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技術(shù)派|美最新無人戰(zhàn)斗機試飛,空戰(zhàn)新時代正在加速到來
11月5日,據(jù)《環(huán)球時報》報道,美國空軍兩種無人戰(zhàn)斗機近日相繼完成首飛,美媒宣傳它們“在不到兩年時間內(nèi)完成了從概念到試飛的轉(zhuǎn)變”,是“前所未有的開發(fā)速度”。
10月31日,美空軍宣布,國防科技初創(chuàng)公司安杜里爾Anduril的YFQ-44A無人戰(zhàn)斗機原型機在加州一測試場成功完成首次飛行,這是美國空軍“協(xié)作作戰(zhàn)飛機”(Collaborative Combat Aircraft CCA)項目第一階段即“增量1”中第二個進入飛行測試階段的原型機。

YFQ-44A首飛成功。
應對大國競爭的“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”項目
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭不斷演變的格局下,空戰(zhàn)模式正經(jīng)歷著深刻變革,而無人技術(shù)的發(fā)展將導致無人機在未來空戰(zhàn)中扮演不可或缺的角色。傳統(tǒng)空戰(zhàn)中,“高端有人機主導”的模式面臨“數(shù)量不足”與“戰(zhàn)損代價高昂”的雙重困境——以美軍為例,F(xiàn)-35單價約8000萬美元,飛行員培訓成本超1000萬美元,使其在高威脅環(huán)境中難以“大規(guī)模投入”。而無人機通過“低成本可消耗”特性,打破了“性能與成本”的線性關(guān)系:一方面,通過集群作戰(zhàn)彌補單機性能差距;另一方面,以“可接受的裝備損失”換取有人機與飛行員的安全,顯著降低戰(zhàn)爭的人力與經(jīng)濟代價。
不過短時期之內(nèi),面對愈加復雜的戰(zhàn)場環(huán)境和瞬息萬變的戰(zhàn)爭進程,指望無人機的智能系統(tǒng)在指揮和決策中迅速做出最優(yōu)決定并不現(xiàn)實。由于人腦的思維與判斷優(yōu)勢,未來在無人機作戰(zhàn)中仍將會采用“人在回路中”這一模式。而有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)在一定程度上相當于把無人機的控制站搬到了空中,由飛行員近距離直接指揮無人機。二者取長補短,既可以發(fā)揮無人機成本低、無傷亡的優(yōu)點,又能提升作戰(zhàn)集群的整體智能化水平,彌補無人機執(zhí)行特定任務過程中應對各種突發(fā)情況時指揮與決策能力不足的短板。因此有人/無人機協(xié)同成為了各國軍方研究重點。
而“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”(CCA)就是美軍為應對大國競爭而發(fā)起的相關(guān)項目。CCA是一類具備高度智能化與自主性的無人機系統(tǒng),借助先進的人工智能(AI)、機器學習、自主飛行、人機編組、先進傳感器和導航等技術(shù),旨在遠程或自主運行,并執(zhí)行情報、監(jiān)視、偵察、目標獲取、火力打擊等一系列任務,實現(xiàn)與有人作戰(zhàn)平臺的深度協(xié)同,形成“人機協(xié)同殺傷網(wǎng)”,甚至充當“可換取對方高價值資產(chǎn)”的誘餌。
從研發(fā)路徑來看,CCA項目來自美國空軍的第六代戰(zhàn)斗機項目NGAD,根據(jù)時任美國空軍部長的弗蘭克·肯德爾的設想,NGAD的開發(fā)工作以所謂的“系統(tǒng)簇”的方式推進,“系統(tǒng)簇”內(nèi)除了包括一款大型有人戰(zhàn)斗機,還應當包括多款可以協(xié)同NGAD作戰(zhàn)的無人飛機。CCA計劃于2022年3月的美國空軍協(xié)會年會上被肯德爾正式披露,按照肯德爾的初始計劃,美軍的CCA估計會有1000架左右的規(guī)模,其中400架配屬給NGAD,600架則配屬給最新升級的F-35A Block4,形成有人戰(zhàn)斗機和無人戰(zhàn)斗機1:2的比例,CCA本身具備一種機體、不同功能的基本特點。
