波音「空中力量編組系統」無人僚機出廠(附視頻)

明日情報 發佈 2020-05-07T10:23:07+00:00

2020年5月5日,波音澳大利亞公司在一個未公開地點的虛擬儀式上推出了其「空中力量編組系統」無人機,距離實際部署能與有人戰鬥機和監視飛機編組作戰的自主忠誠僚機更近了一步。

2020年5月5日,波音澳大利亞公司在一個未公開地點的虛擬儀式上推出了其「空中力量編組系統」(ATS)無人機,距離實際部署能與有人戰鬥機和監視飛機編組作戰的自主忠誠僚機更近了一步。這是皇家澳大利亞空軍(RAAF)投資2560萬美元的忠誠僚機先進發展項目製造的三架飛機之一。

波音澳大利亞公司推出的首架「空中力量編組系統」無人機實機(美國波音公司圖片)


作戰概念


「空中力量編組系統」無人機是波音公司在美國之外研製的第一型全新設計的飛機,也是澳大利亞半世紀以來製造的第一架軍用飛機。該機具有較強的經濟可承受性,可實現較大規模的採購和較強的作戰靈活性,能夠執行多種任務。初期,「空中力量編組系統」無人機將專注於情報、監視與偵察。波音公司自主航空和技術高級主管賈里德·海耶斯(Jared Hayes)表示:「『空中力量編組系統』無人機將在2020年首飛,開展作戰能力演示驗,把自主能力轉變為真正的作戰效能,證明這類航空器的能力。」

波音「空中力量編組系統」無人機項目,澳大利亞工業界參與情況。作為五十多年來在澳設計、研製和製造的第一架飛機,分布在澳四個州的超過35家澳工業界實體正在支持該無人機原型機的研製生產工作(波音澳大利亞公司圖片)


目前皇家澳大利亞空軍對讓「空中力量編組系統」無人機配合F/A-18E戰鬥機、F-35A戰鬥機、EA-18G電子戰飛機、E-7A預警機和P-8A海上巡邏機作戰十分感興趣,如F/A-18F「超級大黃蜂」與3~4架或更多的「空中力量編組系統」無人機一起飛行,因為這樣可以增加裝備的數量和生存力。

波音「空中力量編組系統」無人機與E-7A預警機(上圖1)、EA-18G電子戰飛機(上圖2)、F/A-18F「超級大黃蜂」雙座型戰鬥機(上圖3)和F-15E「攻擊鷹」雙座多功能戰鬥機(上圖4)編組協同作戰想像圖。在波音澳大利亞公司於2019年2月首次發布該機有關信息時,所發布的圖片和視頻都是該機與E-7A和EA-18G這樣的特種飛機作戰,而不是用作戰鬥機的無人機僚機。正如本文中波音公司官員所說:「保護E-7和P-8等高價值平台是該項目主要探索的編組作戰概念」。這體現了該公司對於拓展無人作戰飛機作用的獨特認識。

當「空中力量編組系統」無人機與更大的平台,如E-7和P-8結合時,將會表現出更強大的作戰能力。「空中力量編組系統」項目經理肖恩·阿諾特(Shane Arnott)表示:「當你在飛機上安裝更多的玻璃螢幕時,就有機會提高有人-無人編組的作戰能力。保護E-7和P-8等高價值平台是該項目主要探索的編組作戰概念。波音公司在確保高價值資產在未來戰場上持續有效和安全興趣很大。『空中力量編組系統』無人機被視為實現這一目標的關鍵因素。」

阿諾特表示,項目也正在探索在戰鬥機上增強有人-無人編組能力的不同途徑。由於這些戰鬥機的玻璃螢幕數量有限,也許可以使用更多的商用產品。」目前波音公司有人-無人編組的理念是不需要對無人機進行大幅修改,至少目前不需要。阿諾特說:「我們不能在獲得一種低成本系統的同時對之前的裝備進行重大改變。」

在澳大利亞一個秘密地點進行了地面和滑行測試後,波音公司和皇家澳大利亞空軍計劃基於各種具有代表性的任務開展無人-無人和有人-無人編組飛行訓練試驗,並最終開展作戰演示驗證。阿諾特說:「這將幫助波音公司把『空中力量編組系統』無人機開發成真正可以作戰的產品。」


