【防务观察】美国防高级研究计划局2015年航空领域科技项目分析
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作者：航空发展研究中心 袁成
2015年是美国国防部国防高级研究计划局（DARPA）成立的第57年。半个多世纪以来，该局一直非常重视航空技术的发展，曾孵化出隐身作战飞机、长航时无人机等多种改变战争规则的航空装备。2015年，该局又依托美国国防科技研究成果的不断积累和成熟，着眼于美军慑止并战胜大国对手这一核心需求，开启了一系列新的军用航空技术发展工作，以孕育美军未来的空战装备，确保美军可在未来的强对抗环境中维持空中优势。
历史上，DARPA曾为航空技术的发展做出过卓越的贡献。1：F-117的原型“海弗兰”、2：B-2的原型“默兰”、3：X-31超机动技术验证机、4：X-29前掠翼技术验证机、5：MQ-I“捕食者”中空长航时察打一体无人机、6：RQ-4“全球鹰”高空长航时侦察无人机（作者整理制图）
一、2015年DARPA航空领域科研工作的主要方向
2015年，DARPA在航空领域开展了数十个科技项目，研究领域涉及体系作战、装备新概念、机载系统和机载武器等。附表1-4统计了2015年DARPA在航空领域授予的项目合同、发布的跨部门公告（BAA）、取得的重要进展和即将转化的项目。
从统计结果看，2015年DARPA在航空领域的成果颇丰，而其科研主要方向有三个，即：分布式作战概念支撑技术、强对抗环境作战支持技术和先进机载武器技术。
1．分布式作战概念支撑技术
分布式作战是美军着眼于未来强对抗环境而提出的新作战构想，其核心思路是将昂贵大型装备的功能分解到大量小型平台上，通过自主、协同等技术达到相同或更高的作战能力，同时具有任务成本低、作战灵活性高等优势。目前，DARPA正围绕空中发射回收、开放式系统架构、协同作战、战场管理等重点，开展分布式作战概念支撑技术研究。
空中发射回收技术。新提出“小精灵”项目，发展小型无人机群空中发射和回收、小型有效载荷、紧凑发动机、可变几何外形存储等技术，并开展试飞；
开放式系统架构技术。通过“体系集成技术试验”（SoSITE）项目，旨在基于现有装备，实现各类机载系统和武器即插即用，提升作战灵活性；
协同作战技术。通过“拒止环境中的协同作战”（CODE）项目，发展先进算法和软件，使机群在一名操作人员的管理下合作完成发现、跟踪和攻击等任务；
战场管理技术。通过“分布式作战管理”（DBM）项目，发展先进算法和软件，提高任务规划和态势感知能力，面对复杂任务帮助飞行员快速做出合理决策。
目前，分布式作战技术已成为美军航空领域的重要研究方向。除了DARPA，美国战略能力办公室（SCO）和海军研究局（ONR）也分别开展了相关演示验证项目。另外，2016年4月负责美国空军战略规划的霍姆斯中将也表示，美空军未来的新平台之一将是大量制造与部署的廉价、准一次性使用的蜂群无人机（作者整理制图）
2．强对抗环境作战支持技术
在强对抗环境中，敌方的电磁干扰和网电攻击可导致美军的通信中断与降级、GPS信号丢失、情报信息无法获取、激光指示器失去作用。为此DARPA实施多个项目，探索在强对抗环境中使用的通信、组网、导航和雷达对抗等技术。
数据链技术。通过“100Gbps射频高速链路”（100G）项目，设计、制造和试验通信速率100Gb/s的机载通信数据链，其对空作用范围200千米，对地100千米；
组网技术。通过“满足任务最优化的动态适应网络”（DyNAMO）项目，发展网络动态适应技术，使美军各独立的空基网络在面对主动电子干扰时，仍可安全地和及时地高速通信；
DARPA给出的美军现有主要空基网络示意图。图中MADL是目前配装F-35战斗机的“多功能先进数据链”，IFDL是目前配装F-22战斗机的“机间数据链”，TTNT是“战术瞄准网络技术”，Link 16则是美军各类空基平台通用的战术数据链。图中，配装Link 16数据链的平台与F-22、F-35彼此间需通过“网关节点”实现互联互通（DARPA图片）
