如果这些模型说明了该机构的过去,美军高超声

日期:2019-10-13编辑作者:美高梅娱乐场

[据航空周刊网站2018年9月14日报道]DARPA为庆祝成立60周年举行了为期三天的研讨会,飞机模型都在D60展厅中展出。

图片 1 美军高超声速武器概念图

尽管这家开创性的机构发明了全球商业的两大支柱——互联网和便携式GPS接收器——但飞机模型讲述了该机构遗产中最突出的技术:平台。从哈维项目的无望钻石到罗马的F-117A,从战场监视飞机试验项目的隐形蓝色演示器到诺格公司的B-2A,可以躲避雷达的隐身飞机逐渐出现。类似地,从领先的琥珀无人机到通用原子公司的捕食者无人机都映射了无人系统的快速发展。

  近日,美军成功试射了一枚高超声速导弹。作为五角大楼“全球快速打击系统”的重要组成部分,日益成为美军未来战略力量的基石,相关动向值得关注。请看科技日报特约专稿——

如果这些模型说明了该机构的过去,那么DARPA官员在本月初召开的研讨会上传递的信息说明未来将有明显的转折。在先进技术已成为商品的时代,负责提供技术优势工具的机构意识到,依赖这种定性军事优势的战略可能存在缺陷。DARPA现在不再引领下一代突破性战斗机的研发,即使对手有同等的或更先进的技术时,仍优先考虑现有平台的致命性。

  据了解,本次高超声速导弹试飞由美国陆军负责,导弹从夏威夷考爱岛的太平洋试射场被发射后,预定目标是陆军位于夏威夷西南约2500英里的马绍尔群岛夸贾林环礁上的里根试验场。虽然,美国国防部发言人梅琳达·摩根中校宣称,美军这次高超声速导弹试飞的主要目的仅在于,收集“空气动力学、导航与隔热保护技术”的相关数据。然而,考虑到五角大楼近年来对新型空天作战力量的高度重视及美军太空作战指挥机构的改革重组,这次高超声速导弹的成功试射,自然引发了全球对美军未来战争构想的猜测与关注。

随着该机构的发展,它在国防部的战略决策中享有更大的发言权,但是必须通过越来越多的以创新为重点的办事处和机构以争取稳步减少研发预算。五角大楼对于平台的创新热情反映了观念上的改变。冷战结束后,美国军事规划者试图通过优越的、尽管单一的平台来对抗一支较弱的潜在对手。

  那么,从“猎鹰”到“弧光”,美军高超声速武器进展如何?“一小时精确打击全球”是真是假?当高超声速武器真正走上战场后,未来大国核威慑力量将何去何从?

DARPA战略技术办公室主任Tim Grayson说,“主导武器系统已经为我们服务了几十年,但是这种优势并不能长久。对手对每一个主要武器都有应对策略,因此花更多的钱并保持领先始终是一个失败的主张。”

  从“猎鹰”到“弧光”

与五角大楼官员在奥巴马政府第二任期内所支持的第三抵消战略的原则相呼应,DARPA现在建议当前五角大楼领导层将资源转向融资技术,使当前平台保持致命性,即使它们无法依靠平台自己对抗对手的军事技术。

  美军的高超声速武器主要是由国防高级研究计划署(DARPA)在背后推动的。作为美国国防部下设的一个研发机构, DARPA的宗旨是“保持美国的技术领先地位,防止潜在对手意想不到的超越”。凭借独立评估需求所收获的对前沿技术的高度敏感性,辅之以科学的管理模式、高效的执行机构及严格的评审机制,多年来,DARPA锁定了许多高风险、高价值、高收益的项目,始终将精力放在对未来的探索上,孵化出了众多尖端科技项目。

这种战略现在属于美国军事界广泛应用且不断发展的概念,称为多域战。不是依靠压倒性的单一平台,例如诺格公司的B-2或洛马公司的F-22来粉碎一个较弱的敌人,多域战构成了一个传感器和武器网络,分布在战场上的平台上。该网络从海底深处延伸到行星轨道。

