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抵近作战:DARPA启动“远射”无人机项目设计工作

来源: 时间:2021-02-24
2月8日,美国国防高级研究计划局(DARPA)通过官网宣布,将“远射”(LongShot)项目第一阶段初步设计工作合同授予通用原子、洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁曼三家公司,用以研制一种能够使用多种空对空武器的空射无人机(UAV),能够显著扩大交战范围,提高任务效率,降低有人机的风险。

 

DARPA官网发布的“远射”(LongShot)项目艺术想象图
 
目前的空中优势概念依靠先进的有人战斗机提供穿透性制空能力,以有效地投送武器。根据设想,LongShot项目将提高有人平台的生存能力,使其在远离敌方威胁的防区外范围内进行攻击,通过有人平台空射的LongShot无人机可以有效地缩小与敌方距离,采取更有效的导弹射击。
 
据DARPA战术技术办公室(TTO)负责LongShot项目的项目经理保罗·卡尔霍恩(Paul Calhoun)中校介绍:“LongShot项目改变了空空作战的模式,展示了一种能够采用当前先进的空对空武器的无人空射飞行器。LongShot将通过提供另一种生成作战能力的手段,打破传统的增量武器改进。”

 

DARPA的LongShot项目旨在创造一种传统空对空导弹的新型替代品,例如上图中AIM-120先进中程空对空导弹(AMRAAM),它提供了更长的射程和其他额外能力
 
虽然DARPA在这份通告里并没有披露合同价值。但据开源情报显示,LongShot项目去年已经出现在美国国防部2021财年的预算申请中,该预算申请为LongShot项目共要求拨款2200万美元,用于开展初始工作,包括开发和完善 “演示验证系统”的设计。同一需求中还包括1327万美元,用于拟议的名为“枪手”(Gunslinger)的武装空射无人机开发工作。

 

在美国国防部2021财年预算申请中可看到LongShot项目概述及经费需求
 
如上所述,LongShot项目的基本思路是在发射飞机(有人)和它所瞄准的空中威胁之间增加额外的距离。这增加了对这些目标的交战距离,这也使得发射平台能够保持更远的距离,可置于敌方反击范围之外。
 
这种增加射程的好处是非常明显的。美国空军和海军目前正在合作研发一种新型远程空对空导弹AIM-260,作为一种更传统的方式来扩大作战飞机在空中交战中的射程。

 

美国空军和海军目前正在合作研发的新型远程空对空导弹AIM-260概念图
 
然而,与普通的超远程空对空导弹不同,LongShot项目提供了一种在更远距离上与目标交战的方式,从实际效果上来说,是利用无人平台在离目标更近的地方发射导弹,此时导弹的能量状态仍会很高,因此杀伤力更强。这样做的目的是让敌方没有足够的反应时间或躲避能力,从而增加击杀的可能性。虽然到目前为止,DARPA对该项目的讨论中并没有特别提到,但这一系统也将使一架无人载机平台能够同时与来自多个方向的威胁进行交锋,使对手在攻击中更加难以生存。
 
在上述的美国国防部2021财年预算提案中LongShot项目条目概述中可以看到:“使用多模式推进的空中系统可以利用速度较慢、燃料效率较高的航空器进入战场,同时保留高能空对空导弹进行最终目标交战……首先,该武器系统在转场到交战区时的射程将比传统的同类武器大大增加。其次,在离对手更近的地方发射空对空导弹,可以增加终端飞行的能量,减少(敌方)反应时间,提高杀伤概率。”
 
可以推测,如果LongShot项目中搭载空空导弹的无人载具是一种难以探测的隐身设计,一开始就可以通过机载平台使用难以被探测到(LPD)或低截获概率(LPI)数据链路引导到目标区域,从而让该系统有效伏击威胁机会增大。此外,如果使用非LPD/LPI数据链路,如美军与北约盟军目前通用的Link 16数据链,在飞行到一定阶段后进入只接收模式,也可以是一种不太复杂的方式,使LongShot系统在电磁频谱中保持“沉默”。如果有足够强大的联网能力,LongShot无人机本身就不需要携带任何复杂的传感器来跟踪目标并与目标交战。
 
