2017年9月,美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)戰(zhàn)略技術(shù)辦公室在國防部“小企業(yè)創(chuàng)新研究”計劃中,公布了“‘飛行導(dǎo)彈掛架’設(shè)計與快速制造技術(shù)”項目,計劃開展具備掛載和發(fā)射AIM-120空空導(dǎo)彈能力的低成本可消耗“飛行導(dǎo)彈掛架”設(shè)計及快速批量制造技術(shù)研究。“飛行導(dǎo)彈掛架”是以可飛行的導(dǎo)彈掛架為設(shè)計初衷,由三代機搭載和控制、可發(fā)射機載武器、功能高度簡化的無人機。該項研究旨在探索作戰(zhàn)無人機低成本按需制造的可能,反映了美軍在無人機領(lǐng)域的最新發(fā)展動向。
DARPA“飛行導(dǎo)彈掛架”概念及其描述(美國防部國防高級研究計劃局圖片)
一、項目概況
“飛行導(dǎo)彈掛架”設(shè)計與快速制造技術(shù)項目包括兩部份工作:一是研究可發(fā)射AIM-120空空導(dǎo)彈及其他武器執(zhí)行空中作戰(zhàn)任務(wù)的“飛行導(dǎo)彈掛架”無人機平臺;二是配套的快速批量制造技術(shù)。項目計劃用22個月完成方案詳細(xì)設(shè)計和制造技術(shù)風(fēng)險降低工作,并視情啟動原型機試飛和快速制造能力驗證。
1. 適配三代機空中作戰(zhàn)的一次性“飛行導(dǎo)彈掛架”
“飛行導(dǎo)彈掛架”概念是一種高度簡化、具有有限飛行和作戰(zhàn)功能、可快速批量生產(chǎn)的可消耗無人機平臺。根據(jù)DARPA提出的作戰(zhàn)概念要求,“飛行導(dǎo)彈掛架”主要用于配裝美軍三代機(如F-16、F/A-18等)。該無人機既可做為普通專用掛架使用,即戰(zhàn)斗機通過它發(fā)射各類武器彈藥,但自身不發(fā)射出去;也可作為前出/伴飛僚機使用,由戰(zhàn)斗機發(fā)射,飛行至目標(biāo)空域,執(zhí)行巡航飛行和武器發(fā)射任務(wù)。
該無人機主要性能包括:具備執(zhí)行視距內(nèi)和超視距空戰(zhàn)能力;可掛載1枚或2枚AIM-120導(dǎo)彈,并具備掛載小直徑炸彈及特定載荷吊艙的擴展能力;掛載全部武器應(yīng)滿足F-16或F/A-18系列飛機掛載能力要求,即滿足907千克外掛點承載能力;具備按預(yù)設(shè)航路巡航飛行能力,可以以馬赫數(shù)0.9飛行20分鐘;發(fā)射后不回收,未發(fā)射則應(yīng)可重復(fù)使用;配裝的任務(wù)系統(tǒng)主要是小型無線電通信裝置(包括電源和天線系統(tǒng)),用于接收載機控制指令和武器攻擊信息,滿足Link-16、武器數(shù)據(jù)鏈及其它低成本軍用數(shù)據(jù)鏈的使用需求。
攜帶2枚AIM-120C/D空空導(dǎo)彈的“飛行導(dǎo)彈掛架”無人機想象圖(美國防部國防高級研究計劃局圖片)
根據(jù)DARPA公布的初步概念圖像,該無人機(如上圖)設(shè)計高度簡化,采用類似“曲柄風(fēng)箏”外形,背負(fù)式進氣道,可折疊或伸縮的主機翼,機身下直接外伸出2個AIM-120空空導(dǎo)彈掛架。
2. 面向按需制造的快速制造技術(shù)
快速制造技術(shù)是項目研究的另一個重點,目標(biāo)是構(gòu)建實現(xiàn)月生產(chǎn)500架該無人機的制造系統(tǒng)。DARPA將其稱之為“盒中工廠”(Factory in a Can),即將全部原材料、制造設(shè)備、電子器件、電纜等生產(chǎn)物資存儲在一系列特定的集裝箱內(nèi),全部生產(chǎn)設(shè)備可由一架C-17運輸,可在任何地方按需制造,并具備柔性生產(chǎn)能力。可根據(jù)需要制造所需數(shù)量的無人機,然后關(guān)閉工廠。
“盒中工廠”外形示意圖。在一批此類集裝箱中裝入全部原材料、制造設(shè)備、元器件等生產(chǎn)物資,全部可由1架C-17戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)運輸機部署(美國防部國防高級研究計劃局圖片)
