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無人僚機超視距前出作戰:DARPA發展低成本可消耗“飛行導彈掛架”

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2017年9月,美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)戰略技術辦公室在國防部“小企業創新研究”計劃中,公布了“‘飛行導彈掛架’設計與快速制造技術”項目,計劃開展具備掛載和發射AIM-120空空導彈能力的低成本可消耗“飛行導彈掛架”設計及快速批量制造技術研究。“飛行導彈掛架”是以可飛行的導彈掛架為設計初衷,由三代機搭載和控制、可發射機載武器、功能高度簡化的無人機。該項研究旨在探索作戰無人機低成本按需制造的可能,反映了美軍在無人機領域的最新發展動向。

DARPA“飛行導彈掛架”概念及其描述

DARPA“飛行導彈掛架”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

“飛行導彈掛架”設計與快速制造技術項目包括兩部份工作:一是研究可發射AIM-120空空導彈及其他武器執行空中作戰任務的“飛行導彈掛架”無人機平臺;二是配套的快速批量制造技術。項目計劃用22個月完成方案詳細設計和制造技術風險降低工作,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的一次性“飛行導彈掛架”

“飛行導彈掛架”概念是一種高度簡化、具有有限飛行和作戰功能、可快速批量生產的可消耗無人機平臺。根據DARPA提出的作戰概念要求,“飛行導彈掛架”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,即戰斗機通過它發射各類武器彈藥,但自身不發射出去;也可作為前出/伴飛僚機使用,由戰斗機發射,飛行至目標空域,執行巡航飛行和武器發射任務。

該無人機主要性能包括:具備執行視距內和超視距空戰能力;可掛載1枚或2枚AIM-120導彈,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;具備按預設航路巡航飛行能力,可以以馬赫數0.9飛行20分鐘;發射后不回收,未發射則應可重復使用;配裝的任務系統主要是小型無線電通信裝置(包括電源和天線系統),用于接收載機控制指令和武器攻擊信息,滿足Link-16、武器數據鏈及其它低成本軍用數據鏈的使用需求。

攜帶2枚AIM-120空空導彈的“飛行導彈掛架”無人機想象圖

攜帶2枚AIM-120C/D空空導彈的“飛行導彈掛架”無人機想象圖(美國防部國防高級研究計劃局圖片)

根據DARPA公布的初步概念圖像,該無人機(如上圖)設計高度簡化,采用類似“曲柄風箏”外形,背負式進氣道,可折疊或伸縮的主機翼,機身下直接外伸出2個AIM-120空空導彈掛架。

2. 面向按需制造的快速制造技術

快速制造技術是項目研究的另一個重點,目標是構建實現月生產500架該無人機的制造系統。DARPA將其稱之為“盒中工廠”(Factory in a Can),即將全部原材料、制造設備、電子器件、電纜等生產物資存儲在一系列特定的集裝箱內,全部生產設備可由一架C-17運輸,可在任何地方按需制造,并具備柔性生產能力。可根據需要制造所需數量的無人機,然后關閉工廠。

“盒中工廠”外形示意圖

“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、制造設備、元器件等生產物資,全部可由1架C-17戰略戰術運輸機部署(美國防部國防高級研究計劃局圖片)

二、影響分析

“飛行導彈掛架”是美軍在無人機系統發展領域的最新探索,是對作戰概念與采辦概念共同創新,將對未來空戰形態與裝備研制模式產生深遠影響,主要體現在以下幾個方面:

1. 創新有人/無人協同制空作戰模式,低成本提升現役三代機作戰能力

“飛行導彈掛架”概念聚焦制空作戰、兼顧對地攻擊等任務,意圖與美軍三代機構成作戰體系,形成新型有人/無人協同制空作戰模式,低成本提升三代機的綜合空戰能力。

一是超視距前出作戰,顯著延伸美軍三代機中遠程空戰打擊距離。美軍三代機發現敵方目標后,發射“飛行導彈掛架”前出至200~300千米位置,對敵機實施首輪超視距攻擊,在不升級改進現有空空導彈基礎上,使三代機空中打擊距離增加一倍以上,彌補AIM-120空空導彈射程短的劣勢,載機還可根據首輪攻擊情況,從容實施第二輪超視距攻擊。

二是近距格斗護衛作戰,為美軍飛行員提供無人“僚機”支持。“飛行導彈掛架”作為可隨時激活的“忠誠僚機”,在載機受到威脅時將其發射,讓無人機加入近距空戰,形成空戰場局部空域的數量優勢,三代機自身可協同無人機作戰,也可脫離敵機讓無人機對敵。必要時“飛行導彈掛架”還可作為誘餌機,護衛有人機,抵御敵方攻擊。

具備空戰能力的“飛行導彈掛架”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機的導彈威脅,還要應對空中多架“飛行導彈掛架”無人機的導彈威脅,甚至要考慮“飛行導彈掛架”自殺性攻擊的可能,所面對的對抗態勢將大幅惡化。

2. 創新武器裝備生產模式,顯著提升美軍應對高烈度對抗能力

該項目快速制造技術研究的核心目標是實現“按需制造”,即實現簡單功能裝備的快速批生產。該制造技術將使美軍單一生產系統具備月產500架該類裝備的能力,解決了現有裝備生產周期長、補充更新不及時的問題,有效應對大規模空中對抗的作戰消耗,還可形成平時少量生產維持日常訓練、戰時大量制造應對大規模消耗需要的生產模式,降低平時使用維護費用。

同時,“盒中工廠”全套生產系統具有較強的彈性部署能力,可將生產能力直接置于前進機場、航母等戰場前沿,大幅提升了該類裝備的前線部署靈活性,可按作戰部隊或戰區分布式部署,動態響應部隊需求。提高美軍空中力量應對未來高烈度對抗的能力,在持續的空中對抗中創造克敵制勝優勢。

美軍戰備轉變

美軍自2012年以來,其戰備就開始轉向應對與強大對手之間的潛在的大規模、多階段、持久性戰役。“飛行導彈掛架”項目的要求也在一定程度上體現美軍這樣的轉變。DARPA認為,過去美軍適應大戰的裝備高生產率是通過國家級的資源投入實現的(上圖上部),“盒中工廠”則希望利用現代化途徑實現低成本、按需、快速大批量生產(美國防部國防高級研究計劃局圖片)

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