要方向的能力。因此CCA享有強大隱性政治支持。空軍善用此優勢,必須堅持前行。
技術絕非萬能
運用新技術是CCA項目成功的必要條件,但非充分條件。須關注CCA從設計到實戰部署的每個環節。觀察者可能聚焦技術要素(此現象在美國防務界常見),技術進展確為核心(尤其任務自主性領域),但最終成功需解決維護、基地部署、組織架構等非熱點議題。正如空軍未來司令部副參謀長戴維·哈里斯中將所言:"我們傾向于過度關注裝備部分,但CCA涉及條令、戰術技術與程序(TTP)、人力配置等深層要素,這些必須通盤考量。"空軍歷史上多次在此類領域創新制勝,此次亦可延續傳統。
應制定需求并選擇在CCA全流程中綜合性能最優的解決方案。對支持高效維護、靈活部署、優化編成與適應性升級的工業方案應優先于僅滿足有限標準的方案。空軍需通過精準需求引導工業界開發此類方案。
此"超越技術視角"的警示看似不言自明,但對仍存技術優先思維的空軍仍需反復強調。諷刺的是,CCA項目雖屬空軍史上最具技術雄心的計劃之一,但其終極成功卻取決于非技術因素。
當下、未來與永恒困境
CCA運用與設計無普適方案。在潛在沖突中,執行持久任務的CCA機隊與實施外圍游擊打擊的機隊,需截然不同的機型設計、維護配置與戰損儲備。遺憾的是,空軍公開表態強調CCA多場景適用性,弱化了"為特定任務優化必須做出取舍"的現實,模糊了決策焦點。
盡管靈活性值得追求,但當前規劃者必須做出限制未來部隊選項的抉擇。在資源約束與機會成本的現實世界中,不可能保留所有可能性。
美國政府問責辦公室(GAO)6月17日發布報告指出:盡管美國陸軍將防空反導系統升級置于快速開發軌道并投入數十億美元,但實際成效甚微。
報告《陸軍現代化:防空反導建設可借現代實踐獲益》稱:“美陸軍選擇加速采辦路徑和彈性協議類型來開發部署系統以滿足能力需求——并通過預算流程增列資金申請予以支持——但當前多數防空反導現代化項目尚未形成實戰能力。”
“陸軍正斥資數十億美元進行系統現代化改造以解決已識別的能力缺口,”報告強調,“然而,即使采用加速采辦路徑并增加資金投入,除‘反小型無人機系統’外,陸軍實際部署的能力仍極為有限。”
報告指出,近年來陸軍為應對潛在對手,重新聚焦防空反導系統升級。雖然相關行動始于俄烏沖突前,但這場戰爭突顯了無人機作為飛行彈藥的創新戰術與規模應用。
2021年陸軍為2021-2025財年防空反導系統申請約88億美元預算。至2025年,相關預算申請已增至118億美元——凈增30億美元。報告解釋該增幅源于“新增未出現在2021財年預算的系統,以及資金需求變化”。
報告顯示,自啟動防空反導現代化進程以來,美陸軍“已確立七項核心能力建設項目,并在總統預算提案中持續追加撥款”。這七大系統包括:
報告指出,在能力建設過程中,陸軍“未充分應用數字化工程(含數字孿生技術)等先進產品開發實踐”。領軍企業普遍采用“迭代式產品開發法”:通過“設計建模、仿真驗證與生產的閉環流程,快速交付用戶核心需求”。
七大項目中,“一體化作戰指揮系統”及“間接火力防護能力高能激光/高功率微波系統”應用了該模式,其余五項未采用。但報告強調:“無論開發模式如何,所有防空反導項目均未充分運用可加速進程的現代設計工具。”
其中六項采用了仿真與三維建模技術(基于預設數據的靜態模擬工具)。報告指出其固有局限:三維模型更新需人工介入,數字仿真受預設參數制約。報告建議采用工業界的“數字孿生”(具備實時更新能力的數字化身)與“數字線程”(全生命周期數據互聯)工具鏈。“應用數字孿生技術的企業,其設計迭代與產品交付效率顯著提升。”
調研發現七大項目中多數無應用數字孿生或數字線程的計劃。鑒此,問責辦公室提出六項建議:
報告警示:“若不評估現代設計工具的可行性、效益及成本效益并在防空反導現代化中推廣,陸軍或將錯失快速形成戰力的機遇。”
受影響機構 | 建議內容 | 狀態 | 說明 |
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美陸軍部 | 陸軍部長應確保"機動近程防空系統"4/5期(含新型車載平臺)遵循迭代式產品開發方法。(建議1) | 未解決 | 機構響應后將更新信息 |
美陸軍部 | 陸軍部長應確保"間接火力防護能力"新型導彈開發遵循迭代式產品開發方法。(建議2) | 未解決 | 機構響應后將更新信息 |
美陸軍部 | 陸軍部長應確保"一體化作戰指揮系統"項目評估應用軟硬件融合數字孿生技術的可行性、效益及成本效益。(建議3) | 未解決 | 機構響應后將更新信息 |
美陸軍部 | 陸軍部長應確保"機動近程防空系統"1/2/3期——即"斯特特中士"、定向能武器及下一代近程攔截彈——評估應用現代設計工具(含數字孿生與數字線程)的可行性、效益及成本效益。(建議4) | 未解決 | 機構響應后將更新信息 |