在DARPA2月8日发布的LongShot项目概念图中显示了一个类似于巡航导弹的隐身飞行器,该平台带有弹出式的鳍和后置的吸气式发动机,并从中发射了两枚较小的空对空导弹。概念图右侧还显示在这一过程中有一块面板脱落,似乎是为了让LongShot无人平台的内部武器舱保持密封,直到发射的那一刻。这将有助于使无人机保持最隐蔽和高效的配置,直到最后一刻。
 
有趣的一个细节是,这张概念图中发射的空对空导弹似乎是洛克希德·马丁公司沉寂已久的Cuda导弹设计样式。Cuda被描述为一种“碰撞杀伤”的武器,即通过物理撞击目标而不是使用传统的爆炸性弹头来摧毁目标。Cuda首次出现在2010年代初,然后在十年末从洛克希德·马丁公司的宣传材料中消失。目前还不清楚这张概念图是否是为了具体反映洛克希德·马丁公司的提案。

 

Cuda导弹艺术想象图
 
当然,Cuda导弹也不是美国国防工业界一款正在研发的小外形空对空导弹。2019年,雷声公司公布了其 “游隼”(Peregrine)微型空对空导弹,美国空军本身也一直在通过“小型先进能力导弹”(SACM)和“微型自卫弹药”(MSDM)项目进行其他潜在设计。这两种导弹在设计上都非常灵活。
 
无论如何,从这张概念图上可以看到,LongShot与Cuda类型的小型导弹相结合,可以提供扩大的弹仓容量,同时也可以大幅扩大射程。无人载具平台还有可能做到远程导弹做不到的事情,比如长时间在一个区域内游弋。这样一来,就可以较大限度地利用先进有人战斗机威力范围越来越远的传感器,达成一架战斗机可以同时在多个地方布置战斗空中巡逻的效果。 
 
综合以上信息,LongShot项目看上去对于传统的非隐身第四代喷气式战斗机具有特别的价值。美国认为其对手,特别是俄罗斯和中国等匹敌竞争者,正在持续发展越来越先进的作战飞机,以及更远距离的空对空武器和防空系统。因此,通过更大范围的设计,如美国空军即将推出的F-15EX,可以利用其更强的有效载荷能力,特别是与隐身战斗机相比,进一步使这种能够携带导弹的无人机可能带来的好处较大化。

 

F-15EX艺术概念图,显示其携带10枚AIM-120先进中程空对空导弹(AMRAAM)和2枚AIM-9X “响尾蛇”"(Sidewinder)导弹
 
此外,由一架轰炸机大小的飞机携带大量的这些装载导弹的无人机,可能是一个特别有力的组合。美国空军已经提出,其第六代“战斗机”实际上可能会变成类似于B-21 “突击者”隐形轰炸机的变体,可以装载空对空导弹,并与小型的"忠诚僚机 "无人机一起开展行动。
 
在这里,可能会有人提出更激进的方案,为什么不能够由先进的全自动无人作战航空器(UCAV)同时发射 LongShot无人载具,实现完全的无人作战样式。目前可见的是,虽然美国空军以及海军已经与波音、洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁曼等公司合作开展了大量的UCAV研发工作,但这类无人机仍然被模糊地描述为在未来某个不确定时间作为空中机队的潜在组成部分。至于实现这种“无人战机发射无人载具,再由无人载具抵近敌方目标发射导弹”的方案或实现途径,看来还有距离。
 
值得关注的是,DARPA的LongShot项目与其在2017年启动的“飞行导弹列车”(FMR)项目貌似有所关联。二者有许多相同的总体目标,而FMR项目则非常注重探索先进制造和快速原型概念,以帮助降低项目开发和生产成本。

 

DARPA此前发布的“飞行导弹列车”(FMR)项目概念描述
 
可见,成本因素对于LongShot项目来说也很重要,因为搭载导弹的无人载具过于复杂、昂贵很容易抵消它可能提供的任何好处。同样的问题也适用于DARPA及美国空军其他打算大量投入使用的系统开发,例如蜂群无人机和弹药,成本的大幅增长可能会使整个概念在任何有用的规模上不切实际。
 
目前从披露的信息中还不清楚DARPA是否打算让LongShot无人载具在任何情况下都可以回收或以任何方式重复使用。高度网络化的设计可以帮助其保持低成本,因为这些无人机不需要自己携带昂贵的传感器,而是依靠机外平台获取该目标信息。
 
