美空軍稱下一代戰(zhàn)斗機(jī)將“完全解耦”飛控軟件與任務(wù)系統(tǒng)軟件
2022年4月12日,美空軍參謀長(zhǎng)查爾斯·布朗上將在一次圓桌會(huì)上透露,“下一代空中主宰”(NGAD)項(xiàng)目將具備“滿足(穿透‘一體化防空系統(tǒng)’打擊目標(biāo))所需要的航程”,其中的有人戰(zhàn)斗機(jī)將實(shí)現(xiàn)飛行控制軟件與任務(wù)系統(tǒng)軟件的完全解耦,便于后續(xù)更快速地實(shí)施技術(shù)插入和升級(jí)。這在該軍種的戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)歷史中尚屬首次。
美國(guó)洛馬公司的“下一代空中主宰”有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)方案想象圖(美國(guó)洛馬公司圖片)
布朗稱,將飛行控制軟件與任務(wù)系統(tǒng)軟件解耦后,可以按需插入特定功能的復(fù)雜電子系統(tǒng),而不會(huì)影響正常的飛行控制。作為對(duì)比,F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機(jī)的飛行控制軟件與任務(wù)系統(tǒng)軟件緊密耦合,因此在需要升級(jí)任務(wù)能力時(shí),該機(jī)必須暫時(shí)停飛,并在升級(jí)完成后進(jìn)行一系列試驗(yàn),確保飛行安全。
F-16戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)采用不了NGAD這種解耦設(shè)計(jì)了,但是美空軍在該型機(jī)的升級(jí)改造過(guò)程中,仍注意采用新的方法。2020年4月28日,美空軍裝備司令部宣布已發(fā)布F-16戰(zhàn)斗機(jī)M7.2+版作戰(zhàn)飛行程序(OFP),用于升級(jí)600多架第40/42/50/52批次F-16戰(zhàn)斗機(jī),為它們提供多種新的能力。該升級(jí)計(jì)劃投資4.55億美元,是對(duì)F-16戰(zhàn)斗機(jī)的重大能力升級(jí),內(nèi)容包括換裝AN/APG-83(V)有源相控陣?yán)走_(dá)(這是美國(guó)北方司令部提出的第1優(yōu)先級(jí)聯(lián)合緊急作戰(zhàn)需求)和1套集成通信套件、綜合AGM-158B“增程型聯(lián)合空地防區(qū)外導(dǎo)彈”(JASSM-ER)和最新型AIM-120“先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈”(AMRAAM),以及其他42項(xiàng)現(xiàn)代化增強(qiáng)。該升級(jí)計(jì)劃共進(jìn)行了4200多架次、4600多小時(shí)的飛行,其中包括參加2019年“北方利刃”演習(xí)。這些升級(jí)降低了飛行員的工作負(fù)擔(dān)、提高了近距空中支援武器準(zhǔn)確性、增強(qiáng)了殺傷力,并提高了預(yù)計(jì)的任務(wù)效能和效率。M7.2+版作戰(zhàn)飛行程序開(kāi)發(fā)也是F-16飛機(jī)作戰(zhàn)飛行程序開(kāi)發(fā)最后一次使用傳統(tǒng)的“瀑布式”軟件開(kāi)發(fā)方法,此后,該型機(jī)的作戰(zhàn)飛行程序和軟件升級(jí)轉(zhuǎn)向“開(kāi)發(fā)、安全和運(yùn)維一體化”(DevSecOps),采用開(kāi)源、敏捷途徑,實(shí)現(xiàn)每13周交付新軟件進(jìn)行飛行試驗(yàn)(此前需要18周),每?jī)赡杲桓兑惶仔掳孀鲬?zhàn)飛行程序(此前需要3~4年)(美空軍圖片)
自2020年9月披露NGAD全尺寸演示驗(yàn)證機(jī)完成首飛以來(lái),美空軍高層對(duì)于該項(xiàng)目一直保持低調(diào),僅宣稱將以系統(tǒng)簇形式在2030年左右開(kāi)始逐步替代F-22戰(zhàn)斗機(jī)。該軍種至今未公開(kāi)參與NGAD平臺(tái)或任務(wù)系統(tǒng)競(jìng)標(biāo)的企業(yè),也未透露其中有人戰(zhàn)斗機(jī)的性能需求,該機(jī)及其相關(guān)系統(tǒng)的采辦細(xì)節(jié)也高度保密。
目前已知雷神技術(shù)公司參與了“下一代空中主宰”全尺寸演示驗(yàn)證機(jī)的任務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā),并進(jìn)行了裝機(jī)試飛。該公司特別關(guān)注、積極推進(jìn)基于數(shù)字工程的數(shù)字轉(zhuǎn)型。那么,機(jī)載任務(wù)系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)解耦,與第四代、第四代半、第五代戰(zhàn)斗機(jī)采用的綜合火力/飛行/推力控制之間是何種繼承升級(jí)關(guān)系?系列化、模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化組合配置,以及跨平臺(tái)資源組合調(diào)用,與第五代、第四代半戰(zhàn)斗機(jī)采用的綜合式航電系統(tǒng)之間又是何種繼承升級(jí)關(guān)系?(美國(guó)雷神技術(shù)公司圖片)