美陸軍部 | 陸軍部長應確保"間接火力防護能力"全系統變體——含二期子系統、高能激光與高功率微波項目——評估應用現代設計工具(含數字孿生與數字線程)的可行性、效益及成本效益。(建議5) | 未解決 | 機構響應后將更新信息 |
美陸軍部 | 陸軍部長應確保"低層防空反導傳感器"項目評估應用現代設計工具(含數字孿生與數字線程)的可行性、效益及成本效益。(建議6) | 未解決 | 機構響應后將更新信息 |
CVN-78、CVN-79、CVN-80、CVN-81和CVN-82航空母艦是美海軍新的杰拉爾德-福特(CVN-78)級核動力航空母艦(CVN)的首批五艘艦艇。美海軍提出的 2025 財年預算要求為 “福特 ”級艦艇提供 21.439 億美元(約合 21 億美元)的采購經費,其中包括為 CVN-79 提供 2.360 億美元,為 CVN-80 提供 11.869 億美元,為 CVN-81 提供 7.21 億美元。海軍在提交的 2025 財年預算中建議將該級第五艘艦 CVN-82 的采購時間推遲兩年,從 2028 財年推遲到 2030 財年,從 2027 財年開始提前采購該艦。
CVN-78(杰拉爾德-R-福特號)于 2008 財年采購。該艦于 2017 年 7 月 22 日服役,并于 2021 年 12 月達到初始作戰能力。該艦的首次部署始于 2022 年 10 月,即服役五年多之后。
CVN-79(約翰-肯尼迪號)于2013財年采購。美海軍在提交的 2025 財年預算中稱,該艦計劃于 2025 年 7 月交付。
CVN-80(企業號)于 2018 財年采購。2024年4月2日,美海軍宣布推遲包括CVN-80在內的幾個造艦項目的預定交付時間,海軍稱CVN-80的交付時間將推遲約18至26個月。海軍于 2024 年 3 月向國會提交的 2025 財年預算報告顯示,該艦的預定交付日期為 2029 年 9 月,比海軍于 2023 年 3 月向國會提交的 2024 財年預算報告中顯示的 2028 年 3 月的日期晚了 18 個月。
本報告將 CVN-81(多麗絲-米勒號)視為 2019 財年采購的艦艇,這與國會對海軍 2019 財年預算采取的行動一致。(海軍 2025 財年預算報告與 2021-FY2024 財年預算報告一樣,將 CVN-81 視為 2020 財年采購的艦艇)。該艦計劃于 2032 年 2 月交付海軍。
如上所述,根據美海軍提交的 2025 財年預算,CVN-82 計劃于 2030 財年采購。提前兩年,即在 2028 財年采購 CVN-82,可能需要在 2025 財年為該艦提供大約 5.5 億美元的年度預算資金。
CVN-80 和 CVN-81 是根據《2019 財年約翰-麥凱恩國防授權法案》(H.R. 5515/P.L. 115-232,2018 年 8 月 13 日)第 121(a)(2)條授權的雙艦整批購買合同采購的。雙艦整批采購合同的使用降低了兩艘艦艇的合并采購成本估算。
美國會對 CVN-78 項目的監督問題包括以下方面:
是在 2030 財年(根據海軍 2025 財年預算報告的建議)、2028 財年(根據海軍上年度預算報告的計劃)還是 2029 財年采購 CVN-82;
是否以雙艦采購的方式采購 CVN-82 和后續航母(即 CVN-83),這與采購 CVN-80 和 CVN-81 時采用的雙艦采購方式類似;
未來航母的兵力水平;
2024 年 1 月國防部作戰測試與評估(DOT&E)主任的報告和 2023 年 6 月政府問責局(GAO)關于國防部武器系統的報告中提出的 CVN-78 項目問題;以及
采購 CVN-81 或 CVN-82 之后的航空母艦。
弗吉尼亞級潛艇計劃。自 1998 財年以來,美海軍一直在采購 “弗吉尼亞”(SSN-774)級核動力攻擊潛艇(SSN),到 2024 財年共采購了 40 艘。從 2011 財年到 2024 財年,每年采購兩艘。如果按此速度采購,估計每架的采購成本約為 45 億美元。雖然每年采購兩艘,但實際生產率卻低于每年 2.0 艘,而且自 2022 年以來,由于造船廠和供應商公司的勞動力和供應鏈挑戰,實際生產率一直限制在每年約 1.2 至 1.4 艘,導致已采購但尚未建造的艦艇積壓越來越多。海軍和工業界正努力在2028年前將 “弗吉尼亞 ”級的生產率提高到每年2.0艘,隨后再提高到每年2.33艘,以便執行每年2艘的采購率,替換根據 “奧庫斯”(AUKUS)潛艇(支柱1)項目將出售給澳大利亞的3到5艘 “弗吉尼亞 ”級潛艇(見下文),并減少 “弗吉尼亞 ”級生產的累積積壓。美國國會已撥款數十億美元的潛艇工業基地資金來支持這項工作。