导航技术。通过“强对抗环境中的空间、时间和方位信息”（STOIC）项目，开发包含精确定位、导航和皮秒等级授时技术的系统原型，避免依赖GPS；
雷达对抗技术。通过“雷达自适应对抗”（ARC）项目，发展先进软件处理技术，确保机载电子战系统可在复杂电磁环境下识别敌我和对抗未知雷达威胁。
3．先进机载武器技术
目前DARPA正从自主能力常规弹药、高超声武器和激光武器等技术领域发力，为美军塑造全新的空基交战与打击能力。
自主能力常规弹药技术。通过“导引头成本转变”（SECTR）项目，开发具有被动捷联电光/红外传感器、GPS接收机和惯性测量部件的小型经济可承受导引头原型，在强对抗环境中为常规弹药提供自主导航和精确末制导；
高超声武器技术。通过“战术助推滑翔”（TBG）和“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目，开发战术级空射高超声速助推滑翔弹和巡航导弹原型弹，为研制空射高超声速打击武器奠定基础。
激光武器技术。通过“高能液体激光区域防御系统”（HELLADS）项目，开发150千瓦级的战术级机载激光器，对抗导弹、飞机及各类地面目标。
二、当前DARPA航空领域科技项目安排的主要特点
与其他国家开展的航空领域科技项目对比来看，已知的DARPA在2015年开展的航空领域科技项目安排具有如下一些值得关注的特点：
1．无人机技术着眼于新运用和新能力
与美军和其他国家着重发展传统中高端无人机装备和相关技术相比，DARPA正在拓展无人机的运用方式和任务能力。例如，“战术侦察节点”（TERN）项目发展可在小型舰艇上垂直起降的中空长航时察打一体无人机技术，可能变革海上航空力量的运用方式；“可重构嵌入式航空系统”（ARES）项目探索货运无人机技术，拓展无人机的任务能力；“小精灵”项目聚焦小型空射可回收无人机机群，既拓展任务能力，又可能变革无人机的作战运用方式。
2015年12月，诺格公司的尾座式垂直起降飞翼原型机赢得TERN项目第三阶段合同。该原型机翼展约9.14米，后缘有4个主控制面。垂直起降和水平飞行时由安装在前缘中间位置的直径3米左右的反转螺旋桨提供升力和拉力。该原型机在硬挂点上挂载272千克载荷时的作战半径可达到1700千米，将对美军海上航空系统的应用带来变革（DARPA图片）
2．自主技术应用展开多路径多领域探索
虽然多个国家均开展了自主技术军事应用研究，但目前看，只有DARPA在这一领域较全面地展开了多路径多领域探索。DARPA分别围绕自主导航、自主识别、自主规划等领域安排多个项目，探索各技术路径的可行性，一旦突破某条路径，便可快速提升美军装备的自主能力。例如在自主导航领域，除前述STOIC和SECTR项目外，DARPA还安排了“适应性导航系统”（ANS）、“微型定位、导航、授时技术”（Micro-PNT）、“量子辅助传感与读出”（QuASAR）、“超快激光科学与工程”（PULSE）等不同技术路径的项目，通过探索冷原子干涉陀螺仪、微机电系统、高精度原子钟、超短脉冲激光、被动捷联式电光/红外传感器等技术，全面发展各类不依赖GPS的定位、导航和授时技术。
3．协同作战技术发展着眼于强对抗环境
与美国空军目前着力打通五代机和四代机之间的通信，使F-22等五代机融入空战体系不同，DARPA在该领域的探索更加着眼未来空战，着重发展强对抗环境下的协同技术。该局正通过CODE、DyNAMO等项目探索先进的软件和算法，确保美军各空中作战平台在遭到电磁干扰和网电攻击时仍可具备安全组网和通信等功能，实现在强对抗环境中有效执行联合作战任务。
4．高速打击武器技术聚焦于战术级应用
