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美国空军的“数字世纪系列”被困在了错误的世纪

放大字体  缩小字体 2020-08-05 13:21  浏览次数:79

Lockheed Martin photo

f - 104星际战斗机

美国空军战斗机研发的新方法可以追溯到冷战时期的世纪系列,该系列在不到十年的时间里创造了六种喷气式飞机的设计,在改进苏联飞机方面取得了优势。新的“数字世纪系列”,神童采办主任威尔·罗珀的想法,旨在使用模块化的“即插即用”硬件和软件,计算机辅助设计,和虚拟建模&新战斗机改型的快速战场模拟,较少繁琐的集成和现实世界的测试,阻碍了现代研发。

将罗珀

罗珀说得对,美国军方需要加快战斗机的研发。在五角大楼全面部署F-22猛禽战斗机的时间里,俄罗斯的防空系统进步了6代,从早期的短程S-300到最新的S-500,据报道,S-500可以在280英里外击落隐形飞机。罗珀还认为,国防部需要通过设计创新,加快新技术的引进,并增加飞机开发的竞争。然而,通过载人多任务战斗机追求这些目标,更有可能削弱而不是提升美国的空中力量。

最初的世纪系列旨在掌握其时代的关键新兴技术:革命性的改进 硬件喷气推进和超音速飞行,这是冷战时期核武装轰炸机和防御拦截机竞争的核心。随着远程导弹、天基瞄准和网络作战的出现,载人战斗机不再具有同样的战略重要性。今天的类似技术可能是无人机、人机协作和指挥控制网络来实时重组飞行中的部队。与其利用“数字世纪”系列略微改进已为人熟知的载人飞机技术,不如继续进行无人机设计,以掌握这些新进展。

Wikimedia Commons

F-100超级军刀在越南发射火箭

最坏的武力设计

数字世纪系列战斗机的生产周期较短,服役寿命较短,以实现快速学习,在这个周期中,每一种型号的经验都能迅速导致下一种型号的改进。通过模块化的系统和包含的软件,其想法是只改变了每个新变种的少数功能,同时保持飞机与它的前辈和继任者的共同点。这种方法可能对工程师和武器买家有吸引力,但它将破坏被称为联合全域作战的新兴作战概念,该概念旨在为友军和我们的对手的战略困境创造适应性选择。

与船只或宽体飞机不同,载人战斗机没有太多空间来容纳新功能。如果世纪系列的出发点是一架像F-35那样的飞机,特征变化的过程可能会使后继的每一代都减少多功能,而更加专业化。除非新系统只需要很少的空间和能量,否则唯一的办法就是将一些现有的系统移除。另一种选择是同时重新设计飞机的多个部件——这一想法违背了项目的设计理念。

Wikimedia Commons

f - 106三角标枪

很可能数字世纪系列中的所有飞机都将共享一个通用的机身,使用模块化和集装箱化来实现变种之间更容易和更快的演化。但是,由于模块化组件需要适应一系列潜在的配置,并且必须相对独立,因此它们在空间、重量和功率方面的效率必然低于完全集成的系统。因此,这种新型飞机可能无法将当今战斗机的所有任务功能都结合起来。

因此,数字世纪系列战机将比它们的前辈更加专业化。这限制了指挥官的选择——除非空军建立 很多不同的专业飞机,每一架都为不同的任务而优化。

在今天的多任务飞机部队中,指挥官总是可以在不同的选择中做出选择,即使这些选择的范围可能是有限的和可预测的。在计划中的数字世纪系列方法中,未来的指挥官可能会有更多的飞机,但可能没有足够的正确的飞机来完成任务,也几乎肯定没有足够的飞机来给敌人制造一个真正复杂的战术问题。

这表明有用的力设计有一个双峰分布。一方面是一些昂贵的多任务平台,它们在许多情况下都工作得很好,但缺乏灵活性和适应性。另一端是一大批更便宜、更专业化的部队 集体可以提供更广泛的选择,给敌人带来更多的困境。一支有效的军队应该包括这两种力量。

“数字世纪”系列将处于最糟糕的属性组合的中间位置:由于适应性和复杂性的要求,大量的飞机价格太高,难以购买,但其功能又太有限,无法作为一支小部队发挥效力。值得记住的是,空军购买了至少800份最初的“世纪系列”变种。

XQ-58A Valkyrie“忠诚僚机”无人机,由奎托斯为空军研究实验室制造

我们需要无人驾驶的世纪系列

空军可以通过将数字世纪系列无人机转换为无人机来获得所需的数量。例如,XQ-58 瓦尔基里每架飞机的造价预计为200万美元,即使是像T-7A这样便宜的战斗机,也不过是九牛一毛 红鹰教练机,大约2000万美元,更不用说价值超过1亿美元的F-35或F-15EX了。通过专注于无人驾驶飞机,美国空军将更有可能实现向10家或更多美国公司开放飞机竞争的目标,而不是只有3家或4家能够实际制造有人驾驶战斗机的公司。

通过减少对开发者的设计和测试限制,无人平台将充分利用数字世纪系列的方法。无人驾驶汽车还将使数字世纪系列能够采用和成熟的技术进行小批量生产。介于手工原型和大规模生产之间,使用这种技术的工程师使用现成的组件构建车辆,这些组件使用由开放源代码或3D打印构建的中间件集成。最终的飞机将包含大部分现有的广为人知的部件,减少测试要求和供应链挑战。一架有人驾驶的飞机就不太可能获得这些好处。

Boeing photo

波音MQ-25“黄貂鱼”原型机,一架无人驾驶空中加油机

以数字世纪系列为代表的无人机将迎来革命性的发展。降级为侦察和攻击任务的许可环境,他们有更多的能力,正如新的空军Skyborg“无人驾驶僚机”和海军MQ-25“黄貂鱼”加油机所暗示的那样。对于无人系统,有大量未开发的操作概念,包括协同传感和电子攻击,这些并不适合有人驾驶的飞机。

数字世纪系列方法有巨大的价值,而且不仅仅是对飞机。新级别的无人驾驶船只和机器人地面车辆也将受益于这种方法,形成一支更适合被称为联合全域作战的新兴作战概念的部队。但是,如果将数字世纪系列技术应用到美国军方最昂贵、最受限制、最紧密集成的平台上,可能会扼杀这一初期的想法。在即将到来的预算紧缩时代,美国军方不能再浪费时间或金钱在另一次失败的破坏性创新尝试上。

布莱恩·克拉克是哈德逊研究所的高级研究员,也是哈德逊国防概念和技术中心主任;丹·帕特(Dan Patt)是哈德逊研究所的兼职研究员。

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