袁成 ¦ 美国防部国防高级研究计划局发展创新的近距空中支援技术
2015年以来，美国国防部国防高级研究计划局（DARPA）“持久近距空中支援”（PCAS）项目的原型系统，成功开展了空地信息互联、实弹打靶等演示验证飞行，到11月初已完成MV-22和A-10演示验证试飞阶段的全部工作，技术成果即将向美军转移。该项目力求把创新的空地协同能力，集成到美军近距空中支援装备体系中，变革近距空中支援作战模式，大幅提升作战能力。
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DARPA在2015年9月18日发布的PCAS视频
一、项目背景、目标及研究阶段
美军的近距空中支援在阿富汗战争、伊拉克战争等作战行动中发挥了重要作用。据DARPA统计，上述战争中美军空中力量有80%的弹药投放是在近距空中支援任务中完成的。但实战中发现，现有的近距空中支援模式存在诸多不足。最关键的缺陷是，目前近距空中支援仍依赖传统的纸质地图和复杂的话音引导，导致地面“联合终端攻击控制官”（JTAC，简称控制官）和空中机组乘员在执行联合任务时，从发出请求到实施攻击的时间长达30-60分钟，且每次只能引导攻击一个目标。此外，还存在损伤评估困难、较难打击移动目标、容易误伤友军和平民、控制官装具操作复杂和重量大等缺陷。为了解决这些问题，DARPA于2010年9月发布了PCAS项目的跨部门公告，推出了创新的近距空中支援解决方案设想，项目经费总额为6000万美元。
项目核心目的：将从发出请求到实施攻击的时间跨度从当前的30-60分钟大幅压缩至6分钟，并使美军能够在高强度作战环境下，更加精准、及时、便捷地执行近距空中支援或其他空地协同任务，能够使用更灵巧的弹药攻击小尺寸、多类型和频繁移动的目标，同时降低误伤和附带损伤风险。
DARPA绘制的PCAS作战概念图，指出它能使控制官在近距空中支援作战中的能力发生革命（DARPA图片）
项目具体目标有3项：第一，确认关键技术并使其成熟，提高精确可视化和武器应用能力。关键技术包括：有人/无人攻击平台、下一代图形操作界面、先进数据链、数字化制导和控制技术、高性能机载武器、目标指示和可视化工具。第二，发展近距空中支援的自主能力，原型系统可根据实时共享的目标信息，自主策划飞行路径，以提高支援效率。另外，还可根据目标的具体情况，提供武器打击方案，优化支援效果并减少附带损伤和误伤友军。第三，由控制官控制有人/无人攻击平台上的机载武器，完成实弹打靶演示验证。
项目规划了3个研究阶段：第一阶段全面评审任务需求，演示控制官和空中机组乘员各自的操作界面，发展目标指示技术；第二阶段完成原型系统的详细设计，在载机上开展初始集成，演示验证原型系统的软件和通信架构；第三阶段开展飞行和实弹打靶演示验证。目前该项目研究工作已完成，成果正在向美军转化。
二、项目发展现状及创新点
1．系统构成
DARPA已发展并演示验证的原型系统由“空中系统”和“地面系统”构成。“空中系统”包括两部分：可即插即用多种战术软件的模块化智能电子发射器（SLE）——具备武器管理、情报侦察与监视和通信等功能；显示操作系统——作为空中机组乘员的操作界面，可提供作战区域地图、打击目标的空中和地面实时图像、飞行轨迹、控制官位置、机载武器数据等多种信息和操作选项。“地面系统”包括控制官使用的可穿戴战术显示系统及综合激光测距仪两部分。显示系统安装了一系列态势感知和地图软件，通过接收测距仪和SLE的信息，可显示与“空中系统”类似的信息。
PCAS原型系统中，空中武器操作员视角的一个显示画面示意图（DARPA图片）
2．发展现状
公告发布后，2012年12月至2013年3月，“地面系统”的部分功能在阿富汗进行了实战检验，战报显示，该系统显著提高了地面部队在作战过程中的导航、态势感知、火力协同和通信能力。2014年5月，原型系统在美国森林消防中进行了演示，显著提高了消防效率。
2014年5月，DARPA对PCAS原型系统派生的“手持式火灾前线先进态势感知”（FLASH）系统进行了森林消防演示。上图为FLASH系统的原理说明，下图为终端的一个显示画面（DARPA图片）