海耶斯表示:「縱觀目前的作戰需求,當前急需增加裝備的數量和支持遠征作戰,同時要具有優秀航程和耐久性以適應不斷變化的戰場。『空中力量編組系統』無人機可以被視為一個核心平台,將為出口市場的任何特殊需求進行剪裁定製。」

阿諾特認為,為設計、工程化和製造出成本低同時性能高的平台,研製團隊提出了很多顛覆性的想法。例如基於開放式接口的可重構機頭設計可以靈活更換載荷。8.5英尺(約合2.6米)的機頭能提供9萬立方英寸(約合1.5立方米)的載荷安裝空間。「機頭在戰場上能夠進行替換,所以可以用一個機頭來執行一種任務,然後在地面為另一種任務設計全新的機頭。可以通過改變機頭來改變無人機的角色,以實現可負擔的多種任務的能力。我們可以與客戶合作,研製滿足他們需求的任務系統。」


「空中力量編組系統」無人機使用基於模型的系統工程方法設計,是波音公司最全面使用數字孿生的型號之一。數字孿生是發展可信的自主和人工智慧的關鍵,以使忠誠僚機與有人機安全地合作。

阿諾特表示:「這可以降低系統研製的風險。當設計時,我們打造了虛擬飛機。當製造部件時,我們用實物代替虛擬部件。但是更重要的是使用數字孿生髮展自主能力,我們一直使用代理駕駛虛擬飛機,這對於確認系統的經濟可承受性十分重要。」

項目目前正在原型化的不僅是無人機,還包括製造工廠。阿諾特表示公司以打算未來長期使用的生產流程製造了首批3架飛機。公司把「空中力量編組系統」稱為生產代表性平台,因為其使用了真正自動化的生產流程。「空中力量編組系統」項目雖然相對較小,但它可以利用波音公司在先進位造和自動化領域的「巨額」投資。例如「空中力量編組系統」無人機的複合機翼是用樹脂灌注來製造的,也是波音公司有史以來最大的單件樹脂灌注複合部件,這源自於波音B787客機率先採用的技術。

在「空中力量編組系統」無人機的設計權衡中,成本是一個關鍵的性能參數。波音公司沒有透露具體數字,但海耶斯表示,成本與可消耗機身的價格密切相關。與波音公司之前的X-45和X-46這種隱身、無尾布局無人機相比,「空中力量編組系統」的機身設計相對簡單。阿諾特說:「飛翼布局非常昂貴和精密,特別是作動器。我們花了很多心思來平衡各個方面的優劣,性能只是一個方面,經濟可承受性和靈活性也都很重要。所以從控制面的角度來看,『空中力量編組系統』是一架相對簡單的飛機。但機翼和機尾的四個控制面十分高效,允許我們做一些真正有趣的事情。」

自主能力


「空中力量編組系統」項目不僅僅關注機身。阿諾特認為:「最難的部分,也是對用戶影響最大的部分是自主能力。它是一種編組系統,不是遠程駕駛的,而是時刻被另一種空中力量控制。當該無人機與『超級大黃蜂』編組時,它不可能實時被人類遠程駕駛。自主性需要達到能實現基於意圖的人機編隊水準,並允許可靠的駕駛,以確保安全的距離。」

當與皇家澳大利亞空軍合作時,波音公司正在使用數字孿生的「空中力量編組系統」無人機研究無人機和無人機之間信息反饋和發送的正確等級。阿諾特表示:「可信的自主是我們需要在這個項目中證明的重要概念之一,這是對數字孿生投入如此巨大的另一個原因。這可以讓作戰人員參與其中,包括坐在駕駛艙里進行實際操作,這樣我們就能獲得操作流程並發展戰術。我們一直在邊製造飛機邊開展這些工作。這也是龐大飛行試驗計劃中的重要組成部分。目前我們還不知道所有答案,但已經使用模擬器和代理在試驗中了解了很多,項目最終將把這個問題搞明白。」

關鍵字: