美国空军战斗机的发展趋势

原标题:美国空军战斗机的发展趋势

美国空军战斗机未来的发展,重点是提高全高度、全空候、全方位空战能力,改善机载设备和电子设备,加快发展无人作战飞机,推进作战平台的互融互联互通,提高武器系统的智能化和自主化水平。

具备全高度、全空候、全方位空战能力

从二战后到现在,第一代、二代、三代、四代、五代战斗机中,美国空军战斗机都是当之无愧的王者,尤其第五代战斗机F-22、F-35遥遥领先任何国家。目前美国正在研制、装备第六代战斗机,到2020年前后新一代战斗机将初步形成作战能力。新一代作战飞机具有全高度、全天候、全方位空战能力,隐形、短距起降、融合保障等新技术得到全面应用,既可在高空超音速飞行,又能在中低空进行亚、跨、超音速飞行,具备全高度作战能力;超视距/视距全向攻击武器的装备,使其具有全向作战能力;全面应用低可侦测性技术并具备高机动性、先进航电系统、高度集成计算机网络,具备优异的战场状况感知能力以及信息融合能力;强调高机动性、高加速性,强调全环境、全方向和超视距作战能力,强调攻击能力、突防能力、杀伤威力和生存能力,采用更先进的隐形技术、复合材料和以智能操纵为核心的自主控制技术,装载先进的火探系统,采用微电子技术和微处理技术以及短距起降技术。F-22、F-35战机属于美国空军的第五代战斗机,未来将成为美国最主要的战斗机。

美国空军战斗机的发展趋势

美国空军正在寻求通过FX计划进行第六代战斗机开发,目前已经进入方案设计阶段,第一架第六代战斗机预计在2025年—2030年研制试验成功。与第五代战斗机相比,第六代战斗机通过航空发动机的机动性以及全翼身融合和大升阻比设计,使飞机在各种高度和姿态下的机动性和隐身性都得到了很好的兼顾。第五代战斗机是基于信息系统,而第六代战斗机是基于互联网,实现真正意义上的陆、海、空、天、电、网一体化和基于物联网的互联互通互操作。美国空军拟开发的第六代战斗机,将大大超过第五代隐形能力和超音速巡航能力,配备主动式防御系统,如小型激光或投射拦截弹,采用有源相控阵列雷达,配备高智能感知电脑,能够连结卫星和大量僚机、地面战场系统协同作战,具有控制多架无人机的空中小型指挥部能力,能够在反介入/区域封锁环境运行。第六代战斗机将使用先进的发动机,如自适应通用发动机技术,以允许更长的范围和更高的性能。

美国空军已经启动2030年战斗机项目,即“穿透制空”(PCA)项目。PCA是基于网络战、新型传感器和组织架构而形成的新系统或者能力。在F-22已经停产并拆除生产线、F-35作战能力不足的背景下,美国空军对PCA的要求是弥补2030年之前作战能力不足的问题。未来一段时期之内,美国空军可能会利用前期获得的技术成果,对目前的战斗机进行升级,同时验证未来战斗机所需要的技术,包括对F-35进行改进,用自适应变循环发动机替代现有的涡扇发动机,从而扩大F-35的飞行包线,提高飞行和机动性能。

F35战机属于美国空军的第五代战斗机

美国空军还将自主学习和智能处理技术注入武器装备平台,启动“量子计划”,通过算法将人工智能融入作战计划、规划和执行流程中。具备指挥高效化、打击精确化、操作自动化和行为智能化的武器平台,将为美国空军在未来战场上贡献独特的“机器智慧与力量”。通过开发神经技术、拓展脑机接口应用,在作战平台上建立人工智能系统和作战人员之间的心灵感应链接,使作战人员能够与系统进行思想交互。阿帕奇攻击直升机在进行数字化改造后,不仅能够自动提供战地图像,还能实现对1000个侦察目标进行自动分类,并按威胁程度大小选择优先打击目标。美国空军的Skyborg项目旨在开发一种集成在无人机上的试验平台,用于支撑基于人工智能的辅助决策、自主驾驶等功能的核心程序开发,该核心程序的最终是部署于有人机或无人机上,实现“虚拟副驾驶”和“自主无人作战飞机”能力。

