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設(shè)備與工具據(jù)外媒日前報(bào)道，美國(guó)空軍已經(jīng)完場(chǎng) XQ-58A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的第一階段飛行試驗(yàn)。
今年3月5日，美國(guó)克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司設(shè)計(jì)制造的XQ-58A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成了76分鐘的首飛。該機(jī)是美空軍研究實(shí)驗(yàn)室低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)（LCAAT）的驗(yàn)證機(jī)（LCASD），其成功首飛標(biāo)志著美空軍在研究和驗(yàn)證有限壽命/架次的低成本無人作戰(zhàn)飛機(jī)技術(shù)和裝備取得了階段性進(jìn)展，為未來構(gòu)建質(zhì)量與數(shù)量并優(yōu)的空中優(yōu)勢(shì)能力奠定了基礎(chǔ)。
2019年3月5日，首飛中的首架XQ-58A驗(yàn)證機(jī)。 本文圖均為 空天防務(wù)觀察微信公眾號(hào) 圖
美空軍開始重塑數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)
美空軍認(rèn)為當(dāng)前空中戰(zhàn)場(chǎng)的威脅日趨多變，高性能作戰(zhàn)飛機(jī)的價(jià)格不斷攀升，國(guó)防預(yù)算壓力日益增大。美空軍難以通過大規(guī)模更新?lián)Q代解決作戰(zhàn)能力與預(yù)算壓力的矛盾，必須創(chuàng)新裝備解決方案，在保證性能可接受前提下，顯著降低采辦和使用成本，重塑美空軍的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)。另一方面，現(xiàn)有航空武器裝備嚴(yán)格的裝備采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和研制規(guī)范，雖然確保了武器裝備的性能和質(zhì)量，但也導(dǎo)致了研制、鑒定和生產(chǎn)新型航空武器裝備的成本和時(shí)間大增，需要探索裝備研制的新途徑，以降低裝備采辦成本、縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期，靈活應(yīng)對(duì)新興威脅。
為解決上述挑戰(zhàn)，美空軍希望利用無人機(jī)的特點(diǎn)，創(chuàng)新飛機(jī)設(shè)計(jì)概念和流程，在保證一定性能前提下，顯著降低采辦和使用成本。美空軍認(rèn)為，可執(zhí)行打擊、情報(bào)監(jiān)視偵察等任務(wù)的遠(yuǎn)程、高性能、低成本無人作戰(zhàn)飛機(jī)將帶來改變游戲規(guī)則的能力，在未來空中對(duì)抗中將同時(shí)形成規(guī)模和成本優(yōu)勢(shì)。XQ-58A項(xiàng)目軍方主管認(rèn)為，未來美空軍機(jī)隊(duì)很可能由相比現(xiàn)在更少的高端作戰(zhàn)飛機(jī)和大量的低成本可消耗無人機(jī)構(gòu)成。為此，美空軍實(shí)施了低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)項(xiàng)目，目標(biāo)是通過開發(fā)更好的設(shè)計(jì)工具以更快的速度設(shè)計(jì)和制造無人機(jī)系統(tǒng)，并推動(dòng)制造流程的改變和成熟，以減少制造時(shí)間和成本。
2015年，美空軍宣布啟動(dòng)低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)項(xiàng)目；同年9月，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室宣布開展為期27個(gè)月的低成本可消耗無人作戰(zhàn)飛機(jī)演示驗(yàn)證項(xiàng)目，開發(fā)滿足特定任務(wù)能力需求的低成本無人作戰(zhàn)飛機(jī)系統(tǒng)概念，完成驗(yàn)證機(jī)制造和試飛試驗(yàn)，驗(yàn)證裝備概念與制造技術(shù)的可行性，包括洛·馬公司、克拉托斯安全防衛(wèi)解決方案公司（原為靶機(jī)制造商）、波音公司在內(nèi)的6家美國(guó)航空航天企業(yè)參與了項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)。
洛馬公司的一種低成本可消耗無人機(jī)概念方案與F-35戰(zhàn)斗機(jī)編組想象圖
