關于未來戰(zhàn)斗機發(fā)展的若干討論

楊偉

中國航空工業(yè)集團有限公司，北京 100028

2019年10月，美國空軍正式組建“先進飛機”項目執(zhí)行辦公室，以期利用“敏捷軟件開發(fā)、數(shù)字工程、開放系統(tǒng)、模塊化架構”等先進技術，按照強調(diào)快速設計、生產(chǎn)、小批量裝備的“數(shù)字化百系列”理念，在5年左右的時間周期內(nèi)，快速推進下一代戰(zhàn)斗機(NGAD)的研發(fā)[1]。2020年2月，美國國防部提出2021財年預算，規(guī)劃未來5年為研發(fā)美國空軍下一代戰(zhàn)斗機及其配套動力投入約115億美元[2]。2019年4月、2020年2月，美國戰(zhàn)略和預算評估中心(CSBA)分別發(fā)布《走向大國競爭時代的美國空軍》[3]與《未來美國空軍作戰(zhàn)力量的五項重點任務》[4]，建議2024年首批交付2架、2030年交付50架下一代戰(zhàn)斗機。近期一系列公開信息表明，美國正在抓緊發(fā)展下一代戰(zhàn)斗機，并計劃在2030年左右形成作戰(zhàn)能力，關于NGAD的研制投資規(guī)模如圖1所示[5]。

近年來，在第四代戰(zhàn)斗機陸續(xù)批量服役和大國競爭背景下，關于戰(zhàn)爭形態(tài)演變以及四代后戰(zhàn)斗機如何發(fā)展的討論絡繹不絕。本文回顧了戰(zhàn)斗機“代”的起源和跨代發(fā)展的驅動因素，概述了空戰(zhàn)觀察(Observe)、判斷(Orient)、決策(Decision)、行動(Act)(簡稱OODA)環(huán)的演進歷程并提出OODA 3.0的內(nèi)涵，闡述了機械化、信息化、智能化發(fā)展的依托與躍升關系，就自主性、有人、無人，強平臺、體系、分布式作戰(zhàn)運用的辯證關系，以及敏捷高效的研發(fā)模式等進行了討論。

圖1 美國2020年空戰(zhàn)論壇披露的NGAD研制投資規(guī)模[5]

1 戰(zhàn)斗機的“代”

1.1 “代”的起源

航空百余年，前50年的戰(zhàn)斗機沒有“代”的概念。進入噴氣時代后，戰(zhàn)斗機的設計目標與作戰(zhàn)效能發(fā)生了巨大變化，逐漸產(chǎn)生了“代”的說法。迄今為止，關于“代”的劃分尚存在分歧，也沒有統(tǒng)一的標準，典型的有美國的舊四代、新五代說，俄羅斯的五代說和中國的四代說(本文除引用外，主體上采用中國的四代說)。

美國空軍“空中優(yōu)勢2030”研究項目主管亞歷克斯·格林科維奇準將在2017年發(fā)表的《未來空中優(yōu)勢》[6]中寫道：“美國空軍20世紀80年代啟動先進戰(zhàn)術戰(zhàn)斗機(ATF，F(xiàn)-22的前身)計劃時，并沒有準備創(chuàng)建第五代戰(zhàn)斗機，只是計劃研發(fā)能夠適應21世紀初作戰(zhàn)環(huán)境的戰(zhàn)斗機。僅當完成研制并看到它的巨大優(yōu)勢后，才認識到F-22相對F-15、F-16是跨代的能力提升。隨后將F-22作為第五代戰(zhàn)斗機的基線，并按照這個架構重新追溯分類了以前的戰(zhàn)斗機。自然，當我作為一個年輕飛行員駕駛F-16時，并不知道這是第四代戰(zhàn)斗機。也就是，在空軍采用第五代范式來描述F-22之后，我們才知道F-16(和F-15)屬于第四代戰(zhàn)斗機。”這僅是“代”形成過程的一種說法，但在某種意義上詮釋了“代”的一些內(nèi)涵。

事實上航空業(yè)界早已認識到，戰(zhàn)斗機代際之間存在著補充到替代的關系，即自然“換代”現(xiàn)象。1963年《現(xiàn)代航空》[7]在介紹F-111時，根據(jù)它替代F-4的研制目標，稱其為美國下一代戰(zhàn)斗機。1968年美國國防研究與工程主管辦公室發(fā)表的《戰(zhàn)斗機：國防科學特別委員會報告》[8]中，也將當時正要啟動研制的FX和VFAX分別稱為美國空軍和海軍的下一代戰(zhàn)斗機，此后這2個項目分別發(fā)展成典型的第三代戰(zhàn)斗機F-15和F-14。但是這些論述并未著眼于戰(zhàn)斗機的發(fā)展規(guī)律，也未對歷史上的戰(zhàn)斗機進行劃代，更沒有定義“代”的特征。