美海軍的 2025 財年擬議預算要求采購一艘 “弗吉尼亞 ”級潛艇,這將是該級潛艇的第 41 艘。海軍上一年度的預算報告預計,2025財年將申請采購兩艘艇。為 2025 財年申請的這艘艇的估計采購費用為 57.595 億美元(即約 58 億美元),但海軍稱其中約 10 億美元用于未來弗吉尼亞級艇的材料和設備,因此申請的這艘艇本身的估計費用約為 48 億美元。該艇已獲得 18.716 億美元的上年度 “常規 ”預購(AP)資金和 2.720 億美元的上年度經濟訂貨量(EOQ)資金,后者是另一種預購資金。海軍提出的 2025 財年預算要求提供完成該艇估計采購成本所需的剩余 36.159 億美元,以及 24.22 億美元的 “常規 ”預購資金和 12.983 億美元的 EOQ 資金,用于未來財年采購的 “弗吉尼亞 ”級艇,以及 2.93 億美元的完工成本資金,用于支付前幾年采購的艇的成本增長。
美國會在 2025 財年面臨的一個關鍵問題是在 2025 財年采購一艘還是兩艘 “弗吉尼亞 ”級艦艇。海軍表示,采購兩艘艇將需要在海軍2025財年的項目采購經費申請中增加32.250億美元(即約32億美元),海軍要求采購一艘艇而不是兩艘艇的原因是海軍預算上限的限制和 “弗吉尼亞 ”級生產積壓的不斷增加,而且申請中包括了 “弗吉尼亞 ”級部分組件的第二套艇,以便為主要潛艇供應商公司提供穩定性。采購兩艘潛艇的支持者認為,這樣做將為工業基礎提供更大的穩定性,并向潛在對手發出更強烈信號。
AUKUS 潛艇(第一支柱)項目。2021 年 9 月,澳大利亞、英國和美國政府宣布建立名為 AUKUS 的新安全伙伴關系。AUKUS 的支柱 1 項目是:(1)在澳大利亞西部港口輪流部署四艘美國 SSN 和一艘英國 SSN;(2)更重要的是,向澳大利亞出售三至五艘弗吉尼亞級 SSN,并隨后為美國海軍建造三至五艘替代 SSN;(3)美國和英國向澳大利亞提供援助,以便澳大利亞再建造三至五艘采用新的英國-澳大利亞 SSN 設計的 SSN,以完成計劃中的八艘澳大利亞 SSN 部隊。作為 2024 財年國防授權法案(NDAA)(2023 年 12 月 22 日 H.R. 2670/P.L. 118-31)行動的一部分,國會批準了支柱 1 的授權立法。實施(2)和(3)的潛在效益、成本和風險可與替代方案的潛在效益、成本和風險進行比較,替代方案是再采購多達 8 艘維吉尼亞級 SSN,這些 SSN 將保留在美國海軍服役,并與根據(1)已計劃在澳大利亞之外運營的美國和英國 SSN 一起在澳大利亞之外運營。
信息戰(IW)和類似的專業術語在美軍或美國空軍(USAF)的詞匯中并不陌生。然而,即使美國空軍高層領導數十年前就已認識到 IW 對空中作戰的各個方面都至關重要,但美國空軍實施 IW 的方法仍然相對較新。第十六航空隊(16 AF)是美國空軍當代 IW 方法的核心,該部隊成立多年后,美國空軍仍在為 IW 的可操作性而苦苦掙扎。正是在這種背景下,蘭德公司的研究人員承擔了為美國空軍如何組織、訓練和裝備 IW 提出可行建議的任務。
首先,研究人員描述了美國空軍目前的戰爭預警狀況,并將其與其他軍種和聯合部隊組織所采取的方法進行了比較。接著,他們確定了美國空軍 IW 團體應支持的角色、任務和使命方面的政策、期望和現實之間存在的差距。為了彌補這些差距,他們為美國空軍的 IW 部隊編制開發了替代構型,并描述了這些構型的優勢和挑戰。最后,研究人員提出了與這些概念相關的組織、訓練和裝備要求。本報告介紹了研究情況,并提出了主要發現和建議。
美空軍在發展先進能力以應對未來威脅的同時,還面臨著對現有飛機進行現代化改造的艱難抉擇。其中一個決定就是是否升級或剝離 32 架稱為 Block 20 的 F-22 飛機。空軍尚未將這些飛機升級到與其 150 架 Block 30/35 飛機(F-22 機隊的現代化部分)相同的水平。空軍 2023 財年的預算提案包括撤資 Block 20,目的是將節省下來的資金用于開發新型飛機。
聯邦法律規定,在 2028 財年之前,空軍不得剝離這些飛機。聯邦法律還規定,美國政府問責局(GAO)應評估與飛機升級有關的問題。本報告討論了空軍在多大程度上(1)擁有足夠的信息來提議廢除禁止剝離 Block 20 飛機的禁令,(2)擁有足夠的信息來支持升級 Block 20 飛機,以及(3)擁有指導來為其剝離決定提供信息。
為開展這項工作,美國政府問責局審查了空軍立法提案、成本和進度估算以及其他相關文件。GAO 還采訪了空軍官員和 F-22 承包商代表。