  特别是近10年来,DARPA联合各军种,在高超声速武器研发方面,连续推出了多项计划,努力为美军抢占未来战争“制高点”进行技术储备。

DARPA称之为“马赛克战争”,新概念建立在二十多年前开创的网络中心战模型之上,但在许多情况下,通过机机交互取代人机交互,加快了反应时间。Grayson对于突发威胁状况进行了举例比较。目前,地面单元检测到新目标并在语音网络上呼叫战场协调中心进行配合,该中心必须征用分配给另一任务的附近一组战斗机上的传感器和武器,在数据和语音网络上手动转发新的目标信息。在DARPA的任务中,语音和数据传输被自动化的机器到机器的接口所取代。Grayson说,如果只需要战斗机的传感器来验证目标,那么可以在飞行员不知情的情况下扫描目标。将物联网应用于战场,将决策的速度和灵活性变成了一种武器,就像任何新平台一样具有革命性。“先进的技术是必要的,但不再是充分的,速度同样重要,”DARPA主任StevenWalker说。

  具体而言,早在2004年,在美国确定新的核战略之后,DARPA立即推出了一项名为“猎鹰”(FALCON)的计划,旨在为从美国本土发射的全球快速打击空天武器开发验证相关技术。该计划主要由三部分构成:其一是低成本、及时响应的小型运载火箭(SLV);其二是可复用的高超音速巡航飞行器(HCV);其三是通用空天飞行器(CAV)项目。后来,该计划被更名为“高超声速技术飞行器”(HTV)项目,DARPA相继推出了HTV-1、HTV-2和HTV-3X的系列计划方案。鉴于HTV-1和HTV-3X方案因技术原因被先后撤消,因此,HTV-2成为“高超音速技术飞行器”计划硕果仅存的原型机。

随着DARPA推广马赛克战争的概念,美国空军和海军官员一起制定了下一代空中优势平台。其中存在一个挑战,即F-22A的继承者有可能需要十年的开发计划,才能交付一个具有更低特征、更好传感器和更好可操作性的新平台。从定义上讲,这样的平台只提供了进化改进,忽视了它们出现时的惊喜所带来的任何好处。

  2010年4月22日,HTV-2从范登堡空军基地发射升空,进行第一次飞行试验。在飞行约9分钟后,HTV-2与地面失去联系,试飞失败,DARPA只收集到了部分的试验数据。在调查事故原因后,DARPA发言人声称:“在2011年下半年HTV-2再次飞行时,工程师将调整飞行器的重心,并利用反作用控制系统增强飞行器襟翼的控制能力。”与此同时,DARPA计划建立一支全新的“常规快速全球打击力量”,并准备为其装备各种新型的战略远程常规武器。2010年7月,DARPA推出了性能更先进的“弧光”远程高超声速导弹。

Grayson说:“我们隐藏了改进它们的方法,但从根本上说,每个系统都与之前的系统相似——只是更大更好。”

  按照设想,这种新型远程打击系统主要由导弹助推器和高超声速滑翔飞行器两部分组成,其实质就是远程高超声速导弹。导弹助推器采用现役“标准-3”(SM-3)型导弹的助推器,而高超声速滑翔器则可携带500-1000公斤的有效载荷,能在30分钟之内对3800公里以外的时间敏感目标实施打击。从DARPA公开的相关战术技术性能参数不难看出,“弧光”导弹就是美国未来“全球快速打击系统”的重要组成部分,具备隐身性能好、打击距离远、飞行速度快、有效载荷大、自我保护性强等一系列优点。

可以肯定的是,DARPA并没有放弃寻找革命性的新平台。高级全射程发动机项目旨在为吸气式高超声速情报收集或战斗机提供推进系统,该项目仍然得到充分支持。DARPA的其他高超声速项目,战术推进滑翔和高空武器概念,也在向前推进。事实上,该机构的财政支持几乎是单方面地使高超声速研究保持活力。

