2020年國外航空科技發展綜述

吳 蔚/文

持續推動新型作戰飛機發展

美俄新型戰略轟炸機開展原型機制造

美俄將新型遠程轟炸機作為空基戰略威懾能力的重要組成，并積極推動發展。俄羅斯聯合航空制造集團5 月已開始制造首架PAK DA 下一代遠程隱身戰略轟炸機，將于2021 年完成飛機總裝，預計2025-2026 年實現首飛。美空軍快速能力辦公室主任8 月表示，B-21 轟炸機首架原型機正在總裝、已初具雛形，航電專用飛行試驗臺已開始部分飛機機載子系統試飛。B-21 首飛時間將不早于2022 年。

多國下一代戰斗機研發邁出實質性步伐

下一代戰斗機具有隱身、高機動性等特征，并且按有人機-無人機協同作戰設計，是未來奪取空戰優勢的核心裝備。

美空軍下一代戰斗機全尺寸驗證機首飛。美空軍負責采辦的助理部長威爾·羅珀9 月宣布“下一代空中主宰”（NGAD）戰斗機全尺寸演示驗證機已完成首飛并進行多輪次試飛，系統工程、數字工程技術助力美空軍下一代戰斗機發展加速。美空軍2019 年提出采用“數字化百系列”模式發展下一代戰斗機，即用數字化快速創新方法，在極短的時間內研發并小批量生產出采用最佳技術的新型戰斗機，最終形成不同技術特征的戰斗機組成的戰斗機家族。

歐洲國家合作的下一代戰斗機進入驗證機研制。法德西三國2 月授予法國達索飛機、空客公司等合同，啟動“未來作戰航空系統”（FCAS）項目演示驗證機研制工作。“未來作戰航空系統”以“下一代戰斗機”（NGF）為核心，包含有人機、無人機和機載武器等互聯并協同作戰“系統簇”，其中NGF 計劃2035 年后服役。

英國開展“暴風”戰斗機早期設計研究。英國BAE 系統公司2020 年上半年開展了“暴風”戰斗機縮比模型風洞試驗，并與羅羅、威廉姆斯高級工程公司等合作，研究“暴風”戰斗機動力系統方案和開發能量管理技術，探討采用混合電或全電推進方案可能性。

日本F-X 戰斗機

日本啟動新戰斗機研制。日本防衛省4 月宣布組建下一代戰斗機管理專職團隊，標志項目正式啟動。9 月日本發布F-X 戰斗機項目招標書，計劃2035 年戰斗機進入服役，并采用對外合作開發模式，10 月底授予三菱重工（MHI）研制合同。到11 月有美國、英國的三支團隊參與投標，日本將選定一支合作團隊。

發展無人機新技術能力

低成本無人作戰飛機研發取得進展

低成本無人作戰飛機采用隱身設計，可與隱身戰斗機協同作戰。美空軍研究實驗室“低成本可消耗飛機技術”（LCAAT）項目的XQ-58A 技術驗證機1 月在第4 次試飛中達到更高飛行高度。英國國防科學與技術實驗室6 月完成“輕量級經濟可承受創新作戰飛機”（LANCA） 計劃下發展無人機技術驗證機的“蚊子”項目1 年期初始階段研究，將選擇團隊進入第2 階段的優化設計，計劃2022 年開展無人機試飛。波音澳大利亞公司“空中力量編組系統”（ATS）無人機首架原型機5 月總裝下線，10 月完成低速滑行試驗，即將首飛。該機是波音為澳大利亞皇家空軍研制的能與有人戰斗機編隊作戰的“忠誠僚機”，具有較強的經濟可承受性和作戰靈活性。

開展蜂群無人機試驗

蜂群無人機以數量優勢、作戰靈活性強、抗毀能力強成為當前發展熱點之一。美國防高級研究計劃局（DARPA）X-61A“小精靈”空中投放回收蜂群無人機于2019 年11 月成功首飛，2020 年7 月完成系留飛行、受控空中發射和自由飛行試驗的第二輪試飛。9 月，DARPA 和美空軍增加X-61A 項目第四階段工作，將聚焦壓制/摧毀敵防空作戰能力驗證。面向地面部隊城市巷戰應用場景的DARPA“進攻性蜂群戰術”（OFFSET）項目2020年1 月、9 月開展第3 次、第4 次外場試驗，分別演示了異構蜂群無人機完成城區突襲任務以及無人車輛、蜂群無人機自主定位可疑目標、保衛多個模擬目標的能力。英國“多架無人機輕松工作”（MDMLW）項目探索1 名操作員控制20 架小型蜂群無人機的技術可行性和軍事應用，3 月成功完成飛行驗證。

