【戰(zhàn)略競爭】迷惑，擾亂，甩開！——美空軍激進的“數(shù)字化百系列”計劃可能使新型戰(zhàn)斗機在五年內(nèi)得到部署
2019年9月16日，美國《防務(wù)新聞》網(wǎng)站刊發(fā)長篇報道，較為詳細(xì)地提及了美空軍對“下一代空中主宰”（NGAD）計劃的全新安排。從這篇文章中，我們可以看到美空軍想基于“系統(tǒng)簇”理念，利用敏捷軟件開發(fā)、開放式架構(gòu)、數(shù)字工程（美空軍認(rèn)為它是最重要的）三大關(guān)鍵手段，設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)，快速迭代發(fā)展其中的戰(zhàn)斗機等節(jié)點平臺。我們從中可以看到，復(fù)雜系統(tǒng)形態(tài)航空裝備在設(shè)計重點、設(shè)計起點上相對于傳統(tǒng)單一航空裝備的顛覆性變化的一小部分；我們從中可以確認(rèn)，美國人為了避免中俄繼續(xù)通過模仿（美國人認(rèn)為的）美軍單一強平臺的方式逼近美軍的空中優(yōu)勢，為了充分利用自身的復(fù)雜系統(tǒng)工程和相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢快速增強非對稱戰(zhàn)斗力優(yōu)勢，美空軍（其實是整個美軍）已全面走上數(shù)字時代的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路，利用復(fù)雜系統(tǒng)工程和設(shè)計，將信息、網(wǎng)絡(luò)、智能能力與平臺能力融合，并且像對“宙斯盾”艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)等信息系統(tǒng)那樣，為復(fù)雜系統(tǒng)形態(tài)航空裝備不斷進行技術(shù)插入，實現(xiàn)連續(xù)快速，且中俄難以全面探察、難以跟隨模仿、難以有效應(yīng)對的戰(zhàn)斗力生成和演進。為此，我們中心黃濤先生特別編譯此文，供各位讀者參考。
問題的重點在于：看清對手是為了什么？我們該怎么辦？我們能怎么辦？
美空軍正準(zhǔn)備從根本上改變其下一代戰(zhàn)斗機的采辦戰(zhàn)略，新的計劃可能要求工業(yè)界在五年或更短的時間內(nèi)設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)新型戰(zhàn)斗機。
美空軍采辦執(zhí)行官威爾·羅珀在接受《防務(wù)新聞》專訪時表示，2019年10月1日，美空軍將正式重塑其下一代戰(zhàn)斗機計劃，即“下一代空中主宰”（NGAD）。
羅珀表示，由尚未任命的項目經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)的新辦公室將在NGAD計劃中采用快速的方法讓多家公司研制小批量戰(zhàn)斗機，就像20世紀(jì)50年代制造的“百系列”飛機一樣。他說，“基于行業(yè)對他們可以完成內(nèi)容的考慮以及我的團隊將要告知我的內(nèi)容，我們需要設(shè)定一個節(jié)奏，即我們認(rèn)為我們從頭開始制造新飛機的速度有多快�，F(xiàn)在，我的估計是五年。我可能是錯的。我希望我們能夠比這更快——我認(rèn)為從（為了應(yīng)對未來威脅的）長遠(yuǎn)來看這還不夠——但五年的時間已經(jīng)比我們正常采辦的情況要好得多�！�
