2018年，世界各軍事強國特別重視科技創新這一作戰能力提升途徑，使先進航空技術領域又催生出了一系列重要的研究成果。例如，爲探索未來空中作戰裝備和樣式，美、歐均在構想分佈式空中作戰。運輸無人機、臨近空間太陽能無人機及人工智能技術在軍民用領域都存在巨大需求，發展勢頭迅猛。根據反恐戰爭經驗，爲增強複雜環境中的態勢感知能力，美軍特別重視發展巷戰無人機技術。另外，國外在機載定向能武器技術領域也取得諸多進展，值得密切關注。當前在研的先進航空技術可比沃土，未來的航空型號將充分吸收其養分茁壯成長。本文總結了2018 年國外先進航空技術的重要發展成就，提出了一些觀點。

一、分佈式空中作戰技術

最近幾年，美、英等軍事強國不斷探索未來空中作戰的裝備形態和作戰樣式，並均把具備有人-無人協同特徵的分佈式空中作戰識別爲重要的研究方向。美國國防預先研究計劃局（DARPA）提出“馬賽克戰”概念，認爲當前的裝備體系是“拼圖”，每個型號均有各自獨特的功能，缺一不可。而未來的裝備體系應該是具備可消耗性和網絡化協同特點的“馬賽克圖”，即靈活組合大量低成本傳感器、指揮控制節點和武器平臺，利用網絡化作戰，實現高效費比，形成新的不對稱優勢。此外，2018年11 月，英國智庫皇家聯合軍種國防研究所（RUSI）發佈了《下一代戰機：威脅展望與潛在解決方案》報告，認爲在充斥大量傳感器的未來高對抗空域，不被發現極其困難。因此，在繼續發展下一代有人戰機的同時，應發展無人作戰飛機，通過有人-無人協同實現空中優勢。

根據DARPA 定義，分佈式空中作戰是着眼於未來強對抗環境而探討的全新作戰樣式，主要思想是將昂貴大型裝備的功能分解到大量中、小型平臺上，設想讓大量高度網絡化協同、功能各異的中小型無人機與少量高端有人/無人裝備配合作戰，實現降低裝備發展成本、提高作戰冗餘度和靈活性、維持或擴充裝備數量、在強對抗環境中取得壓倒性空中優勢的目的。

分佈式空中作戰的核心是有人-無人協同。在有人機方面，未來六代機爲了繼續增強生存力，必將進一步提高隱身性能，並會重視速度、敏捷性和電子戰等能力的發展。這將使六代機的全壽命週期成本更高、裝備數量更少，在空戰中主要發揮刀尖和指控的作用。在無人機方面，將包括各種與有人機協同的無人僚機及蜂羣無人機，它們都具備裝備數量多、成本低、可消耗和使用靈活等特點。蜂羣無人機作戰時，作戰人員對蜂羣整體發送指令，蜂羣內部各無人機通過自主協同完成任務，故在分佈式空中作戰中可把由幾十或成百架組成的一組蜂羣當作一架無人僚機使用。

美軍是分佈式空中作戰概念的提出者，實施了大量技術研發項目，部分項目開展了飛行演示驗證。梳理美軍分佈式空中作戰各研究項目，可認爲體系集成和技術試驗（SoSITE）項目是負責頂層設計，主要研究分佈式空戰開放式體系架構和開放式任務系統技術。美國空軍研究實驗室（AFRL）的低成本可消耗飛機技術（LCAAT）項目和DARPA 的分佈式作戰管理（DBM）項目主要面向無人僚機，前者研發XQ-58A 平臺，後者研究無人僚機的指揮控制和任務規劃。DARPA 的小精靈和拒止環境中的協同作戰（CODE）項目主要面向蜂羣無人機，前者研究無人機平臺和空中發射回收技術，後者探索蜂羣的指揮控制和任務規劃。

