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通用原子公司開始制造首架協作作戰飛機無人機

2024-07-11軍情

通用原子公司目前正在為美國空軍的「協同作戰飛機」(CCA)專案制造第一架無人機,並表示正在使用最初為MQ-9「死神」制造的部件來幫助加快這項工作。該公司目前正與安杜里爾公司及其設計的「風暴」(Fury)無人機在CCA的初始階段競爭,但有越來越多的跡象表明,這兩種類別的無人機有可能最終會作為互補團隊一同服役。

通用原子公司CCA。

安杜里爾公司CCA。

兩家公司都表示,他們正在取得進展,但在各自無人機的研發工作中也遇到了重大挑戰,尤其是在自主性方面。通用原子公司表示,該公司已經在展望下一代無人駕駛航空系統的發展前景,而這正是該公司在「遠射」(LongShot)空射武器運載工具專案下正在開展工作的一部份。

美國空軍在今年4月份宣布,這兩家公司已被選中在CCA計劃的第一階段(也稱為「增量1」)中繼續開發。包括美國國防部預先研究計劃局(DARPA)「空戰前進演化」(ACE)計劃在內的許多專案都直接為CCA提供了支持。

美空軍目前的計劃是在「增量1」中采購100架CCA,希望這些高度自主的無人機能與有人戰鬥機,特別是隱身的第五代戰鬥機和最終的第六代戰鬥機密切配合,重點執行空對空任務,至少在初期是這樣。該專案已在努力啟動「增量2」,最終目標是獲得並部署1000架CCA,甚至更多。未來完整的CCA機隊可能由多種效能和其他能力各不相同的設計組成。要實作這些目標,就必須想方設法加快研發進度,並迅速擴大最終定型產品的大規模生產。

生產進展與挑戰

通用原子航空系統公司先進飛機專案副總裁米克·阿特伍德(Mike Atwood)在最近一次采訪中談道:「第一架(通用原子公司的)CCA飛機正在組裝中。因此,從獲得合約到宣布合約,再到空軍拿到飛機的速度,大概在24個月之內。」

阿特伍德強調,通用原子公司幾十年來不僅開發而且生產多型無人機,包括現在標誌性的MQ-1「捕食者」和MQ-9「死神」系列無人機,這些經驗有助於該公司在CCA專案上搶占先機。他還首次透露了CCA設計與MQ-9之間的直接聯系。

通用原子公司和荷蘭武裝部隊人員站在該公司位於加利福尼亞州波威工廠的MQ-9前。

阿特伍德說:「我們有一條在用生產線,可以把一架MQ-9‘拿’出來,再把一架協同作戰飛機‘放’進去。基本上可以從庫房中取出‘死神’的零部件,並制造出第一架(CCA)飛機。」

通用原子公司的CCA設計主要基於XQ-67無人機,該無人機是該公司在空軍單獨且仍然非常保密的「機載傳感站」(OBSS)專案下開發的。

有跡象表明,通用原子公司的XQ-67以及其CCA設計正在利用該公司高度模組化的Gambit系列無人飛機。Gambit概念的核心是一個帶有三輪起落架的通用核心底盤,其中還包括一個人工智能「大腦」、飛行控制系統和任務電腦,不同的機身配置可以相對容易地與之匹配。

XQ-67無人機。

安杜里爾公司空中優勢與打擊副總裁迪姆·薩爾蒙(Diem Salmon)沒有提供該公司首架CCA原型機進展的具體細節,但表示首飛仍是該公司的關鍵目標。安杜里爾公司的競爭作品是一款名為「風暴」(Fury)的設計,由一家名為「藍力技術」(Blue Force Technologies)的航空企業於2010年代末開始研發。

薩爾蒙表示,「擁有一家內部復合材料車間大有裨益」,這顯然是指安杜里爾去年對藍力技術公司的收購,其中也包括其生產設施。在此之前,藍力技術公司專門從事快速原型設計和其他先進概念設計服務,尤其專註於碳纖維復合材料制造。值得註意的是,通用原子公司和安杜里爾公司的產品在外形和功能上大相徑庭。客觀地說,「怒火」是更註重高效能的設計。

