| 數(shù)字技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展已經(jīng)成為美軍的優(yōu)先戰(zhàn)略之一，尤其是在美國(guó)空軍方面，其已于2019年率先發(fā)布戰(zhàn)略白皮書，開始強(qiáng)化發(fā)展“數(shù)字空軍”，這也是美空軍跟隨美國(guó)防部戰(zhàn)略發(fā)展的措施之一。未來，數(shù)字技術(shù)將對(duì)軍事競(jìng)爭(zhēng)力的提升具有重要作用。 數(shù)字技術(shù)發(fā)展已經(jīng)貫穿于美空軍的多個(gè)新發(fā)展項(xiàng)目。除了在戰(zhàn)略層面采取措施，發(fā)布“數(shù)字空軍”戰(zhàn)略，美空軍已經(jīng)在“下一代空中主宰”（NGAD）項(xiàng)目、ABMS和JADC2項(xiàng)目、忠誠(chéng)僚機(jī)和天空博格人、E系列武器等項(xiàng)目中深入應(yīng)用發(fā)展數(shù)字技術(shù)，并在“下一代空中主宰”（NGAD）項(xiàng)目中提出了“數(shù)字百系列”的戰(zhàn)斗機(jī)研制創(chuàng)新模式。 一、“數(shù)字空軍”戰(zhàn)略發(fā)展 2019年7月9日，美空軍發(fā)布《數(shù)字空軍》（The Digital Air Force）白皮書，提出建立“數(shù)字空軍”的計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)利用武器、傳感器和分析工具的網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)勢(shì)對(duì)部隊(duì)進(jìn)行改革。 白皮書指出，美國(guó)空軍正面臨復(fù)雜的安全環(huán)境，對(duì)手試圖跨越各個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)空間域發(fā)起挑戰(zhàn)，對(duì)抗其防空、反太空武器和網(wǎng)絡(luò)空間的優(yōu)勢(shì)。為了掌握戰(zhàn)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，美空軍需進(jìn)行跨空、地、海、太空和網(wǎng)絡(luò)域的協(xié)同作戰(zhàn)，整合和融合不同元素。 1）“數(shù)字空軍”的發(fā)展方向 空軍要從以平臺(tái)為中心的作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向以網(wǎng)絡(luò)為中心的作戰(zhàn)。開發(fā)系統(tǒng)族融合并共享數(shù)據(jù)，為作戰(zhàn)指揮與控制提供依據(jù)。未來，每個(gè)平臺(tái)都必須在復(fù)雜系統(tǒng)中“連接、共享和學(xué)習(xí)”，并在受保護(hù)和有彈性的通信鏈路上進(jìn)行通信。這些網(wǎng)絡(luò)要擁有分布式能力，能夠自我修復(fù)以防單個(gè)節(jié)點(diǎn)丟失，允許信息通過其他路徑進(jìn)行傳輸。這種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中心通過應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和人工智能等技術(shù)，可以明顯加速?zèng)Q策周期。 2）“數(shù)字空軍”的目標(biāo)遠(yuǎn)景 美空軍建立“數(shù)字空軍”的目標(biāo)包括三個(gè)方面：
3）建立“數(shù)字空軍”的計(jì)劃措施 為實(shí)現(xiàn)上述愿景，美空軍將在三個(gè)相互關(guān)聯(lián)和支持的領(lǐng)域協(xié)同實(shí)施改革，包括：IT架構(gòu)、數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。將物理戰(zhàn)、信息戰(zhàn)、賽博戰(zhàn)和業(yè)務(wù)實(shí)踐進(jìn)行整合，以適應(yīng)大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)；將開展最高級(jí)別的指導(dǎo)和管理重組，將由空軍副部長(zhǎng)對(duì)建設(shè)舉措進(jìn)行直接監(jiān)督和管理。