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2015年DARPA航空领域发展总结

2016-08-31袁成

现代军事 2016年4期
关键词:分布式武器发展

袁成

2015年DARPA在航空领域实施了数十个项目,涉及的研究领域包括体系作战、装备新概念、航电、通信、网电空间和机载武器等。受篇幅和DARPA信息披露所限,本文仅统计和分析该局公布的航空领域的主要研究项目。

表1-4分别统计了2015年DARPA在航空领域发布的跨部门公告(BAA)、授予的项目合同、取得重要进展的项目和即将转化的项目。从统计结果可看出,2015年DARPA在航空领域的成果颇丰,并特别重视探索与体系作战、机载系统和机载武器相关的先进技术。(见表1-表4)

DARPA重视探索在强对抗环境中作使用航空技术

2009年以来,美国先后提出“重返亚洲”和“亚太再平衡”战略,把主要作战对象重新设定为中、俄等潜在竞争大国,并且正在打造一支聚焦高端作战能力、兼顾全谱作战任务的新型联合部队。而在2014年,美军又提出“第三次抵消战略”,试图以国防科技创新为核心,提升美军军事优势,增强对大国的慑止和制胜能力。以美军顶层战略为牵引,DARPA在2015年3月公布的最新一版发展战略报告——《服务于国家安全的突破性技术》中明确指出,该局在航空领域的发展目标为保持美军在强对抗环境中的空中优势。为此,DARPA正在实施以下各类技术探索项目,以落实战略报告的发展目标。

探索分布式作战技术,设计全新空中作战样式

“分布式作战”是美军着眼于未来强对抗环境而探讨的全新作战样式,主要思想是将昂贵大型装备的功能分解到大量小型平台上,并通过自主、协同等技术达到相同或更高的作战能力。与目前空战作战样式相比,采用大量具有分布式协同作战能力的小型无人机可大幅降低任务成本,提高作战灵活性,而且大量的目标可使敌方防御系统产生“饱和”而无法全部应对,即便无人机群会受到部分损失,但作为整体仍可完成作战任务。目前,DARPA是美军分布式作战技术的主要研发机构,其正在围绕机体平台、开放式系统架构、协同作战、战场管理等各个维度,为美军探索这种全新空中作战样式。

“小精灵”项目2015年DARPA推出了“小精灵”项目,该项目将发展小型无人机群的空中发射和回收技术;小型、可升级、可支持多机合作的有效载荷技术;精确的相对导航技术;先进的计算建模技术;可变几何外形的存储技术;紧凑的推进系统技术和高速数字式飞行控制技术,最终将开展演示验证试飞工作。

“体系集成技术试验”(SoSITE)项目SoSITE项目着重探索开放式体系架构技术,目标是以美军现有能力为基础,把单一装备的空战能力分布在大量可互操作的有人和无人平台上,实现各种先进机载系统和机载武器的即插即用,极大提升分布式作战的灵活性。

“拒止环境中的协同作战”(CODE)项目CODE项目通过发展先进算法和软件,探索分布式作战无人机的自主和协同技术,使无人机群可在一名操作人员的管理下协作完成发现、跟踪、识别和攻击目标等任务。

“分布式作战管理”(DBM)项目DBM项目聚焦发展先进算法和软件,提高任务自适应规划和态势感知等能力,帮助履行战场管理任务的飞行员进行快速且合理的决策,确保在强对抗环境中更好地执行分布式作战等复杂军事任务。

探索强对抗环境中使用的通信、组网、导航和雷达技术

强对抗环境中的电磁干扰和网电攻击,可导致通信中断与降级、GPS信号丢失、ISR信息无法获取、激光指示器失去作用等问题,使战机看不清、听不真,难以获取空中优势。目前美国已认识到该问题的严重性,—方面表示在十多年反恐战中使用的通信、导航等技术在大国对抗中难有作为,另一方面又大肆鼓吹中国和俄罗斯强大的电子战能力,为获取经费造势。目前,DARPA启动了多个相关研究项目,探索在强对抗环境中使用的通信、组网、导航和雷达等技术,为提升美军空中力量的看不见的“内力”打牢技术基础。