隨著第三代戰(zhàn)斗機的問世，航空專家們注意到戰(zhàn)斗機在飛行性能取向上，出現(xiàn)了“否定之否定”的現(xiàn)象，引發(fā)了對“代”的討論。1974年，《荷蘭航空學會年鑒》[9]按照平直翼、后掠翼、超聲速和2馬赫級的發(fā)展特征把F-4之前的噴氣戰(zhàn)斗機劃分為四代。這種劃代沒有體現(xiàn)飛行性能取向的本質(zhì)變化，因而未被廣泛認同。1974年，皮爾·格雷斯特在瑞士《Interavia》雜志上發(fā)表文章《格斗的復蘇》[10]，文中雖然沒有明確闡述劃代問題，但把F-86和F-15分別定義為噴氣格斗戰(zhàn)斗機的起源和“新一代”格斗戰(zhàn)斗機的復蘇，把追求高空高速飛行的“百系列”(F-101、F-104等)戰(zhàn)斗機歸為誤入歧途的一代，這一說法建立了當今戰(zhàn)斗機劃代的基本脈絡。這種基于對歷史總結的劃代方式很快流傳開來，1979年《航空知識》就將幻影-2000稱為第三代戰(zhàn)斗機[11]。前蘇聯(lián)將同米格-21沒有本質(zhì)區(qū)別的米格-23稱為第三代戰(zhàn)斗機，而將蘇-27稱為第四代戰(zhàn)斗機，這也是造成俄羅斯的五代說與美國舊四代說差異的主要原因。

前三代戰(zhàn)斗機的劃分呈現(xiàn)出冷戰(zhàn)期間大約每10年發(fā)展一代戰(zhàn)斗機的規(guī)律。前蘇聯(lián)蘇-27和米格-29開始試飛后，促使西方航空界開始討論下一代戰(zhàn)斗機。在1987年英國簡氏出版公司舉辦的未來作戰(zhàn)飛機研討會上，美國空軍研發(fā)和采購主管副參謀長辦公室作戰(zhàn)需求主任明確指出：前蘇聯(lián)正在裝備與F-15、F-16具有同樣性能的第三代戰(zhàn)斗機蘇-27、米格-29，美國需要加快研制新一代戰(zhàn)斗機ATF來取得未來戰(zhàn)場的制空權[12]。

為了消除美國國會與公眾的誤解，并同俄羅斯在戰(zhàn)斗機劃代上拉平，美國前航空博物館館長瓦爾特·博伊恩在2005年《Code One》[13]雜志上撰文將F-22、F-35稱為第五代戰(zhàn)斗機，從而形成了今天較為流行的美國新五代說。中國一直保持了原來的四代劃分方法。

1.2 跨代的驅動因素

成功的戰(zhàn)斗機產(chǎn)生于需求與技術的有機銜接，跨代發(fā)展更是需求牽引與技術推動共同作用的結果。因此，“代”的劃分以能力和技術兩大類要素為標志。

總體上來說，下一代戰(zhàn)斗機較上一代戰(zhàn)斗機能夠體現(xiàn)作戰(zhàn)效能的躍升。美國的F-15相對F-4、F-22相對F-15，俄羅斯的蘇-27相對米格-21、蘇-57 相對蘇-27，中國的殲-10相對殲-7、殲-20相對殲-10，均是如此。

歷史上各代戰(zhàn)斗機間的作戰(zhàn)效能躍升程度不盡相同，屬于同一代的不同戰(zhàn)斗機間的作戰(zhàn)效能也會有較大差異，甚至一個型號的戰(zhàn)斗機各批次間的作戰(zhàn)效能可以有根本性的變化，如F-16的Block 20與Block 60。作戰(zhàn)效能更需經(jīng)過實踐加以檢驗。1992年，美國空軍簽署F-22采辦決策備忘錄時，僅要求在相同的自由空戰(zhàn)條件下，F(xiàn)-22的作戰(zhàn)效能是F-15的2倍，并將此作為全速生產(chǎn)決策的前提條件[14]。2006年，在阿拉斯加埃爾門多夫空軍基地舉行的“北方利刃”演習中，F(xiàn)-22以“144:0”的戰(zhàn)績橫掃三代機，遠超出研制初期制定的目標[15]。

雖然主觀上總是期望跨代發(fā)展能在作戰(zhàn)效能方面取得最大的躍升，但是由于從提出需求到投入使用需要較長的時間，戰(zhàn)場環(huán)境與想定可能出現(xiàn)較大變化，從而導致新的戰(zhàn)斗機并不一定能夠適應新的戰(zhàn)場環(huán)境。針對歐洲大規(guī)模線性戰(zhàn)場設計的F-4戰(zhàn)斗機，在越南戰(zhàn)場的復雜環(huán)境和政治約束下，其高空高速性能和超視距作戰(zhàn)能力基本無法發(fā)揮，空戰(zhàn)交換比也沒有展現(xiàn)出相對前一代米格-17/19等戰(zhàn)斗機的顯著優(yōu)勢。目前F-22也面臨相似的問題，一方面F-22在裝備15年后，仍是高性能戰(zhàn)斗機的標桿，另一方面脫離原來想定的歐洲戰(zhàn)場轉向西太平洋戰(zhàn)場后，較短的作戰(zhàn)半徑使該機也很難有所作為[16]。