幾個(gè)具體舉措包括： 首先，美空軍將開發(fā)一種數(shù)字架構(gòu)，作為數(shù)據(jù)和信息流的共用主干；轉(zhuǎn)向使用基于云的解決方案來存儲(chǔ)和共享數(shù)據(jù)，以確保所有空軍人員在任何時(shí)間和地點(diǎn)需要時(shí)能夠不間斷地訪問所需的數(shù)據(jù)；這些系統(tǒng)要具有彈性和安全性，可在最具挑戰(zhàn)性的電磁環(huán)境中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；改進(jìn)對(duì)數(shù)字安全的認(rèn)識(shí)，推進(jìn)系統(tǒng)驗(yàn)證的新標(biāo)準(zhǔn)，以快速連通新的創(chuàng)新系統(tǒng)。 其次，美空軍要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化策略，以支持平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)自由交換；要求數(shù)據(jù)要以通用的讀取和提取格式進(jìn)行收集、存儲(chǔ)和傳輸，以最小化接收、處理和使用來自多個(gè)系統(tǒng)信息之間的延遲。 第三，改變管理人員和業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)方式，將日常的IT基礎(chǔ)設(shè)施管理移交給簽約服務(wù)提供商，以使網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員更專注于作戰(zhàn)人員的任務(wù)，并將信息操作與戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略目標(biāo)聯(lián)系起來；改變系統(tǒng)操作人員的招募和培訓(xùn)方式，使之管理專為作戰(zhàn)效果而設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施；理順、整合和完善業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和實(shí)踐，在適當(dāng)?shù)那闆r下對(duì)需求、活動(dòng)和系統(tǒng)進(jìn)行合并，并實(shí)施促進(jìn)創(chuàng)新、流程改進(jìn)和強(qiáng)制發(fā)展的計(jì)劃。 二、戰(zhàn)斗機(jī)“下一代空中主宰”計(jì) 劃與“數(shù)字百系列”發(fā)展理念及模式 1）“下一代空中主宰”計(jì)劃與“數(shù)字百系列”的由來和戰(zhàn)斗機(jī)研制模式創(chuàng)新 下一代空中主宰（NGAD），是指美國(guó)空軍下一代戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目。2014年正式提上日程，最初預(yù)期目標(biāo)是在2030年前研制出F-22的后繼機(jī)型。2019年6月，NGAD項(xiàng)目發(fā)生重大顛覆性變化，空軍負(fù)責(zé)采辦的助理部長(zhǎng)羅珀宣布將重塑NGAD，重點(diǎn)從提供F-22的繼任者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)建一個(gè)環(huán)境，支撐新舊能力下的網(wǎng)絡(luò)化部隊(duì)，能力中可能包括或不包括新飛機(jī)。這意味著，項(xiàng)目重點(diǎn)不再是開發(fā)一種新型飛機(jī)，而是利用能力在多個(gè)領(lǐng)域(包括空中，太空和網(wǎng)絡(luò)空間)實(shí)現(xiàn)空中優(yōu)勢(shì)。與之呼應(yīng)的是，2019年3月份發(fā)布的五年預(yù)算支出計(jì)劃將NGAD預(yù)算削減了一半，2024財(cái)年前的支出從132億美元降至66億美元。此外，空軍領(lǐng)導(dǎo)人明確排除了未來5年對(duì)下一代戰(zhàn)斗機(jī)的支出。相反，NGAD預(yù)算將致力于開發(fā)新一代傳感器和通信鏈路以及開放系統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)。 在NGAD項(xiàng)目擬采用的新采辦策略下，由少數(shù)能力強(qiáng)大、地位穩(wěn)固的國(guó)防工業(yè)巨頭長(zhǎng)期把持的作戰(zhàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造“特權(quán)”及其冗長(zhǎng)的研制周期和高昂的發(fā)展成本，都將讓位于新的開發(fā)模式：擅長(zhǎng)利用數(shù)字工具的新興公司將效仿汽車工業(yè)，在通用底盤的基礎(chǔ)上開發(fā)出多個(gè)型號(hào)，再交給專精制造的工廠對(duì)其進(jìn)行批量生產(chǎn)。這一新模式旨在顛覆美國(guó)傳統(tǒng)的航空航天工業(yè)，為NGAD項(xiàng)目提供支持。 羅珀以美國(guó)空軍20世紀(jì)40年代后期至50年代中期發(fā)展的“百系列”戰(zhàn)斗機(jī)為例，闡述他所構(gòu)想的激進(jìn)策略。