“100Gbps射频高速链路”(100G)项目100G项目旨在设计、制造和试验与光纤能力相当的机载通信数据链,并可在远距离传播过程中有效穿透云、雨、雾等各种天气环境。该数据链通信速率为100Gb/s,配装高空长航时飞机时的对空作用距离200千米,对地作用距离100千米。

“满足任务最优化的动态适应网络”(DYNAMO)项目DYNAMO项目通过发展网络动态适应技术,使美军各独立设计的空基网络在面对敌方主动电子干扰时,仍可在一定安全等级下开展及时、高速通信,使配装专有传感器的某型飞机能够顺利向其他型号的有人/无人平台发送和接收信息,确保满足复杂的分布式作战任务所需。

“强对抗环境中的空间、时间和方位信息”(STOIC)项目STOIC项目通过开发包含精确定位、导航和皮秒等级授时技术在内的多功能通信系统原型,实现降低或取消对GPS的依赖。该项目能够使分布式作战平台具备协同目标定位、协同导航、自主空中加油和碰撞规避等功能。

“雷达自适应对抗”(ARC)项目ARC项目旨在发展基于模块化、开放式和可拓展的软件处理技术,使美军空基电子战系统在复杂电磁环境下,能够基于空中可观测信号,理清友军、敌军和中立的发射机,并针对快速变化且未知的雷达威胁进行对抗及效果评估。

探索自主能力常规灵巧弹药、高超声速武器、激光武器技术

美军评估认为,其目前的机载武器多为精确制导炸弹或空地导弹(包括亚声速巡航导弹),应对没有强大防空武器的地区性国家和反恐分子游刃有余,但是在面对拥有现代一体化防空能力的军事大国时,便显得捉襟见肘,因此急需装备全新的机载武器为介入强对抗环境提供支持。目前DARPA正从自主能力常规灵巧弹药、高超声速武器和激光武器等多角度发力,为美军塑造全新的空基打击能力。

“导引头成本转变”(SECTR)项目SECTR项目将开发具有被动捷联电光/红外传感器、GPS接收机和惯性测量部件的小型经济可承受导引头原型,实现在激光目标指示和数据链不能正常工作的强对抗环境中为机载灵巧常规弹药提供自主导航和精确末制导,实现对移动、重新定位和静止目标的打击。

“战术助推滑翔”(TBG)项目在TBG项目中,DARPA正与美空军研究实验室(AFRL)合作开发和验证战术级空射高超声速助推滑翔原型弹,最终目标为转化成一种能够在10分钟内飞行超过1850千米的高超声速打击武器。另外,DARPA还正与AFRL在“高超声速吸气式武器概念”(HAWC)项目中合作开发使用碳氢燃料超燃冲压发动机的战术级高超声速原型弹。

“高能液体激光区域防御系统”(HELLADS)项目DARPA在HELLADS项目中正与AFRL联合开发一型功率等级达150千瓦的战术级机载激光器,以对抗火箭弹、炮弹、迫击弹、巡航导弹、飞机和地对空导弹等各类目标。该项目的打靶试验即将在新墨西哥州白沙导弹靶场进行。

DARPA牵头与军种共同推进有重大型号背景的项目

2015年,DARPA除了开展各类前沿性技术探索,还与军种联合实施了一些具有重大型号背景的研发项目,例如远距反舰弹项目、六代机技术演示验证机项目等。国防部和各军种寄希望于依托DARPA丰富的研发经验、独立于军种的特殊地位和非常规的采办流程,实现重大型号背景项目快速转化为采办项目或直接投产列装。