提升机载武器智能化、自动化水平

美国正在研制并装备部队的新一代战斗机和新改进的第三代、第四代战斗机,将装备射程更远、精度更高、智能化程度更高、具有全向攻击能力的新一代机载武器,挂载先进的近距空空导弹、中距空空导弹和远距拦截导弹。空地导弹采用无线电指令、雷达、红外、电视等制导方式,并嵌入人工智能芯片,命中精度大大提高。地空导弹向智能化、多用途、多目标、抗饱和、抗干扰方向发展。美国空军地空导弹的主力装备仍是20世纪90年代末开始服役的地空导弹,新一代地空导弹将逐步装备部队,初步形成作战能力。低空减速炸弹和精确制导炸弹将广泛装备使用,集束炸弹、反舰导弹、滑翔制导炸弹、燃料空气炸弹等将进一步加快发展速度。随着新技术的发展和应用,航空炸弹的发展有了新的飞跃,由普通装药发展成核装药,向非常规方向发展。

美军F-22战斗机

美国空军正加快发展智能化精确打击武器,给精确制导弹药植入人工智能芯片、加上“智能大脑”,通过与战场态势感知系统、指挥控制系统的互联互通,自主机动规避、自动识别定位、自动锁定目标,使弹药变得更“聪明”、灵敏、迅速,极大提升打击精度、速度和毁伤能力。美国空军装备的JDAM“联合直接攻击弹药”采用了更为先进的制导方式:惯性制导+

GPS全球定位系统卫星制导。海湾战争时期的“联合直接攻击弹药”只能在起飞前加注目标数据,而在伊拉克战争中,其接收器能够接收导航卫星传来的目标数据,可以随时改变攻击目标实施摧毁打击,智能化水平显著提升。远程反舰导弹覆盖水面舰艇的常见交战距离,在自主感知威胁、自主在线航迹规划、多弹协同、目标价值等级划分、目标识别等方面的智能化水平极高,将成为美国空军推行分布式杀伤概念的核心装备,空射版于2018年列装美空军第28轰炸机联队。

美国空军的机载微型空空导弹已经初具雏形。美国空军研究实验室已经开始进行适挂于下一代先进喷气式战斗机的微型空空导弹的先期研究,目标是增加现有作战飞机特别是隐身飞机的载弹量,在不影响战机隐身能力的前提下,空射武器小型化既能增加武器携带数量,又不会对载机平台的有效载荷提出新的要求。该项目重点对超敏捷弹体、宽视场成像导引头、高效推进系统以及一体化抗干扰引信等技术展开研究,谋求以合理的价格提供高杀伤力的微型空空导弹,大幅提升战机携弹量以实现空中优势。美国空军研究实验室将会加大在机载激光武器方面的研制,以便能够在2021年后开始测试机载激光武器,在微型空空导弹项目进入服役时可以提供实用的机载激光武器。

美国空军认为波音767-400增程型飞机可作为MC2A的载机

目前美国空军的机载探测设备以雷达为主,辅以红外、激光、电视制导、头盔瞄准——指令制导及捷联式惯性制导等方式,从而适应多种武器需要,具备多目标跟踪能力和全天候能力。未来机载电子设备向综合化、自主化、智能化方向发展。作战飞机普遍装设数字式数据总线、综合座舱显示设备、声音控制设备、多功能脉冲多普勒火控雷达、激光陀螺惯导系统、综合电子对抗设备、自动检测设备等。美国空军对E-2C机载预警和控制系统(AWACS)以及E-8C联合监视目标攻击雷达系统(J-STARS)在战场上表现出的指挥控制性能非常满意,为保持这种绝对优势,美国空军正在发展下一代系统,即多传感器的指挥和控制飞机(MC2A)。美国空军希望将AWACS和J-STARS的空中和地面监视、战场管理、指挥和控制、目标瞄准能力综合到同一架或几架波音767MC2A飞机上。在分析了多个制造商生产的多种飞机之后,美国空军认为波音767-400增程型飞机能满足动力、空间、航程和载荷量要求,可作为MC2A的载机。