SoSITE 項目目前由DARPA 和AFRL 共同負責，着重探索開放式體系架構技術，以美軍現有能力爲基礎，把單一裝備的空戰能力分佈在大量可互操作的有人和無人平臺上，實現各種先進機載系統和機載武器的即插即用，極大提升分佈式作戰的靈活性。2018年7月，項目在對抗空域開展了一系列飛行試驗，驗證了一種被命名爲“縫合”的全新集成技術，實現了地面站、飛行試驗牀（可能是半物理飛行試驗系統）、C-12 和飛行試驗飛機之間的互操作。“縫合”技術的實現基於洛馬公司臭鼬工廠的“愛因斯坦盒”系統，即面向複雜組織體的第二版開放式系統架構任務計算機（EMC²）。

LCAAT 項目的驗證機被美國空軍命名爲XQ-58A。該機採用中等後掠角中單翼、V 型尾翼、揹負式進氣道隱身化佈局，機長8.84m，翼展6.7m，最大飛行速度達到馬赫數0.85，航程8700m，有效載荷不少於230kg，成本低於200萬美元。根據AFRL 設想，XQ-58A的定位是有人-無人編隊中的無人僚機，計劃於2018 年年秋季首飛，但目前未見報道。

分佈式空中作戰涉及的裝備數量多、分佈廣，網絡化協同是核心。但由於強對抗環境干擾強烈，通信和協同不確定性較大。因此，DARPA 和AFRL 共同實施了DBM 項目，發展先進算法和軟件，提高任務自適應規劃和態勢感知等能力，幫助履行戰場管理任務飛行員進行快速且合理的決策，在強對抗環境中更好地執行分佈式空中作戰任務。2018 年3月，DARPA 向BAE 系統公司授出項目第三階段合同，並披露了部分設計細節。DBM 系統配裝了兩種軟件：網絡對抗環境態勢理解系統負責構建可分享至每個平臺的統一作戰場景，反介入實時任務管理系統爲每個平臺制定合適的任務和飛行路徑。執行任務時的工作流程大致爲：DBM 系統首先把任務分解，明確各平臺的工作，然後持續對網絡狀態進行評估，一旦發現中斷，每個平臺將不斷評估自己獲取的信息的重要性等級以及其他平臺的具體位置，在網絡聯通後迅速交換重要信息，更新態勢圖，進行任務重規劃，重新明確每個平臺的任務。在項目第二階段，DBM 系統成功開展飛行驗證，第三階段將實施更加複雜的試驗。

小精靈項目由DARPA主管，空軍情報監視偵察部門後來也參與其中，目標是研發蜂羣無人機平臺及空中發射回收等技術。2018年4月，Dynetics 公司獲得第三階段合同，公佈了無人機和發射回收系統構型。無人機與巡航導彈相似，橫截面呈類三角形，便於隱身。主翼爲平直下單翼，回收時可整體轉動90°，與機身軸線平行，便於收回進機艙內部。尾翼呈X 型，在獲得穩定性和操縱性前提下，顯著降低了尾翼的橫向尺寸。類似空中加油受油管的對接機構藏於機背內部，回收時可從機身內向上翻起。發射回收系統由絞車、線纜、線纜末端的對接裝置、機械爪等部件組成，與目前成熟的空中加油系統相仿。發射時，無人機的對接機構與發射回收系統的對接裝置相連，之後由絞車和線纜從C-130尾艙門向外投放。到達安全距離後，無人機與對接裝置分離，憑藉自身動力向前飛行。回收過程類似於空中加油。首先，線纜末端的對接裝置與無人機的對接機構對接。之後，無人機發動機停車，機翼摺疊，並被線纜拖至尾艙門附近。最後，機械爪抓住無人機， 把其放回機艙。近期，DARPA 對該發射回收系統開展了與安全發射和對接相關的飛行測試，並計劃於2019 年下半年在C-130 運輸機上實施多架無人機的發射回收試驗，回收速率爲30min/4 架。