跨代發(fā)展不是能力的全面躍升，而是適應未來需求的合理選擇，有跨越、有繼承、也有舍棄。以前的跨代從未發(fā)生所有能力全面躍升的現(xiàn)象，二代機放寬了亞聲速機動性的要求，三代機放寬了最大速度的要求。同一代戰(zhàn)斗機中不同型號飛機對能力特征的追求程度也有差異，二代機中F-5 沒有追求2馬赫級的速度，而有較好的機動性；三代機中F-15早期為追求機動性號稱“沒有為對地攻擊付出1磅重量[17]”(實際上具有對地攻擊能力)，后期發(fā)展為“雙重任務戰(zhàn)斗機”，掛裝保形油箱幾乎成為基本配置，機動性被大幅犧牲；四代機中F-35按照對地為主的任務定位，為航程和內(nèi)埋武器能力而放寬了超聲速能力的需求，并且同F(xiàn)-22 樹立的4S(隱身、超聲速巡航、過失速機動、超強信息化)的四代機典型特征相比，至少不具備超聲速巡航能力。

縱觀戰(zhàn)斗機發(fā)展的歷史，每一次跨代都脫離不了科技進步的強大助推。

第一代戰(zhàn)斗機的誕生，源于噴氣動力的突破。跨聲速面積律、大后掠/三角翼布局、薄翼型、加力渦噴發(fā)動機等一系列技術的突破，為二代機提供了研制基礎。三代機的成功離不開混合流型布局(邊條、鴨翼)、加力渦扇發(fā)動機、電傳飛控、綜合化航電等技術的應用。四代機出現(xiàn)“技術突襲”效果，更得益于美國20世紀50年代便開始秘密研究的隱身技術。

某些技術特征一旦固化在飛機平臺上，與飛機的布局、結構等融合在一起，便無法遷移到前一代飛機。如二代機不具備高升力布局和高推重比動力，便無法實現(xiàn)高機動；三代機不具備隱身外形和內(nèi)埋武器艙，便不能實現(xiàn)隱身，這些固化不可遷移的技術特征，構成了“代”的邊界。

然而，跨代飛機并非追求所有技術的全面躍升，新一代飛機沿用前一代飛機部分技術的情況非常普遍，甚至偶有看似倒退的情況。例如，美國二代機F-5采用了邊條布局，而其三代機F-15卻沒有使用邊條，甚至沒有采用前緣機動襟翼。美國海軍為二代機F-4J配備了脈沖多普勒雷達和頭盔瞄準具，而法國三代機幻影-2000C僅配裝了單脈沖雷達，并且多數(shù)西方三代機在2000年以前都未使用頭瞄。

有些新的技術可以遷移到前一代飛機，并帶來顯著效果。“一代平臺幾代航電”某種程度上反映了這個道理。如土耳其的F-4E通過換裝EL/M-2032脈沖多普勒雷達、玻璃化座艙等，改進為“終結者2020”后，有能力在超視距空戰(zhàn)中擊敗蘇-27等20世紀80年代標準的三代機。

總之，先進技術在跨代戰(zhàn)斗機上不是為了應用而應用，而是源于作戰(zhàn)需求的牽引。應用新的噴氣動力和布局技術，源于二戰(zhàn)期間垂直攻擊、一擊脫離戰(zhàn)術的制勝需求；應用渦升力布局、電傳飛控，源于越戰(zhàn)后強調(diào)機動格斗的要求；應用綜合化航電武器系統(tǒng)，源于先進中距空空導彈以及復雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境提出的信息化作戰(zhàn)需求；應用隱身技術，則是源于制勝前蘇聯(lián)蘇-27和米格-29的任務需求。

因此，“代”的特征是跨代發(fā)展的“果”，而牽引跨代的“因”，是需求與技術推動，如圖2所示。

圖2 需求與技術共同驅動了戰(zhàn)斗機的跨代發(fā)展

1.3 未來戰(zhàn)斗機“代”的困惑

為發(fā)展未來戰(zhàn)斗機，2010年11月美國空軍發(fā)布了下一代戰(zhàn)斗機能力征詢書[18]，期望在2030年左右形成初始作戰(zhàn)能力。隨后，波音、諾·格、洛·馬 3家公司分別拋出了投石問路的“F-X”方案。期間，針對所謂第六代戰(zhàn)斗機的特征展開了一系列討論[6]：是高超聲速的嗎？隱身性能如何？能夠搭載定向能武器嗎？升限是多少？是有人駕駛的嗎？最后，美國空軍發(fā)現(xiàn)論證的結果并不如意，且無法接受。一是研發(fā)成本可能超過歷史上任何一個戰(zhàn)斗機項目，二是研發(fā)進度可能致使2040年左右才能部署，三是3D打印、高超聲速、集群作戰(zhàn)、自主性等新概念技術很難成為“靈丹妙藥”或“銀彈”，并且成熟度和可應用性有限。

2016年，美國空軍“空中優(yōu)勢2030”研究團隊向高層建議：摒棄有關“第六代”戰(zhàn)斗機特征的討論，而將重點放在如何定義穿透性制空(PCA)的能力上來。甚至不刻意區(qū)分是B-轟炸機、A-攻擊機、F-戰(zhàn)斗機或MQ-無人機，并使用“能力簇”“系統(tǒng)簇”進行描述。同年5月美國空軍參謀長批準了《空中優(yōu)勢2030飛行計劃》[19]，明確了美國2030+破解“反介入/區(qū)域拒止”(A2/AD)能力的建設目標。