雖然NGAD被列為“特別準(zhǔn)入計(jì)劃”(SAP,B-21隱身轟炸機(jī)也被列為此類計(jì)劃,其保密措施可以剪裁,部分低于絕密級(jí),部分高于絕密級(jí);整體保密級(jí)別可認(rèn)為高于機(jī)密級(jí))是其公開(kāi)信息極為有限的重要原因,但從布朗的上述言論中可以大膽推測(cè),即使了解該項(xiàng)目部分內(nèi)幕的人士也難以推斷該機(jī)最終可能部署哪些新技術(shù)。布朗本人也指出,飛控軟件與任務(wù)系統(tǒng)軟件的解耦將使美空軍更具彈性地為NGAD增加正在研發(fā)中的新興技術(shù)。只要其滿足功能、重量、功率和制冷需求,均有可能被該項(xiàng)目吸收和應(yīng)用。同時(shí),此舉有利于鼓勵(lì)更多企業(yè)參與良性競(jìng)爭(zhēng),美空軍不但能夠獲得更好的終端產(chǎn)品,還有望實(shí)現(xiàn)降低成本的理想目標(biāo)。
要想實(shí)現(xiàn)系列化、模塊化、通用化的跨平臺(tái)節(jié)點(diǎn)快速移植,“即插即用、即插即戰(zhàn)”,就要“解耦”復(fù)雜軟硬件系統(tǒng)。例如美軍“通用武器接口”(UAI)和在此基礎(chǔ)上發(fā)展的“北約組織通用武器接口”(NUAI),就通過(guò)“解耦”提供快速、低成本的武器綜合能力。該接口標(biāo)準(zhǔn)旨在為平臺(tái)、精確打擊武器和任務(wù)規(guī)劃提供標(biāo)準(zhǔn)化的軟件接口,允許軟件復(fù)用,改進(jìn)各種新武器與軍機(jī)的綜合過(guò)程,使這一過(guò)程與軍機(jī)的作戰(zhàn)飛行程序軟件升級(jí)循環(huán)“解耦”。美空軍從2009財(cái)年開(kāi)始為F-15E多功能戰(zhàn)斗機(jī)、AGM-158A導(dǎo)彈和“杰達(dá)姆”制導(dǎo)炸彈采用UAI。2011年,F(xiàn)-15E通過(guò)“通用武器接口”綜合了激光制導(dǎo)型“杰達(dá)姆”制導(dǎo)炸彈,其應(yīng)用效果如下:整個(gè)綜合工作在3個(gè)月內(nèi)完成,如果不采用“通用武器接口”而采用以往方法,需耗費(fèi)3~5年,采用“通用武器接口”將綜合時(shí)間縮短了91.7%~95%;整個(gè)綜合工作花費(fèi)250萬(wàn)美元,如果不采用“通用武器接口”而采用以往方法,需花費(fèi)2000萬(wàn)~2500萬(wàn)美元(一說(shuō)需3000萬(wàn)~8000萬(wàn)美元),采用“通用武器接口”將綜合費(fèi)用至少降低了87.5%~90%(按以往方法需要2000萬(wàn)~2500萬(wàn)美元計(jì)算)。目前該接口標(biāo)準(zhǔn)已在美軍B-2A隱身轟炸機(jī)和F-35系列、F-15E戰(zhàn)斗機(jī)、MQ-9“死神”察打一體無(wú)人機(jī),以及美空軍及北約組織M6以上配置的F-16戰(zhàn)斗機(jī)等多種機(jī)型推廣應(yīng)用,還用于美空軍“制導(dǎo)彈藥規(guī)劃軟件”(PGMPS);也已向美海軍和陸軍機(jī)隊(duì)推廣(美空軍圖片)
NGAD項(xiàng)目的研發(fā)預(yù)算近年來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)。美空軍在2023財(cái)年預(yù)算申請(qǐng)文件中要求為該項(xiàng)目劃撥16.5億美元,較2022財(cái)年的13.3億美元增加24%。美空軍部負(fù)責(zé)預(yù)算事務(wù)的助理部長(zhǎng)詹姆斯·佩齊亞少將解釋稱,經(jīng)費(fèi)上漲的主要原因是研制先進(jìn)傳感器和強(qiáng)韌通信裝備。布朗此前曾表示,該類任務(wù)系統(tǒng)將在NGAD的研發(fā)過(guò)程中“持續(xù)進(jìn)化”。
種種技術(shù)上的“解耦”,如果加以充分利用,可以實(shí)現(xiàn)科研生產(chǎn)關(guān)系上的“解耦”,最大化技術(shù)上“解耦”可能帶來(lái)的效益。譬如,在采用模塊化開(kāi)放式任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)和其他標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)或途徑之后,在美國(guó)防部指導(dǎo)下,洛馬公司為F-35A的重要任務(wù)系統(tǒng)在壽命周期內(nèi)重開(kāi)競(jìng)爭(zhēng),2023年將更換新供應(yīng)商的處理機(jī)和光電分布式孔徑系統(tǒng),大幅提高性能、降低成本;美國(guó)防部正在考慮未來(lái)采用競(jìng)爭(zhēng)方式實(shí)施該型機(jī)的升級(jí)改造和維護(hù)保障。美軍用“運(yùn)行數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)”(ODIN)逐漸取代“自主式保障信息系統(tǒng)”(ALIS)后,該系統(tǒng)的升級(jí)可能也會(huì)采用分塊擇優(yōu)方式。早在2015年,B-21隱身轟炸機(jī)還未選定工程研制單位(當(dāng)年10月選中諾格公司),美國(guó)防部就確定該型機(jī)的升級(jí)改造將采用競(jìng)爭(zhēng)方式。圖為美空軍F-35A戰(zhàn)斗機(jī)。那么,僅僅在技術(shù)上的“解耦”,而沒(méi)有在科研生產(chǎn)關(guān)系上做適應(yīng)性變革,最大化先進(jìn)技術(shù)可能帶來(lái)的效益,這樣會(huì)不會(huì)導(dǎo)致戰(zhàn)斗力生成上逐漸產(chǎn)生明顯差距呢?(美空軍圖片)
關(guān)鍵詞: 任務(wù)系統(tǒng) 下一代戰(zhàn)斗機(jī)
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