從Kratos公司項(xiàng)目談美無人機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢

XQ-58AX-61AUTAP-22OBSS

Kratos公司概況

Kratos公司是美國一家中型國防企業(yè)，涉及無人系統(tǒng)、太空通信、士兵裝備、C5ISR系統(tǒng)四大領(lǐng)域，典型業(yè)務(wù)包括無人靶機(jī)、戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、微波電子、反導(dǎo)系統(tǒng)、高超武器、洲際導(dǎo)彈及下一代發(fā)動(dòng)機(jī)等，高度契合美國防部在“大國競爭”背景下的重點(diǎn)投資方向。近年來，Kratos公司廣泛參與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室、DARPA的顛覆性技術(shù)項(xiàng)目招標(biāo)，以獨(dú)具一格的解決方案廣泛吸引行業(yè)人士，是該公司做大做強(qiáng)的根本來源。

2022年1月，美國Kratos防務(wù)公司宣布將與Hypersonix推進(jìn)系統(tǒng)公司聯(lián)合研發(fā)DART　AE多任務(wù)高超聲速無人機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，試圖打造高超聲速版“忠誠僚機(jī)”，在無人機(jī)軍備競爭中邁出了新的一步。

除該項(xiàng)目外，Kratos公司還在美空軍研究實(shí)驗(yàn)室的“機(jī)外傳感站”（OBSS）項(xiàng)目中占得先機(jī)，初步獲得了1800萬美元合同。作為一家中等規(guī)模的軍工企業(yè)，Kratos公司在與美國傳統(tǒng)國防巨頭的競爭中絲毫不落下風(fēng)，獲得美軍大量無人作戰(zhàn)系統(tǒng)研發(fā)訂單，初步構(gòu)建覆蓋多類作戰(zhàn)應(yīng)用的無人機(jī)“項(xiàng)目群”，涵蓋“忠誠僚機(jī)”、無人蜂群、戰(zhàn)術(shù)靶機(jī)多個(gè)領(lǐng)域，已成為美國無人作戰(zhàn)領(lǐng)域的主流承包商。

無人項(xiàng)目

無人機(jī)系統(tǒng)是Kratos公司的關(guān)鍵支撐業(yè)務(wù)。Kratos公司無人機(jī)從類型上看可分為“忠誠僚機(jī)”、無人蜂群以及戰(zhàn)術(shù)靶機(jī)三類。

1.忠誠僚機(jī)

“忠誠僚機(jī)”是由有人機(jī)平臺(tái)充當(dāng)編隊(duì)長機(jī)，多個(gè)無人機(jī)作為僚機(jī)的無人-有人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)。此類協(xié)同中的無人平臺(tái)、傳感器、武器等資源控制權(quán)均由有人機(jī)控制，可搭配有人機(jī)包括F-15EX、F-35戰(zhàn)斗機(jī)、B-21隱身轟炸機(jī)以及下一代戰(zhàn)斗機(jī)等。在有人機(jī)的作戰(zhàn)指令下，無人機(jī)將執(zhí)行遠(yuǎn)程態(tài)勢感知、武器投放、欺騙干擾等作戰(zhàn)任務(wù)，充當(dāng)前出的“傳感器”、“射手”等角色，一方面大大擴(kuò)展有人機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)能力與作戰(zhàn)頻次，另一方面可有效保護(hù)有人機(jī)的防區(qū)外安全。

Kratos公司在此領(lǐng)域布局廣泛：目前主要產(chǎn)品包括：XQ-58A“女武神”和UTAP-22無人戰(zhàn)斗機(jī)，此兩款飛機(jī)也是美國空軍“天空博格人”無人自主項(xiàng)目的備選原型機(jī)，支持一系列低成本可消耗無人機(jī)的有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)，是美國無人僚機(jī)項(xiàng)目的關(guān)鍵發(fā)展裝備。

而在未來新概念“僚機(jī)”探索方面，Kratos公司目前正與Hypersonix公司合作，發(fā)展高超聲速新概念無人僚機(jī)。此外，Kratos公司積極響應(yīng)美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室需求，正加緊研制“機(jī)外傳感站”（OBSS）飛機(jī)，很可能將成為未來美空軍實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)同探測的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

高超聲速新概念無人機(jī)

Kratos公司已于2022年初與澳大利亞Hypersonix公司簽署合作協(xié)議，將聯(lián)合研制DART　AE多任務(wù)高超聲速無人機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，計(jì)劃于2023年進(jìn)行無人高超系統(tǒng)發(fā)射和初始驗(yàn)證試飛。