目前，美國正在抓緊研制的穿透性制空作戰(zhàn)飛機，雖然沒有冠以“第六代戰(zhàn)斗機”的花冠，但其可能超越以往戰(zhàn)斗機的遠航久航能力、多武器/高密度掛載帶來的高殺傷力、超聲速無尾布局帶來的全向極低隱身以及自防御彈末端硬殺傷防御等系列能力，將對未來空戰(zhàn)形態(tài)帶來革命性的變化，使其能夠突入高烈度對抗的“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境。相比而言，F(xiàn)-22、F-35在這種環(huán)境下只能留在防區(qū)外。因此，事實上將形成對四代機的跨代能力飛躍，足以構成“下一代”戰(zhàn)斗機。

2 信息化、智能化的時代需求

2.1 OODA環(huán)的演進

美國飛行員約翰·博伊德上校在20世紀60年代 提出采用OODA環(huán)來描述空戰(zhàn)過程[20]。OODA環(huán)理論具有普適性，約翰·博伊德通過能量機動性(EM)來描述飛機的機動能力，提出采用基本空戰(zhàn)機動(BFM)等方法指導飛行員提高格斗技能、把握格斗策略，并深深影響了第三代戰(zhàn)斗機的設計。

隨著先進中距空空導彈的出現(xiàn)，超視距(BVR)空戰(zhàn)較視距內(nèi)(WVR)空戰(zhàn)的占比逐漸提高，并成為空戰(zhàn)的主流形式[16]，“機動為王”的OODA(暫且稱為OODA 1.0)時代正在過去。信息領域的能力比力學領域能力顯得更為重要，F(xiàn)-35 的飛行員在“紅旗”演習中總結出：“信息就是生命”。2017年洛·馬公司的托德·舒克和美國空軍研究實驗室(AFRL)的埃里克·布拉希提出了OODA 2.0的概念[21]，仿效EM理論，提出信息權(IP)和信息機動性(IM)，詮釋了F-35在模擬對抗中的巨大優(yōu)勢。

信息機動性理論使用通信理論參數(shù)，如信道容量、信息熵、單位時間發(fā)送消息數(shù)以及傳輸速度，來替代能量機動性理論中的位置、推力、升力、速度和其他物理參數(shù)，由此產(chǎn)生的信息優(yōu)勢度量類似于針對單位剩余能量(Es)的博伊德公式，通過比較，可以確定博弈雙方信息位勢的相對強弱[22]。

埃里克·布拉希長期研究信息融合、人工智能等領域的軍事運用，早在2000年就嘗試定義信息優(yōu)勢(IS)概念[23]，提出“信息優(yōu)勢是指收集、處理和不間斷傳輸?shù)男畔⒘鳎瑫r利用或阻止對手實施同類行為的能力”。可以看出，“信息為王”O(jiān)ODA 2.0的重點在于：增強自身的信息獲取能力，削弱對手的信息獲取能力。

增強自身的信息獲取能力的手段包括：配裝有源相控陣雷達(AESA)、光電瞄準系統(tǒng)(EOTS)、分布式孔徑系統(tǒng)(DAS)、電子支援系統(tǒng)(ESM)等機載傳感器以及獲取體系信息的各種數(shù)據(jù)鏈。傳感器的性能、工作模式、抗干擾能力、信號處理能力、信息傳輸能力等，構成了信息優(yōu)勢的一個方面。

削弱對手的信息獲取能力的方式包括：雷達隱身、紅外隱身與射頻隱身，使用不易被對手發(fā)現(xiàn)的探測方式如低截獲探測(LPI)、無源探測、觸發(fā)探測等，實施信息對抗如電子干擾(ECM)、有源/無源末端干擾等。隱身的頻域、角度范圍和性能，探測的隱蔽性，遏制對手進行探測的手段與能力等，構成了信息優(yōu)勢的另一個方面。

隨著機載信息的不斷豐富，對多源信息進行融合，逐漸成為提高作戰(zhàn)效能的又一個關鍵。信息融合既包含本機各傳感器、編隊內(nèi)作戰(zhàn)飛機以及作戰(zhàn)體系3個層級的信息融合，也包含態(tài)勢級、武器級不同精度與更新率的信息融合。在對抗博弈的環(huán)境下、在復雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境中，將不同來源、精度、置信度、更新率的信息進行融合，還要去偽存真，對OODA 2.0提出了新的挑戰(zhàn)。“信息在眼前”已是當今有人戰(zhàn)斗機追求的重要目標，通過對系統(tǒng)中流動的信息和飛行員需求進行綜合考量，實現(xiàn)在合適的時機，以最佳的方式，向飛行員呈現(xiàn)最有用的信息。

近年來，關于戰(zhàn)斗機中信息博弈的策略日新月異，雷達與電子戰(zhàn)結合產(chǎn)生了高增益電子支援(HGESM)和高功率電子干擾(HPECM)，可以實現(xiàn)對雷達的旁瓣進行探測與干擾；多種傳感器互相提示、相互補盲；多架飛機協(xié)同探測、協(xié)同攻擊等技術不斷涌現(xiàn)。洛·馬公司標稱自己實際上更像是一家信息和體系公司。在體系與體系對抗的背景下，跨域協(xié)同、跨域作戰(zhàn)(如美國海軍由E-2D預警機、宙斯盾系統(tǒng)、SM-6防空導彈、F-35組成的綜合防空火控系統(tǒng)NIFC-CA)更增加了博弈的復雜性。

