美空军“先锋”计划项目基本情况及影响浅析

李沅栩　赵群力
　　2020年9月11日，美空军研究实验室（AFRL）主任希瑟·普林格尔（Heather Pringle）宣布，负责实施空军科学技术战略转型部分的临时性转型能力办公室（TCO）已达到初始运作能力，决定取消其临时地位，并确立为美空军研究实验室常设任务机构。该事件也标志着美军的“先锋”计划得到实质性发展，进一步彰显美军科学技术转型的决心。
　　“先锋”计划产生的背景
　　近年来，随着中国的不断崛起，美国基于维护绝对霸权地位及其规则体系思维，日益加强对华防备。2017版《国家安全战略》、2018版《国防战略》、2017年和2018年《中国军力报告》等官方文件也不断强调中国在新兴领域的科技发展对美军所造成的压力。为了维持美国的军事优势，美军高度重视军事科技发展，进一步加强科技领域竞争，增加科研经费，更是提出了新的科技战略，为美军的战略转型提供关键助力。
　　2019年4月17日，美空军公布《美空军科技战略：为2030年及之后加强美空军科技》文件（以下简称《战略》）。《战略》提出了一个未来战争的核心目标：“在未来战争中的所有作战域中，主宰时间、空间和复杂性，以投送力量和保卫国土”。为此，《战略》提出了“发展并形成战略转型能力”、“改革领导和管理科技的方式”和“优化拓展科技研发机构的人才建设及对外合作机制”等三个具体的目标及相应的关键举措，意图通过敏捷的方式发展技术并形成跨越式转型。其中针对“发展并形成战略转型能力”目标，《战略》阐释了美空军五大战略能力需求，分别是：
　　——全球持久感知；——强韧的信息共享；
　　——快速、有效的决策生成；
　　——复杂且不可预测的规模化作战能力；
　　——大区域高速破坏和杀伤。为了满足五大战略能力需求，美空军提出了设立“先锋计划”的解决方案。
　　该计划旨在通过快速原型化和实验，发展、孵化和验证主题更加聚焦并可设计出全新战争的科技项目，引领作战概念创新和技术转化。该计划主要聚焦先期技术发展类（6.3类）技术，但也选用基础研究（6.1类）、应用研究（6.2类）和先期部件发展和原型机（6.4类）技术组合，并独立于美空军研究实验室管理。
　　“先锋计划”管理团队的职责包括：为《战略》提出的五个战略能力分别制定路线图、管理具体项目执行、营造竞争性科研环境等。作战相关性是选择项目建议书的关键。通过“先锋”计划，空军的目标是提供改变游戏规则的新型作战能力，在接下来的十年中为战士们提供战场上的技术领先优势。因此“先锋”计划将对美军作战能力和军事力量建设产生深远影响。
　　“先锋”计划项目基本情况与影响
　　“先锋”计划目前正在实施的三个项目是“天空博格人”（Skyborg）、“导航技术卫星-3”（NTS-3）和“金帐汗国”（Golden Horde），其基本情况和主要影响如下。
　　1.“天空博格人”
　　（1）基本情况
　　“天空博格人”项目旨在将自主系统与模块化、低成本无人机平台相结合，使无人机能够快速更新、自主执行复杂的作战任务，以及与有人机协同工作。同时，“天空博格人”将探索有别于传统的采办方式，以避免现有采办方式的弊端，使空军尽可能减少对主供应商的依赖。为此，美空军邀请莱多斯公司作为系统设计代理，构建一个完全开放的竞争环境，这意味着在整个项目的全寿命周期中，不再由一个或两个供应商完成整个项目，相反，任何有资格的供应商都有机会参与到整个项目研发中。
　　2016年，美国防部战略能力办公室（SCO）时任主任威尔·罗伯正式公开“阿凡达”（Avatar）项目，称其属于SCO人工智能/蜂群计划，且与空军有关。“阿凡达”项目专注于“忠诚僚机”概念，采用载人飞机与无人编队协同作战的方式。