小精靈項目無人機和空中發射回收系統方案

CODE項目通過發展先進算法和軟件，探索蜂羣無人機的自主和協同技術，使蜂羣在一名操作人員管理下協作完成發現、跟蹤、識別和攻擊目標等任務。2018年11月，6架真實的和24架虛擬的無人機在真實/虛擬/構建（LVC）的環境中開展了地面和飛行試驗，驗證了CODE 蜂羣無人機在強對抗環境中針對非預期威脅的適應和應對能力。無人機羣可有效分享信息，協作規劃和分配任務，制定協調的戰術決策，並在最小通信情況下合作對動態、高威脅環境進行響應。DARPA 正深入發展CODE技術，2019年春天結束後項目將全部轉化至海軍航空系統司令部。

除了美軍，法國和德國聯合研發的未來作戰航空系統（FCAS）也與分佈式空中作戰密切相關。FCAS包括隱身戰鬥機、中空長航時無人機、超隱身無人作戰飛機、未來巡航導彈和蜂羣無人機等平臺。爲支持FCAS構想，2018年9月，空客集團進行了有人-無人編隊的飛行試驗，在一架有人指揮控制飛機上的任務指揮官控制了5 架Do-DT25噴氣式靶機。

法國和德國的FCAS構想

二、運輸無人機技術

運輸無人機是最近幾年無人機領域的熱點，也是軍民融合重要的發展方向。目前總的發展態勢是：民用市場空間廣闊，各公司自籌經費研發；軍用領域也有需求，美軍將進行試驗驗證。

在民用領域，運輸無人機主要以垂直起降電動力或混合動力爲主，應用方向爲飛行出租車、快遞物流、搶險救援、海上石油平臺補給等。2018年1月，波音公司推出了可載重227 kg 的CAV 電動無人運輸原型機。該原型機融合了極光飛行科學公司電動垂直起降技術和波音風險投資部門HorizonX獲得的一系列自主化軟件，目前已完成初始飛行試驗。貝爾直升機公司公佈了“自主交通艙”（APT）尾立式起降電動貨運無人機，機翼最大可傾轉45°。中型APT 可飛行140~370km，大型APT 能飛行555km。貝爾公司認爲APT 還可滿足軍事後勤需求，爲士兵提供補給。

在軍用領域，運輸無人機多爲垂直起降或空投滑翔構型，可遂行傷員後送、藥品等補給運輸、傳感器預置等任務。由於軍、民用垂直起降類運輸無人機的共用技術較多，故以民參軍可能是這類無人機的發展途徑。美國耶茨電子空間公司2014 年開始研發GD-700無聲箭頭無人運輸滑翔機。它成本低於10 000美元，可從37~79km的防區外投送317.5kg貨物。目前，公司正爲美國海軍陸戰隊作戰實驗室（MCWL）生產10 架全尺寸飛機，其中6 架已建成，正開展飛行測試，以總結性能特徵。2018年8月，美國陸軍發佈中型運輸無人機原型機徵詢書，尋求運輸彈藥、水及食物的電或燃油動力無人原型機，載重272kg，最大起飛質量600 kg。2018年12月，美國海軍宣佈於2019年3月的先進海軍技術演習中開展垂直起降運輸無人機爲艦船補給的試驗，屆時將邀請各機構展示各自的無人機。海軍要求無人機載重9.1~22.7kg，速度不低於74km/h，飛行高度不超過610m，在不依靠其它發射回收設備情況下實現起飛和着陸。成功演示的機構可能獲得海軍的原型機合同，而波音公司的CAV 和貝爾公司的APT 無人機將是有力競爭者。

無聲箭頭運輸無人滑翔機

三、臨近空間太陽能無人機技術

臨近空間太陽能無人機在大氣層內以月或年爲單位飛行，在軍民用領域均有使用需求且技術通用性較強。民用方面，可開展移動信號發送、邊境監視、大氣研究等業務；軍用方面，能執行廣域情報監視偵察、通信中繼、早期預警等任務。臨近空間太陽能無人機並不是新出現的概念，國外已發展數十年，說明對這類飛行器確有需求，但一直未出現實際應用的型號。最主要的原因還在於基礎技術尚未取得重大突破，如光電轉換效率低、電池能量密度低等，導致載重極小等諸多不足。另外，這類飛行器翼展較大，導致運輸困難和對機場條件要求高，另外飛行速度也較緩慢，因此使用模式大多是在本土周邊某一區域上空持續徘徊。最後其生產數量有限，對企業來說經濟效益較低。目前，臨近空間太陽能無人機總的發展態勢是：民用領域由於技術和政策影響，發展受挫；軍用領域美、歐齊頭並進，即將實際應用。

