美国加速发展低成本无人作战飞机

许赞

在分析美国发展低成本无人作战飞机背景的基础上，系统梳理了美国当前正在实施三型低成本无人作战飞机项目，对各型低成本无人作战飞机的设计特点、研制进程、使用模式进行了深入分析，总结提出了低成本无人作战飞机的技术重点和潜在影響。

近年来，随着国际战略形势环境的变化，美国逐步将国防建设重心调整为应对大国博弈的高强度局部冲突，加快了新一代航空武器装备的发展。然而，受限于高性能先进作战飞机的价格不断攀升，美军空中力量规模仍整体呈缩减态势，难于通过大规模更新换代来解决该问题，为此美军开展了低成本无人作战飞机相关技术研究工作，美国航空工业界也积极响应，推出了多个低成本无人作战飞机方案。2019年3月5日，美国克里斯托安全防卫解决方案公司设计制造的XQ-58A技术验证机完成了76min的首飞。这标志着美空军在研究和验证具有有限寿命/架次的低成本攻击无人机技术和装备概念取得了阶段性进展，为其构建质量与数量并优的空中优势能力奠定了基础。

低成本无人作战飞机是解决美军重塑规模与性能优势的重要探索

当前先进高性能军机高技术化、高度复杂化的基本特征将导致采办成本骤增是难以避免的趋势，同时作战人员费用也在随之提高。冷战结束以来，美空军规模一直呈缩减态势，其人员数量减少了30%、飞机数量减少了37%。美空军部长威尔逊已指出，当前的空军规模已“过小”，作战中队的数量需要由312个增加到386个，然而国防预算难于支撑才办现有航空武器装备实现这一目标，质量、规模、效能间的矛盾如何得以平衡和兼顾将是美国装备建设部门面临的共同问题。另一方面，现有航空武器装备严格的装备采购标准和研制规范，确保了武器装备的性能和质量，使之能够在长期的寿命周期达到所要求的高可靠性，但是这同样导致了研制、鉴定和生产新型航空武器装备的成本和时间大大增加，这就要求航空武器装备研究人员探索装备研制的新途径，降低装备采办成本、缩短研发和生产周期，以灵活应对新兴威胁。

着眼解决这一问题，美国国防部和美国空军期望通过创新无人机系统设计概念和流程，充分发挥无人机系统固有优势，综合权衡各项性能需求与使用要求，为确保所需作战性能的前提下，显著降低采办和作战使用成本。2016年时任美国空军负责科学技术与工程助理部长帮办David Walker在众议院武装力量委员会作“分解无人机系统获取空军未来作战概念和国防部第三次抵消战略提及的作战敏捷性创造了可能”报告中高度评价了低成本可消耗飞机技术验证项目，将其视为可创造巨大机会的新兴能力，低成本可消耗无人作战飞机XQ-58A项目军方主管认为未来美国空军机队很可能由与现在相比更少的高端作战飞机和大量的低成本可消耗攻击无人机构成。高性能、低成本无人作战飞机将带来改变游戏规则的能力，在未来空中对抗中将同时形成数量与规模的优势，并取得与竞争对手相比更为显著的成本优势。

美国低成本无人作战飞机主要项目情况

XQ-58A低成本可消耗飞机技术（ LCAAT）的验证机（LCASD）项目

2015年，美国空军研究试验室组织洛克希德·马丁公司、克瑞拓斯安全防卫解决方案公司、波音公司等6家美国航空航天知名企业开展低成本可消耗飞机技术研究;2016年7月，靶机制造商美国克瑞拓斯安全防卫解决方案公司获得XQ-58A技术验证机合同，美国空军先期投资730万美元（公司自主投资3350万美元），用于研制和制造3架技术验证机，后期规划约1亿美元的技术成熟和深化投资。

2019年3月，合同授予31个月后，XQ-58A首架验证机完成首飞，根据目前透露的试飞计划，后续还将完成两个阶段4次试飞，剩余试飞工作的重点是评估系统工程、气动力性能和发射回收系统，同时初步建立面向有限寿命需求的剪裁设计和制造标准，获取可消耗飞机成本模型相关成本数据。此外，XQ-58A在完成低成本可消耗飞机技术验证项目后，还可能参与美空军“忠诚僚机”项目的飞行演示验证工作。

XQ-58A采用中等后掠角中单翼、V型尾翼、背负式进气道隐身化布局，机长8.84m，翼展6.7m，最大飞行高度13716m，最小飞行高度15m，最大飞行速度Ma0.85，航程8700km，有效载荷不少于230kg。现配装单台威廉姆斯公司FJ33-5型涡扇发动机，起飞推力约746.6kg.g。设计有2个内埋式武器舱，可各挂载1枚AIM-120中程空空导弹或GBU-39型小直径炸弹，并具备翼下外挂能力。采用开放式任务系统架构，具备不依赖跑道起降能力，起降模式很可能采取克瑞拓斯安全防卫解决方案公司在靶机方面的经验，即采用导轨火箭助推发射/降落伞着陆模式，可重复使用并具有有限的使用寿命/架次。从已经公布的设计方案看，×Q-58A的最终设计至少经历两轮大的调整，整体布局更为扁平，更多地考虑了隐身性能需求，背负式进气道由早前的简单式调整为二元可调，并显著增大了进气截面积，同时机翼展弦比明显加大，V型尾翼的面积不仅增加，同时采取了切角设计。

波音公司“空中力量编队系统”项目

2019年2月，波音公司在澳大利亚航展上，展示了为澳大利亚空军“忠诚僚机——先进开发项目”项目研制的新型低成本隐身无人作战飞机：空中力量编队系统（ ATS）。该机由波音防务澳大利亚公司负责，“鬼怪”工厂国际部参与了设计工作，号称是美国本土以外最大的无人机投资项目，该无人机在澳大利亚完成首批3架试验机的全部制造工作，计划于2020年完成首飞，除装备澳大利亚空军外，还计划出口全球。