當(dāng)時(shí)多家公司在短時(shí)間內(nèi)快速推出了數(shù)型能力各有側(cè)重的戰(zhàn)斗機(jī)，但隨著航空技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜，新型號(hào)的發(fā)展周期往往需要數(shù)十年之久，而且只有波音和洛馬這樣的巨頭才能勝任。羅珀希望仿照汽車行業(yè)，分解設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程，引入更多公司參與競(jìng)爭(zhēng)而防止一家獨(dú)大的局面。這也就意味著，NGAD項(xiàng)目的采辦策略由此將轉(zhuǎn)化為“數(shù)字化百系列”。 “數(shù)字化百系列”將數(shù)字工程視為一種適應(yīng)新興威脅的方法——依賴于快速數(shù)字工程，每隔幾年就推出一種新的飛機(jī)設(shè)計(jì)，然后批量生產(chǎn)。羅珀表示，數(shù)字工程帶來了高水平的擬真度，不僅僅是飛機(jī)的設(shè)計(jì)，就連裝配線也可以是數(shù)字化的，工程師可以在虛擬模型中進(jìn)行優(yōu)化，將裝配過程從需要多年培訓(xùn)的技術(shù)人員更改為僅需要較低技能的人員。開放式系統(tǒng)架構(gòu)整體融入設(shè)計(jì)之中，將使下一代戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入螺旋上升式的快速發(fā)展軌道，而數(shù)字工具對(duì)于全壽命周期的仿真模擬則有助于降低維護(hù)保障成本。羅珀的目標(biāo)是將NGAD項(xiàng)目中的新型戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)發(fā)展周期壓縮至五年以內(nèi)甚至更短。 目前，包括波音公司在內(nèi)的部分航空航天工業(yè)企業(yè)已開始采用類似策略，其T-7A高級(jí)教練機(jī)就沿襲了汽車公司廣泛采用的基于模型的系統(tǒng)工程方法，該公司還根據(jù)汽車制造原理對(duì)B777等商用飛機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行了改造，例如通過確定性裝配方案減少對(duì)硬質(zhì)模具的需求。 羅珀的上述設(shè)想得到了美國(guó)空軍參謀長(zhǎng)在內(nèi)的軍種高層的全力支持，但他對(duì)航空工業(yè)的未來愿景，即分割單一型號(hào)飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造、改進(jìn)和維護(hù)，也招致了大量批評(píng)。部分專家認(rèn)為其做法過于魯莽，“在邏輯上犯了根本性錯(cuò)誤”。還有專家稱，羅珀的設(shè)想“不太像汽車工業(yè)，更像是蘇聯(lián)和俄羅斯奉行的設(shè)計(jì)與制造脫鉤的過時(shí)體系”，而且在項(xiàng)目資金分配方面也未做到重點(diǎn)突出。 2）最新進(jìn)展 2019年10月2日，羅珀宣布，正式成立先進(jìn)飛機(jī)項(xiàng)目執(zhí)行辦公室(PEO)，該辦公室位于俄亥俄州萊特-帕特森空軍基地，主任為戴爾·懷特上校。羅珀在聲明中指出，將通過該P(yáng)EO尋求一種更快速、更低廉、更敏捷的持續(xù)創(chuàng)新解決方案，通過綜合運(yùn)用模塊化開放系統(tǒng)架構(gòu)、敏捷軟件開發(fā)和數(shù)字工程的“三位一體”工具，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行每四年一次的高頻率升級(jí)，實(shí)現(xiàn)“螺旋上升式”研發(fā)。該P(yáng)EO還將“把‘下一代空中主宰’(NGAD)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為空軍的數(shù)字化‘百系列’戰(zhàn)斗機(jī)，加快先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、采辦和部署”。聲明同時(shí)強(qiáng)調(diào)，NGAD項(xiàng)目雖然采用全數(shù)字設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，但不會(huì)改變其追求的作戰(zhàn)技術(shù)。羅珀甚至希望NGAD項(xiàng)目所探索的快速迭代方案應(yīng)用于NGAD項(xiàng)目中的無人機(jī)、導(dǎo)彈、指揮控制系統(tǒng)和空軍未來研發(fā)的軍用衛(wèi)星等重要項(xiàng)目。 2020年8月，NGAD項(xiàng)目的采辦策略制定完成，羅珀透露該文件在空軍領(lǐng)導(dǎo)層內(nèi)獲得了廣泛認(rèn)可和接受。