DARPA在新闻稿中表示:“在该项目的后期阶段,LongShot将建造和试飞一个完整规模的空射演示验证系统,能够在武器弹射之前、期间和之后的作战条件下控制飞行。”
 
有趣的是,作为获得LongShot项目合同的三家公司之一,诺斯罗普·格鲁曼公司趁热打铁,在2月10日的新闻发布会上披露了其LongShot无人载具艺术假想图。

 

诺斯罗普·格鲁曼公司发布的LongShot无人载具艺术假想图
 
与DARPA自己发布的LongShot概念图相比(DARPA的概念图显示的是一种非常类似巡航导弹的设计),诺斯罗普·格鲁曼公司的艺术假想图中LongShot无人载具的形状更像飞机。此外,它的机翼和尾翼配置也更加传统,而不是其多年来闻名于世的飞翼设计。
 
总的来说,这种特殊的设计似乎更符合其他各家公司在不同发展阶段的一些“忠诚僚机”无人机。特别是,它与Kratos的XQ-58A“女武神”无人机有一些非常普遍的相似之处,包括V型尾翼和顶部安装的进气口。美国空军目前正在使用XQ-58A进行测试,作为其 “天空博格”项目的一部分,该项目正在寻求开发一套驱动的系统,能够操作“忠诚僚机”无人机和全自动无人战斗航空器(UCAV)等。2020年12月,Kratos公司获得了一份设计无人机搭载 “天空博格”系统的合同。与此同时,诺斯罗普·格鲁曼公司也获得了一份为  “天空博格”项目开发部件的合同。
 
有一个细节值得关注,虽然看上去诺斯罗普·格鲁曼公司的LongShot概念机具有隐身功能,包括下弦机身。但在该图中,它在外部携带了一对导弹,这将增加其整体雷达反射截面积。诺斯罗普·格鲁曼公司在当日发布的新闻稿中没有明确表示该设计是为了在内部携带武器,但它很可能会这样做,因为艺术假想图显示了武器舱门。即使能够以隐身配置在内部携带较小的碰撞杀伤空对空导弹也是非常有利的。这将给该系统带来更多的灵活性,并允许它也携带具有更远距离和更大弹头的超大型导弹,例如该图中所示的导弹。

 

诺斯罗普·格鲁曼公司的LongShot艺术假想图中导弹的另一个特写视图
 
在诺斯罗普·格鲁曼公司的这张概念图中所描绘的导弹,其中一款导弹的鼻罩上有骷髅头和交叉骨图标,似乎也是一种此前未见过的设计。目前还不清楚该公司是否提供一种新的、专有的远程空对空导弹作为其提案的一部分。

 

诺斯罗普·格鲁曼公司的LongShot艺术假想图中的一枚导弹特写,鼻锥上有骷髅头和交叉骨图标
 
可以看出,诺斯罗普·格鲁曼公司的这幅LongShot艺术假想图很有特点,因为它似乎描绘了一个比DARPA自己对LongShot项目概念的描述中所追求的更复杂,而且可能成本更高的平台:在同样的设计基础上建造更复杂的“忠诚僚机”无人机和更简单的导弹载具,以达到高产量。这也说明这个系统是可以重复使用的。
 
对此,诺斯罗普·格鲁曼公司动能武器和新兴能力项目主管杰米·恩达尔(Jaime Engdahl)在一份声明中表示:“我们与DARPA的合作是开发创新作战概念和解决方案的关键第一步,这些概念和解决方案将增强我们的作战人员应对快速增长的威胁的作战能力。LongShot项目使我们能够将我们的数字工程技能与我们在先进技术武器、自主系统和打击平台方面的广泛知识相结合,以提高武器的射程和有效性。”
 
从目前所了解的情况来看,DARPA似乎为各公司寻求各种方法来满足LongShot项目的要求敞开了大门。到目前为止,DARPA还没有提供有关该项目的任何物理或性能参数的细节。
 
可以预见的是,随着诺斯罗普·格鲁曼公司的LongShot艺术假想图发布,通用原子公司和洛克希德·马丁公司的相关艺术假想图可能很快就会跟进。届时,看看他们两家的提案和诺格的这个提案有什么不同,以及与DARPA自己对未来LongShot无人机的艺术假想图进行对比,相信将会很有趣。
 
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