　　2018年10月，由SCO的“阿凡达”项目独立出来了一个项目，采用了“阿凡达”之前的命名即“天空博格人”，交由美空军研究实验室的“战略发展规划与实验”（SDPE）团队来负责。2019年3月，美空军研究实验室的项目负责人本·特兰进一步明确表示SCO的“阿凡达”项目就是“天空博格人”项目的第一代。
　　2019年11月21日，美空军装备司令部（AFMC）司令阿诺德·邦齐上将宣布，已选定“天空博格人”、“金帐汗国”和“导航技术卫星-3”三大项目作为其首批“先锋”（Vanguard）项目。
　　2020年2月26日，美空军研究实验室宣布已为“天空博格人”指定对接的计划执行办公室，“先锋”计划的三个项目的研究执行和转化都将由一个新的临时性转型能力办公室管理，该办公室向美空军技术执行官（TEO）汇报。先进飞机计划执行办公室对接“天空博格人”项目。
　　2020年5月18日，美空军研究实验室宣布莱多斯公司作为系统设计代理，负责自主系统开发。该公司曾为海军的“海猎号”无人水面舰艇设计了自主系统，并使其在2018年实现了从圣地亚哥到檀香山的航行。因此它具有丰富的自主系统设计经验和技术，为“天空博格人”的自主系统开发提供了保障。未来，由莱多斯公司整合的自主系统将装载在各家供应商的低成本无人机中，从而执行作战任务。
　　2020年7月23日，美空军全寿命周期管理中心授予波音公司、通用原子航空系统公司、克拉托斯无人系统公司、诺格系统公司各一份总金额4亿美元的不定期交付/不确定数量合同，用于“天空博格人”的原型设计和试验。其中，部分厂商已经拥有丰富的低成本可消耗平台设计经验，例如克拉托斯无人系统公司设计的XQ58A自2019年3月以来开展过四次试飞。而XQ-58A目前也是热门的潜在候选应用平台之一。
　　克拉托斯公司是“天空博格人”的4家承包商之一，其方案预计以其XQ-58A“战神婢女”低成本可消耗无人机为基础。
　　（2）主要影响
　　探索全新的采办方式
　　竞争贯穿整个项目的全寿命周期保证了政府拥有相关技术数据，而不是像以往一样，大部分技术数据掌握在中标的供应商手中。这种全新的方式避免了空军与中标供应商花费巨大的时间与精力来争夺技术数据的使用权，更好地保障了相关的技术创新。同时，不同于以往的项目，“天空博格人”在非常早期的时候便开始执行数字工程策略，这会使平台在未来拥有很低的保障成本，同时也可以实现更加敏捷的采办、更新和升级。
　　提高作战效率
　　借助人工智能技术以及大量的低成本平台，“天空博格人”可以帮助空军显著提升作战效率。首先，通过公共通信网络和开放式任务系统等关键技术形成信息通道，大量低成本无人作战平台不仅被高端有人战机控制执行作战任务，同时可为有人战机提供更加强大的ISR能力，从而使驾驶员拥有更加广阔的战场视图，做出更优的决策。
　　其次，通过人工智能软件，无人机将处理巡逻等部分繁琐、简单的事务，从而让飞行员从日常重复简单的任务中解脱出来，集中精力关注于战略和战术层面的事务，高效完成上级指派的作战任务。
　　最后，人工智能可以更快地应对威胁目标进行优先级排序，为作战人员提供更多的选择，使得作战人员快速确定高价值打击目标。
　　2.“导航技术卫星-3”
　　（1）基本情况
　　“导航技术卫星-3”是空军研究实验室开发的试验卫星，其整合了多个技术组件以提供能够改变游戏规则的新功能。它将在太空中对在轨数字信号可编程性和固态放大器等核心技术进行验证。“导航技术卫星-3”是“导航技术卫星-2”试验后的40多年里第一颗试验性定位、导航和授时（PNT）卫星。一旦项目试验成功，其搭载的多种技术也势必迅速投入到新一代GPS卫星中使用。1974年和1977年的“导航技术卫星-1”和“导航技术卫星-2”成功测试了距离变化率导航、12小时轨道等技术与概念，随即在几年后的第一代GPS技术上应用。而美军空军仍有31颗第二代GPS卫星在服役，而第三代GPS卫星正在部署。目前，第二颗第三代GPS卫星于2019年8月22日发射。美军计划未来20年陆续发射三十多颗第三代GPS卫星。