美空軍決定剝離部分主要用于訓練的老舊 F-22 飛機--稱為 Block 20。空軍向國會提議剝離Block 20,但沒有記錄關鍵因素,如訓練、任務能力和測試,以便為該決定提供依據。
美空軍沒有記錄在沒有Block 20飛機的情況下如何進行F-22訓練或測試--目前Block 20的功能。空軍也未說明如果使用可執行任務的 Block 30/35 型飛機而不是 Block 20 型飛機進行訓練或測試,作戰單元可能面臨的挑戰。
美空軍表示,撤資后不飛行 Block 20 型飛機將節省費用。然而,這些節省并沒有考慮到其他費用,例如為彌補飛機減少而增加的運營維護費用。
美空軍還獲得了關于可能升級而不是剝離 Block 20 飛機的有限信息。空軍從 F-22 主承包商處收集了將 Block 20 升級到機隊更現代化的 Block 30/35 水平的名義估算。承包商估計升級至少需要 33 億美元,大約需要 15 年才能完成,但沒有提供支持數據。空軍認為這些信息足以滿足其目的。如果沒有更好的證據證明剝離或升級 F-22 Block 20 飛機的潛在影響,國會可能無法在充分知情的情況下就空軍建議的優劣做出決定。
最后,美空軍沒有指導文件,無法向國會提供有關其飛機撤資決定的信息。空軍之前的一次飛機撤資行動沒有向國會提供足夠的細節,說明影響該決定的因素。美國審計總署在2016年建議國防部制定撤資指南,以幫助確保包括國會在內的高級領導層獲得高質量的信息。空軍沒有同意,并表示已經有了預算指南。然而,美國審計總署對空軍預算指南的審查發現,該指南并未涉及向國會提供足夠數據以做出知情撤資決定的問題。
在美海軍開發和采購各種規格的無人水面航行器(USV)和無人潛航器(UUV)的計劃中,包括開發兩種大型 USV(大型無人水面航行器(LUSV)和中型無人航行器(MUSV))的計劃,以及一種名為超大型無人潛航器(XLUUV)的大型 UUV(又稱 Orca)的計劃。海軍希望開發和采購 LUSV、MUSV 和 XLUUV,作為海軍向分布式艦隊結構轉變的努力的一部分,這意味著艦艇的組合要將海軍的能力分散到更多的平臺上,避免將艦隊的大部分總體能力集中到相對較少的高價值艦艇上(即艦艇的組合要避免 “把太多的雞蛋放在一個籃子里”)。海軍提出的 2025 財年預算要求為 LUSV 項目提供 5400 萬美元的研發經費,為 MUSV 項目提供 1.018 億美元的研發經費,為 LUSV/MUSV 使能能力提供 9290 萬美元的研發經費,為 XLUUV 項目提供 2150 萬美元的研發經費,為 UUV(包括但不限于 XLUUV)核心技術提供 6820 萬美元的額外研發經費。
LUSV:海軍設想 LUSV 的長度為 200 英尺至 300 英尺,滿載排水量為 1,000 噸至 2,000 噸,這將使它們的大小與護衛艦相當(即大于巡邏艇而小于護衛艦的艦艇)。海軍希望 LUSV 是低成本、高續航力、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,主要指反艦導彈和對陸攻擊導彈。每艘 LUSV 可配備垂直發射系統 (VLS),有 16 至 32 個導彈發射管。雖然 LUSV 被稱為無人艦艇,但更準確的說法是可選擇或輕型載人艦艇,因為它們有時可能有幾名艦載人員,特別是在海軍研究 LUSV 使能技術和作戰概念的近期。海軍一直在使用 LUSV 原型開發 LUSV 的作戰概念。海軍提交的 2025 財年預算計劃通過海軍造船賬戶采購生產型 LUSV,第一艘 LUSV 將于 2027 財年采購,估計費用為 4.976 億美元,后兩艘將于 2028 財年采購,估計費用合計為 6.528 億美元(即平均約 3.264 億美元)、 在 2029 財政年度,接下來的三艘估計總費用為 9.943 億美元(即平均每艘 3.314 億美元)。根據海軍提交的 2024 財年預算,LUSV 的采購將提前兩年,即在 2025 財年開始。海軍稱 “這種必要的 [兩年] 延遲降低了與需求開發、設計規格和機械可靠性測試的并行性相關的風險"。
MUSV:海軍將 MUSV 定義為長度小于 200 英尺,排水量小于 500 噸,相當于巡邏艇的大小。海軍希望 MUSV 與 LUSV 一樣,都是低成本、高續航力、可重新配置的艦艇,可容納各種有效載荷。MUSV 的初始有效載荷將是支持情報、監視、偵察和瞄準(ISR-&T)、反 ISR&T 和信息作戰(IO)任務的系統。海軍在提交的 2025 財年預算中并未計劃在 2025 財年至 2029 財年期間采購任何作戰 MUSV。預算報告指出 “2019財年MUSV硬件和軟件的原型驗證工作將為準備向ACAT[采購類別]計劃過渡的決策提供信息。[MUSV]的正式要求將通過能力開發文件[CDD]來確定,采購資金將作為未來預算決定的一部分來制定"。