二、影響分析
“飛行導(dǎo)彈掛架”是美軍在無人機系統(tǒng)發(fā)展領(lǐng)域的最新探索,是對作戰(zhàn)概念與采辦概念共同創(chuàng)新,將對未來空戰(zhàn)形態(tài)與裝備研制模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1. 創(chuàng)新有人/無人協(xié)同制空作戰(zhàn)模式,低成本提升現(xiàn)役三代機作戰(zhàn)能力
“飛行導(dǎo)彈掛架”概念聚焦制空作戰(zhàn)、兼顧對地攻擊等任務(wù),意圖與美軍三代機構(gòu)成作戰(zhàn)體系,形成新型有人/無人協(xié)同制空作戰(zhàn)模式,低成本提升三代機的綜合空戰(zhàn)能力。
一是超視距前出作戰(zhàn),顯著延伸美軍三代機中遠(yuǎn)程空戰(zhàn)打擊距離。美軍三代機發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)后,發(fā)射“飛行導(dǎo)彈掛架”前出至200~300千米位置,對敵機實施首輪超視距攻擊,在不升級改進現(xiàn)有空空導(dǎo)彈基礎(chǔ)上,使三代機空中打擊距離增加一倍以上,彌補AIM-120空空導(dǎo)彈射程短的劣勢,載機還可根據(jù)首輪攻擊情況,從容實施第二輪超視距攻擊。
二是近距格斗護衛(wèi)作戰(zhàn),為美軍飛行員提供無人“僚機”支持。“飛行導(dǎo)彈掛架”作為可隨時激活的“忠誠僚機”,在載機受到威脅時將其發(fā)射,讓無人機加入近距空戰(zhàn),形成空戰(zhàn)場局部空域的數(shù)量優(yōu)勢,三代機自身可協(xié)同無人機作戰(zhàn),也可脫離敵機讓無人機對敵。必要時“飛行導(dǎo)彈掛架”還可作為誘餌機,護衛(wèi)有人機,抵御敵方攻擊。
具備空戰(zhàn)能力的“飛行導(dǎo)彈掛架”顯著提高了潛在對手抗擊美軍空中攻擊的難度,使之不僅要對抗美軍戰(zhàn)機的導(dǎo)彈威脅,還要應(yīng)對空中多架“飛行導(dǎo)彈掛架”無人機的導(dǎo)彈威脅,甚至要考慮“飛行導(dǎo)彈掛架”自殺性攻擊的可能,所面對的對抗態(tài)勢將大幅惡化。
2. 創(chuàng)新武器裝備生產(chǎn)模式,顯著提升美軍應(yīng)對高烈度對抗能力
該項目快速制造技術(shù)研究的核心目標(biāo)是實現(xiàn)“按需制造”,即實現(xiàn)簡單功能裝備的快速批生產(chǎn)。該制造技術(shù)將使美軍單一生產(chǎn)系統(tǒng)具備月產(chǎn)500架該類裝備的能力,解決了現(xiàn)有裝備生產(chǎn)周期長、補充更新不及時的問題,有效應(yīng)對大規(guī)模空中對抗的作戰(zhàn)消耗,還可形成平時少量生產(chǎn)維持日常訓(xùn)練、戰(zhàn)時大量制造應(yīng)對大規(guī)模消耗需要的生產(chǎn)模式,降低平時使用維護費用。
同時,“盒中工廠”全套生產(chǎn)系統(tǒng)具有較強的彈性部署能力,可將生產(chǎn)能力直接置于前進機場、航母等戰(zhàn)場前沿,大幅提升了該類裝備的前線部署靈活性,可按作戰(zhàn)部隊或戰(zhàn)區(qū)分布式部署,動態(tài)響應(yīng)部隊需求。提高美軍空中力量應(yīng)對未來高烈度對抗的能力,在持續(xù)的空中對抗中創(chuàng)造克敵制勝優(yōu)勢。
美軍自2012年以來,其戰(zhàn)備就開始轉(zhuǎn)向應(yīng)對與強大對手之間的潛在的大規(guī)模、多階段、持久性戰(zhàn)役。“飛行導(dǎo)彈掛架”項目的要求也在一定程度上體現(xiàn)美軍這樣的轉(zhuǎn)變。DARPA認(rèn)為,過去美軍適應(yīng)大戰(zhàn)的裝備高生產(chǎn)率是通過國家級的資源投入實現(xiàn)的(上圖上部),“盒中工廠”則希望利用現(xiàn)代化途徑實現(xiàn)低成本、按需、快速大批量生產(chǎn)(美國防部國防高級研究計劃局圖片)
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