　　“导航技术卫星-3”在2015年被美空军指定为美空军研究实验室太空飞行器理事会的下一个主要太空实验。
　　L3哈里斯技术公司于2018年通过太空企业联盟获得了8400万美元的合同，成为“导航技术卫星-3”的主要系统集成商。
　　美空军“导航技术卫星-3”项目的主承包商L3哈里斯技术公司于2月5日宣布，该项目已经通过了初步设计审查，计划2022年发射。
　　2020年2月26日，美空军研究实验室宣布已为“导航技术卫星-3”项目指定对接的计划执行办公室，太空计划执行办公室和敏捷作战支援计划执行办公室对接“导航技术卫星-3”项目。
　　（2）主要影响
　　提升GPS抗干扰能力
　　军事行动的成功很大程度上取决于能够保证有效的定位、导航和授时能力，而随着中俄先进的电子干扰技术发展，美军所依赖的GPS服务也面临着巨大的隐患，无法充分发挥其定位、导航和授时能力。美国对于“导航技术卫星-3”的研发在一定程度上提高了它的GPS抗干扰能力，从而维持其军事优势。“导航技术卫星-3”携带的新型数字信号发射器可以使其在轨上进行重新编程，从而能够广播新信号。通过避免和消除干扰并提高信号性能，使美军下一代卫星导航技术更灵活、更健壮。
　　加快新技术在第三代GPS卫星上的应用
　　结合“导航技术卫星-1”和“导航技术卫星-2”技术应用的先例以及第三代GPS卫星正式开始部署的大背景，可以推断出“导航技术卫星-3”项目将极大地加快电子控制相控阵天线、软件定义的GPS接收机等众多新技术在第三代GPS卫星上的应用。
　　3.“金帐汗国”
　　（1）基本情况
　　“金帐汗国”旨在使“小直径炸弹”、AGM-158“联合空对地防区外导弹”、ADM-160“微型空射诱饵”等现有武器在发射后能协同规划下一步的打击行动，实现机载武器自主发射脱离、自主规划航迹、自主攻击目标，并向载机和其他载荷提供信息反馈和实施协同交战，有助于航空平台在投放多枚弹药后实现更理想的作战效果，或是向指挥控制节点提供更详尽的情报数据。
　　2019年6月20日，美空军研究实验室称，将联合美国防部国防预先研究计划局（DARPA）及多家企业启动“金帐汗国”项目。按计划，美军将在一年内对“金帐汗国”项目进行首次演示，并授出技术集成合同，分阶段验证单一型号和不同型号机载武器的自主协同能力。
　　2020年2月3日，美空军发言人伊尔卡·科尔在回复媒体的采访邮件时透露，该军种已选定GBU-39“小直径炸弹”Ⅰ（SDBⅠ）和ADM160“微型空射诱饵”（MALD）作为“金帐汗国”弹药自主蜂群项目的初始演示武器。
　　2020年2月26日，美空军研究实验室宣布已为“金帐汗国”指定对接的计划执行办公室，美空军武器计划执行办公室对接“金帐汗国”项目。
　　美空军研究实验室计划在2020年秋季或冬季进行“金帐汗国”武器系统的首次飞行测试，将用F-16战斗机搭载“合作式小直径炸弹I”（CSDB I）进行测试，并计划在2021年夏季使用B-52轰炸机搭载“合作式微型空射诱饵”（CMALD）进行类似测试。目前，首次试验已于2020年12月15日完成。
　　（2）主要影响
　　增强杀伤能力
　　“金帐汗国”项目可以显著推进精确制导弹药联网技术的发展，最终实现机载精确制导武器自主规划任务、自主规划航迹、自主攻击目标。美空军武器项目执行办公室主任安东尼·格纳丹曾举例称，在发射四枚“小直径炸弹”后，前两枚摧毁了目标A后，会将打击效果评估向其余两枚“小直径炸弹”反馈，另外两枚“小直径炸弹”则可以实时调整路径转向攻击其他目标。因此，“金帐汗国”项目可以通过打击效果评估和信息反馈等手段高效地组织分配武器弹药对军事目标进行定点清除，显著提升杀伤能力。