XLUUV:XLUUV 大約有一輛地鐵車廂那么大。海軍希望利用 XLUUV 秘密部署 “錘頭 ”水雷,這種水雷計劃系在海底,配備反潛魚雷,大致類似于海軍冷戰時期的 CAPTOR(封裝魚雷)水雷。2019 財政年度采購了五艘 “與作戰相關的原型 ”XLUUV。另外還采購了一艘 XLUUV 測試和訓練資產。海軍提交的 2025 財年預算計劃通過海軍其他采購(OPN)賬戶采購更多 XLUUV,在 2026 財年至 2029 財年期間每年采購一艘,預計采購成本分別為 1.133 億美元、1.156 億美元、1.179 億美元和 1.204 億美元。海軍在提交的 2025 財年預算中指出: “由于承包商的挑戰和供應商的問題,車輛和支持部件的測試和交付已經推遲到 23-25 財年。海軍正在與波音公司合作,通過增加一個指定的測試和訓練資產(0 號車輛)....,以減少進度延誤,并執行 23 財政年度開始的降低風險測試。計劃在 26 財政年度及以后,根據前五個系統的進展情況,逐步增加 “虎鯨 ”XLUUV 系統的制造數量"。
大多數軍事大國--無論是單獨還是合作--都在設計基于新一代有人駕駛戰斗機和無人駕駛飛機系統協同作戰的未來空戰系統。
這一領域的標準制定者以美國為首。經過多年,美國空軍(USAF)和美國海軍(USN)現在正集中精力在中期內發展大量的協同作戰飛機(CCA),以增加其作戰飛機機隊的深度,因為他們認為機隊已經縮減到無法對抗大國行動的水平。目前的概念是 "負擔得起的規模",即在控制成本的前提下增加規模性。這些 CCA 將被整合到美國空軍和海軍的下一代空中主導(NGAD)系統中。這一龐大的協同作戰體系結構所涉及的首要任務是對空作戰,實現空中優勢(即定位和壓制敵方防空系統--SEAD),但美國空軍為 CCA 設想了 "100 種角色"(攔截、CAS、通信中繼)。盡管如此,關于如何權衡這些系統的成本和作戰性能的辯論仍在繼續。
美國人目前正在研制陸基、大部分可回收的飛機,其基礎是 Kratos XQ-58、GA-ASI 的 Gambit 系列或波音公司的 MQ-28 幽靈蝙蝠,但尚不確定這些系統是否能勝任這一任務。盡管如此,此類系統很可能會成為 CCA 初期增量的主力,并在中期內轉化為美國空軍采購至少一千個單元,與 F-35 和 NGAD 戰斗機組成有人-無人聯隊(MUM-T)。雖然所使用的平臺將取決于所需的性能水平,但似乎可以肯定的是,這些系統將基于模塊化開放式架構和 Skyborg 人工智能系統(其開發工作已經完成)。美國人也在開發無人駕駛空射飛行器(如美國國防部高級研究計劃局的 "長槍 "計劃)。洛克希德-馬丁公司的設計和米切爾研究所的兵棋推演表明,美國最終很可能會確定一系列性能各異的 CCA,有些是消耗型,有些是可回收型,發射方案多種多樣,其中包括少量 "精致 "的可回收系統--高度復雜的無人情報平臺或無人戰斗飛行器(UCAV)。參與米切爾研究所幾項對空作戰任務研究的專家贊成在作戰初期大量使用消耗性 CCA,用于誘餌、ISR、協同空戰和通信中繼,先于第五代戰斗機飛行,一旦敵方能力被削弱,再使用更先進的可回收 CCA,以擴大友軍系統的覆蓋范圍。他們沒有使用現有的 UCAV 解決方案。
許多國家正在效仿美國的做法,盡管資源更為有限:
英國正在與 BAE 系統公司合作,結合 "暴風雪 "全球空中作戰計劃 (GCAP),開發遙控解決方案--輕型和重型兩類陸基可回收遙控飛機,提供不同的先進程度。
澳大利亞正與波音公司合作研制 MQ-28 "幽靈蝙蝠",其概念與美國的 CCA 相似。澳大利亞的這一模型也啟發了韓國人,他們正在研制一種忠誠的僚機無人機,以配合其先進版本的 KF-21 Boramea 戰斗機。
在美國的支持下,日本也正在研發一種能夠在 2030 年代與其未來的 F-X 戰斗機配合使用的遙控無人機。
在戰略競爭對手中,俄羅斯的情況最為不確定。莫斯科正在研制 UCAV 型忠誠僚機,如 S-70 Okhotnik 和 Grom,但西方的制裁和推進解決方案的缺乏大大減緩了這些項目的進展。
中國的情況要好得多,在各種無人機中,中國正在開發一系列協同作戰系統,與有人駕駛戰斗機,特別是殲-20 戰斗機一起以 MUM-T 模式作戰:飛鴻 FH-95 渦輪螺旋槳 ISR 和電子戰無人機以及 FH-97 戰斗無人機,與可回收的美國 CCA 設計相似。
印度也在開發自己的系統體系,即印度斯坦航空有限公司的 "戰斗空中聯合系統"(CATS),包括作為 "母機 "的 "泰賈斯 "有人駕駛戰斗機和幾種遙控飛機,特別是與 MQ-28 和 XQ-58 非常相似的 "勇士"(CATS Warrior)、可回收巡航導彈型遙控飛機 "獵人"(CATS Hunter)和 ALFA 漂浮彈藥。