他并未公開項(xiàng)目成本和時(shí)間進(jìn)度等信息，但表示該策略涉及一些假設(shè)和權(quán)衡，主要圍繞通用性、數(shù)字工程可能出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)，以及在平臺(tái)上螺旋上升式應(yīng)用新技術(shù)。最大的權(quán)衡是“與退役這些飛機(jī)相比，怎樣才能盡可能快速地對(duì)不同批次的飛機(jī)進(jìn)行螺旋升級(jí)”，目前獲得的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)就是，“這些飛機(jī)在服役15年后需要（我們）付出不成比例的維護(hù)保障成本”。 2020年9月15日，羅珀在空軍協(xié)會(huì)空天網(wǎng)年會(huì)線上會(huì)議宣布，“下一代空中主宰”（NGAD）項(xiàng)目的全尺寸驗(yàn)證機(jī)已開始試飛，同時(shí)“打破了一系列紀(jì)錄”。羅珀并未透露飛行、能力或采辦策略相關(guān)的細(xì)節(jié)，但表示全尺寸演示驗(yàn)證機(jī)的試飛是證明使用數(shù)字工程技術(shù)能夠開發(fā)全新、尖端的作戰(zhàn)飛機(jī)的關(guān)鍵一步。此外，羅珀還證實(shí)，NGAD項(xiàng)目的多個(gè)任務(wù)系統(tǒng)也正在隨演示驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行試飛，目前進(jìn)展順利。 三、ABMS和JADC2 1）簡(jiǎn)介 2016年，美空軍發(fā)布的《空中優(yōu)勢(shì)2030飛行計(jì)劃》中首次提出“先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)”（ABMS），構(gòu)想采用多種傳感器平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)能力分散化，確保在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下的作戰(zhàn)管理與指揮控制功能。2018年，美國(guó)將戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移到與同等對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)和潛在沖突，此后國(guó)防部提出建設(shè)“聯(lián)合全域指揮控制”（JADC2）體系，將來自所有軍種，包括陸軍、空軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和太空部隊(duì)的傳感器和射手實(shí)時(shí)連接在一起，實(shí)現(xiàn)無縫通信和跨域指揮控制。 為滿足JADC2的要求，美空軍調(diào)整了ABMS的聚焦范圍和發(fā)展方向。2019年4月，美空軍宣布了ABMS的新愿景，即ABMS將作為一個(gè)多域指揮控制系統(tǒng)族以支持陸、海、空、天和網(wǎng)絡(luò)空間域的作戰(zhàn)。2019年11月， JADC2被參謀長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議確定為旨在支持多域作戰(zhàn)（MDO）的概念，同時(shí)ABMS成為JADC2的空軍解決方案。ABMS至關(guān)重要，將為決策提供幫助，并為JADC2作出貢獻(xiàn)。空軍將ABMS設(shè)想為一個(gè)系統(tǒng)族，包含云計(jì)算技術(shù)，人工智能算法和智能設(shè)備以及無線電等傳統(tǒng)通信設(shè)備等。 為開放式體系架構(gòu)系統(tǒng)簇（支撐多個(gè)集成的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)能力）開發(fā)相關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)，以使其作為一個(gè)跨域（空、陸、海、天、網(wǎng)和電磁頻譜）系統(tǒng)運(yùn)行。 2）最新進(jìn)展 美空軍已為ABMS確定了數(shù)字體系結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和概念；傳感器集成；數(shù)據(jù)；安全處理；連通性；應(yīng)用和效應(yīng)集成7個(gè)技術(shù)類，并提出28種ABMS產(chǎn)品。迄今已授予70家企業(yè)合同，提出33億美元經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)。 