“百系列”的方法將與美空軍此前對其未來戰(zhàn)斗機的思考有明顯的不同。在其2016年發(fā)布的《空中優(yōu)勢2030》研究中，美國空軍描述了一種名為“穿透型制空”的遠(yuǎn)程、隱身、傳感器射手，它將作為NGAD的中心節(jié)點與傳感器、無人機和其他平臺聯(lián)網(wǎng)。美空軍將使用原型化方法來加速關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，以期盡早成熟，以便納入本世紀(jì)30年代初部署的先進飛機。
但是，羅珀所稱的“數(shù)字化百系列”將顛覆這種模式：不再耗費大量時間等待技術(shù)成熟從而制造一架精致的戰(zhàn)斗機，美空軍的目標(biāo)是迅速制造一種工業(yè)界通過集成在幾年內(nèi)可以得到的任何已有新興技術(shù)而得到的最好戰(zhàn)斗機。美空軍將下調(diào)，授出少量飛機合同，然后重啟戰(zhàn)斗機制造商之間的另一輪競爭，從而提高工業(yè)界的戰(zhàn)斗機設(shè)計水平并探索技術(shù)的新飛躍——其結(jié)果將是一個網(wǎng)絡(luò)化、為滿足特定要求而開發(fā)從而在單一機身上采用最佳技術(shù)的戰(zhàn)斗機家族或“簇”，這些戰(zhàn)斗機將比其他裝備具有更高的連通性。一種戰(zhàn)斗機可以圍繞如機載激光這樣的革命性能力進行優(yōu)化。另一種戰(zhàn)斗機可能會優(yōu)先考慮最先進的傳感器以及人工智能。還有戰(zhàn)斗機可能是無人的“武器卡車”。
但羅珀稱，重點是美空軍不會再耗費精力去琢磨需求以應(yīng)對25年后的未知威脅，而是采用新技術(shù)迅速推出飛機。這種策略將會給中、俄這種水平相近的競爭對手帶來不確定性，從而迫使他們按照自己的條件對付美國軍隊。他說，想象一下，“每隔四五年就會有F－200、F－201、F－202，它們在飛機上的含義是模糊而神秘的，但很明顯它是一個真正的項目，有真實的飛機在飛行。那么現(xiàn)在你必須弄清楚：我們?yōu)閼?zhàn)斗帶來了什么？改進了什么？你有多確定你已經(jīng)得到能夠獲勝的最佳飛機？”“如果你不知道未來的技術(shù)是什么，你如何應(yīng)對威脅？總會有一架新飛機出現(xiàn)成為威脅�！�
洛馬公司的NGAD想象圖，展示了一種無尾、隱身未來戰(zhàn)斗機。它即使強大，也不是美軍未來空中優(yōu)勢的“原力”�！霸Α笔菑�(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計，是系統(tǒng)的強大而難以全面捉摸的力量（美國洛馬公司圖片）
美空軍如何實現(xiàn)這一目標(biāo)？
羅珀說，三種工業(yè)技術(shù)為NGAD提供了“百系列”方法，并將為參與者設(shè)定要求：
第一種是敏捷軟件開發(fā)，程序員快速編寫、測試和發(fā)布代碼，從用戶那里征求反饋。
第二種技術(shù)是開放式架構(gòu)，這個詞長期以來一直是國防界的流行語，但羅珀表示，業(yè)界經(jīng)常使用它來描述具有即插即用硬件的系統(tǒng)。理想情況下，NGAD將是完全開放的，具有可互換的硬件和第三方為系統(tǒng)開發(fā)軟件的能力。
第三項技術(shù)是數(shù)字工程，是最新生也可能是最具革命性的。雖然數(shù)十年來航空航天工程師已經(jīng)使用計算機幫助研制飛機，但最近才有國防工業(yè)公司開發(fā)出3D建模工具，可以模擬整個壽命周期——從設(shè)計、生產(chǎn)到維護——具有高度的準(zhǔn)確性和保真度。該過程不僅允許公司非常詳細(xì)地繪制飛機，還可以模擬生產(chǎn)線如何使用不同級別的人力資源或維護人員如何在倉庫進行維修。