2016年7月，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室選定克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司并授出演示驗(yàn)證項(xiàng)目合同，美空軍先期投資730萬美元，公司自投3350萬美元，研制和制造3架技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。美空軍研究實(shí)驗(yàn)室還規(guī)劃了近1億美元的追加投資計(jì)劃，用于技術(shù)成熟和深化發(fā)展。2017年6月，克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司在巴黎航展展示了編號(hào)XQ-222的驗(yàn)證機(jī)模型，同年7月，美空軍賦予該機(jī)XQ-58A的正式編號(hào)。該驗(yàn)證機(jī)的主要任務(wù)是：驗(yàn)證低成本設(shè)計(jì)和制造概念、識(shí)別滿足性能需求的低成本飛機(jī)所需的技術(shù)鴻溝和主要成本驅(qū)動(dòng)因素、建立有限壽命可消耗飛機(jī)的指南等。
XQ-222驗(yàn)證機(jī)模型
2019年3月，XQ-58A首架驗(yàn)證機(jī)完成首飛，根據(jù)目前透露的試飛計(jì)劃，后續(xù)還將完成兩個(gè)階段4次試飛，剩余試飛工作的重點(diǎn)是評(píng)估系統(tǒng)工程、氣動(dòng)力性能和發(fā)射/回收系統(tǒng)，同時(shí)初步建立面向有限壽命需求的剪裁設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)，獲取可消耗飛機(jī)成本模型相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，XQ-58A在完成低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目后，還有可能參與美空軍“忠誠(chéng)僚機(jī)”等項(xiàng)目的飛行演示驗(yàn)證。
目標(biāo)價(jià)格不超過200萬美元
XQ-58A是一型低成本、遠(yuǎn)程、高亞聲速、隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)，代表了新一代高任務(wù)彈性、低成本無人作戰(zhàn)飛機(jī)概念。
該機(jī)定位是一種遠(yuǎn)程、高性能、低成本、隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)。XQ-58A采用中等后掠角中單翼、V型尾翼、背負(fù)式進(jìn)氣道、扁平機(jī)身的隱身化布局，配裝單臺(tái)威廉姆斯公司FJ33-5型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)（推力746.6千克力），機(jī)長(zhǎng)8.84米，翼展6.7米，整機(jī)尺寸相當(dāng)于F-16C戰(zhàn)斗機(jī)的2/3。最大飛行高度13716米，最小飛行高度15米，最大飛行馬赫數(shù)0.85，航程不小于3400千米，有效載重不少于230千克，2個(gè)內(nèi)埋式武器艙可各掛載1枚GBU-39型制導(dǎo)炸彈或AIM-120型中程空空導(dǎo)彈，并可擴(kuò)展翼下外掛能力。該機(jī)采用開放式任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，具備不依賴跑道的起降能力（可采用火箭助推、導(dǎo)軌發(fā)射模式），可重復(fù)使用，但按有限使用壽命/架次設(shè)計(jì)。
XQ-58A無人機(jī)集群作戰(zhàn)想象圖，可見該機(jī)正在從內(nèi)埋彈艙投放“小直徑炸彈”GBU-39。
美空軍對(duì)XQ-58A最核心的要求是實(shí)現(xiàn)滿足有限功能的低成本無人機(jī)系統(tǒng)概念，因此提出了相對(duì)苛刻的價(jià)格目標(biāo)：采購(gòu)數(shù)量為100架以內(nèi)時(shí)，包含基本航電和推進(jìn)系統(tǒng)的飛機(jī)出廠單價(jià)不超過300萬美元；采購(gòu)數(shù)量超過（含）100架時(shí)，出廠單價(jià)不超過200萬美元。為此，XQ-58A在設(shè)計(jì)上采取了多種創(chuàng)新手段：一是建立基于使用特點(diǎn)的低成本設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，建立與使用需求和性能要求相適應(yīng)的權(quán)衡模型和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，如基于有限使用壽命，大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命要求，甚至提出考慮配裝二手發(fā)動(dòng)機(jī)；二是根據(jù)使用環(huán)境選擇性配置系統(tǒng)，如因僅需在限制空域內(nèi)飛行，不考慮配備空管相關(guān)設(shè)備；三是采用模塊化任務(wù)載荷，根據(jù)任務(wù)需求快速換裝對(duì)應(yīng)任務(wù)載荷和武器系統(tǒng)，有效降低單機(jī)復(fù)雜性和成本；四是采用現(xiàn)貨產(chǎn)品，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室明確要求該機(jī)應(yīng)盡可能應(yīng)用商用貨架產(chǎn)品和軍用常備件，并要求確定此設(shè)計(jì)模式可能產(chǎn)生的影響；五是采用先進(jìn)低成本制造技術(shù)，探索應(yīng)用彈性制造技術(shù)、自動(dòng)裝配工藝等低成本制造技術(shù)的可行性，并探索在滿足低成本前提下，實(shí)現(xiàn)平時(shí)按需生產(chǎn)、戰(zhàn)時(shí)快速大量制造的可實(shí)現(xiàn)性。