土耳其已經建立了廣泛依賴無人機的空中力量模式,既用于 DITB,也用于彌補其作戰飛機項目的問題,土耳其還在尋求開發自己的 MUM-T 遙控技術模塊,以及未來的 F-X Kaan 戰斗機: Bayraktar 公司的超音速 Kizilelma UCAV、Anka-3 隱身無人機、Super Simsek 消耗型無人機和土耳其航空航天公司的自主僚機概念。
注意到,對于大多數空軍來說,開發無人飛行器技術構件和 MUM-T 系統是為了滿足彌補常規作戰飛機數量不足的迫切需要,而造成這種不足的原因可能是多方面的。
對于未來空中作戰系統(FCAS)及其協同作戰飛機系統,可以得出哪些結論?在許多方面,法國的情況與上述幾個國家相似。誠然,考慮到多年期 LPM 軍費法案所確定的趨勢,法國未來的空中力量應受益于多種能力的進步,包括下一代戰斗機(NGF),它提供了新一代戰斗機的所有附加值,在未來戰場上不可或缺。盡管如此,RCs 面臨的首要挑戰是糾正空中力量深度不足的問題,隨著越來越多的國家實施 IADS(綜合防空系統)升級,或者美國的保證變得越來越不確定,這一問題可能會繼續惡化,并將變得越來越棘手。這種衰退的后果是眾所周知的:它影響到滿足各種戰略職能要求的能力;更具體地說,在干預方面,它使減員難以為繼,減少了可供選擇的行動范圍,并使其無法保持永久態勢,如動態瞄準。
除了深度問題,遙控飛行器還能從質量上提高空中作戰力量的能力:通過提供 "替身 "能力(可在敵方系統的交戰范圍內使用),它們能提高空中力量的穿透力;它們能使情報和交戰/作戰能力分散和分解,使后者更具彈性,并改善空間和時間覆蓋。發射解決方案的多樣性是真正意義上的多領域,增強了空中力量的靈活性和可用性。
在許多方面,空中客車公司和 MBDA 公司的想法與美國專家的想法(上述米切爾研究所的工作突出表明了這一點)在 FCAS 體系結構的框架內趨向于相當類似的解決方案類型,而 FCAS 體系結構與美國 NGAD 體系結構的順序相同。這適用于通過混合使用可消耗或可回收系統,提供各種發射解決方案來降低 "單位效應成本 "的需要。在實施這些系統之前,必須滿足一些條件。這些條件包括:確定作戰性能與成本之間的權衡、開發特定設備和彈藥的必要性、不可或缺的連接架構,以及載人平臺(其乘員必須管理這些遙控任務)和飛行器本身的自主解決方案。這些飛行器的自主性必須遵守非常嚴格的交戰規則。這些無人機的行動可以在兩個層面上進行管理:當然是在任務領導者層面上,這也是最常見的設想(因此有了忠誠僚機的概念),但也有可能在戰斗管理指揮與控制(BMC2)功能層面上進行管理,而這一功能本身將越來越分散。美國人強調,在這些交戰規則范圍內賦予無人駕駛飛機的自主程度以及對其行動的管理水平是可變和相互依存的。特別是,它們將取決于作戰環境,包括可能在不同程度上斷開、間歇、有限(DIL)的電磁環境,這將影響作為系統之系統的連接組織的作戰云的運作。
從作戰角度看,這些 RC 可以改變所有任務的執行情況,包括以下方面:
在情報功能方面,提供穿透性傳感器網絡,大大擴展了 ISR 系統的覆蓋范圍;
在反空領域,通過與駐扎在遠離前線的戰斗機合作,提供遠程誘餌、干擾、瞄準和交戰能力,一方面可以采取必要的迷惑和飽和行動,使敵方綜合防空系統失明和瓦解(通過 SEAD 和戰斗機掃射);另一方面,可以建立動態瞄準能力,在半隱蔽環境中長時間持續開展 SEAD 工作;
在進攻性反陸(OCL)領域,通過在戰役開始時增加穿透力,然后在較長時間內保持對大片區域的覆蓋,實現攔截動態目標能力的倍增,這對于提高近距離空中支援的可用性也是必要的;
提供先進的傳感器網絡和傳輸中繼器,以擴大作戰管理 C2(BMC2)功能的范圍并增強其穩定性。
總之,在未來空戰中,RC 不乏潛在用途,可以重新創造美國人所談論的、歐洲所急需的 "負擔得起的大規模"。然而,如果要充分挖掘這些系統的潛力,還需要克服許多挑戰。
在看來,必須研究這些系統相對于有人駕駛戰斗機的效率。這種效率取決于一種微妙的妥協:一方面,如果要獲得足夠的數量,這些機器必須保持其消耗性;另一方面,性能和可靠性閾值--考慮到需要預測與綜合防空系統(IADS)的對抗等問題,這種妥協就更難找到了,因為綜合防空系統(IADS)已轉變為飽和狀態。其次,RC 的使用概念必須基于出色的多領域整合,以優化協同作用。這就提出了實施這些無人機的部隊的 C2 靈活性問題,以及 FCAS、NGAD、GCAP 和其他系統之間的多國互操作性問題。就技術資源而言,其前提是戰斗云確實按計劃發展。在這方面,雖然 MUM-T 的建設將部分基于現有技術,例如在連接方面,但它也基于尚待證明的技術前提,特別是在人工智能領域,尤其是管理任務的載人平臺。