“远距反舰弹”(LRASM)项目为了对付“反介入/区域拒止”环境中日益严重的海上威胁,美军急需获得跨越式的先进反舰作战能力。2008年在美海军没有周详发展计划的情况下,国防部要求DARPA启动由其牵头、海军参与的LRASM项目,并采用创新的采办策略,绕过常规采办流程,加速进攻型反舰导弹的型号研制。LIKASM项目主要开展大型机载武器自主技术的研发,配装的综合传感器可使导弹在复杂电磁环境中具备独立的导航飞行、规划航路、捕获目标和识别目标薄弱点进行攻击的能力,大幅降低了对ISR、数据链和GPS依赖,在敌方先进对抗手段面前具备了精确杀伤能力。

目前,为加速推进重大项目型号的技术发展,DARPA可以在常设技术办公室之外成立临时的专项办公室统筹项目实施。因此针对LRASM项目,DARPA与美海军、空军共同组建了LRASM部署专项办公室(LDO)。值得注意的是,LDO是DARPA有史以来的首个以型号研制为目的办公室。这一方面说明LRASM很有可能通过非常规的采办流程,在DARPA直接转化为型号列装;另—方面表明该局拥有高度灵活的体制机制。根据美军安排,LRASM导弹计划于2018年和2019年分别配装空军B-1B轰炸机和海军F/A-18舰载战斗机服役。

第六代战斗机演示验证机项目(AII-X)2015年初,美国防部要求DARPA抓总,空、海军配合实施第六代战斗机(以下简称六代机)技术演示验证机项目(AII-X)。该项目自2016财年起将为美空、海军分别发展平台不同但技术通用的两型技术演示验证机。针对AII-X项目,DARPA与美海军、空军共同组建该局的第2个临时专项办公室,即航空航天专项办公室(APO)。目前,APO已为美军的六代机初步识别出了升级的隐身技术、先进的组网技术、可靠的导航技术、主被动防御技术和电子战技术等通用技术。在APO的领导下,将对上述技术开展集成验证,以实现六代机关键技术成体系、上水平地发展,加快美军六代机关键技术的发展和转化进程。

几点看法

DARPA重新聚焦前沿军事技术探索

DARPA的使命任务虽为探索前沿军事技术,但其技术聚焦方向并非一成不变,而是不断在近期需求和远期需求之间频繁波动。当美国卷入局部战争时,DARPA会更多聚焦当下战争所需,发展可满足近期作战需求的技术。在美国着眼大国对抗时,DARPA将根据竞争对手的实际情况探索相应的前沿军事技术。例如在越战期间,DARPA主要发展满足作战所需的各种技术;而冷战高峰期,DARPA在“第二次抵消战略”中针对苏联探索并转化了隐身和精确制导等前沿军事技术。在21世纪初开始的10余年的反恐战争期间,DARPA又开始聚焦各类反恐技术的发展,以致美国舆论批评时任局长托尼·特瑟背离了DARPA的使命。目前随着美国军事战略又一次转向大国对抗,特别是在提出了“第三次抵消战略”之后,DARPA又开始重新聚焦前沿军事技术的探索和转化。可以预期,DARPA将秉承在上一次抵消战略中发挥重要作用的优良传统,结合美军的未来作战需求和竞争对手的装备情况,力求实现技术突袭,为持续确保美军的技术优势发挥重要作用。

DARPA在航空领域的发展特点总结

通过对DARPA当前研究项目的梳理可发现,该局在航空领域的发展体现出无人机能力拓展、多路径探索自主技术、注重强对抗空域协同技术和聚焦战术级高速打击武器技术等特点。而这在一定程度上也代表了美军空中作战力量的未来发展趋势。

在无人机领域,DARPA即将开展多个无人原型机的试飞工作,相比于传统的中/高空长航时无人机,它们将进一步拓展未来无人机的作战范围和样式。例如“战术侦察节点”(TERN)项目正在发展可在小型舰艇上垂直起降的中空长航时察打一体无人机技术,如顺利转化,将使美军数百艘水面舰艇具备使用长航时无人机的能力,显著变革海上航空力量的发展和运用;“可重构嵌入式航空系统”(ARES)项目着重探索货运无人机技术,使运输类无人机成为无人机领域未来的重点发展方向之一。“小精灵”项目聚焦可执行分布式作战的小型无人机技术,将使未来空战样式发生翻天覆地的变化。