資料顯示,“自主決策能力”和“高效數(shù)據(jù)鏈通信”是CCA的核心技術(shù)。前者能夠幫助無人機在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下,基于對戰(zhàn)場態(tài)勢的實時感知,自主做出飛行、任務執(zhí)行等決策,大幅縮短OODA(觀察、判斷、決策、行動)循環(huán)時間,提升作戰(zhàn)響應速度。后者則能夠讓無人機實現(xiàn)與有人機及其他作戰(zhàn)平臺之間的高速、可靠數(shù)據(jù)傳輸,確保信息共享的及時性與準確性,保障協(xié)同作戰(zhàn)的順暢進行。
有分析認為,CCA具有以下優(yōu)勢:一是智能化程度高。與傳統(tǒng)無人機相比,CCA由人工智能技術(shù)深度賦能,自主化程度較高,無需按照人類指令進行行動,不僅可獨立作為作戰(zhàn)單元,執(zhí)行偵察、打擊和干擾等各類任務,還能夠與體系中的其他無人機或有人機節(jié)點協(xié)同作戰(zhàn),形成強大的空中作戰(zhàn)體系。
二是任務切換靈活。CCA采用開放式架構(gòu)、多功能系統(tǒng)、標準化接口和模塊化任務載荷,可根據(jù)不同的任務需求更換傳感器、武器等有效載荷,由此獲得可執(zhí)行不同作戰(zhàn)任務的CCA,能迅速適應未來復雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境。
三是作戰(zhàn)功能多樣。CCA可以獨立執(zhí)行偵察、打擊等多種任務,且無需人類飛行員的實時操控,可以在高風險環(huán)境中有效降低作戰(zhàn)人員傷亡,同時提升作戰(zhàn)效率。
美接連試飛成功的兩型無人機
目前,通用原子航空系統(tǒng)公司的YFQ-42A無人機與安杜里爾公司的YFQ-44A無人機(“Y”代表“具備量產(chǎn)代表性的測試機型”,“F”代表“戰(zhàn)斗機”,“Q”則代表“無人駕駛平臺”)是CCA的關(guān)鍵裝備。在經(jīng)過一系列篩選后,2024年4月安督瑞爾的“Fury”方案和通用原子的“Gambit”方案成為贏家,兩家被分別授予初始開發(fā)合同,制造原型機用于地面測試和試飛工作,同年兩家公司的設計方案通過審查,開始制造原型機。
其中,YFQ-42A長4.5米,翼展8.5米,最大起飛質(zhì)量1200千克,最多可攜帶600升燃油,最長續(xù)航時間36小時;該型無人機采用機身背負進氣道,無尾翼V型平垂尾設計,機身帶有明顯的棱角以確保低可探測性能。據(jù)悉其內(nèi)置彈艙可攜帶2枚AIM-120先進中程空對空導彈(AMRAAM),或未來升級為AIM-260 聯(lián)合先進戰(zhàn)術(shù)導彈,具備超視距空戰(zhàn)能力。另外YFQ-42A還預留了電子戰(zhàn)吊艙、光電/紅外傳感器(IRST)和合成孔徑雷達(SAR)接口,以支持偵察監(jiān)視、電磁壓制等多任務。YFQ-42A也是CCA項目中首款進入飛行測試階段的機型,其地面測試于2025年5月啟動,同年8月27日通用原子航空系統(tǒng)公司宣布YFQ-42A已聯(lián)合美國空軍啟動飛行測試。

YFQ-42A進行首飛。
安杜里爾公司的YFQ-44A“狂怒”(Fury)無人機采用碳纖維機身,長6.1米,翼展5.2米,最大起飛重量約2268千克,集成自主Lattice軟件系統(tǒng),配備Williams FJ44-4發(fā)動機,這是一款基于大型公務機發(fā)動機改進的1.814噸推力的發(fā)動機型號。飛機在15240米高度最高速度可達0.95馬赫,瞬時轉(zhuǎn)彎過載9G,6096米高度持續(xù)轉(zhuǎn)彎過載4G。
此次試飛的這架YFQ-44A被定位為“生產(chǎn)代表型測試載具”。與早期公布的效果圖相比,實機最明顯的變化是機鼻頂部新增了一個整流罩,內(nèi)部可能安裝有前向攝像頭或紅外搜索與跟蹤(IRST)傳感器,可能是安杜里爾2024年推出的低成本“Iris”傳感器。該機機首配備了典型的飛行測試數(shù)據(jù)探頭,用于記錄關(guān)鍵性能參數(shù)。相關(guān)人士確認,試飛中飛機、自主軟件“核心大腦”均正常運行,但暫未透露飛行時長、配置或問題細節(jié)。未來重點驗證速度、機動性、隱身、武器集成等性能。值得注意的是,YFQ-44A從零開始設計到成功離地升空僅用時556天,展現(xiàn)了前所未有的研發(fā)速度。