正如已經進行或計劃進行的演示所幸運地表明的那樣,這些不同的條件自然支持盡快開始對駐地協調員和作戰云進行漸進式開發,以便為這些多重挑戰的具體解決方案開辟道路。
作為美國國防部(DOD)最大的采購項目,F-35 "閃電 II "是一種攻擊戰斗機,正在為美國空軍、海軍陸戰隊和海軍采購不同型號。根據國防部目前的計劃,總共將采購 2456 架 F-35 戰斗機。預計盟國還將采購數百架 F-35 戰斗機,有八個國家與美國是該計劃的費用分攤伙伴。
F-35 可望顯著提高軍事能力。與之前的許多高科技項目一樣,達到這一能力使該項目超出了原定預算,落后于計劃進度。
政府提出的 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、海軍陸戰隊采購 17 架 F-35B、海軍和海軍陸戰隊采購 20 架 F-35C、未來飛機的提前采購和持續改裝提供資金。擬議預算還為 F-35 的研發申請了約 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,這是政府要求的數量)的 F-35 采購提供了 87 億美元的資金。該法案所附的聯合解釋性聲明包括以下措辭
根據運營和維護成本限制可采購的 F-35 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 呼吸系統進行調查、評估并實施糾正措施;
要求空軍和海軍提交先進 F35 發動機的采購戰略;以及
指示美國主計長對 F-35 的維持工作進行年度審查。
2022 財年國防撥款法案: 眾議院提出的 2022 財年國防部撥款法案版本(H.R. 4432)為 F-35 的采購提供了 85 億美元的資金,外加 85 架飛機(48 架 F-35A、17 架 F-35B 和 20 架 F-35C)的 7.45 億美元預付款,這與要求的飛機數量一致,但比政府的要求低了 2 億美元。預購金額比申請金額減少了 7,300 萬美元。該法案所附的報告(H.Rept. 117-88)包括規定將每個變型的兩架 F35 改裝為測試配置的措辭。
參議院撥款委員會向參議院報告的版本(S. 3023)也按照要求的數量為 85 架飛機提供了 84 億美元的資金,外加 8.18 億美元的預購款,與要求的數額相同。
該法案所附的解釋性聲明包括批評 F-35 持續能力開發和交付計劃的措辭,拒絕了除 C2D2 測試和評估外所要求的增長。此外,委員會還指示在提交 2023 財年預算申請時,將 C2D2 項目作為單獨的主要國防采購項目進行報告。
報告中的其他措辭
允許將最多 6 架 F-35 改裝為測試配置;以及
鼓勵 F-35 項目執行官繼續與工業界就提高電源模塊可靠性的潛在解決方案進行接觸。
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?
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"。
前沿作戰基地(FOB)防御是一項人力密集型任務,需要占用作戰任務的寶貴資源。雖然能力越來越強的無人駕駛飛行器(UAV)具備執行許多任務的能力,但目前的理論并沒有充分考慮將其納入。特別是,如果操作人員與飛行器的比例為一比一時,并沒有考慮提高無人機的自主性。本論文描述了使用先進機器人系統工程實驗室(ARSENL)蜂群系統開發和測試自主FOB防御能力。開發工作利用了基于任務的蜂群可組合性結構(MASC),以任務為中心、自上而下的方式開發復雜的蜂群行為。這種方法使我們能夠開發出一種基于理論的基地防御戰術,在這種戰術中,固定翼和四旋翼無人機的任意組合能夠自主分配并執行所有必要的FOB防御角色:周邊監視、關鍵區域搜索、接觸調查和威脅響應。該戰術在軟件模擬環境中進行了廣泛的測試,并在現場飛行演習中進行了演示。實驗結果將使用本研究過程中制定的有效性措施和性能措施進行討論。
2019年,美國海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍發布了他的規劃指南,作為塑造未來四年的部隊的一種方式。他在其中指出:"我們今天做得很好,我們明天將需要做得更好,以保持我們的作戰優勢"[1]。這句話摘自海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍的《2019年司令員規劃指南》(CPG),呼吁采取集中行動,以應對海軍陸戰隊在未來戰爭中預計將面臨的不斷變化的挑戰。在為海軍陸戰隊確定未來四年的優先事項和方向的CPG中的其他指導,呼吁建立一個 "適合偵察、監視和提供致命和非致命效果的強大的無人駕駛系統系列"[1]。伯杰將軍進一步呼吁利用新技術來支持遠征前沿基地作戰(EABO)。EABO將需要靈活的系統,既能進行有效的進攻行動,又能進行獨立和可持續的防御行動。簡而言之,實現EABO將需要最大限度地利用每個系統和海軍陸戰隊。
