通用原子公司目前正在为美国空军的“协同作战飞机”(CCA)项目制造第一架无人机,并表示正在使用最初为MQ-9“死神”制造的部件来帮助加快这项工作。该公司目前正与安杜里尔公司及其设计的“狂怒”(Fury)无人机在CCA的初始阶段竞争,但有越来越多的迹象表明,这两种类型的无人机有可能最终会作为互补团队一同服役。
通用原子公司CCA。
安杜里尔公司CCA。
两家公司都表示,他们正在取得进展,但在各自无人机的研发工作中也遇到了重大挑战,尤其是在自主性方面。通用原子公司表示,该公司已经在展望下一代无人驾驶航空系统的发展前景,而这正是该公司在“远射”(LongShot)空射武器运载工具项目下正在开展工作的一部分。
美国空军在今年4月份宣布,这两家公司已被选中在CCA计划的第一阶段(也称为“增量1”)中继续开发。包括美国国防部预先研究计划局(DARPA)“空战进化”(ACE)计划在内的许多项目都直接为CCA提供了支持。
美空军目前的计划是在“增量1”中采购100架CCA,希望这些高度自主的无人机能与有人战斗机,特别是隐身的第五代战斗机和最终的第六代战斗机密切配合,重点执行空对空任务,至少在初期是这样。该项目已在努力启动“增量2”,最终目标是获得并部署1000架CCA,甚至更多。未来完整的CCA机队可能由多种性能和其他能力各不相同的设计组成。要实现这些目标,就必须想方设法加快研发进度,并迅速扩大最终定型产品的大规模生产。
生产进展与挑战
通用原子航空系统公司先进飞机项目副总裁迈克·阿特伍德(Mike Atwood)在最近一次采访中谈道:“第一架(通用原子公司的)CCA飞机正在组装中。因此,从获得合同到宣布合同,再到空军拿到飞机的速度,大概在24个月之内。”
阿特伍德强调,通用原子公司几十年来不仅开发而且生产多型无人机,包括现在标志性的MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”系列无人机,这些经验有助于该公司在CCA项目上抢占先机。他还首次透露了CCA设计与MQ-9之间的直接联系。
通用原子公司和荷兰武装部队人员站在该公司位于加利福尼亚州波威工厂的MQ-9前。
阿特伍德说:“我们有一条在用生产线,可以把一架MQ-9‘拿’出来,再把一架协同作战飞机‘放’进去。基本上可以从库房中取出‘死神’的零部件,并制造出第一架(CCA)飞机。”
通用原子公司的CCA设计主要基于XQ-67无人机,该无人机是该公司在空军单独且仍然非常保密的“机载传感站”(OBSS)项目下开发的。
有迹象表明,通用原子公司的XQ-67以及其CCA设计正在利用该公司高度模块化的Gambit系列无人飞机。Gambit概念的核心是一个带有三轮起落架的通用核心底盘,其中还包括一个人工智能“大脑”、飞行控制系统和任务计算机,不同的机身配置可以相对容易地与之匹配。
XQ-67无人机。
安杜里尔公司空中优势与打击副总裁迪姆·萨尔蒙(Diem Salmon)没有提供该公司首架CCA原型机进展的具体细节,但表示首飞仍是该公司的关键目标。安杜里尔公司的竞争作品是一款名为“狂怒”(Fury)的设计,由一家名为“蓝力技术”(Blue Force Technologies)的航空企业于2010年代末开始研发。
萨尔蒙表示,“拥有一家内部复合材料车间大有裨益”,这显然是指安杜里尔去年对蓝力技术公司的收购,其中也包括其生产设施。在此之前,蓝力技术公司专门从事快速原型设计和其他先进概念设计服务,尤其专注于碳纤维复合材料制造。值得注意的是,通用原子公司和安杜里尔公司的产品在外形和功能上大相径庭。客观地说,“怒火”是更注重高性能的设计。
阿特伍德在谈到生产问题时指出:“复合材料本身就很昂贵,它们确实适用于需要一定强度和刚度的高性能应用。当你看到我们的协同作战飞机时,实际上又回到应用更多的金属材料上,我们称之为混合结构,金属框架与复合材料蒙皮。”