阿特伍德在談到生產問題時指出:「復合材料本身就很昂貴,它們確實適用於需要一定強度和剛度的高效能套用。當你看到我們的協同作戰飛機時,實際上又回到套用更多的金屬材料上,我們稱之為混合結構,金屬框架與復合材料蒙皮。」

他補充說:「現在很多公司有了自動鋪帶器材,可以讓一個大的機械臂在工裝上鋪上碳纖維。因此,在一些特定的套用領域,例如機翼結構,可以透過外購的方式進行生產。」

需求問題

對於美國空軍在其首批CCA中尋求的效能和能力,以及隨之而來的成本和生產復雜性問題,目前已經有了廣泛的疑問和擔憂。有關「第一批」CCA 需求的公開細節仍然有限,但有訊息表明,這些無人機的效能將普遍高於人們的預期,預計這將以犧牲航程為代價。

根據公開資訊,單架CCA無人機的成本預計將是F-35戰鬥機單價的三分之一到四分之一,約為2050萬到2750萬美元。這在最初的成本預測中處於非常高的水平。

阿特伍德認為,目前面臨的挑戰是成本問題,業界普遍認為成本問題是從諾斯羅普·格魯門公司X-47和波音公司X-45設計開始,這些先進無人戰鬥飛行器數量不多且價格不菲,而且在自主性方面也有點超前。

因此,業界又把目光轉到了XQ58「瓦爾基裏」(克拉托斯公司的產品)上,但它太小了。在這期間,業界逐漸確定了CCA尺寸級別,讓它更加實用。現在面臨的挑戰是在成本、生存能力和任務系統能力之間找到適當的平衡點,並將這些內容進行系統級最佳化,但美國空軍花了6年時間才找到最佳平衡點。

在過去6年中,美國空軍與美軍其他軍種和DARPA 一起參與了許多其他先進的無人機和自主技術專案。空軍的「天空博格人」(Skyborg)專案就是一個典型的例子,該專案使用XQ-58和通用原子公司的隱身「復仇者」(Avenger)無人機等平台,探索新的先進人工智能驅動的自主能力。與CCA同時進行的還有上文提到的ACE專案。

需要更多自主能力

無論通用原子公司或安杜里爾公司開發和生產無人機的速度有多快,有關自主能力及其信任度的問題仍然是CCA計劃的主要因素。阿特伍德談到了人類對自主平台進行環內控制的基本問題,以及這將表明操作員需要將更多的控制權讓給他們監管下的機器。

阿特伍德在空戰司令部有過在操控噴射機的同時使用平板電腦經歷,他表示駕駛飛機真的很困難,更不用說駕駛時使用武器系統,還要分配精力關註空間和時間。因此空軍的想法是:希望擁有謹慎的控制。

阿特伍德說:「我們必須讓協同作戰飛機從根本上感知或了解(有人)戰鬥機試圖做什麽。協同作戰飛機必須成為有人機試圖完成的任何功能的有機延伸,而不給飛行員造成負擔。」這些正是美國空軍與DARPA合作,透過ACE專案,使用經過高度改裝的F-16戰鬥機X-62A「可變穩定飛行模擬器試驗機」(VISTA)正在努力解決的問題,作為「蝰蛇實驗和下一代作戰模式專案」(VENOM)的一部份,軍方還希望透過使用改裝程度較低的F-16戰鬥機進行測試,進一步探索在有人駕駛、無人駕駛的情況下提高自主性可能帶來的問題。使用雙座戰鬥噴射機擔任無人機控制員也有助於實作任務完成。

通用原子公司對CCA的想法是,CCA成為戰鬥機飛行員的傳感器,前出有人機60英裏(96.56千米);成為戰鬥機飛行員的武器系統,但射程要比有人機遠兩倍,而且必須是有效的,戰鬥機飛行員可在自己駕駛艙的螢幕上控制打擊;飛行員甚至不必擔心本機油量、武器、航程、轉彎率和高度沖突。為此,通用原子公司真正關註點是大量閉環自我意識認知自主,因為當他們簡單地使用更謹慎的控制進行訓練時,並沒有任何效果。