根據(jù)研發(fā)計(jì)劃，DART　AE將是一種高超聲速多功能無人機(jī)。該機(jī)將應(yīng)用3D打印技術(shù)制造機(jī)身，并廣泛采用耐高溫材料，以應(yīng)對(duì)高超聲速飛行中出現(xiàn)的高溫環(huán)境。DART　AE將配置第五代SPARTAN超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，航程可達(dá)500千米，設(shè)計(jì)飛行速度在馬赫數(shù)5~12。在試飛時(shí)，首先由Kratos公司的火箭助推器將DART　 AE無人機(jī)加速到馬赫數(shù)5后分離，隨后DART　AE的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，并沿著預(yù)編程飛行路徑自主飛行到預(yù)定著陸位置。

機(jī)外傳感站（OBSS）飛機(jī)

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室于2021年提出“機(jī)外傳感站”概念（OBSS），旨在依托無人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ISR功能，作為探測節(jié)點(diǎn)與包括有人機(jī)在內(nèi)的各種作戰(zhàn)資產(chǎn)高效協(xié)同，亦可看作是“無人僚機(jī)”的一種。

美空軍對(duì)OBSS項(xiàng)信息高度保密，目前已確定其授予Kratos公司1800萬美元合同。盡管目前OBSS公開數(shù)據(jù)非常少，但仍可通過Kratos公司披露的部分信息來對(duì)此裝備特點(diǎn)進(jìn)行研判：

從裝備定位上看，OBSS將作為一種“低成本、可消耗”飛機(jī)，該公司將在設(shè)計(jì)制造方面進(jìn)行全方位權(quán)衡，在飛機(jī)的整個(gè)生命周期中，獲取最佳效費(fèi)比；

從研發(fā)制造手段上看，OBSS將廣泛應(yīng)用“可擴(kuò)展和快速響應(yīng)”制造技術(shù)，采用類似MOSA的數(shù)字工程開放架構(gòu)；

從應(yīng)用前景看，OBSS機(jī)很可能將作為分布式探測節(jié)點(diǎn)，成為美空軍重點(diǎn)發(fā)展的先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)（ABMS）的重要組成部分。

XQ-58A“女武神”

XQ-58A“女武神”是由美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室與Kratos公司合作開發(fā)的新型無人機(jī)，是“低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)”（LCAAT）計(jì)劃的一部分。該機(jī)采用隱形技術(shù)，火箭助推彈射起飛、傘降回收，機(jī)身呈梯形，有一個(gè)V型尾翼，還有一個(gè)S形的進(jìn)氣道，配備高效率的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，可執(zhí)行有人/無人協(xié)同空戰(zhàn)、對(duì)地打擊任務(wù)，并可作為F-22和F-35不同數(shù)據(jù)鏈間的中繼翻譯機(jī)，以強(qiáng)化空戰(zhàn)體系聯(lián)通性。

UTAP-22無人戰(zhàn)斗機(jī)

UTAP-22又名“灰鯖鯊”，是Kratos公司在BQM-167A“火蜂”靶機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)改造的先進(jìn)無人戰(zhàn)斗機(jī)，與XQ-58A類似，該機(jī)采用隱身設(shè)計(jì)，可攜帶空空導(dǎo)彈、制導(dǎo)炸彈等多元化武器，可作為F-35、B-21等有人機(jī)的無人僚機(jī)，亦可單獨(dú)執(zhí)行察打一體任務(wù)。該機(jī)價(jià)格低廉，已初步驗(yàn)證了有人/無人編隊(duì)的可行性，美軍正繼續(xù)挖潛，全面賦能新興作戰(zhàn)樣式。

2.無人蜂群

Kratos公司正與Dynetics公司合作，負(fù)責(zé)生產(chǎn)“小精靈”X-61A無人機(jī)，這也是該公司在無人蜂群領(lǐng)域內(nèi)的主要布局裝備。