ATS机长38 - 40ft，航程超过2000nm，采用隐身化设计、中单翼布局、外倾全动双垂尾、两侧进气、单发;采用模块化配置，可携带包括武器在内的多种载荷，便于快速更换载荷重构能力。

ATS是一种半自主多任务系统，配合有人机在危险作战环境中执行一系列任务，将由伴飞飞机或地面站控制实现半自主飞行。根据目前公布的任务构想，一架有人机平台将可指挥控制4-6架无人协同作战，适配的有人机包括E-7预警指挥机、EA-18G、F/A-18E/F、P-8等，初始构型聚焦于情报监视和侦察任务、电子战，未来将可承担空战认为，并成为大型有人空中预警监视平台的护卫盾牌。

DARPA的“飞行挂架”项目

作为美国探索颠覆性作战能力的先锋，美国国防高级研究计划局（ DARPA）也高度重视低成本无人作战飞机概念与技术的发展。2017年9月，美国国防高级研究计划局（ DARPA）战略技术办公室在国防部小企业创新研究（ SBIR）计划中公布了“‘飞行导弹挂架’设计与快速制造技术”项目，旨在探索可发射AIM-120空空导弹及其它制空武器的低成本空战无人机平台及其快速批量制造技术。

“飞行导弹挂架”（ FMR）无人作战飞机概念是一种高度简化、具有有限飞行和作战功能、可支持快速批量生产（ 500架/月）的可消耗无人作战飞机平台。根据DARPA提出的作战概念要求，“飞行导弹挂架”无人作战飞机主要用于配装美军第四代战斗机（如F-16、F/A-18等），既具备战斗机专用挂架的功能，当挂载于战斗机时可发射其携带的各类武器弹药，也可以由载机发射，飞行至指定目标空域，完成巡航飞行和武器发射任务，作为前出/伴飞僚机实现有人/无人协同空战能力。

“飞行导弹挂架”因其一次性飞行使用特性，设计高度简化，根据DARPA公布的初步概念图像，采用了具有诺斯罗普·格鲁门“曲柄风筝”布局特点的外形（类似最新曝光的诺斯罗普新概念飞机模型之一），背负式进气道，可折叠或伸缩式主机翼，机身下直接外伸出2个AIM-120空空导弹挂架。

现阶段，对于“飞行导弹挂架”无人作战飞机概念的主要性能要求包括：具备执行视距和超视距制空作战任务能力;至少具备挂载1枚AIM-120空空导弹的能力，最好可挂载2枚导弹，并应考虑具备挂载小直径炸弹及特定载荷吊舱的扩展能力;当挂载全部武器时能够满足F-16或F/A-18系列飞机2000lb级（约907kg）武器外掛点的装载能力限制要求;一旦由载机发射，具备按照预设航路巡航飞行能力，并能够以最大速度Ma0.9马赫飞行20min;处于挂载状态或独立飞行状态下均具备发射所挂载武器的能力;未经发射，则要求其具备重复使用性，一旦被发射，则无须能够重复使用;处于独立飞行状态时，一旦所挂载武器已发射，则可不再具有飞行能力;鉴于该机的可消耗特性，因此要求仅配装有限的任务系统，包括小型无线电通信装置及其电源系统和天线系统，该装置主要用于接收载机的控制指令信息，需要满足Link-16、武器数据链以及其他可满足快速制造的低成本军用数据链的尺寸、重量、功耗和冷却需求。

低成本无人作战飞机的发展获或将推动无人机系统设技术与理念的创新

美国当前推出的低成本无人作战飞机是在实现低成本的同时，确保了实现其作战目标的性能，在此基础上对其它非核心能力进行大幅削减。如×Q-58A和APTS预设了与第五代战斗机（F-22/F-35胁同作战，因而保持了隐身性能的设计取向，而“飞行挂架”因其配装第四代战斗机及一次性使用特性，大幅简化了机体设计。这一特征也反映了新一代低成本无人作战飞机的重要特点：以作战概念和性能需求为核心，大幅优化、简化功能配置，以实现低成本目标。

洛克希德·马丁公司的在低成本飞机技术领域的研究显示“与其他战术装备间的关系不仅意味着该型装备如何使用，同时也是降低成本的重要使能因素，因为我们不可能在潜在的对抗环境下（为每架飞机）配装所有需要的装备。”因此，需要建立以任务需求为核心的能力权衡和标准规范剪裁，按照作战概念与使用环境，剪裁使用与之相适用的设计准则与规范要求，通过飞机设计理念的创新实现低成本目标。

另一方面，实现低成本、适度性能的无人作战飞机也需要低成本飞机设计技术与理念创新。美国空军研究表明，实现低成本目标需求在低成本结构部件、低成本小型发动机和低成本多功能传感器等多个技术领域实现创新。

近年来，着眼应对未来持续空中强对抗作战，美国军方和航空制造商已开展多个低成本无人作战飞机平台研究项目，如能达到其设计性能和成本约束，意味着批量装备此类飞机将实现以较低的采办成本显著拓展美国空军空中作战能力，同时其可大规模快速生产的潜能，将使美空中作战能力在战时得到持续快速补充成为可能，解决当前美空军高性能作战飞机规模缩减所可能产生的持续作战能力削弱的问题，在已形成质量优势的基础上，形成和强化对潜在作战对手的数量优势。低成本无人作战飞机将实现以低采办和使用成本提供改变游戏规则的战斗能力，将对未来空中对抗环境和航空装备体系发展产生深远的影响。