ATS 無人機原型機進行滑行試驗

X-61A“小精靈”無人機由C-130A 運輸機載飛并發射

加強無人機空戰技術研發

美軍不斷加強無人機空戰技術的研發，以實現有人機-無人機協同作戰。DARPA 分別于5 月、7 月、11 月授予多個合同，全面推動“空戰進化”（ACE）項目研究工作，研發自動化格斗技術、全尺寸空戰試驗平臺、智能空戰算法。ACE 項目發展無人機空戰格斗自主決策和智能空戰算法，突破無人機近距格斗空戰關鍵技術。DARPA 為摸清相關人工智能技術的水平，還開展了“阿爾法空中格斗”試驗競賽。在8 月的競賽中，人工智能“飛行員”程序在模擬空戰中以5 比0的成績擊敗了F-16人類飛行員。美空軍加快“天空博格人”（Skyborg）項目發展，7 月至9月授予波音、通用原子航空系統等共計13 家公司合同，開發“天空博格人”空中平臺、自主系統等，并開展原型化、實驗等工作。“天空博格人”項目旨在發展更具可信性的自主飛行管理和自主空戰決策軟件，并將自主可消耗無人機技術與開放任務系統集成，實現有人機-無人機協同作戰。

發展跨平臺協同空戰能力

隨著數字化、信息化水平提升，裝備之間的相互聯系和協同正變得日趨緊密，分布式作戰、多域協同作戰已成為空戰能力發展的重要方向之一。

歐洲“未來作戰航空系統”開發“空戰云”跨平臺作戰能力。2 月，空客公司與泰雷茲集團簽署開發協議，將聯合開展“未來作戰航空系統”的“空戰云”結構設計及第一階段演示驗證。“空戰云”將實時聯通和同步空戰所有平臺，支撐信息處理和分發，增強態勢感知和合作式行動。

人工智能“飛行員”程序在模擬空戰中擊敗美空軍F-16 飛行員

美空軍加快先進戰斗管理系統（ABMS）發展。先進戰斗管理系統是美空軍提出、旨在連接陸海空天網絡多域的先進戰場管理指揮控制系統，有望成為美軍聯合全域指揮控制（JADC2）的基礎體系架構。其核心是利用云、數據管理、人工智能、敏捷軟件開發等先進數字技術，實現跨網絡數據共享、提高決策速度。2019 年12 月至2020 年9 月，ABMS 項目在授出研發合同的同時開展了3 次演示實驗，驗證了通過先進戰斗管理系統實現空中、地面裝備平臺間的數據快速傳遞與融合。11 月，美空軍快速能力辦公室成為該項目的執行辦公室，ABMS 系統進入邊研制開發邊交付應用的新階段。

應用數字工程技術實現航空裝備壽命周期變革

航空裝備研制項目復雜、產品集成度高，并且要同時滿足技術、成本和進度目標要求。航空制造業正通過大力推動數字工程，應對這些挑戰并不斷創新。數字孿生是真實產品或過程的虛擬表示，在產品壽命周期應用數字孿生可在產生真實產品或設施前，模擬、預測和優化產品和制造系統。數字線索技術將產品及制造和使用過程的數字孿生連接在一起，實現多學科過程、產品壽命周期數據的綜合集成和可追述，促進航空產品壽命周期的成本降低和效益提升。美空軍的新機研制，從T-7A“紅鷹”高級教練機到NGAD 戰斗機使用數字工程技術大幅壓縮了設計周期。英國BAE 系統公司在縮比模型風洞試驗前，使用數字孿生開展“暴風”戰斗機虛擬設計和試驗，數字孿生還將貫穿“暴風”戰機從初始設計到制造與保障的整個壽命周期，并應用到BAE 系統公司戰斗機工廠開發中。

飛機數字孿生示例

探索新技術軍事航空應用

電動垂直起降航空器憑借環保、使用靈活、運營維護成本低等優勢在城市空運領域正迎來爆發式發展，其軍事應用也已提上日程。美空軍2 月啟動“敏捷至上”項目，面向載人和載貨需求，支持全電或混合電推進垂直起降航空器設計和演示驗證，探索該航空器在人員投送與撤離、后勤運輸、搜救等軍事任務中的可行性，目標是2025 年前后實現部署應用。

5G 具有高帶寬、實時、密集連接等特點，在航空領域的作戰訓練、裝備保障維護、子系統無線聯通以及裝備生產制造等方面具有應用前景，國外已開始應用探索。2020 年美軍開始進行軍事基地5G 網絡建設和應用試點。美空軍年初與商用5G 無線網絡供應商合作，對10 個空軍基地進行5G 網絡改造、提高運行效率。美空軍還在與美國防部合作開展5G 應用試點，包括在劉易斯－麥科德聯合基地開展5G 支持的增強現實和虛擬現實任務規劃與訓練，在希爾空軍基地開展雷達與5G 系統電磁頻譜共享試驗，在內利斯空軍基地開展利用5G 連接分散的指揮與控制系統試驗。英國實施5G 技術應用到航空制造過程研究。2 月英國啟動“5G 編碼”項目，在國家復合材料中心（NCC）部署一個5G 專用網絡，探索工業環境中5G 專用網絡新的業務模型和相關新技術，研究5G技術在改進復合材料設計和生產過程的應用。國家復合材料中心以加速航空復合材料設計制造發展為關鍵領域，其作為5G 應用試驗平臺，將孵化出后期可推廣到企業的應用方案。