　　形成多手段突击效果通过三种不同类型的精确制导武器，“金帐汗国”可以提供更加灵活的多手段突击效果。主攻电子对抗的ADM-160“微型空射诱饵”可以多个假目标使敌方监控雷达达到饱和，有效破坏敌方防空火力。针对防区外高价值目标的AGM-158“联合空对地防区外导弹”射程大，具有隐身能力。“小直径炸弹”采用多模导引头，体积小、重量轻，能够在每一架次飞行中攻击多种和多个面目标。通过三种不同精确制导武器的多样组合，可以多层次地突破敌方防御系统，给予其极大的威胁。
　　启示
　　1、政府和军方需要创造更加公平的采办竞争环境、吸引更多的企业参与国防采办
　　传统的装备采办项目选择唯一供应商的方式可以使得强者恒强，进而提升资源利用率和生产效率。该做法有利于军工企业的重组合并，催生出洛马、波音等研发实力极强的综合型军工巨头。但随着军工企业寡头化趋势愈发明显，这一采办策略也显现出其弊端。
　　寡头化的军工企业凭借其丰富的经验以及强大的政界、军界关系几乎可以轻易拿下其优势领域的装备采办订单。而落选的军工企业则缺乏政府订单以及相应的装备研制经验，在该领域与寡头化的军工企业差距也在拉大。长此以往，不利于整体国防工业的健康发展。同时，寡头化的军工企业在拿下订单，成为唯一供应商后，研发成本、研发进度的表现往往不尽如人意。下一代加油机KC-46A在研发过程中问题频出，项目周期不断推迟，波音更是凭借软件升级的一系列理由不断索要更多研制经费，一度令美国军方大为恼火。而这也绝非个例，近年来，F-35、“福特”航母等项目的成本超支、研制周期推迟莫不如是。
　　“天空博格人”所探索的新采办方式也是美国为了打破寡头垄断，创建更加公平的环境，吸引更多企业参与国防采办。通过将竞争引入整个全寿命周期，不再选择唯一承包商，使其不仅将开发合同金额控制在4亿美元，同时吸引了18家企业参与竞争，最终4家承包商获得合同。其中不仅有传统寡头军工企业波音，也有近几年发展迅猛的克拉托斯等企业。
　　显然，美军的做法已经产生了效果。军工企业开始加大竞争力度，根据2020年9月22日的新闻报道称，克拉托斯公司已经扩建了厂房，提升其产能，以提升其在“天空博格人”中的竞争力。长此以往，美国军工企业的竞争力也势必有所提升，而政府和军方的采办成本也能够得以控制，研发周期也能得以保障。
　　可以看出，创造更加公平的采办竞争环境、吸引更多的企业参与国防采办对于政府和军方十分的重要。它是政府和军方降低对军工寡头依赖，增强国防工业竞争力，控制采办成本的重要举措。在未来的国防采办中，类似的做法或许会更加广泛的应用。
　　2、网络化和智能化作战将成为未来重要作战方式
　　无论是“金帐汗国”还是“天空博格人”项目，都体现出网络化和智能化的发展趋势。利用分布式协同硬件、软件和技术以及传感器数据融合、处理、分析决策的软件和算法，可以将型号各异的武器装备进行动态组网、互联互通，相互交换作战信息，并根据作战环境、作战任务、作战目标的变化，利用网络协同和自主决策，制定新的作战策略，实现最佳打击效果。
　　美军在网络化和智能化方面已经开展了大量工作。除了“金帐汗国”和“天空博格人”外，美军还实施了“灰狼”、“空战进化”（ACE）等项目，探索多层次精确制导武器的联网组合、自主空中格斗等作战设想，加速推进网络化和智能化发展。
　　未来的战争将不是仅仅依赖单款优势装备取得空中优势，而是利用网络化与智能化，将不同类型作战装备进行灵活组合，从多个维度对对手发动打击，而使其无法通过重点仿制或针对单款装备来弥补自身的不足，从而形成绝对作战优势。网络化和智能化则是实现这一切的核心要素，对于下一代空中作战有着极为重要的意义。