在民用領域，2018年7月，臉書公司決定放棄天鷹座太陽能無人機的研發。該機旨在爲偏遠地區提供互聯網服務，翼展42m，有4個電機，巡航高度18~28km，可保證50km 範圍內90天的通信服務。未來臉書公司將與空客公司合作開發飛控系統和高密度電池等更底層的技術。此前，谷歌公司也放棄了開發類似無人機的計劃。除了技術，缺少電磁頻譜使用權和監管環境的限制也是阻礙應用的重要原因。

在軍用領域，2018年8月，空客公司西風S 太陽能無人機創造了新的續航時間世界紀錄，達到25天23h57min。該無人機翼展25m，載重5 kg，起飛質量小於75 kg，白天飛行高度約22.5km，夜間依靠電池也能保持在15.2km。目前，英國國防部訂購了3 架該機，正在加緊建造中。西風S的有力競爭者是英國BAE 公司和棱鏡公司合作開發的PHASA-35。該機質量爲150kg，翼展35m，有效載荷15kg，留空時間1年，將在2019 年首飛。目前棱鏡公司正在製造2 架原型機，批產將由BAE公司承擔。棱鏡公司認爲，與運行在600km 軌道的衛星相比，18~27km的無人機距離目標近了30倍，使相機孔徑和信號噪聲要求降低900倍，因此15千克的載荷可以滿足需求。PHASA-35的目標用戶是政府和軍方，以開展持久監視和通信中繼，但也希望在商業領域有所建樹。2018年11月，波音公司子公司極光飛行科學公司推出了奧德修斯大型太陽能無人機。該機翼展74m，巡航高度超過20km，使用鋰聚合物電池和薄膜砷化鎵光伏板，留空時間3 個月。極光公司認爲，與西風S相比，奧德修斯有效載重更大，飛行速度更快。這架飛機最初的任務是研究臭氧層空洞，但也有潛在軍事用途，如通信中繼，持續監視或作爲故障衛星的臨時替代方案。目前，首架奧德修斯正在進行地面測試，計劃於2019 年4月首飛。

奧德修斯臨近空間太陽能無人機

四、巷戰無人機技術

美軍經過多年的信息化建設，已經具備了強大的指揮、控制、通信、計算機、情報及監視與偵察（C4ISR）能力，但是在城市、叢林等複雜作戰空間中，視覺範圍有限、無線電通信距離短、GPS 信號不穩定，難以發現隱蔽的目標。複雜空間中信息化能力的嚴重不足使美軍在反恐戰爭中積累了很多經驗教訓。因此，美軍希望藉助自主、傳感器小型化、微小型機器人等技術，實施進攻性蜂羣戰術（OFFSET）、快速輕量自主（FLA）等項目，發展巷戰無人機，爲複雜戰場環境中的信息化能力補課。

OFFSET項目由DARPA主管，旨在爲面向地面士兵的無人系統蜂羣發展作戰戰術、人機交互和軟硬件集成，克服美軍在城市作戰中面臨的各種挑戰。項目有兩個技術領域，一是蜂羣自主性，包括智能移動、決策和與環境相互作用；二是人-機編隊，保證蜂羣指揮官可以判斷、配合和影響蜂羣的行爲。由於無人蜂羣領域技術發展日新月異，因此DARPA 除授予諾格和雷錫恩公司第一階段主承包商合同外，爲了實時獲取最新技術，還單獨設立了“蜂羣衝刺”的快速技術研發和集成活動。該活動分爲兩種，一是核心蜂羣衝刺，半年舉行一輪，聚焦蜂羣戰術、蜂羣自主、人-蜂羣編隊、虛擬環境試驗檯、真實環境試驗檯中的某些領域；二是AD HOC 蜂羣衝刺，可根據特定技術領域按需開展活動，週期希望也是6個月。每輪活動結束時，都要在真實環境和虛擬環境開展基於能力的試驗。2018年2~3月，DARPA分別授予洛馬公司和查爾斯河分析公司首輪核心蜂羣衝刺合同，聚焦蜂羣戰術。10月，卡內基∙梅隆大學等8家單位獲得第二輪蜂羣衝刺活動合同，開發自主能力。目前，DARPA 正尋求第三輪衝刺的建議書，將研究人-蜂羣編隊和蜂羣戰術。