與此同時,與人類互動的減少只會增加對這些自主系統的信任需求。在完全數碼化的環境中,不僅可以測試、訓練和再訓練自主演算法,而且可以非常迅速地完成,這對增強人們對這些能力的信心極為有利。

現在遇到的難題是,是否願意將ROE(交戰規則)交到機器手中,這將是自主性的轉變,關系到對自主權的信任。通用原子公司認為需要進行一些實戰評估,以便從政策或文化的角度弄清楚,人類是否信任它。安杜里爾公司表示人們需要有與之互動的經驗,這就是建立信任的方式。因此,建立信任的一部份就是培訓,以及盡可能多的實戰和部署,讓人們適應它。

互補而非競爭?

阿特伍德在采訪中表示,他並不認為通用原子公司的設計是安杜里爾公司「暴怒」戰鬥機的競爭對手,兩者完全可以相輔相成。這反過來又說明,空軍有可能決定將兩者作為一個團隊運作。

值得註意的是,除了「機載傳感站」專案(通用原子公司設計出CCA設計正式源自於此),還有一個更加神秘、效能更高、裝備更多武器的「表親」——「機載武器站」專案。

「增量1」僅僅是預期中更大規模CCA計劃的開始。美空軍已經明確表示,隨後的增量將向新的提案和新的設計開放。通用原子公司和安杜里爾公司只是空軍為支持這一更大規模專案而聯合起來的數十家公司中的兩家。

除此之外,美國空軍已經與美國海軍和海軍陸戰隊簽署了正式協定,就CCA的相關開發(特別是控制架構)進行合作。其中的一個關鍵目標是,三軍都能在未來的行動中無縫交換對類似CCA無人機的控制權。三軍還希望擴大CCA合作或切入彼此工作,將外國盟友和合作夥伴包括進來。空軍還在測試一架波音MQ-28「幽靈蝙蝠」無人機,該無人機最初是為澳洲皇家空軍開發的,用於支持各種研發和測試評估工作。

放眼未來

據了解,CCA也不是美國軍方正在進行的唯一先進飛機專案,在保密領域還有其他工作正在進行。

阿特伍德說:「下一代無人機系統(uncrewed aerial systems)的生存能力更強、自主性更高、認知能力更強。它是DARPA‘遠射’計劃的一部份,也是安杜里爾公司開發的一些產品的一部份。」

通用原子公司是DARPA「遠射」專案的主承包商,該專案正在探索一種無人駕駛飛機的概念,這種飛機能夠發射空對空導彈,可由戰鬥機或轟炸機在空中發射。

與此同時,美國空軍正面臨著從2026財年開始的嚴厲預算限制,這已經促使空軍對其未來的現代化計劃進行嚴格審查。空軍部長肯德爾和其他高級官員警告說,即使是像旗艦專案「下一代空中優勢」(NGAD)這樣的最優先專案,也可能被大幅削減。CCA是更大範圍的NGAD計劃的一部份。與此同時,空軍領導層一直在加倍強調CCA專案的極端重要性,以確保空軍有能力打贏未來的沖突,尤其是潛在的高端沖突,如在太平洋地區與中國的沖突。

安杜里爾公司的薩爾蒙指出,美空軍和美軍其他部門在開展業務時需要進行更廣泛的文化轉變,尤其是在無人平台和自主性方面。五角大廈的「復制者」(Replicator)計劃旨在幫助美軍在未來兩年左右的時間內掌握數千種新的、相對廉價的、具有高度自主性的無人系統。

她認為,即使有3到5個新專案以某種方式在某個領域采用自主方式,也應將其視為一場勝利。如果一些自主專案在短期投入使用,就應該認為是一種勝利。未來5年內自主裝備難以遮蔽天空,但如果能加速一些變化和新技術的采用,那將會產生非常好的效果。

總之,CCA「增量1」專案的最終產品究竟是什麽樣子,它的實際自主能力和其他能力如何,還有待觀察。與此同時,該專案仍將對美國空軍未來的作戰方式以及如何獲取新的有人或無人飛機產生變革性的影響。