侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

【战略竞争】迷惑,扰乱,甩开!——美空军激进的“数字化百系列”计划可能使新型战斗机在五年内得到部署

2019年9月16日,美国《防务新闻》网站刊发长篇报道,较为详细地提及了美空军对“下一代空中主宰”(NGAD)计划的全新安排。从这篇文章中,我们可以看到美空军想基于“系统簇”理念,利用敏捷软件开发、开放式架构、数字工程(美空军认为它是最重要的)三大关键手段,设计复杂系统,快速迭代发展其中的战斗机等节点平台。我们从中可以看到,复杂系统形态航空装备在设计重点、设计起点上相对于传统单一航空装备的颠覆性变化的一小部分;我们从中可以确认,美国人为了避免中俄继续通过模仿(美国人认为的)美军单一强平台的方式逼近美军的空中优势,为了充分利用自身的复杂系统工程和相关技术优势快速增强非对称战斗力优势,美空军(其实是整个美军)已全面走上数字时代的数字化转型之路,利用复杂系统工程和设计,将信息、网络、智能能力与平台能力融合,并且像对“宙斯盾”舰载作战系统等信息系统那样,为复杂系统形态航空装备不断进行技术插入,实现连续快速,且中俄难以全面探察、难以跟随模仿、难以有效应对的战斗力生成和演进。为此,我们中心黄涛先生特别编译此文,供各位读者参考。

问题的重点在于:看清对手是为了什么?我们该怎么办?我们能怎么办?

美空军正准备从根本上改变其下一代战斗机的采办战略,新的计划可能要求工业界在五年或更短的时间内设计、开发和生产新型战斗机。

美空军采办执行官威尔·罗珀在接受《防务新闻》专访时表示,2019年10月1日,美空军将正式重塑其下一代战斗机计划,即“下一代空中主宰”(NGAD)。

罗珀表示,由尚未任命的项目经理领导的新办公室将在NGAD计划中采用快速的方法让多家公司研制小批量战斗机,就像20世纪50年代制造的“百系列”飞机一样。他说,“基于行业对他们可以完成内容的考虑以及我的团队将要告知我的内容,我们需要设定一个节奏,即我们认为我们从头开始制造新飞机的速度有多快。现在,我的估计是五年。我可能是错的。我希望我们能够比这更快——我认为从(为了应对未来威胁的)长远来看这还不够——但五年的时间已经比我们正常采办的情况要好得多。”

“百系列”的方法将与美空军此前对其未来战斗机的思考有明显的不同。在其2016年发布的《空中优势2030》研究中,美国空军描述了一种名为“穿透型制空”的远程、隐身、传感器射手,它将作为NGAD的中心节点与传感器、无人机和其他平台联网。美空军将使用原型化方法来加速关键技术的发展,以期尽早成熟,以便纳入本世纪30年代初部署的先进飞机。

但是,罗珀所称的“数字化百系列”将颠覆这种模式:不再耗费大量时间等待技术成熟从而制造一架精致的战斗机,美空军的目标是迅速制造一种工业界通过集成在几年内可以得到的任何已有新兴技术而得到的最好战斗机。美空军将下调,授出少量飞机合同,然后重启战斗机制造商之间的另一轮竞争,从而提高工业界的战斗机设计水平并探索技术的新飞跃——其结果将是一个网络化、为满足特定要求而开发从而在单一机身上采用最佳技术的战斗机家族或“簇”,这些战斗机将比其他装备具有更高的连通性。一种战斗机可以围绕如机载激光这样的革命性能力进行优化。另一种战斗机可能会优先考虑最先进的传感器以及人工智能。还有战斗机可能是无人的“武器卡车”。

但罗珀称,重点是美空军不会再耗费精力去琢磨需求以应对25年后的未知威胁,而是采用新技术迅速推出飞机。这种策略将会给中、俄这种水平相近的竞争对手带来不确定性,从而迫使他们按照自己的条件对付美国军队。他说,想象一下,“每隔四五年就会有F-200、F-201、F-202,它们在飞机上的含义是模糊而神秘的,但很明显它是一个真正的项目,有真实的飞机在飞行。那么现在你必须弄清楚:我们为战斗带来了什么?改进了什么?你有多确定你已经得到能够获胜的最佳飞机?”“如果你不知道未来的技术是什么,你如何应对威胁?总会有一架新飞机出现成为威胁。”

洛马公司的NGAD想象图,展示了一种无尾、隐身未来战斗机。它即使强大,也不是美军未来空中优势的“原力”。“原力”是复杂系统设计,是系统的强大而难以全面捉摸的力量(美国洛马公司图片)

美空军如何实现这一目标?

罗珀说,三种工业技术为NGAD提供了“百系列”方法,并将为参与者设定要求:

第一种是敏捷软件开发,程序员快速编写、测试和发布代码,从用户那里征求反馈。

第二种技术是开放式架构,这个词长期以来一直是国防界的流行语,但罗珀表示,业界经常使用它来描述具有即插即用硬件的系统。理想情况下,NGAD将是完全开放的,具有可互换的硬件和第三方为系统开发软件的能力。

第三项技术是数字工程,是最新生也可能是最具革命性的。虽然数十年来航空航天工程师已经使用计算机帮助研制飞机,但最近才有国防工业公司开发出3D建模工具,可以模拟整个寿命周期——从设计、生产到维护——具有高度的准确性和保真度。该过程不仅允许公司非常详细地绘制飞机,还可以模拟生产线如何使用不同级别的人力资源或维护人员如何在仓库进行维修。

他说,“你可以在弯曲第一块金属并转动第一把扳手之前开始学习,这样当你第一次练习时,你已经学会了。你已经非常熟练了,而过去你必须在第100架飞机上才能达到这种熟练程度。然后如果你持续推进并且你为针对维修建模,那么你可以跟踪寿命周期的后半部分,这个阶段的经费占全寿命期的70%。”

罗珀称,到目前为止只有少数几个防务项目使用数字工程。美空军要求诺格公司和波音公司使用该技术开发各自版本的“陆基战略威慑”(GBSD)导弹,即LGM-30G“民兵”Ⅲ陆基洲际弹道导弹的替换(但波音公司已在2019年7月24日宣布退出竞争)。波音公司还在其全新的T-X教练机——已于2019年9月16日被正式编号和命名为T-7A“红鹰”(Red Hawk)——上展示了数字工程技术,仅用三年时间完成从概念到首飞的过程,击败了两个基于提供现有机型改进型的竞争对手。在2019年5月访问波音公司生产设施期间,波音公司T-X项目首席工程师保罗·尼瓦尔德(Paul Niewald)描述了该公司如何精确地完成数字化T-X设计,以便零件可以在没有垫片的情况下连接——这些材料用于填补飞机的缝隙——飞机生产过程中只需要一个主工具。尼瓦尔德称,总的来说,波音公司能够将制造和组装飞机所需的手工劳动减少80%。

2019年9月16日,美空军部代理部长马修·多诺万在美空军协会2019年度空天网大会上宣布,T-X被正式编号和命名为T-7A“红鹰”(上图);同一天,以色列埃尔比特系统公司北美分公司宣布,它将为美国波音公司联合瑞典萨伯集团为美空军研制的T-X教练机提供多种航电设备,包括用于前后座舱的“大面积显示器”(LAD),该显示器也用于波音公司F-15EX和第3批次的F/A-18E/F(下图)。重要的是,从罗珀透露的信息看,波音公司利用数字工程极大地压缩了T-X的研制周期和成本,并且还明显提高了质量。这可能就是“波音公司的出价比美空军为该项目工作确定的价值低出近100亿美元”、从而一举赢得T-X项目竞争的一个重要原因(美空军协会《空军杂志》图片;以色列埃尔比特系统公司图片)

美国蒂尔集团航宇分析师理查德·阿波拉菲娅(Richard Aboulafia)认为,但制造像T-X这样简单的喷气式教练机与制造像NGAD这样的穿透型战斗机有很大的不同,并且没有证据表明这些新的制造技术将适用于更先进的飞机。

波音公司针对美国空军未来战斗机的艺术想象图(美国波音公司图片)

阿波拉菲娅表示美空军可能对F-35的斗争“反应过度”,F-35项目“一刀切”的方法以及对软件和传感器的关注产生了一种非常昂贵的飞机,这种飞机花费了近20年的时间才开发出来。但他警告说,“百系列”方法可以优先考虑新型飞行器的开发,但要牺牲对新武器、雷达、传感器、通信设备或其他使能技术的投资。他认为,在F-35上对系统强调过多而关注飞机不够。这可能导致美空军走向另一个极端。新飞机可能既不是F-35也不是“百系列”,而应是介于两者之间的某种明智的妥协。

IRIS独立研究公司的航空航天分析师丽贝卡·格兰特(Rebecca Grant)对新的战斗机设计工作表示热情,称工程师可以“极快地”推出“百系列”风格的选项。但是,她补充说,发动机的选择,通信套件的集成,以及平台是有人驾驶还是无人驾驶的决定将是影响飞机设计的关键变量。

她说,“‘百系列方法’让我觉得它在某种程度上确实是传统的,因为这就是过去的做法。我认为这就是他们想要达到的目标。他们想要新鲜的设计。但是,当你开始做出最重要的权衡并确定最重要的标准时,困难总是存在。那些很快成为重要的影响因素。”

潜在的项目规划

新的NGAD项目办公室将确定“数字化百系列”的最终采办战略——包括开发周期、采购数量和签约机制。然而,罗珀向《防务新闻》透露了他对该计划如何运作的思考:

——至少同两家制造商签订合同设计同一种战斗机。这些制造商包括所有可能建造作战飞机的现有公司——波音公司、洛马公司和诺格公司——以及可以带来独特技术的新进入者。

——让每个公司使用先进的3D建模工具创建其战斗机设计方案的超现实“数字孪生”。使用这些模型可以对生产和持续保障如何实施进行无限次模拟,对两者预先进行优化并降低成本和劳动时间。

——为初始批次的飞机授予单个战斗机制造商合同。罗珀表示,工业界每年可以建造一个中队、约24架的飞机。合同中还会包括其他批次飞机的选项。空战司令部领导告诉罗珀,72架飞机将是正常运行的可行数量,而这基本是典型空军联队中的飞机数量。

——一旦该供应商开始生产,重新启动新的竞争,让其他公司签订合同,开始设计下一架飞机。

在形成NGAD采办战略的同时,新的项目办公室还将探索如何为他们的工作补充防务精华队伍。大多数现有的美空军项目都授予了能够以最低价提供大多数能力的公司,从而导致这样一种现状:供应商以低价获得合同并仅在平台大规模生产和持续保障阶段获取利润。

罗珀称,如果采用“数字化百系列”架构,美空军可能会在设计阶段向公司支付更多资金,并要求他们生产设计寿命较短的飞机,如一架寿命为6000飞行小时的喷气式飞机,而非制造那些设计寿命高达2万小时的飞机。

他说,“这开启了以不同方式做事的机会,不同的结构设计,不再进行全尺寸疲劳试验以及以往美空军为保证飞行所做的所有事情。收益点也许就是我们能把飞机保持足够长时间来做出真正的改变,但这个时间又不会长到我们为维持它而付出高昂的代价,或者无法用更好的飞机替换它们?”

“数字化百系列”方法的一个障碍可能是说服美国国会批准必要的资金。众议院军事委员会已经建议在2020财政年度预算申请中为NGAD计划削减资金,从10亿美元减到5亿美元,这表明该委员会可能不会让美空军顺意。

罗珀则说,这个想法引起了美国国会防务员会的“良好反应”,但承认立法者对这种方法有疑问。他还指出,需要有一种支付账单的方法,特别是在开发周期的早期阶段,当时有多家公司签订合同设计飞机。

他说,“我认为这个理论是合理的,这是所需的资金以及决定了我们能够维持的工业基础规模。我不想让公司出局,但我也不想因为资金规模过大,而而不是因为这个想法的合理性而失败。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号