FLA 項目也由DARPA 主管，旨在通過發展全新算法使大約2.27 kg 的四旋翼無人機僅憑機載高分辨度攝像機、激光雷達或慣性測量單元等，便可在房間等設障環境中自主導航飛行，蒐集態勢感知數據。7 月，項目成功開展第二階段飛行試驗，研究人員優化了算法，使用了更高性能的商用傳感器，降低了無人機的重量和尺寸，提高了飛行速度。試驗中，FLA 無人機可在多層建築間快速度飛行，通過窄街時確認感興趣的目標，通過窗戶飛進建築物，在屋內搜索並創建三維地圖，並從敞開的門退出建築物。

FLA 項目第二階段試驗實況

五、機載定向能武器技術

機載定向能武器包括激光、射頻定向能和粒子束等，是AFRL 確定的三大技術研究方向之一。機載定向能武器提供了一種新的毀傷方式，擁有反應速度快、攻擊靈活、毀傷精確、無彈藥掛載量限制等優勢，但也有質量大、功率低、持續瞄準困難等不足需要解決。目前，機載定向能武器技術的發展態勢是：機載激光技術正在爲型號研製做準備，射頻定向能技術研究機構擴充，美國可能發展粒子束武器等。

在激光技術方面，2018年5月，美國空軍壽命週期管理中心（AFLCMC）發佈了一份對激光武器系統在真實作戰環境下進行快速驗證和確認的信息徵詢書，以評估潛在的機載高能激光柔性原型機項目的可行性、成本、進度和風險。答覆者應提供激光武器系統用於航空用途的證據，估算完成剩餘研發、子系統級測試、系統級集成和地面測試所需的成本和時間。機載高能激光柔性原型機項目將選擇現成的、適合機載應用的激光武器系統開展爲期1 年的驗證試驗，爲未來激光武器系統型號研製和生產奠定基礎。雖然AFLCMC 表示這份信息徵詢書僅用於瞭解信息和進行規劃，不是型號招標公告。但由於該機構是美國空軍的型號管理部門，而非AFRL 這樣的科技研發部門，故這份信息徵詢書表明美國空軍已在着手準備未來機載激光武器的型號項目，具有重要意義。8月，美國防部導彈防禦局（MDA）授予洛馬公司、通用原子電磁系統公司和波音公司各一份合同修訂，修訂了2017年底授予的初步研發合同， 各公司合同的平均金額爲3300萬美元左右， 以開展低功率激光演示器（LPLD）項目後續研發工作。該項目旨在驗證裝在高空長航時無人機上用於攔截助推段彈道導彈的激光武器技術，計劃在2020 年裝機試飛，2021年驗證光束穩定性。

在射頻定向能技術方面， 除了AFRL 正在研發先進反電子設備高功率微波導彈項目（CHAMP），2018年4月，英國國防科學技術實驗室也授予MBDA 公司一份2793萬元的合同，開展射頻定向能技術研究，制定發展規劃，爲潛在的立項工作提供支持。

在粒子束技術方面，2018 年3 月，美國防部研究與工程副部長格里芬表示將拓展定向能武器的研究範圍，表達了對粒子束武器研究的興趣。粒子束武器基於中性粒子束加速器，可把原子和亞原子粒子加速到接近光速。這些粒子將以定向束流形態轟擊目標，使目標過熱並解體。