目前,安杜里爾已開始YFQ-44A武器整合,明年進行首次實彈射擊。2026年,將與空軍合作開發(fā)戰(zhàn)術(shù),實現(xiàn)多機自主編隊飛行、與有人戰(zhàn)機協(xié)作,并在測試區(qū)外其他場地實施。目前,該公司擁有多架完全組裝完畢的YFQ-44A測試機,另有數(shù)架處于不同制造階段。同時該公司正在為YFQ-44A構(gòu)建全新的生產(chǎn)模式。安杜里爾宣布,YFQ-44A將成為2026年上半年在俄亥俄州哥倫布市新建的“Arsenal-1”超大規(guī)模生產(chǎn)設施中投產(chǎn)的首個項目。這個面積達500萬平方英尺的工廠將采用基于“ArsenalOS”通用軟件骨干的生產(chǎn)系統(tǒng),通過成熟低風險的制造技術(shù)和標準化流程來實現(xiàn)快速量產(chǎn),通過持續(xù)優(yōu)化工藝流程和實施數(shù)百項設計改進加速制造。
到目前為止,CCA項目第一階段兩型無人機均開始試飛,未來兩種原型機將在加州愛德華茲空軍基地Edwards AFB繼續(xù)試飛,內(nèi)華達州內(nèi)利斯空軍基地Nellis AFB進行作戰(zhàn)評估,加州比爾空軍基地Beale AFB將設立首個“飛機戰(zhàn)備單位”,確保無人機“隨時全球部署”。美空軍目前計劃是在第一階段采購100架CCA,這些高度自主的無人機將與有人戰(zhàn)斗機特別是隱形的五代機和最終的六代戰(zhàn)斗機密切合作。與此同時,美空軍正醞釀下一階段計劃,即在2025財年開啟CCA無人機的第二階段,即“增量2”計劃,可能包括外國參與者。

YFQ-44A的垂尾、機腹進氣道的設計不利于提升飛機隱身能力。
仍面臨諸多技術(shù)難題
CCA項目的推進預示著無人戰(zhàn)斗機時代正在加速到來。不過盡管CCA這類無人機與有人機的協(xié)同已展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢,但在復雜戰(zhàn)場環(huán)境中仍面臨諸多現(xiàn)實挑戰(zhàn)和技術(shù)瓶頸。
例如數(shù)據(jù)鏈是CCA與有人機協(xié)同的“神經(jīng)線”,但在現(xiàn)代戰(zhàn)場的“全域電磁戰(zhàn)”環(huán)境中,通信中斷或延遲可能導致協(xié)同體系崩潰。同時,當CCA集群規(guī)模超過10架時,數(shù)據(jù)傳輸量呈指數(shù)級增長,現(xiàn)有TTNT數(shù)據(jù)鏈的帶寬(10Mbps)難以滿足需求(美軍測試顯示,12架CCA同時傳輸高清偵察數(shù)據(jù)時,數(shù)據(jù)鏈擁塞率達30%,導致部分指令延遲超過1秒)。而如果不同軍兵種的裝備數(shù)據(jù)鏈協(xié)議不兼容,也將會制約CCA的跨域協(xié)同。
另外在電磁干擾、假目標誘騙等復雜環(huán)境下,AI目標識別準確率會下降明顯。并且飛行員對AI自主決策的信任度也將直接影響協(xié)同效能,美國空軍2023年問卷調(diào)查顯示,僅42%的飛行員愿意完全授權(quán)AI指揮CCA執(zhí)行攻擊任務,多數(shù)傾向于保留“人工否決權(quán)”,因此人機信任鴻溝問題在緊急情況下可能延長決策時間。
此外,無論是YFQ-42A還是YFQ-44A,從氣動布局和整體設計來看,其更多是美國空軍技術(shù)焦慮和成本妥協(xié)下“趕鴨子上架”的產(chǎn)物。比如YFQ-44A采用固定式機腹進氣道和單垂尾,且未配備內(nèi)置彈艙,因此,其機載彈藥只能掛載在兩側(cè)機翼下,多個設計都不利于飛機隱身,在反隱身探測手段不斷推陳出新的當下,其隱身能力堪憂。YFQ-42A雖然采用V字布局尾翼、內(nèi)置彈艙和背負式進氣道,但這種設計機動性較差,而一些先進國家的制空戰(zhàn)斗機已經(jīng)采用了六代機的設計(比如采用無垂尾、矢量發(fā)動機等),隱身能力和機動性都非常優(yōu)秀。
美國智庫戰(zhàn)略與預算評估中心提交的報告認為,當前美國空軍設計的CCA為了控制成本,主要是針對快速打擊或持續(xù)偵察而進行特別優(yōu)化,它們在這些特定任務之外的行動中表現(xiàn)較差。此外,如果高強度出動CCA,美國空軍還會面對巨大的燃料和維護難題。相關(guān)評估認為,除非美國采購數(shù)量足夠多的CCA或投資研發(fā)更具生存能力的型號,否則在大規(guī)模沖突中,只要幾周時間就會損失500架CCA。因此美國空軍的CCA無人機部隊依然面臨數(shù)量和成本之間的艱難權(quán)衡。





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