无人作战飞机将成为美国空军的主要作战力量

一般认为,从第五代战斗机开始,战斗机将会出现有人作战飞机和无人机作战并存的局面,无人作战飞机从空地攻击向空战迈进。无人作战飞机在进行空战机动的时候不受人类生理的限制,可以进行更大范围的机动,加上没有座舱、仪表及飞行员保障系统,在同样条件空重低于有人战斗机,在空战特别是格斗空战方面性能更加突出。随着“人-机”结合程度的持续加深,无人与有人、无人与无人间的协同作战将成为重要形式,人与机器的“共生混合”和机器之间“自主适应”将成为战场力量编组的新形态。无人作战飞机在战场上担负战场侦察、跟踪监视、目标指示、通信中继对敌进行火力攻击等任务,成为美国空军实施作战行动不可或缺的组成部分。

2016年5月美国空军正式提出《2016年—2036年小型无人机系统飞行规划》,希望构建横跨航空、太空、网空三大作战疆域的小型无人机系统,并在2036年实现无人机系统集群作战。美国空军颁布面向2035 年的《无人系统地平线》技术评估和预测报告认为,未来各类无人系统与作战平台的自动化、自主性和远程遥控性能将不断取得突破。

XQ-58A战斗无人机被设计为独立行动或作为无人机群的一部分

美国空军加紧推进以小精灵、郊狼等项目为代表的“蜂群”作战技术研究,验证和评估低成本无人蜂群技术的可行性。小精灵项目旨在发展小型无人机集群的空中发射和回收等关键技术,探索集群作战概念。2018年小精灵项目开展了部分空中投放和回收功能试验。CODE无人机蜂群可基于已建立的作战规则遂行寻找、跟踪、识别和攻击任务,拓展美军现役无人机能力。低成本无人蜂群技术项目旨在发展一型多管发射装置,在陆地或舰艇甲板上以每秒一架的速度发射上百架执行掩护、巡逻任务或对地攻击的管射小型无人机。忠诚僚机项目通过为F-16战隼战斗机研制出一种人工智能模块,增加无人机自主作战能力,确保无人驾驶的F-16四代战斗机与F-35A五代战斗机之间形成高低搭配,通过有人-无人编队协同作战摧毁空地目标。XQ-58A战斗无人机作为F-22或F-35战斗机的护航机以及监视和攻击平台,被设计为独立行动或作为无人机群的一部分,类似于传统无人机与巡航导弹的结合体,是一种可重复使用的“巡航导弹”。

加快推进作战平台的互融互联互通

美国空军非常重视战场信息传输系统一体化建设,通过构建全天候、立体化的战场信息传输体系,提高对作战平台的整体控制能力,增强一体化联合作战效能和空战能力;围绕对各类数据多级别、多方面、多层次的智能处理,实现对战场数据信息的高度共享和高效利用;把指挥控制视频系统、战略预警系统、战场传感系统、战备执勤监控系统、武器装备可视化系统等资源整合起来,构建集中统一的战场传感网络体系,实现智能作战平台互融互联互通的目标。

美国空军制定了信息系统建设的体系结构、开发环境、系统接口、数据交换等技术标准,实现了对智能作战平台的统一管理;加快推动“大数据研发计划”,重视海量信息的开发与利用,以增强系统和决策的自主化,提高作战平台态势感知,实现从“信息到决策”;确定元数据控制方针,制定一整套包括核心元数据和扩展元数据在内的战场元数据标准规范;以网络中心战为牵引,以三维体系结构为框架,以全球信息栅格为基础,以作战指挥系统为核心,以互操作认证和演示验证为保证,建成统一高效的智能作战平台,实现互融互联互通。美国空军还将所有领域的业务程序和系统集成为综合系统,提供“一站式”用户平台,消除因系统不兼容、数据来源不同导致的各自为政现象。

未来美国空军作战平台建设将以网络为中心,运用人工智能、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术,进一步提升智能化水平,实现互联互通互操作,2020年前完成战场信息系统综合集成;推进包括武器系统全寿命管理、物资补给与服务管理、固定资产与设施全寿命管理等核心业务转型;加强信息共享、企业服务、信息安全等六个方面的能力建设;整合战场信息基础设施,依托信息栅格、无线射频识别、嵌入式装备故障诊断和预报装置、人体传感器等关键技术,解决战场信息获取、传输与处理问题;构建可取代全球信息栅格的单一、安全的战场信息共享环境(联合信息环境),促进“作战云”、大数据技术与各类作战飞机、精确制导武器、全球信息栅格、C4ISR系统等的高度融合。

版权声明:本文刊于《军事文摘》杂志。作者:张申 季自力 王文华。如需转载请务必注明“转自《军事文摘》”。返回搜狐,查看更多

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