六、人工智能技術

人工智能是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術及應用系統的技術科學，可以輔助或代替人類完成各類任務，是全球軍民用領域發展熱點。支持者認爲人工智能在與社會各領域高度融合後，將極大解放生產力，全面提高人類社會的文明程度，是全球第四次工業革命和美軍第三次“抵消戰略”的核心技術。但像霍金、比爾·蓋茨這樣的謹慎觀察者認爲，人工智能還有很多基礎問題尚未解決，無法獲得人類百分百的信任，並會帶來很多倫理問題，在失去控制後可能爲人類文明帶來災難。例如DARPA 的機器人副駕駛（ALIAS）項目就因爲信任問題未應用人工智能技術，僅使用了傳統的“確定性”軟件。爲了解決人工智能技術的基礎問題，探索在航空領域的應用潛能，2018 年美、俄、法等航空強國開展了大量研究工作。

1、美國

2018年9月，DARPA 局長史蒂文•沃克在60週年慶典上宣佈，將在未來5年花費20億美元實施未來人工智能（AI Next）項目，讓機器擁有上下文推理能力，並告訴人類得出答案的過程，即擁有可解釋性，以便在人與機器之間建立更信任、更協作的合作伙伴關係。

2、法國

2018 年1 月，達索航空公司和泰雷茲集團得到國防部武器裝備總局（DGA）項目合同，開展人機協同技術的研究：定義未來座艙；探索人機協同創新技術，特別是自主決策和機器學習；提升智能/自學習傳感器技術水平。法國國防部長帕麗參加了項目的啓動典禮，並公佈了《人工智能與創新路線圖》。

3、俄羅斯

2018年3月，俄國防部第一副部長洽里科夫表示，人工智能將會越來越廣泛的應用在俄軍事力量中，俄軍致力於成爲人工智能領域的領先者，並推動民用方向的發展。目前，俄軍的部分無人系統已開始使用個別領域的人工智能技術。

七、未來戰爭展望

縱觀歷史，人類爲了更好的生活和擁有更強的作戰能力，在古代發明了冶金術、指南針和火藥等技術，近現代伴隨各次工業革命發明了各種機械、電氣化和信息化工具、裝備，人類社會的文明程度也因此不斷提升。

目前，遂行航空作戰的主體是人，人類發明、使用、操控上述工具和裝備，不斷拓展自身的殺傷力、作戰範圍、機動性和信息獲取能力。即便在反恐戰爭中立下赫赫戰功的“全球鷹”“捕食者”等無人機也是在地面由人類駕駛員遙控飛行的。

然而從當前先進軍用航空技術發展趨勢看，有人機項目寥寥，絕大多數的科技項目都面向各種類型的無人機。因此可以預見無人機大量出現在未來戰場是大勢所趨，而且這些無人機將很少依賴於人類，甚至可以實現自決策。例如臨近空間太陽能無人機在數月的飛行過程中可以基本不依賴人類控制，利用導航設備實現自動飛行。蜂羣無人機、無人僚機、巷戰無人機等，在自主和智能等技術的加持下，甚至可以實現複雜環境中的多平臺協同作戰，人類操作員僅需在環路上監管，而不用制定具體決策。

這種情況不僅僅出現在軍用航空領域，船舶領域正在大力研發無人水面艇和無人潛航器，而無人地面戰車是陸上作戰領域的發展重點之一。另外，這種情況也不僅僅出現在軍用領域，民用領域的無人駕駛汽車、無人貨運飛機、機器人、各種可穿戴智能設備也是市場投資的重點。可以預見，隨着各種高自主水平的機器大量湧入人類社會，人類文明可能即將翻開新的篇章，生活、生產、作戰方式都會發生巨大變化。人機共生可能成爲主要的社會形態，而人機協同將是主要的戰爭形態。在這種預想到來之前，我們還需深入研究各種技術，一是繼續發展無人系統技術，提升性能水平和可信任程度；二是研究人機接口技術，讓人類與機器良好互動；三是加強倫理、法律等社會科學研究，避免用冰冷的機器完全取代人類的思想、情感、風格、創造和態度。

作者：航空工業信息中心 袁成

北京臨近空間飛行器系統工程研究所 鄭宇