“小精靈”（Gremlins）是DARPA于2014年開展的分布式低成本無人機(jī)項(xiàng)目。“小精靈”無人機(jī)是一種小型、網(wǎng)絡(luò)化、蜂群作戰(zhàn)型無人機(jī)，屬于“半一次性”（盡可能回收并重復(fù)使用）的偵察與電子戰(zhàn)無人機(jī)，可以由C-130運(yùn)輸機(jī)攜帶至防區(qū)外并發(fā)射，無人機(jī)蜂群通過三角定位、時(shí)頻差等無源精確定位與瞄準(zhǔn)技術(shù)，綜合利用多平臺(tái)上的偵察資源、統(tǒng)一進(jìn)行任務(wù)的動(dòng)態(tài)分配，為引導(dǎo)目標(biāo)信號(hào)干擾提供決策，壓制敵方導(dǎo)彈防御系統(tǒng)、切斷敵方通信乃至向敵方數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中注入惡意代碼，即“賽博攻擊”等功能，或引導(dǎo)精確火力打擊。目前該機(jī)已獲得X-61A的官方編號(hào)，已于2021年底成功實(shí)現(xiàn)首次空中回收，達(dá)到項(xiàng)目發(fā)展的重要里程碑。

發(fā)展啟示

作為近年來美國軍方無人機(jī)項(xiàng)目的最主要合作者，Kratos公司無人機(jī)裝備的項(xiàng)目特征、研發(fā)手段和戰(zhàn)場能力具備較高的研究價(jià)值。通過上文對(duì)Kratos公司無人項(xiàng)目簇的具體分析，可歸納出美軍無人機(jī)技術(shù)發(fā)展具備以下三大趨勢：

從裝備特征角度看，低成本、可消耗性已成為美國新一代無人作戰(zhàn)飛機(jī)核心特征。美空軍當(dāng)前非常強(qiáng)調(diào)無人機(jī)的規(guī)模優(yōu)勢，利用數(shù)量向?qū)κ质┘痈邚?fù)雜性，量變引起質(zhì)變，使其難以做出正確決策，擾亂敵方戰(zhàn)場配置，消耗敵方有限的作戰(zhàn)資源，是實(shí)施“決策中心戰(zhàn)”，獲取戰(zhàn)場決策優(yōu)勢的關(guān)鍵途徑。與傳統(tǒng)“全球鷹”、MQ-9價(jià)格昂貴的大型裝備不同，忠誠僚機(jī)、“小精靈”等新型無人機(jī)都強(qiáng)調(diào)控制成本，其將作為戰(zhàn)場“耗材”，充當(dāng)戰(zhàn)場突前節(jié)點(diǎn)浪費(fèi)敵方作戰(zhàn)資源（包括雷達(dá)探測資源、防空火力資源等），獲取體系整體優(yōu)勢，提升效費(fèi)比。

從研發(fā)角度看，開放式架構(gòu)已成為系統(tǒng)快速研發(fā)、升級(jí)的關(guān)鍵抓手，以高超聲速、人工智能為代表的顛覆性技術(shù)將廣泛應(yīng)用于下一代裝備。Kratos公司在無人機(jī)研發(fā)中廣泛采用開放式架構(gòu)，應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)，便于對(duì)目標(biāo)模塊采用新技術(shù)、新算法進(jìn)行升級(jí)，不會(huì)對(duì)其他模塊產(chǎn)生影響，有效提升整體效能，這也契合了美國空軍提出的“數(shù)字世紀(jì)”系列概念：旨在快速開發(fā)和購買小批量的，預(yù)期使用壽命相對(duì)較短的作戰(zhàn)飛機(jī)；在新興技術(shù)應(yīng)用上，利用人工智能和高超聲速能力全面賦能新概念無人機(jī)，很可能將極大地改變未來空戰(zhàn)場態(tài)勢格局。

從作戰(zhàn)角度看，先進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)將成為分布式空戰(zhàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。從應(yīng)用前景看，Kratos公司發(fā)展的各種無人機(jī)型將在美空軍作戰(zhàn)體系中承擔(dān)重要任務(wù)：在戰(zhàn)場打擊方面，XQ-58A“女武神”和UTAP-22無人戰(zhàn)斗機(jī)可作為武器射手，承擔(dān)對(duì)空/對(duì)面打擊任務(wù)；在戰(zhàn)場感知方面，包括OBSS無人機(jī)、小精靈在內(nèi)的多款機(jī)型將作為先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)（ABMS）的重要組成部分，可部署于高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)搜集戰(zhàn)場信息，依托先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)，能夠與全域多元化同構(gòu)/異構(gòu)作戰(zhàn)單元實(shí)現(xiàn)高效信息共享，獲取信息優(yōu)勢，能夠確保“先敵感知、先敵決策、先敵打擊”，以爭取戰(zhàn)場主動(dòng)權(quán)。