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无人僚机超视距前出作战:DARPA发展低成本可消耗“飞行导弹挂架”

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2017年9月,美国防部国防高级研究计划局(DARPA)战略技术办公室在国防部“小企业创新研究”计划中,公布了“‘飞行导弹挂架’设计与快速制造技术”项目,计划开展具备挂载和发射AIM-120空空导弹能力的低成本可消耗“飞行导弹挂架”设计及快速批量制造技术研究。“飞行导弹挂架”是以可飞行的导弹挂架为设计初衷,由三代机搭载和控制、可发射机载武器、功能高度简化的无人机。该项研究旨在探索作战无人机低成本按需制造的可能,反映了美军在无人机领域的最新发展动向。

DARPA“飞行导弹挂架”概念及其描述

DARPA“飞行导弹挂架”概念及其描述(美国防部国防高级研究计划局图片)

一、项目概况

“飞行导弹挂架”设计与快速制造技术项目包括两部份工作:一是研究可发射AIM-120空空导弹及其他武器执行空中作战任务的“飞行导弹挂架”无人机平台;二是配套的快速批量制造技术。项目计划用22个月完成方案详细设计和制造技术风险降低工作,并视情启动原型机试飞和快速制造能力验证。

1. 适配三代机空中作战的一次性“飞行导弹挂架”

“飞行导弹挂架”概念是一种高度简化、具有有限飞行和作战功能、可快速批量生产的可消耗无人机平台。根据DARPA提出的作战概念要求,“飞行导弹挂架”主要用于配装美军三代机(如F-16、F/A-18等)。该无人机既可做为普通专用挂架使用,即战斗机通过它发射各类武器弹药,但自身不发射出去;也可作为前出/伴飞僚机使用,由战斗机发射,飞行至目标空域,执行巡航飞行和武器发射任务。

该无人机主要性能包括:具备执行视距内和超视距空战能力;可挂载1枚或2枚AIM-120导弹,并具备挂载小直径炸弹及特定载荷吊舱的扩展能力;挂载全部武器应满足F-16或F/A-18系列飞机挂载能力要求,即满足907千克外挂点承载能力;具备按预设航路巡航飞行能力,可以以马赫数0.9飞行20分钟;发射后不回收,未发射则应可重复使用;配装的任务系统主要是小型无线电通信装置(包括电源和天线系统),用于接收载机控制指令和武器攻击信息,满足Link-16、武器数据链及其它低成本军用数据链的使用需求。

携带2枚AIM-120空空导弹的“飞行导弹挂架”无人机想象图

携带2枚AIM-120C/D空空导弹的“飞行导弹挂架”无人机想象图(美国防部国防高级研究计划局图片)

根据DARPA公布的初步概念图像,该无人机(如上图)设计高度简化,采用类似“曲柄风筝”外形,背负式进气道,可折叠或伸缩的主机翼,机身下直接外伸出2个AIM-120空空导弹挂架。

2. 面向按需制造的快速制造技术

快速制造技术是项目研究的另一个重点,目标是构建实现月生产500架该无人机的制造系统。DARPA将其称之为“盒中工厂”(Factory in a Can),即将全部原材料、制造设备、电子器件、电缆等生产物资存储在一系列特定的集装箱内,全部生产设备可由一架C-17运输,可在任何地方按需制造,并具备柔性生产能力。可根据需要制造所需数量的无人机,然后关闭工厂。

“盒中工厂”外形示意图

“盒中工厂”外形示意图。在一批此类集装箱中装入全部原材料、制造设备、元器件等生产物资,全部可由1架C-17战略战术运输机部署(美国防部国防高级研究计划局图片)

二、影响分析

“飞行导弹挂架”是美军在无人机系统发展领域的最新探索,是对作战概念与采办概念共同创新,将对未来空战形态与装备研制模式产生深远影响,主要体现在以下几个方面:

1. 创新有人/无人协同制空作战模式,低成本提升现役三代机作战能力

“飞行导弹挂架”概念聚焦制空作战、兼顾对地攻击等任务,意图与美军三代机构成作战体系,形成新型有人/无人协同制空作战模式,低成本提升三代机的综合空战能力。

一是超视距前出作战,显著延伸美军三代机中远程空战打击距离。美军三代机发现敌方目标后,发射“飞行导弹挂架”前出至200~300千米位置,对敌机实施首轮超视距攻击,在不升级改进现有空空导弹基础上,使三代机空中打击距离增加一倍以上,弥补AIM-120空空导弹射程短的劣势,载机还可根据首轮攻击情况,从容实施第二轮超视距攻击。

二是近距格斗护卫作战,为美军飞行员提供无人“僚机”支持。“飞行导弹挂架”作为可随时激活的“忠诚僚机”,在载机受到威胁时将其发射,让无人机加入近距空战,形成空战场局部空域的数量优势,三代机自身可协同无人机作战,也可脱离敌机让无人机对敌。必要时“飞行导弹挂架”还可作为诱饵机,护卫有人机,抵御敌方攻击。

具备空战能力的“飞行导弹挂架”显著提高了潜在对手抗击美军空中攻击的难度,使之不仅要对抗美军战机的导弹威胁,还要应对空中多架“飞行导弹挂架”无人机的导弹威胁,甚至要考虑“飞行导弹挂架”自杀性攻击的可能,所面对的对抗态势将大幅恶化。

2. 创新武器装备生产模式,显著提升美军应对高烈度对抗能力

该项目快速制造技术研究的核心目标是实现“按需制造”,即实现简单功能装备的快速批生产。该制造技术将使美军单一生产系统具备月产500架该类装备的能力,解决了现有装备生产周期长、补充更新不及时的问题,有效应对大规模空中对抗的作战消耗,还可形成平时少量生产维持日常训练、战时大量制造应对大规模消耗需要的生产模式,降低平时使用维护费用。

同时,“盒中工厂”全套生产系统具有较强的弹性部署能力,可将生产能力直接置于前进机场、航母等战场前沿,大幅提升了该类装备的前线部署灵活性,可按作战部队或战区分布式部署,动态响应部队需求。提高美军空中力量应对未来高烈度对抗的能力,在持续的空中对抗中创造克敌制胜优势。

美军战备转变

美军自2012年以来,其战备就开始转向应对与强大对手之间的潜在的大规模、多阶段、持久性战役。“飞行导弹挂架”项目的要求也在一定程度上体现美军这样的转变。DARPA认为,过去美军适应大战的装备高生产率是通过国家级的资源投入实现的(上图上部),“盒中工厂”则希望利用现代化途径实现低成本、按需、快速大批量生产(美国防部国防高级研究计划局图片)

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