他补充说:“现在很多公司有了自动铺带设备,可以让一个大的机械臂在工装上铺上碳纤维。因此,在一些特定的应用领域,例如机翼结构,可以通过外购的方式进行生产。”
需求问题
对于美国空军在其首批CCA中寻求的性能和能力,以及随之而来的成本和生产复杂性问题,目前已经有了广泛的疑问和担忧。有关“第一批”CCA 需求的公开细节仍然有限,但有消息表明,这些无人机的性能将普遍高于人们的预期,预计这将以牺牲航程为代价。
根据公开信息,单架CCA无人机的成本预计将是F-35战斗机单价的三分之一到四分之一,约为2050万到2750万美元。这在最初的成本预测中处于非常高的水平。
阿特伍德认为,目前面临的挑战是成本问题,业界普遍认为成本问题是从诺斯罗普·格鲁门公司X-47和波音公司X-45设计开始,这些先进无人战斗飞行器数量不多且价格不菲,而且在自主性方面也有点超前。
因此,业界又把目光转到了XQ58“瓦尔基里”(克拉托斯公司的产品)上,但它太小了。在这期间,业界逐渐确定了CCA尺寸级别,让它更加实用。现在面临的挑战是在成本、生存能力和任务系统能力之间找到适当的平衡点,并将这些属性进行系统级优化,但美国空军花了6年时间才找到最佳平衡点。
在过去6年中,美国空军与美军其他军种和DARPA 一起参与了许多其他先进的无人机和自主技术项目。空军的“天空博格人”(Skyborg)项目就是一个典型的例子,该项目使用XQ-58和通用原子公司的隐身“复仇者”(Avenger)无人机等平台,探索新的先进人工智能驱动的自主能力。与CCA同时进行的还有上文提到的ACE项目。
需要更多自主能力
无论通用原子公司或安杜里尔公司开发和生产无人机的速度有多快,有关自主能力及其信任度的问题仍然是CCA计划的主要因素。阿特伍德谈到了人类对自主平台进行环内控制的基本问题,以及这将表明操作员需要将更多的控制权让给他们监管下的机器。
阿特伍德在空战司令部有过在操控喷气机的同时使用平板电脑经历,他表示驾驶飞机真的很困难,更不用说驾驶时使用武器系统,还要分配精力关注空间和时间。因此空军的想法是:希望拥有谨慎的控制。
阿特伍德说:“我们必须让协同作战飞机从根本上感知或了解(有人)战斗机试图做什么。协同作战飞机必须成为有人机试图完成的任何功能的有机延伸,而不给飞行员造成负担。”这些正是美国空军与DARPA合作,通过ACE项目,使用经过高度改装的F-16战斗机X-62A“可变稳定飞行模拟器试验机”(VISTA)正在努力解决的问题,作为“蝰蛇实验和下一代作战模式项目”(VENOM)的一部分,军方还希望通过使用改装程度较低的F-16战斗机进行测试,进一步探索在有人驾驶、无人驾驶的情况下提高自主性可能带来的问题。使用双座战斗喷气机担任无人机控制员也有助于实现任务完成。
通用原子公司对CCA的想法是,CCA成为战斗机飞行员的传感器,前出有人机60英里(96.56千米);成为战斗机飞行员的武器系统,但射程要比有人机远两倍,而且必须是有效的,战斗机飞行员可在自己驾驶舱的屏幕上控制打击;飞行员甚至不必担心本机油量、武器、航程、转弯率和高度冲突。为此,通用原子公司真正关注点是大量闭环自我意识认知自主,因为当他们简单地使用更谨慎的控制进行训练时,并没有任何效果。
与此同时,与人类互动的减少只会增加对这些自主系统的信任需求。在完全数字化的环境中,不仅可以测试、训练和再训练自主算法,而且可以非常迅速地完成,这对增强人们对这些能力的信心极为有利。
现在遇到的难题是,是否愿意将ROE(交战规则)交到机器手中,这将是自主性的转变,关系到对自主权的信任。通用原子公司认为需要进行一些实战评估,以便从政策或文化的角度弄清楚,人类是否信任它。安杜里尔公司表示人们需要有与之互动的经验,这就是建立信任的方式。因此,建立信任的一部分就是培训,以及尽可能多的实战和部署,让人们适应它。
互补而非竞争?