2020年10月，美陸軍和空軍達(dá)成為期兩年的合作協(xié)議，將建立基礎(chǔ)級(jí)聯(lián)合全域聯(lián)合指揮與控制（CJADC2）體系，在傳統(tǒng)的JADC2 體系中增加聯(lián)合（Combined）概念，實(shí)現(xiàn)傳感器和武器系統(tǒng)的高速協(xié)同。按計(jì)劃，兩軍將在2022財(cái)年年底之前開發(fā)出數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)接口。 空軍和太空部隊(duì)進(jìn)行了先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)開發(fā)，且已進(jìn)行兩次測(cè)試。空軍通過該系統(tǒng)將傳感器和武器系統(tǒng)進(jìn)行連接，有效縮短殺傷鏈生效時(shí)間。陸軍近兩年開展了作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工作，計(jì)劃完成并交付JADC2工具。近期，陸軍在亞利桑那州尤馬試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行的為期一周的“項(xiàng)目融合”試驗(yàn)中，陸軍基于人工智能、自動(dòng)化系統(tǒng)等新型作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)工具，實(shí)現(xiàn)了跨域戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)/指揮/控制數(shù)據(jù)的高速傳輸。試驗(yàn)證明，陸軍作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中，傳感器和武器系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交聯(lián)速度由20分鐘減少到20秒，作戰(zhàn)應(yīng)用效果突出。美國(guó)海軍于2019年底宣布與空軍協(xié)同進(jìn)行JADC2開發(fā)。美國(guó)各軍種（包括新組建的太空部隊(duì)）通過開發(fā)數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)/服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)跨域聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)搜集信息數(shù)據(jù)的共享，將所有傳感器、武器系統(tǒng)、指揮控制設(shè)備等實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同，為美軍提供前所未有的戰(zhàn)場(chǎng)打擊、控制能力。 四、E系列武器 近80年來，美國(guó)的X系列飛機(jī)（x-plane）一直是尖端航空技術(shù)的標(biāo)志。如今，美國(guó)空軍為數(shù)字時(shí)代推出了一種新的系列飛機(jī)，即E系列飛機(jī)（E-Plane）。2020年9月，美國(guó)空軍部長(zhǎng)芭芭拉?巴雷特表示，美國(guó)空軍部隊(duì)和太空部隊(duì)將開始使用數(shù)字工程設(shè)計(jì)和測(cè)試的飛機(jī)、武器及衛(wèi)星編號(hào)，這些裝備的名稱前都將加上“E”。數(shù)字工程使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)建模技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等快速繪制硬件藍(lán)圖，并在不搭建物理原型機(jī)的情況下，測(cè)試各種構(gòu)型如何在真實(shí)世界中發(fā)揮作用。與過去的計(jì)算機(jī)輔助開發(fā)技術(shù)相比，現(xiàn)代化的數(shù)字工程更加準(zhǔn)確和可靠。 波音公司的“紅鷹”教練機(jī)是第一種獲得“E”系列稱號(hào)的飛機(jī)，即ET-7A。“紅鷹”教練機(jī)應(yīng)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具，利用數(shù)字技術(shù)跨越了地域的限制，由分布在全球的不到200人（而不是成千上萬人）來設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試。新的3D建模軟件意味著波音公司可以創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字孿生，在虛擬的風(fēng)洞中測(cè)試飛行性能，并快速做出調(diào)整，而不需要真實(shí)地加工金屬材料。 來源：航空簡(jiǎn)報(bào) 作者：何鵬、遠(yuǎn)航 |