復雜性增加的同時，對飛行員也提出了更加嚴峻的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的飛行員不僅要求身體過硬，更要求擁有豐富的知識和敏捷的分析、判斷、決策能力。OODA環(huán)運轉的核心是飛行員，博伊德當年就提出：戰(zhàn)斗機飛行員不是勝于肌肉的反應速度，而是勝于大腦到肌肉的關聯(lián)速度。

為了支持和幫助飛行員，航空業(yè)界很早就開始探索利用人工智能(AI)提升OODA環(huán)的運轉速度。美國20世紀80年代便開展了飛行員助手(Pilot’s Associate)的研究[24]，采用專家系統(tǒng)、智能信息融合等構建了系統(tǒng)狀態(tài)評估、態(tài)勢評估、任務規(guī)劃、戰(zhàn)術規(guī)劃、人機接口五大系統(tǒng)。隨后還啟動了旋翼機飛行員助手(RPA)、自動機組(Auto-Crew)、空戰(zhàn)模擬系統(tǒng)(TacAir-Soar)等。持續(xù)開展了智能(認知)雷達、認知電子戰(zhàn)、自適應電子戰(zhàn)行為學習(BLADE)等研究，并已階段性應用到當前的雷達、電子戰(zhàn)中。特別是2016年以來，美國辛辛那提大學與美國空軍研究實驗室合作的阿爾法(ALPHA)空戰(zhàn)系統(tǒng)[25]更是引起了AI幫助人、替代人的熱烈討論與研究熱潮。

毋庸置疑的是隨著人工智能的符號主義、聯(lián)結主義交替上升，特別是近年來深度學習、強化學習等技術的涌現(xiàn)與發(fā)展，引入人工智能形成新的“智能為王”的OODA 3.0將是OODA環(huán)發(fā)展的又一個跨越。OODA 3.0是指在OODA 2.0信息化基礎上，對環(huán)中的4個環(huán)節(jié)分別引入相應的智能體(Agent)族，進一步提高OODA環(huán)的準確性、敏捷性和快速性。

2016年6月，美國國防部國防科學委員會發(fā)布《自主性研究報告》[26]，對涉及戰(zhàn)場態(tài)勢感知、防護、兵力應用和支持保障4種類型的10個項目按照“快速決策、海量異構數(shù)據(jù)分析、間歇式通信、高復雜度協(xié)同行動、高危險任務和持續(xù)性任務”6個任務域對引入人工智能可能帶來的收益進行了分析與預判，并提出面向新的自主使能(Autonomy-enabled)任務域發(fā)展的路線圖。2018年7月,美國《航空周刊》提出10項重塑航空航天領域的技術，其中就包括“航空器+人工智能技術”。

按照智能體的分類，戰(zhàn)斗機所引入的智能體多數(shù)屬于效用驅動與學習增強類型，并且將按照復雜組織體層、體系層、平臺層、系統(tǒng)層、設備層等進行分層、分級、分區(qū)搭建與聯(lián)接。

OODA 3.0不是對OODA 2.0和OODA 1.0的揚棄，相反需要強化OODA 2.0和OODA 1.0來提供支撐，如圖3所示。進一步，OODA 3.0的決策對象將超越戰(zhàn)術級交戰(zhàn)，上升到任務決策級，同時在空間、時間、行動端進行拓展。空間上將從以武器射程為約束的交戰(zhàn)范圍擴展到以目標縱深為約束的任務范圍；時間上針對態(tài)勢的理解與預測時段將從分鐘級擴展到小時級；而行動端的核心將聚焦以對手不能連續(xù)觀察和理解的速度，使任務決策轉化為機動和殺傷，創(chuàng)造出己方可利用的“零域”作戰(zhàn)空間[27]。

總而言之，戰(zhàn)斗機的機械化是信息化的前提，而信息化又是智能化的基礎。

圖3 OODA 1.0到OODA 3.0的演進過程

2.2 自主性與人機協(xié)同

“自主性”是指一個系統(tǒng)為了實現(xiàn)特定的目標，能夠基于它的知識以及對世界、自身與場景的理解，獨立地在不同行為中進行選擇，并組合相應行為的能力。人工智能在戰(zhàn)斗機領域應用的核心與評價標準是自主控制等級(ACL)。2012年11月美國國防部頒布指令3000.09[28]，按照人的參與程度，將自主控制劃分為3個等級：人在環(huán)內(nèi)(In the Loop)的半自主、人在環(huán)上(On the Loop)的人監(jiān)督、人在環(huán)外(Out of the Loop)的全自主。

早在2002年美國空軍研究實驗室將無人機自主控制等級(ALFUS)劃分為10級，并得到普遍認同[29]。2017年1月美國海軍分析中心(CNA)在《人工智能、機器人和蜂群》[30]報告中分析了自主性技術的發(fā)展態(tài)勢、認識誤區(qū)、面臨挑戰(zhàn)，提出了若干自主能力等級的評判標準，包括基于OODA環(huán)的自主控制等級,以及根據(jù)任務復雜度、環(huán)境復雜度與對人的依懶性進行等級的劃分等，期望能夠建立統(tǒng)一的ALFUS框架。