  一小时精确打击全球

但该机构官员明确表示,军事能力的下一次革命并不依赖于突破平台的引入。布鲁金斯学会最新发布的20年军事技术变化预测对此表示赞同,这让人对高超声速的未来产生了怀疑。布鲁金斯学会的高级研究员MichaelO’Hanlon写道:“这类系统最终能否在战斗中被证明是可行的、负担得起的和有效的,还有待观察。相反,到2040年,最有可能出现的“革命性”突破是计算机、网络、机器人和人工智能的进步,”他补充道。

  当然,除“弧光”计划外,DARPA为实现“一小时精确打击全球”构想,还在执行着一系列其他高超声速导弹项目。主要有高超声速飞行器演示计划(HyFly)、自由飞行大气层超燃冲压发动机试验技术(FASTT)计划及X-51“驭波者”项目。这些飞行速度超过5马赫的高超声速武器项目,其关键技术主要包括发动机技术、燃料技术、材料技术和总体设计技术等。

为此,DARPA正在加倍努力使人工智能适用于军事应用。在D60活动期间,该机构宣布了20亿美元的人工智能项目承诺。尽管这笔资金主要支持以前启动的项目,但它显示了DARPA对人工智能的深度承诺,其将构成未来战争愿景的核心。该机构不想设计算法来对行为进行分类或预测,而是希望引入人工智能的“第三浪潮”,赋予机器在不熟悉的环境中使用理性和学习的能力。

  其中,高超声速飞行器演示计划(HyFly)由美国海军主持,DARPA和波音公司等参与。按照美国国防部的设想,该计划和空军的X-51“驭波者”项目将成为从舰船、潜艇或飞机发射的下一代高超声速导弹方案。装有高超声速导弹推进系统的弹药将由空军的F-15战斗机或任何其他型号的轰炸机发射,F-22A、F-35和海军的F/A-18也将配备装有高超声速导弹发动机的弹药,其推进系统将传统的推进器技术与双燃烧室冲压发动机相结合,能够使弹药以6马赫的速度飞行740—1100公里,弹重不超过1135公斤,目前,该项目已进行了多次试验发射。

在短期内,DARPA的许多项目都是针对现有平台的,使用新的技巧将目前相互隔离的机器连接起来。例如,重要的但是不出名的尝试已经成功地将一种新的数学技术应用到中间件层,允许不同的机器尽管使用不熟悉的软件语言也能进行通信。该项目被称为易购电子系统的系统之系统技术集成工具链,具有广泛的应用前景。

  自由飞行大气层超燃冲压发动机试验技术(FASTT)项目,由美国ATK公司负责飞行器的设计和制造,资助者是DARPA和海军研究办公室,主要进行超燃冲压发动机技术验证。据ATK公司宣布,在其近期完成的一系列高超声速发动机试验中,已经验证了高超声速发动机有可能用于包括武器和飞行器在内的各种平台。试验是在NASA兰利研究中心进行的,采用ATK设计的热力喉道冲压发动机燃烧室试验设备。在试验中,ATK的高超声速燃烧室用液体完成了超过72分钟的燃烧试验。

DARPA的一位官员举了两个使用不兼容数据链接的F-16的例子。其中一个F-16配备了态势感知数据链,另一台是Link 16无线电。虽然他们缺乏一个共同的无线电波形来在它们之间传递数据,两架战斗机都携带洛马狙击手吊舱。狙击手配备了与地面通信的单独数据链。Stitches中间件允许一个F-16将信息从它的任务计算机传送到它的狙击手吊舱,然后传递到另一个F-16的狙击手吊舱,最后传递到另一个F-16的任务计算机。它不需要昂贵的硬件升级,也不需要对F-16的作战飞行程序软件进行复杂的更新,但它允许所有系统参与到一个共同的网络中。

  X-51“驭波者”项目由美国空军主持,DARPA、波音公司及普惠公司等参与,其研发重点是超燃冲压发动机,飞行速度将达到6—7马赫。据美国参议院国防授权法规定,X-51“驭波者”项目联合办公室负责国防部与其他机构研发的总协调。目前,该高超声速武器系统仍然面临一系列研制和试验的挑战,未来还将经历包括弹头融合、扩展平台融合等在内系列研发难题。虽然,X-51A在今年的第二次飞行试验中以失败告终,但这并不值得人们担忧,毕竟对于高技术而言,这种风险性是极其正常的,多一次失败只会让它距离成功更近一步。而真正令人们担忧的是,伴随着美军高超声速武器的日益发展,不难推断出,在物理战的未来图景中,瞬时杀伤将变得易如反掌,而这将使目前大国之间的核威慑面临严峻挑战。