他說，“你可以在彎曲第一塊金屬并轉(zhuǎn)動第一把扳手之前開始學(xué)習(xí)，這樣當(dāng)你第一次練習(xí)時，你已經(jīng)學(xué)會了。你已經(jīng)非常熟練了，而過去你必須在第100架飛機上才能達(dá)到這種熟練程度。然后如果你持續(xù)推進并且你為針對維修建模，那么你可以跟蹤壽命周期的后半部分，這個階段的經(jīng)費占全壽命期的70％�！�
羅珀稱，到目前為止只有少數(shù)幾個防務(wù)項目使用數(shù)字工程。美空軍要求諾格公司和波音公司使用該技術(shù)開發(fā)各自版本的“陸基戰(zhàn)略威懾”（GBSD）導(dǎo)彈，即LGM－30G“民兵”Ⅲ陸基洲際彈道導(dǎo)彈的替換（但波音公司已在2019年7月24日宣布退出競爭）。波音公司還在其全新的T－X教練機——已于2019年9月16日被正式編號和命名為T－7A“紅鷹”（Red Hawk）——上展示了數(shù)字工程技術(shù)，僅用三年時間完成從概念到首飛的過程，擊敗了兩個基于提供現(xiàn)有機型改進型的競爭對手。在2019年5月訪問波音公司生產(chǎn)設(shè)施期間，波音公司T－X項目首席工程師保羅·尼瓦爾德（Paul Niewald）描述了該公司如何精確地完成數(shù)字化T－X設(shè)計，以便零件可以在沒有墊片的情況下連接——這些材料用于填補飛機的縫隙——飛機生產(chǎn)過程中只需要一個主工具。尼瓦爾德稱，總的來說，波音公司能夠?qū)⒅圃旌徒M裝飛機所需的手工勞動減少80％。
2019年9月16日，美空軍部代理部長馬修·多諾萬在美空軍協(xié)會2019年度空天網(wǎng)大會上宣布，T－X被正式編號和命名為T－7A“紅鷹”（上圖）；同一天，以色列埃爾比特系統(tǒng)公司北美分公司宣布，它將為美國波音公司聯(lián)合瑞典薩伯集團為美空軍研制的T－X教練機提供多種航電設(shè)備，包括用于前后座艙的“大面積顯示器”（LAD），該顯示器也用于波音公司F－15EX和第3批次的F／A－18E／F（下圖）。重要的是，從羅珀透露的信息看，波音公司利用數(shù)字工程極大地壓縮了T－X的研制周期和成本，并且還明顯提高了質(zhì)量。這可能就是“波音公司的出價比美空軍為該項目工作確定的價值低出近100億美元”、從而一舉贏得T－X項目競爭的一個重要原因（美空軍協(xié)會《空軍雜志》圖片；以色列埃爾比特系統(tǒng)公司圖片）
美國蒂爾集團航宇分析師理查德·阿波拉菲婭（Richard Aboulafia）認(rèn)為，但制造像T－X這樣簡單的噴氣式教練機與制造像NGAD這樣的穿透型戰(zhàn)斗機有很大的不同，并且沒有證據(jù)表明這些新的制造技術(shù)將適用于更先進的飛機。
波音公司針對美國空軍未來戰(zhàn)斗機的藝術(shù)想象圖（美國波音公司圖片）
阿波拉菲婭表示美空軍可能對F－35的斗爭“反應(yīng)過度”，F(xiàn)－35項目“一刀切”的方法以及對軟件和傳感器的關(guān)注產(chǎn)生了一種非常昂貴的飛機，這種飛機花費了近20年的時間才開發(fā)出來。但他警告說，“百系列”方法可以優(yōu)先考慮新型飛行器的開發(fā)，但要犧牲對新武器、雷達(dá)、傳感器、通信設(shè)備或其他使能技術(shù)的投資。他認(rèn)為，在F－35上對系統(tǒng)強調(diào)過多而關(guān)注飛機不夠。這可能導(dǎo)致美空軍走向另一個極端。新飛機可能既不是F－35也不是“百系列”，而應(yīng)是介于兩者之間的某種明智的妥協(xié)。
IRIS獨立研究公司的航空航天分析師麗貝卡·格蘭特（Rebecca Grant）對新的戰(zhàn)斗機設(shè)計工作表示熱情，稱工程師可以“極快地”推出“百系列”風(fēng)格的選項。但是，她補充說，發(fā)動機的選擇，通信套件的集成，以及平臺是有人駕駛還是無人駕駛的決定將是影響飛機設(shè)計的關(guān)鍵變量。