盡管有許多自主控制等級的劃分方法，但目前尚未形成滿足實用并普遍認同的等級劃分。其中基于OODA環(huán)的智能空戰(zhàn)自主控制等級，對戰(zhàn)斗機人工智能相對更為適用，可以在感知、判斷、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)，分別以不同的行為模式定義自主控制等級，牽引智能技術發(fā)展。

2019年9月美國空軍發(fā)布了《2019美國空軍人工智能戰(zhàn)略》[31]，作為美國國防部人工智能戰(zhàn)略的附錄，提出了AI可以提升空軍的5大能力：空域管理、全球打擊、快速全球機動、情報-監(jiān)控-偵查和指揮控制等，并指出AI不是萬能的。為支持美國政府關于“維持美國人工智能領導地位的行政命令”，該戰(zhàn)略將是美國國防部未來幾年預算和資助的優(yōu)先方向，也是實施美國空軍“空中優(yōu)勢2030”相關信息技術、數(shù)據(jù)、算法等發(fā)展戰(zhàn)略的基本框架。

2019年3月，美國空軍首席科學家辦公室(AF/ST)與空軍研究實驗室聯(lián)合發(fā)布了《自主性地平線：前進之路》[32]，報告對2015年《美國空軍未來作戰(zhàn)概念》[33]中設想的“戰(zhàn)斗管理人員控制大量自協(xié)調(diào)飛行器或程序”的自主系統(tǒng)應用場景提出質(zhì)疑，并提出應該將自主系統(tǒng)視為戰(zhàn)斗管理功能的主要參與者，而不僅是自主的平臺設備。未來，自主系統(tǒng)應該是美國空軍面向服務、網(wǎng)絡化和以信息為中心的密集型體系。

自主不是自動，也不是自動化。嚴格意義上來說，目前沒有任何一個機器是完全自主的。從空戰(zhàn)所需的各個過程來說，人工智能更適于快速決策、海量異構數(shù)據(jù)分析、高復雜度協(xié)同行動。由于空戰(zhàn)所具有的信息不完全、干擾不確定、實戰(zhàn)檢驗少、可信性要求高等復雜性限制，在可預見的時期內(nèi)，人工智能不太能夠完全取代人，全自主地承擔復雜的空戰(zhàn)任務。因此，OODA 3.0目前階段主要是人工智能和飛行員共同形成的混合智能，以人機協(xié)同的方式出現(xiàn)在未來戰(zhàn)斗機發(fā)展中。人工智能在空戰(zhàn)中提供基本認知，提出供選擇的作戰(zhàn)方案，飛行員從更高層次完成博弈決策。

在OODA 1.0時代，飛行員對導航、飛行操縱、信息獲取、武器操作等親力親為，是一個繁忙的執(zhí)行者。進入OODA 2.0時代，飛機飛控航電系統(tǒng)能夠為飛行員提供綜合化的導航、飛行、態(tài)勢、火控信息，飛行員的主要責任演變?yōu)樾畔⒉┺呐c攻防行為決策，腦力負荷大于體力負荷，是一個戰(zhàn)術決策者。可以預期，到OODA 3.0時代，飛行員將借助于人工智能對更為豐富的信息資源進行分析、判斷，大幅降低事務性腦力負荷，更好地應對復雜戰(zhàn)場環(huán)境，將精力更加集中在判斷決策上，進而成為空戰(zhàn)任務的監(jiān)督者。

2.3 有人與無人

自主系統(tǒng)帶來的變革尚不足以將有人空戰(zhàn)平臺變?yōu)闊o人空戰(zhàn)平臺。基于對戰(zhàn)斗機自主控制能力的認識與發(fā)展預判，對于下一代戰(zhàn)斗機是否將取消飛行員這個問題，目前國外的主流觀點仍然重視人的作用。

2013年4月，美國列克星敦研究所在《在預算減少情況下美國保持未來空中優(yōu)勢的發(fā)展路徑》[34]報告中指出：雖然發(fā)展性能良好的無人機來替代戰(zhàn)斗機的前景非常美好，但實際上充滿挑戰(zhàn)。在任何情況下，無人機系統(tǒng)還不能以一種輕型、廉價的方式來替代有人戰(zhàn)斗機。

2017年1月，亞歷克斯·格林科維奇在《未來空中優(yōu)勢》[6]中強調(diào)：評判未來戰(zhàn)斗機是有人機還是無人機，應該從作戰(zhàn)效能的角度出發(fā)。如果飛機上有飛行員能夠增強作戰(zhàn)效能，就應該是有人的。如果人的存在限制了飛機的某些能力，就應該想辦法將其變?yōu)闊o人的。此外，關于自主性還要考慮成本和技術的成熟度。文中他所討論的“自主”案例涵蓋了導彈、無人僚機和有人僚機，但未涉及承擔任務指揮的長機是否有可能為無人機。

2017年4月，美國空戰(zhàn)司令部司令霍克·卡萊爾在《空軍》[35]雜志上明確表示，穿透性制空戰(zhàn)斗機可能是有人駕駛的。雖然他確信有人機與無人機共存的局面可能會隨著時間的推移而發(fā)生顯著變化，但他認為短期內(nèi)不會實現(xiàn)作戰(zhàn)飛機的全面無人化。更有可能的是，當有人駕駛飛機與無人平臺協(xié)同完成任務時，有人機將監(jiān)督或控制無人平臺。