在DARPA的设想中,这些步骤仅仅是开始。在未来,这样的能力可能允许狙击手吊舱被另一个飞行员或另一台机器征用。

  大国核威慑何去何从

对于五角大楼如何为这种转变提供资金的前景仍然是一个问题。尽管Stitches可以低成本地执行某些升级,但总体愿景可能需要大量新资源。尽管五角大楼的预算在2018财年实现了大幅增长,但按历史标准衡量,研发支出仍然很低。7月,美国国会研究服务处称,尽管总体支出增加了一倍,但在调整通货膨胀后,国防部2017年的研发费用比2000年减少了30亿美元。

  瞬时杀伤是物理战摆脱作战环境的必然趋势。在科技进步的强劲推动下,人类的作战方式或前后相继,或同时交错,或快速剧烈,或平和缓慢地经历了一系列革命性的变化。这些变化的重要脉络之一,就是从自然中心战,历经机器中心战,直到网络中心战。然而,无论是在自然中心战时代,还是在机器中心战时代,人类军事斗争都面临着复杂的自然环境制约。因此,瞬时杀伤只能停留在理想阶段。只有当战争真正进入网络中心战之体系对抗时代之后,伴随着高超声速武器的快速发展,瞬时杀伤才成为可能。

随着D60事活动的开始,研究和工程部副部长Michael Griffin可能会帮助明确五角大楼如何集齐资源来实现愿景。DARPA在活动日程上发布了主题演讲,展示“研发技术路线图”。但Griffin选择用13分钟的监护来概括DARPA的使命和成就,并将问答环节缩减。

  当然,目前美军的高超声速武器,距离真正走向战场还有诸多技术难关需要攻克,有的相关技术仍处于试验阶段,距离完全武器化还比较遥远,但它透露出来的杀气,还是令全球热爱和平的人们不寒而栗。因为,在美国的设想中,高超声速太空武器、战术核武器及弹道导弹防御计划,“三剑合一”“先发制人”,这才是美军遥想中的未来战争图景。

  到那时,美国的导弹防御系统已经建立,能执行“快速全球打击”任务的高超声速太空武器已部署到位。这时,战略核武器原有的“相互确保摧毁”效应彻底失效,美国拥有了“先发制人”的首发核打击优势,他国纵然拥有核武器也不再等于拿到了一张“免死牌”。对此,美国国家情报委员会最新编写的《全球趋势2025:转型的世界》报告就提到,“到2025年,尽管新兴核武国家的出现将制约美国的行动自由,但是由于美国在太空武器、战术核武器、常规武器和导弹防御能力等方面享有军事优势,这在威慑任何新兴核国家采取公开的进攻性行动时非常关键。”

  至此,我们即可理解,为何近年来,美国国防部对导弹防御计划不惜重金、对高超声速太空武器孜孜以求,而同时又在倡导“无核武世界”。显然,美军早已盯上了太空。根据美国最新版《核态势报告》,核武器在美国国家安全战略中的“位子”要放低,正在打造“后核武时代”的新“撒手锏”,这一点,在美国新版《四年防务评估报告》中也已体现。而就在今年的9月17日,美军主管太空战事务的全新机构——“太空防御局”正式挂牌,虽然五角大楼没有对外大肆宣传,但显然其正在持续暗中布局未来太空战。因为单从组织机构上讲,目前美国各军种都有负责太空战的司令部,如陆军的太空及导弹防御司令部,海军的太空司令部,空军的太空司令部以及美军负责与太空战相关的战略司令部。这次新组建的太空防御局,将负责总体协调各部门之间的太空行动,构筑新的“三位一体”威慑战略。

  (作者单位:国防科学技术大学) 

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