她說，“‘百系列方法’讓我覺得它在某種程度上確實是傳統(tǒng)的，因為這就是過去的做法。我認(rèn)為這就是他們想要達(dá)到的目標(biāo)。他們想要新鮮的設(shè)計。但是，當(dāng)你開始做出最重要的權(quán)衡并確定最重要的標(biāo)準(zhǔn)時，困難總是存在。那些很快成為重要的影響因素。”
潛在的項目規(guī)劃
新的NGAD項目辦公室將確定“數(shù)字化百系列”的最終采辦戰(zhàn)略——包括開發(fā)周期、采購數(shù)量和簽約機制。然而，羅珀向《防務(wù)新聞》透露了他對該計劃如何運作的思考：
——至少同兩家制造商簽訂合同設(shè)計同一種戰(zhàn)斗機。這些制造商包括所有可能建造作戰(zhàn)飛機的現(xiàn)有公司——波音公司、洛馬公司和諾格公司——以及可以帶來獨特技術(shù)的新進入者。
——讓每個公司使用先進的3D建模工具創(chuàng)建其戰(zhàn)斗機設(shè)計方案的超現(xiàn)實“數(shù)字孿生”。使用這些模型可以對生產(chǎn)和持續(xù)保障如何實施進行無限次模擬，對兩者預(yù)先進行優(yōu)化并降低成本和勞動時間。
——為初始批次的飛機授予單個戰(zhàn)斗機制造商合同。羅珀表示，工業(yè)界每年可以建造一個中隊、約24架的飛機。合同中還會包括其他批次飛機的選項�？諔�(zhàn)司令部領(lǐng)導(dǎo)告訴羅珀，72架飛機將是正常運行的可行數(shù)量，而這基本是典型空軍聯(lián)隊中的飛機數(shù)量。
——一旦該供應(yīng)商開始生產(chǎn)，重新啟動新的競爭，讓其他公司簽訂合同，開始設(shè)計下一架飛機。
在形成NGAD采辦戰(zhàn)略的同時，新的項目辦公室還將探索如何為他們的工作補充防務(wù)精華隊伍。大多數(shù)現(xiàn)有的美空軍項目都授予了能夠以最低價提供大多數(shù)能力的公司，從而導(dǎo)致這樣一種現(xiàn)狀：供應(yīng)商以低價獲得合同并僅在平臺大規(guī)模生產(chǎn)和持續(xù)保障階段獲取利潤。
羅珀稱，如果采用“數(shù)字化百系列”架構(gòu)，美空軍可能會在設(shè)計階段向公司支付更多資金，并要求他們生產(chǎn)設(shè)計壽命較短的飛機，如一架壽命為6000飛行小時的噴氣式飛機，而非制造那些設(shè)計壽命高達(dá)2萬小時的飛機。
他說，“這開啟了以不同方式做事的機會，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不再進行全尺寸疲勞試驗以及以往美空軍為保證飛行所做的所有事情。收益點也許就是我們能把飛機保持足夠長時間來做出真正的改變，但這個時間又不會長到我們?yōu)榫S持它而付出高昂的代價，或者無法用更好的飛機替換它們？”
“數(shù)字化百系列”方法的一個障礙可能是說服美國國會批準(zhǔn)必要的資金。眾議院軍事委員會已經(jīng)建議在2020財政年度預(yù)算申請中為NGAD計劃削減資金，從10億美元減到5億美元，這表明該委員會可能不會讓美空軍順意。
羅珀則說，這個想法引起了美國國會防務(wù)員會的“良好反應(yīng)”，但承認(rèn)立法者對這種方法有疑問。他還指出，需要有一種支付賬單的方法，特別是在開發(fā)周期的早期階段，當(dāng)時有多家公司簽訂合同設(shè)計飛機。
他說，“我認(rèn)為這個理論是合理的，這是所需的資金以及決定了我們能夠維持的工業(yè)基礎(chǔ)規(guī)模。我不想讓公司出局，但我也不想因為資金規(guī)模過大，而而不是因為這個想法的合理性而失敗。”
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