美空軍正在推進(jìn)“天空博格人”（Skyborg）人工智能飛行員研發(fā)，設(shè)想將該軟件用于有人機(jī)，不斷記錄和學(xué)習(xí)人類飛行員的操作，然后用于低成本可消耗無人機(jī)等。
高度隱身化設(shè)計(jì)的XQ-58A既可獨(dú)立執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，又可多機(jī)集群模式作戰(zhàn)，同時(shí)還可作為有人/無人編隊(duì)中的“忠誠(chéng)僚機(jī)”，與F-22、F-35等隱身戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，構(gòu)成全隱身化空中作戰(zhàn)編隊(duì)。通過換裝不同任務(wù)系統(tǒng)與載荷，可在強(qiáng)對(duì)抗的“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境下執(zhí)行進(jìn)攻/防御性制空作戰(zhàn)、防空壓制、防空摧毀、電子戰(zhàn)和情報(bào)監(jiān)視偵察等任務(wù)。除美空軍外，美國(guó)特種作戰(zhàn)司令部也已表示：考慮將XQ-58A作為一種遠(yuǎn)征無人機(jī)裝備部隊(duì)。
波音公司在澳大利亞展示的“空中力量編組系統(tǒng)”無人機(jī)模型及相關(guān)視頻截圖
對(duì)我國(guó)有何啟示？
一、發(fā)展低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)是重塑規(guī)模與性能優(yōu)勢(shì)的重要手段
先進(jìn)高性能軍機(jī)高技術(shù)化、高度復(fù)雜化已導(dǎo)致采辦成本和作戰(zhàn)訓(xùn)練等費(fèi)用驟增。質(zhì)量、規(guī)模、效能間的矛盾如何平衡將是考驗(yàn)各國(guó)裝備部門的共同問題。低成本可消耗無人作戰(zhàn)飛機(jī)可快速并大規(guī)模、超大規(guī)模生產(chǎn)，以較低的采辦成本顯著拓展空中作戰(zhàn)能力，有望成為保持規(guī)模與性能優(yōu)勢(shì)的重要手段，解決高性能作戰(zhàn)飛機(jī)規(guī)?？s減帶來作戰(zhàn)能力降低問題。
近年來，著眼應(yīng)對(duì)未來持續(xù)空中強(qiáng)對(duì)抗作戰(zhàn)，美軍和美國(guó)航空制造商已開展了多個(gè)低成本飛機(jī)項(xiàng)目，如美國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的“飛行掛架”項(xiàng)目、波音公司的“空中力量編組系統(tǒng)”項(xiàng)目等，XQ-58A則是新一級(jí)無人作戰(zhàn)飛機(jī)的首個(gè)代表，或?qū)?shí)現(xiàn)以低采辦和使用成本提供改變游戲規(guī)則的作戰(zhàn)能力，將對(duì)未來空中對(duì)抗環(huán)境和航空裝備體系發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
二、應(yīng)重視低成本裝備技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)裝備體系高低科學(xué)搭配
高性能航空武器裝備的快速發(fā)展伴隨著采購(gòu)價(jià)格攀升，規(guī)模與性能的矛盾問題日益凸顯，著眼滿足高強(qiáng)度對(duì)抗環(huán)境下的持續(xù)作戰(zhàn)需求，很有必要瞄準(zhǔn)不同運(yùn)用場(chǎng)景開展“高”、“低”搭配型裝備體系優(yōu)化設(shè)計(jì)，體系化設(shè)計(jì)裝備、體系化配置功能，一方面充分發(fā)揮高端裝備利刃作用，確保實(shí)現(xiàn)以“優(yōu)”勝“優(yōu)”；另一方面重視低成本裝備技術(shù)發(fā)展，通過技術(shù)和模式創(chuàng)新力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)低端裝備價(jià)低能優(yōu)，大幅降低裝備體系發(fā)展、維持和使用成本，同時(shí)拓展體系作戰(zhàn)能力、提升體系作戰(zhàn)效能。
為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)理念與規(guī)范方面，需要建立以任務(wù)需求為核心的能力權(quán)衡和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范剪裁，按照作戰(zhàn)概念與使用環(huán)境，基于體系視角，剪裁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與規(guī)范要求，洛·馬公司的研究顯示“與其他戰(zhàn)術(shù)裝備間的關(guān)系不僅意味著該型裝備如何使用，同時(shí)也是降低成本的重要使能因素，因?yàn)槲覀儾豢赡茉跐撛诘膶?duì)抗環(huán)境下（為每架飛機(jī)）配裝所有需要的裝備?！痹诘统杀驹O(shè)計(jì)方面，需要在低成本結(jié)構(gòu)部件、低成本小型發(fā)動(dòng)機(jī)和低成本多功能傳感器等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)低成本、高性能目標(biāo)。
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