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2020年国外航空科技发展综述
来源:中国航空工业发展研究中心 | 作者:吴蔚 | 发布时间: 15天前 | 264 次浏览 | 分享到:
一代战斗机具有隐身、高机动性等特征,并且按有人机-无人机协同作战设计,是未来夺取空战优势的核心装备......
       持续推动新型作战飞机发展
       01 美俄新型战略轰炸机开展原型机制造
       美俄将新型远程轰炸机作为空基战略威慑能力的重要组成,并积极推动发展。
        俄罗斯联合航空制造集团5月已开始制造首架PAK DA 下一代远程隐身战略轰炸机,将于2021年完成飞机总装,预计2025-2026 年实现首飞。美空军快速能力办公室主任8月表示,B-21轰炸机首架原型机正在总装、已初具雏形,航电专用飞行试验台已开始部分飞机机载子系统试飞。B-21首飞时间将不早于2022 年。
       02 多国下一代战斗机研发迈出实质性步伐
       下一代战斗机具有隐身、高机动性等特征,并且按有人机-无人机协同作战设计,是未来夺取空战优势的核心装备。
       美空军下一代战斗机全尺寸验证机首飞。美空军负责采办的助理部长威尔•罗珀9月宣布“下一代空中主宰”(NGAD)战斗机全尺寸演示验证机已完成首飞并进行多轮次试飞,系统工程、数字工程技术助力美空军下一代战斗机发展加速。美空军2019年提出采用“数字化百系列”模式发展下一代战斗机,即用数字化快速创新方法,在极短的时间内研发并小批量生产出采用最佳技术的新型战斗机,最终形成不同技术特征的战斗机组成的战斗机家族。
       欧洲国家合作的下一代战斗机进入验证机研制。法德西三国2月授予法国达索飞机、空客公司等合同,启动“未来作战航空系统”(FCAS)项目演示验证机研制工作。“未来作战航空系统”以“下一代战斗机”(NGF)为核心,包含有人机、无人机和机载武器等互联并协同作战“系统簇”,其中NGF计划2035年后服役。
       英国开展“暴风”战斗机早期设计研究。英国BAE系统公司2020年上半年开展了“暴风”战斗机缩比模型风洞试验,并与罗罗、威廉姆斯高级工程公司等合作,研究“暴风”战斗机动力系统方案和开发能量管理技术,探讨采用混合电或全电推进方案可能性。
       日本启动新战斗机研制。日本防卫省4月宣布组建下一代战斗机管理专职团队,标志项目正式启动。9月日本发布F-X战斗机项目招标书,计划2035年战斗机进入服役,并采用对外合作开发模式,10月底授予三菱重工(MHI)研制合同。到11月有美国、英国的三支团队参与投标,日本将选定一支合作团队。
       发展无人机新技术能力
       01 低成本无人作战飞机研发取得进展
       低成本无人作战飞机采用隐身设计,可与隐身战斗机协同作战。美空军研究实验室“低成本可消耗飞机技术”(LCAAT)项目的XQ-58A技术验证机1月在第4次试飞中达到更高飞行高度。英国国防科学与技术实验室6月完成“轻量级经济可承受创新作战飞机”(LANCA)计划下发展无人机技术验证机的“蚊子”项目1年期初始阶段研究,将选择团队进入第2阶段的优化设计,计划2022年开展无人机试飞。波音澳大利亚公司“空中力量编组系统”(ATS)无人机首架原型机5月总装下线,10月完成低速滑行试验,即将首飞。该机是波音为澳大利亚皇家空军研制的能与有人战斗机编队作战的“忠诚僚机”,具有较强的经济可承受性和作战灵活性。 
       02 开展蜂群无人机试验
       蜂群无人机以数量优势、作战灵活性强、抗毁能力强成为当前发展热点之一。美国防高级研究计划局(DARPA)X-61A“小精灵”空中投放回收蜂群无人机于2019年11月成功首飞,2020年7月完成系留飞行、受控空中发射和自由飞行试验的第二轮试飞。9月,DARPA和美空军增加X-61A项目第四阶段工作,将聚焦压制/摧毁敌防空作战能力验证。面向地面部队城市巷战应用场景的DARPA“进攻性蜂群战术”(OFFSET)项目2020年1 月、9月开展第3次、第4次外场试验,分别演示了异构蜂群无人机完成城区突袭任务以及无人车辆、蜂群无人机自主定位可疑目标、保卫多个模拟目标的能力。英国“多架无人机轻松工作”(MDMLW)项目探索1名操作员控制20架小型蜂群无人机的技术可行性和军事应用,3月成功完成飞行验证。
       03 加强无人机空战技术研发