在自主技术领域,目前美军高度重视自主技术的发展,美国防部把自主武器列为“第三次抵消战略”中五大战略投资领域之一,而美空军也把自主技术列入未来五大改变游戏规则的技术。目前,DARPA正在全力推进自主技术发展,分别围绕自主导航、自主识别和自主规划等技术领域安排了多个项目,以探索各种技术路径的可行性,一旦突破了某条路径,便可使美军装备的自主能力得到快速发展。例如在自主导航领域,除STOIC和SECTR项目外,DARPA还安排了“适应性导航系统”(ANS)、“微型定位、导航、授时技术”(Micro-PNT)、“量子辅助传感与读出”(QUASAR)、“超快激光科学与工程”(PULSE)等数个不同技术路径的项目,力求通过全面探索冷原子干涉陀螺仪、微机电系统、高精度原子钟、超短脉冲激光、被动捷联式电光/红外传感器等各种技术,为美军提供不依赖GPS的可靠的定位、导航和授时服务。

在协同技术领域,目前美军提出的作战云、分布式作战、分布式杀伤等作战概念均属于协同作战范畴,而高级的有人/无人作战编组也入选全新抵消战略的战略投资重点。与美空军目前着力打通五代机和四代机之间的通信,确保F-22A融入空战体系不同,DARPA在协同化方面探索得更远,即着重发展强对抗环境下的协同技术,为美军赢得未来空战提前布局。该局正通过CODE、DYNAMO等项目探索先进的软件和算法,确保美军各空中作战平台在遭到电磁干扰和网电攻击时仍可具备安全组网和通信等功能,实现在强对抗环境中有效执行联合作战任务。

在高速打击武器技术领域,DAPRA正在攻克战术级高超声速武器和激光武器技术。在高超声速技术方面,区别于美陆军和俄罗斯等国研发的使用弹道导弹发射的战略级高超声速助推滑翔弹,DAPRA正在发展可配装在战斗机上的战术级高超声速助推滑翔技术,并力求在2020年左右转为在册采办项目。弹头的小型化和空基发射方式将极大降低采购成本,显著增加采购数量和作战灵活性。激光武器技术方面,战术级机载激光武器具有杀伤时间短和发射次数多等特点,将是在强对抗环境中使用的重要装备。但受平台起飞重量和振动的影响,高功率战术级机载激光武器的研制难度较大。目前美空军的“自保护高能激光器验证”(sHIELD)项目正在发展数十千瓦功率等级的机载激光武器技术,而DARPA牵头的HELLADS项目的功率等级为150千瓦,这使该局在战术级机载激光武器领域处于行业领先地位。

我国应做好积极防范措施

从以上分析可看出,随着我国的迅速崛起和被美国列为主要假想敌,DARPA在美国全新军事战略的指导下,有史以来第一次开始针对我国发展前沿军事技术,这应引起我国的高度重视。为了防范与应对,我国首先应做好情报预警工作,其次要大力探索符合我国国情的前沿军事技术。

在情报预警工作方面,一是要密切跟踪DARPA的战略发展报告,理清投资重点,总结战略发展方向;二是要分析DARPA着眼大国对抗所实施的研究项目,深入剖析技术途径及对作战产生的影响。最后综合以上梳理DARPA的技术发展趋势及技术谱系,为我国提早做出应对措施做好情报准备;在开展前沿军事技术探索方面,随着国防科技水平与国外军事强国差距逐步缩小,跟踪研仿模式已不符合我军新时期的发展需求。因此我国也应效仿DARPA,提出并探索适合我国国情的前沿军事技术。这不仅可为研制未来先进作战装备做好技术铺垫,还可在—定程度上对美国的“第三次抵消战略”实施反抵消,降低美军对我国的强大军事威胁。

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