2019年4月，美國CSBA在《走向大國競爭時代的美國空軍》[3]報告中提出：如果在對抗或強對抗環(huán)境中大規(guī)模使用無人作戰(zhàn)飛機，存在著成本和可操作性的問題。穿透性作戰(zhàn)所需的燃油與武器數(shù)量，超視距信息感知與通信能力所需的先進的傳感器與觀瞄設備，空對空殺傷鏈閉合功能，高生存能力所需的高端防御系統(tǒng)等，都將會增加無人機系統(tǒng)的尺寸與單機成本；協(xié)同作戰(zhàn)的組織也有一個如何規(guī)劃和如何實現(xiàn)的問題。此外，在《未來美國空軍作戰(zhàn)力量的五項重點任務》[4]報告中，CSBA一直堅持“需要增強高端有人機能力，無人機系統(tǒng)仍然被視為有意義但尚未完全開發(fā)的作戰(zhàn)平臺”。

事實上，迄今為止各國提出的下一代戰(zhàn)斗機方案，僅波音、諾·格在2010年左右曾考慮有人/無人可選模式，并設想基于有人構型的有限無人功能，但近期已不再強調(diào)此類方案。目前，美國波音、諾·格、洛·馬的下一代戰(zhàn)斗機方案全部為有人構型。在英國脫歐的背景下，歐洲出現(xiàn)的2種下一代戰(zhàn)斗機方案均為有人構型，尤其是英國牽頭的“暴風”方案專門提出了新穎的虛擬現(xiàn)實座艙概念。日本最新提出的下一代戰(zhàn)斗機方案雖然外形和布局出現(xiàn)顯著變化，但同樣堅持了2010年以來一貫的有人機構型。

3 平臺與體系協(xié)同發(fā)展

3.1 平臺是基礎

未來戰(zhàn)斗機在平臺層面普遍要求遠航久航、高速、全向寬頻帶隱身、攜帶充足的空空/空面武器，并為飛行員提供能夠被充分理解的戰(zhàn)場態(tài)勢圖像以及決策因果關系的預判；在體系層面需要建立柔性的并具有冗余節(jié)點的網(wǎng)絡，近零延時以形成統(tǒng)一融合的態(tài)勢圖像，創(chuàng)建多殺傷路徑，跨任務區(qū)實時傳遞目標信息等。這種平臺和體系層面的能力需求，反映出強平臺與裝備體系化建設的發(fā)展關系，強平臺是強體系的基礎，強體系促進強平臺發(fā)揮更好的作用。

美國國防部《體系(SoS)的系統(tǒng)工程指南》[36]將體系定義為：由獨立系統(tǒng)組成的完成特定功能的大系統(tǒng)，大系統(tǒng)整體能力大于所有部分功能之和。根據(jù)這一定義，對于美軍2030年空中優(yōu)勢計劃而言，B-21、穿透性制空/穿透性電子戰(zhàn)(PCA/P-EA)飛機等組成的穿透性打擊編隊便是一個體系。穿透性制空和小型先進能力導彈(SACM)、微型自防御彈藥(MSDM)、防區(qū)內(nèi)打擊武器(SiAW)等，構成了低一個層級的體系。這個層級的體系與下一代制空體系的邏輯關系十分緊密，下一代戰(zhàn)斗機不僅具有探測、攻擊、電子戰(zhàn)等功能，還需要配備下一代武器，才能真正發(fā)揮作戰(zhàn)效能。

3.2 平臺與體系并行發(fā)展

沉迷于平臺強大而忽視體系構建，會犯F-22成為“信息孤島”的錯誤，而忽視平臺發(fā)展奢求體系能力涌現(xiàn)，體系則可能是空中樓閣，未來發(fā)展應該是平臺與體系并行發(fā)展、協(xié)同推進，由強平臺構筑強體系。

2018年7月，美國國防高級研究計劃局(DARPA)提出的基于功能分布的“馬賽克戰(zhàn)”[37]理念，被廣泛誤解為：大量低成本平臺是未來空中優(yōu)勢的發(fā)展方向。實際上，早在2016年美國空軍圍繞“空中優(yōu)勢2030”研究時，就已經(jīng)將低成本、可消耗平臺作為概念框架納入研究，經(jīng)過深入分析后認識到，正如情報偵察監(jiān)視是“反介入/區(qū)域拒止”作戰(zhàn)體系的“阿喀琉斯之踵”一樣，美軍在防區(qū)外縱深打擊區(qū)域，無法獲得足夠數(shù)量的感知目標，支持其大規(guī)模的作戰(zhàn)資產(chǎn)消耗[6]。2019年原美國空軍ISR主管德普圖拉在《馬賽克戰(zhàn)：恢復美國的軍事競爭力》[38]中提出：“馬賽克戰(zhàn)不是用可消耗蜂群替代現(xiàn)有平臺。高性能強平臺將在未來作戰(zhàn)中繼續(xù)發(fā)揮重要價值，武斷將其否定是不切實際和魯莽的。應用馬賽克戰(zhàn)單元的價值，是為了增強高性能平臺的效能”。低成本、可消耗的XQ-58A的數(shù)量優(yōu)勢無法替代PCA承擔的奪取空域、空中護航、壓制防空等進攻性作戰(zhàn)任務，更不具備千里奔襲、一擊制敵的穿透能力。