       美军不断加强无人机空战技术的研发,以实现有人机-无人机协同作战。DARPA分别于5月、7月、11月授予多个合同,全面推动“空战进化”(ACE)项目研究工作,研发自动化格斗技术、全尺寸空战试验平台、智能空战算法。ACE项目发展无人机空战格斗自主决策和智能空战算法,突破无人机近距格斗空战关键技术。DARPA为摸清相关人工智能技术的水平,还开展了“阿尔法空中格斗”试验竞赛。在8月的竞赛中,人工智能“飞行员”程序在模拟空战中以5比0的成绩击败了F-16人类飞行员。美空军加快“天空博格人”(Skyborg)项目发展,7月至9月授予波音、通用原子航空系统等共计13家公司合同,开发“天空博格人”空中平台、自主系统等,并开展原型化、实验等工作。“天空博格人”项目旨在发展更具可信性的自主飞行管理和自主空战决策软件,并将自主可消耗无人机技术与开放任务系统集成,实现有人机-无人机协同作战。
       发展跨平台协同空战能力
       随着数字化、信息化水平提升,装备之间的相互联系和协同正变得日趋紧密,分布式作战、多域协同作战已成为空战能力发展的重要方向之一。
       欧洲“未来作战航空系统”开发“空战云”跨平台作战能力。2月,空客公司与泰雷兹集团签署开发协议,将联合开展“未来作战航空系统”的“空战云”结构设计及第一阶段演示验证。“空战云”将实时联通和同步空战所有平台,支撑信息处理和分发,增强态势感知和合作式行动。
       美空军加快先进战斗管理系统(ABMS)发展。先进战斗管理系统是美空军提出、旨在连接陆海空天网络多域的先进战场管理指挥控制系统,有望成为美军联合全域指挥控制(JADC2)的基础体系架构。其核心是利用云、数据管理、人工智能、敏捷软件开发等先进数字技术,实现跨网络数据共享、提高决策速度。2019年12月至2020年9月,ABMS项目在授出研发合同的同时开展了3次演示实验,验证了通过先进战斗管理系统实现空中、地面装备平台间的数据快速传递与融合。11月,美空军快速能力办公室成为该项目的执行办公室,ABMS系统进入边研制开发边交付应用的新阶段。
       航空装备寿命周期变革
       航空装备研制项目复杂、产品集成度高,并且要同时满足技术、成本和进度目标要求。航空制造业正通过大力推动数字工程,应对这些挑战并不断创新。数字孪生是真实产品或过程的虚拟表示,在产品寿命周期应用数字孪生可在产生真实产品或设施前,模拟、预测和优化产品和制造系统。数字线索技术将产品及制造和使用过程的数字孪生连接在一起,实现多学科过程、产品寿命周期数据的综合集成和可追述,促进航空产品寿命周期的成本降低和效益提升。美空军的新机研制,从T-7A“红鹰”高级教练机到NGAD战斗机使用数字工程技术大幅压缩了设计周期。英国BAE系统公司在缩比模型风洞试验前,使用数字孪生开展“暴风”战斗机虚拟设计和试验,数字孪生还将贯穿“暴风”战机从初始设计到制造与保障的整个寿命周期,并应用到BAE系统公司战斗机工厂开发中。
       探索新技术军事航空应用
       电动垂直起降航空器凭借环保、使用灵活、运营维护成本低等优势在城市空运领域正迎来爆发式发展,其军事应用也已提上日程。美空军2月启动“敏捷至上”项目,面向载人和载货需求,支持全电或混合电推进垂直起降航空器设计和演示验证,探索该航空器在人员投送与撤离、后勤运输、搜救等军事任务中的可行性,目标是2025 年前后实现部署应用。
      5G具有高带宽、实时、密集连接等特点,在航空领域的作战训练、装备保障维护、子系统无线联通以及装备生产制造等方面具有应用前景,国外已开始应用探索。2020年美军开始进行军事基地5G网络建设和应用试点。美空军年初与商用5G无线网络供应商合作,对10个空军基地进行5G网络改造、提高运行效率。美空军还在与美国防部合作开展5G应用试点,包括在刘易斯-麦科德联合基地开展5G 支持的增强现实和虚拟现实任务规划与训练,在希尔空军基地开展雷达与5G系统电磁频谱共享试验,在内利斯空军基地开展利用5G连接分散的指挥与控制系统试验。英国实施5G技术应用到航空制造过程研究。2月英国启动“5G编码”项目,在国家复合材料中心(NCC)部署一个5G专用网络,探索工业环境中5G专用网络新的业务模型和相关新技术,研究5G技术在改进复合材料设计和生产过程的应用。国家复合材料中心以加速航空复合材料设计制造发展为关键领域,其作为5G应用试验平台,将孵化出后期可推广到企业的应用方案。(中国航空工业发展研究中心)