從本質上講,伯杰將軍正在呼吁改變無人駕駛飛行器的使用方式。通過使用大型的合作自主無人飛行器系統,或稱蜂群,將有助于實現這一目標。無人飛行器蜂群提供了在人力需求和后勤負擔增加最少的情況下成倍提高戰場能力的機會。正如伯杰將軍所提到的 "下一個戰場",海軍陸戰隊將必須利用各種技術,最大限度地利用自主性和每個作戰人員在戰場上的影響。
目前的無人系統使用理論是以很少或沒有自主性的系統為中心。另外,目前的系統依賴于單個飛行器的遠程駕駛;也就是說,每輛飛行器有一個操作員。部隊中缺乏自主系統,這在監視和直接行動的作戰能力方面造成了差距。此外,側重于一對一操作員-飛行器管理的無人系統理論要求操作員的數量與車輛的數量成線性比例。這對于 "下一個戰場 "來說是不夠的。相反,海軍陸戰隊將需要能夠讓操作員擺脫束縛或提高他們同時控制多個飛行器的能力系統[2]。
考慮到這些目標,美國海軍研究生院(NPS)的先進機器人系統工程實驗室(ARSENL)已經開發并演示了一個用于控制大型、自主、多飛行器的系統,該系統利用了分布式計算的優勢,并將駕駛的認知要求降到最低。ARSENL在現場實驗中證明了其系統的功效,在該實驗中,50個自主無人駕駛飛行器(UAV)被成功發射,同時由一個操作員控制,并安全回收[3]。
這項研究的主要目標是證明使用無人機蜂群來支持前沿作戰基地(FOB)的防御。特別是,這需要自主生成、分配和執行有效的、符合理論的基地防御所需的子任務。這部分研究的重點是開發基于狀態的監視、調查和威脅響應任務的描述;實施支持多飛行器任務分配的決策機制;以及任務執行期間的多飛行器控制。
輔助研究目標包括展示基于任務的蜂群可組合性結構(MASC)過程,以自上而下、以任務為中心的方式開發復雜的蜂群行為,探索自主蜂群控制和決策的分布式方法,以及實施一般的蜂群算法,并證明了對廣泛的潛在蜂群戰術有用。總的來說,這些目標是主要目標的一部分,是實現主要目標的手段。
基地防御戰術的制定始于對現有基地防御理論的審查。這一審查是確定該行為所要完成的基本任務和子任務的基礎。然后,我們審查了目前海軍陸戰隊使用無人機的理論,以確定這些系統在基地防御任務中的使用情況。
在確定了任務要求的特征后,我們為基地防御的整體任務制定了一個高層次的狀態圖。子任務級別的狀態圖等同于MASC層次結構中的角色。
ARSENL代碼庫中現有的算法和游戲以及在研究過程中開發的新算法和游戲被用來在ARSENL系統中實現子任務級的狀態圖。最后,根據高層次的狀態圖將這些游戲組合起來,完成基地防御戰術的實施。
在游戲和戰術開發之后,設計了基于理論的有效性措施(MOE)和性能措施(MOPs)。通過在循環軟件(SITL)模擬環境中的廣泛實驗,這些措施被用來評估基地防御戰術。在加利福尼亞州羅伯茨營進行的實戰飛行實驗中,也展示了該戰術和游戲。
最終,本研究成功地實現了其主要目標,并展示了一種包含周邊監視、關鍵區域搜索、接觸調查和威脅響應的基地防御戰術。此外,開發工作在很大程度上依賴于MASC層次結構,以此來制定任務要求,并將這些要求分解成可在ARSENL蜂群系統上實施的可管理任務。這一戰術在實戰飛行和模擬環境中進行了測試,并使用以任務為中心的MOP和MOE進行了評估。最后的結果是令人滿意的,在本研究過程中開發的戰術被評估為有效的概念證明。
本論文共分六章。第1章提供了這項研究的動機,描述了這個概念驗證所要彌補的能力差距,并提供了ARSENL的簡短背景和所追求的研究目標。
第2章討論了海軍陸戰隊和聯合出版物中描述的當前海軍陸戰隊后方作戰的理論。還概述了目前海軍陸戰隊內無人機的使用情況,并描述了目前各種系統所能達到的自主性水平。
第3章概述了以前自主系統基于行為的架構工作,ARSENL多車輛無人駕駛航空系統(UAS)和MASC層次結構。
第4章對基地防御戰術的整體設計以及高層戰術所依賴的游戲進行了基于狀態的描述。本章還詳細介紹了用于創建、測試和評估這一概念驗證的方法。在此過程中,重點是對每一戰術和戰術所針對的MOP和MOE進行評估。
第5章詳細介紹了所進行的實戰飛行和模擬實驗,并討論了與相關MOPs和MOEs有關的測試結果。
最后,第6章介紹了這個概念驗證的結論。本章還提供了與基地防御戰術本身以及更廣泛的自主蜂群能力和控制有關的未來工作建議。