《在預算減少情況下美國保持未來空中優(yōu)勢的發(fā)展路徑》[34]對于防區(qū)內(nèi)/外緊密結合、前沿分布自主決策的戰(zhàn)爭設計，充分體現(xiàn)了體系化的作戰(zhàn)思想。通過選取現(xiàn)役或在研的多種平臺所具有的部分能力，結合形成完成某項特定任務的體系。用于實施分布式作戰(zhàn)的航空裝備，應當廣域空間分布、遠程快速到達和相互支援保障。

3.3 平臺與分布作戰(zhàn)的關系

2016年7月，美國空軍大學柯蒂斯·李梅條令開發(fā)與教育中心發(fā)布了分布式作戰(zhàn)的概念[39]，提出：分布式作戰(zhàn)是指獨立或相互依存的部隊(可在聯(lián)合作戰(zhàn)區(qū)域之外)協(xié)同參與作戰(zhàn)計劃和/或作戰(zhàn)決策實施過程，最終完成指揮官下達的作戰(zhàn)任務及其目標。分布式作戰(zhàn)理論的關鍵特征在于：作戰(zhàn)單位的空間分布、作戰(zhàn)單位的自主決策、協(xié)作完成上級任務等。

依據(jù)OODA 3.0形成的裝備體系對分布式作戰(zhàn)具有天然的適應性。美國空軍提出的《空中優(yōu)勢2030飛行計劃》[19]便符合分布式作戰(zhàn)的特征，比如主要由B-21和PCA等強平臺構成的穿透性作戰(zhàn)兵力，在局部空間和部分時段可能會遭到與防區(qū)外通信能力的拒止，必須依靠穿透性作戰(zhàn)編隊內(nèi)部和編隊之間共同決策才能及時應對；對規(guī)劃的打擊清單之外的時敏目標，也需要與防區(qū)外兵力共同決策目標和火力的分配，方能有效完成火力后援(Reachback)[40]，如圖4所示[41]。

圖4 分布作戰(zhàn)中運用強平臺[41]

4 快速原型、快速部署

近年來，美軍逐漸認識到自冷戰(zhàn)末期以來，以B-2、F-22和F-35等為代表的航空裝備，開發(fā)周期延長、研制費用暴漲已成為普遍的問題。若不改變這一趨勢，下一代戰(zhàn)斗機的研發(fā)將成為“不可承受之重”。

為此，美軍近年來不斷推進采辦變革，著力解決傳統(tǒng)采辦中需求復雜、流程繁瑣引發(fā)的軍事裝備研發(fā)和部署問題，力求快速滿足部隊作戰(zhàn)急需。2015年11月美國國會通過的2016財年國防授權法案[42]，規(guī)定采取一種可不受聯(lián)合能力集成與開發(fā)系統(tǒng)(JCIDS)和國防部指令5000.01《國防采辦系統(tǒng)》約束的中間層采辦(MTA)方式，以實現(xiàn)快速原型、快速部署。其中，快速原型旨在利用5年 左右時間開發(fā)出一個可部署原型，并在作戰(zhàn)環(huán)境中進行演示評估；快速部署旨在原型出來后6個月開始生產(chǎn)，并在5年 內(nèi)完成部署。

值得注意的是，這項授權法案一經(jīng)提出，美國空軍亞歷克斯·格林科維奇就在《未來空中優(yōu)勢》系列文章中提出：只有通過快速開發(fā)可部署原型的途徑，才能滿足2030年節(jié)點的要求[6]。2019年美國空軍采購主管威爾·羅珀也公開提到美國空軍快速研發(fā)計劃，可以用5年周期發(fā)展下一代戰(zhàn)斗機，同MTA的5年周期基本一致[43]。

經(jīng)過數(shù)年的醞釀，2019年底美國國防部正式啟動5000系列采辦政策重大換版，推出獨立的國防部指令5000.80《中層采辦的運行》[44]，統(tǒng)一規(guī)范了各軍種近50個已開展中層采辦項目的具體實踐[45]，如圖5所示。美國空軍很可能將NGAD項目列入MTA采辦流程，從而實現(xiàn)快速研制，即一次只解決一個關鍵需求，首先產(chǎn)生一個遠程穿透性平臺，機載系統(tǒng)沿用F-35和B-21等項目業(yè)已發(fā)展的成熟系統(tǒng)，而后通過多個快速原型步驟，在快速部署的同時，發(fā)展新的能力增量。

圖5 5000.80指令為美下一代戰(zhàn)斗機5年快速原型研制提供的采辦政策依據(jù)[44]

5 結束語

YF-22首飛至今已近30年，在大國競爭的時代背景下，技術和需求將再次走向交叉點，跨代戰(zhàn)斗機即將出現(xiàn)，它是未來分布式空中作戰(zhàn)體系中具有遠程、穿透、強感知、強火力和快速決策能力的強有力的骨干節(jié)點平臺，它的形態(tài)必將顛覆對傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機概念的認知，它的出現(xiàn)必將帶動空中作戰(zhàn)樣式和航空科技與產(chǎn)業(yè)的新一輪革命。