在高超声速武器技术领域，与美陆军、海军和俄罗斯等国发展战略级高超声速助推滑翔弹不同，DAPRA正发展可配装战斗机的战术级高超声速助推滑翔弹和巡航导弹，并力求在2020年左右实现成果转化。采用基于现有平台的空基发射方式可极大地降低高超声速打击武器系统的采购成本、增加采购数量，而战术级的定位可能使美军数千架战术飞机都具备防区外实施高超声速打击的能力，从而形成巨大的常规威慑能力。
三、几点看法
从近几年DARPA航空领域科技项目的实施来看，DARPA的科技工作正重新聚焦于各类前沿军事技术的探索和转化，且这一趋势越来越明显。从历史来看，虽然DARPA的职责是探索先进军事技术，但其“焦点”却持续在近期和远期需求之间波动。在美国卷入局部战争时，DARPA可能主要发展满足近期作战需求的技术；与大国对抗时，该局则会针对假想敌探索前沿军事技术。例如，越战期间，DARPA发展了满足作战急需的先进技术；而在20世纪70年代美国开始实施第二个“抵消战略”时，则针对苏联探索并转化了隐身、精确制导等前沿军事技术。2001年以来的十年反恐战期间，DARPA又发展各类反恐技术，以致美国舆论批评时任局长特瑟背离了DARPA的使命；而通过上文梳理可看出，随着美军战略重点再次转向应对大国，特别是在提出第三个“抵消战略”后，DARPA又开始重新聚焦各类前沿军事技术的探索和转化。
2016年2月，DARPA局长普拉巴卡尔在美国国会众议院武装力量委员会新兴威胁和能力小组委员会上指出，该局的项目组合将验证新“抵消战略”的核心关键技术。为此，DARPA的投资领域正重新聚焦为以下三项，即重塑复杂军用系统、征服信息爆炸、培育技术突袭的种子。普拉巴卡尔表示在重塑复杂军用系统这一投资领域中包含了“体系集成技术和试验”（SoSITE）、“分布式作战管理”（DBM）、“持久近距空中支援”（PCAS）和“远程反舰弹”（LRASM）等多个航空领域科技项目（DARPA图片）
由于美国已将我军定为头号假想敌，并实施旨在打造新常规威慑能力的第三个“抵消战略”，DARPA有史以来首次开始针对我国发展前沿军事技术。该局将借鉴第二个“抵消战略”战胜苏联的成功经验，针对我国在研、在役装备，力求实现技术突袭，为美军赢得博弈提供重要助力。对此，我国应予以高度重视和积极应对。我应首先做好情报工作，密切掌握DARPA科研的方向、重点和特点，预见其发展态势；同时，应真正借鉴DARPA的科研机制和航空科研安排，兼顾我远期和近期需求，设计适合国情并突出前瞻性、先导性、探索性和颠覆性特点的航空科技项目安排，理顺成果转化机制，为我国加强国防科技威慑力、快速生成新质战斗力和发展未来装备提供有力支持。
在美国“亚太再平衡”和第三个“抵消战略”的指引下，美国国内各国防智库纷纷加强对我军战斗力的系统分析，为美官方指定针对性决策提供支撑。DARPA作为美军军事技术创新的发动机，将在美中战斗力竞争中发挥重要作用。作者认为，与其投入大量资源研究DARPA所发展技术的对抗手段，不如学习DARPA，发展具有中国特色的颠覆性进攻手段。若我军能够在第二岛链内对美军形成“相互确保摧毁”的常规威慑和战斗力，则将达成有利于捍卫我国国家安全和发展利益的新战略平衡（作者整理制图）
附表1：2015年DARPA航空领域主要项目合同授予统计表（作者综合整理）
附表2 2015年DARPA航空领域主要项目BAA统计表（作者综合整理）
附表3 2015年DARPA取得重要进展的航空领域主要项目统计表（作者综合整理）
附表4 2015年DARPA即将转化的航空领域主要项目统计表（作者综合整理）
作者简介：袁成，航空工业发展研究中心青年学者，主要研究领域包括：国防科技创新模式；航空平台领域的前瞻性、先导性、探索性、颠覆性创新；美国国防部国防高级研究计划局等创新机构等。
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