阿特伍德在采访中表示,他并不认为通用原子公司的设计是安杜里尔公司“暴怒”战斗机的竞争对手,两者完全可以相辅相成。这反过来又说明,空军有可能决定将两者作为一个团队运作。
值得注意的是,除了“机载传感站”项目(通用原子公司设计出CCA设计正式源自于此),还有一个更加神秘、性能更高、装备更多武器的“表亲”——“机载武器站”项目。
“增量1”仅仅是预期中更大规模CCA计划的开始。美空军已经明确表示,随后的增量将向新的提案和新的设计开放。通用原子公司和安杜里尔公司只是空军为支持这一更大规模项目而联合起来的数十家公司中的两家。
除此之外,美国空军已经与美国海军和海军陆战队签署了正式协议,就CCA的相关开发(特别是控制架构)进行合作。其中的一个关键目标是,三军都能在未来的行动中无缝交换对类似CCA无人机的控制权。三军还希望扩大CCA合作或切入彼此工作,将外国盟友和合作伙伴包括进来。空军还在测试一架波音MQ-28“幽灵蝙蝠”无人机,该无人机最初是为澳大利亚皇家空军开发的,用于支持各种研发和测试评估工作。
放眼未来
据了解,CCA也不是美国军方正在进行的唯一先进飞机项目,在保密领域还有其他工作正在进行。
阿特伍德说:“下一代无人机系统(uncrewed aerial systems)的生存能力更强、自主性更高、认知能力更强。它是DARPA‘远射’计划的一部分,也是安杜里尔公司开发的一些产品的一部分。”
通用原子公司是DARPA“远射”项目的主承包商,该项目正在探索一种无人驾驶飞机的概念,这种飞机能够发射空对空导弹,可由战斗机或轰炸机在空中发射。
与此同时,美国空军正面临着从2026财年开始的严厉预算限制,这已经促使空军对其未来的现代化计划进行严格审查。空军部长肯德尔和其他高级官员警告说,即使是像旗舰项目“下一代空中优势”(NGAD)这样的最优先项目,也可能被大幅削减。CCA是更大范围的NGAD计划的一部分。与此同时,空军领导层一直在加倍强调CCA项目的极端重要性,以确保空军有能力打赢未来的冲突,尤其是潜在的高端冲突,如在太平洋地区与中国的冲突。
安杜里尔公司的萨尔蒙指出,美空军和美军其他部门在开展业务时需要进行更广泛的文化转变,尤其是在无人平台和自主性方面。五角大楼的“复制者”(Replicator)计划旨在帮助美军在未来两年左右的时间内掌握数千种新的、相对廉价的、具有高度自主性的无人系统。
她认为,即使有3到5个新项目以某种方式在某个领域采用自主方式,也应将其视为一场胜利。如果一些自主项目在短期投入使用,就应该认为是一种胜利。未来5年内自主装备难以遮蔽天空,但如果能加速一些变化和新技术的采用,那将会产生非常好的效果。
总之,CCA“增量1”项目的最终产品究竟是什么样子,它的实际自主能力和其他能力如何,还有待观察。与此同时,该项目仍将对美国空军未来的作战方式以及如何获取新的有人或无人飞机产生变革性的影响。