2015年3月27日，原型系统配装美国海军陆战队的MV-22倾转旋翼机首次开展了实弹打靶演示验证。在控制官使用的“地面系统”确认目标后，经过改装的MV-22成功发射导弹，命中目标，从发出请求到实施攻击仅耗时4分钟。4月~6月，原型系统又配装美空军A-10攻击机开展了50次演示验证试飞，其中10次使用了激光和GPS复合制导炸弹成功击毁目标，从发出请求到实施攻击耗时均小于6分钟。在试验中，“地面系统”使用了“安卓战术攻击套件”，其使用十分便捷，控制官最少仅需点击3次平板电脑便可指挥一次空地打击。
PCAS原型系统在MV-22上进行测试的一些照片。美国海军陆战队对试验情况表示非常满意（DARPA图片）
目前，DARPA在项目中已与美国空军和海军陆战队联合开展实弹打靶演示验证，未来计划使用陆军的有人/无人平台开展类似试验，以使美军了解和认可原型系统，使该系统尽快与美军需求对接，与各类近距空中支援平台集成，加速项目成果向美军的转移进程。
2015年5月，DARPA成功地利用美国空军A-10C攻击机演示了完整的PCAS系统（DARPA视频截图）
3．原型系统的6大创新点
原型系统充分利用了先进的信息技术，具备以下6大创新点。
（1）通过信息化真正实现知己知彼
该系统可使地面控制官和空中机组乘员，实时共享不同角度的目标实况及飞行航线、机载武器数据等各类作战信息，真正做到精确掌握敌我信息，提高支援效率，降低误伤的可能性。
PCAS原型系统中，控制官视角的一个显示画面示意图，可与上面的空中武器操作员视角显示画面示意图对比（DARPA图片）
（2）通过网络化使控制官成为任务中枢
该系统通过数据链使支援飞机、控制官和武器系统互联互通，通过“地面系统”赋予控制官开火权，使控制官取代空中机组乘员成为任务中枢，支援飞机一定程度上降低为控制官的情报侦察与监视和攻击工具。控制官可在地面下指令发射机载武器，及时打击时敏目标，避免贻误战机。
PCAS原型系统中，控制官终端的一个实际显示画面（美国罗克韦尔·柯林斯公司图片）
（3）通过自主化提高打击效率
该系统能够综合各类目标特点和地理环境等要素，利用先进算法自主推荐最优的飞行路径和武器使用方案，供地面控制官和空中机组乘员选择，提高了在复杂作战环境下的打击效率。
（4）通过集成化增强控制官的战斗力
该系统把控制官的装具从当前的十几种集成为综合激光测距仪、可穿戴战术显示屏、电台和单一电源供给系统等四种，极大地简化了操作流程，并大幅降低了控制官的负载，使之能更好地执行任务。
上图为当前的控制官装具组成及其功能，下图为DARPA的PCAS原型系统中，控制官装具组成及其功能（DARPA图片）
（5）通过开放式、模块化提高通用性和灵活性
“空中系统”采用开放式系统架构和模块化设计，可配装美军各类空中支援平台，确保各军种均能采用创新的近距空中支援模式。
（6）通过采用商用现货降低成本
“地面系统”采用了经过改装的商用平板电脑和基于安卓系统的软件，可降低成本和提高可靠性。
三、影响分析
1．可使美军近距空中支援作战从战术提升到战役层面
一直以来，美军的近距空中支援作战一般仅攻击单个目标或同一区域内的几个目标，作战层级停留在战术层面。DARPA通过构建原型系统，使空地实时态势感知和武器系统数据共享等技术成熟，能够把近距空中支援的作战层级提升到战役层面。通过该系统，在战场上空的有人/无人支援机群可实时接收战场各方向控制官的打击请求，通过综合分析敌我位置、目标类型、地理信息、机载武器数据等，借助自主化能力，在战役层面完成机群支援任务规划，合理分配各支援飞机的任务，全面提升支援任务效率，显著增强美军作战能力。
2．可使美军仅通过升级改造现役空中平台获得新质作战能力
在A-10攻击机之后，美军一直没有研制专用的近距空中支援飞机，如何解决当前近距空中支援的诸多问题备受关注。从项目中可看出，DARPA并未为美军研发新型近距空中支援平台验证机，而是立足于技术推动，从系统集成与优化的角度，通过信息化、网络化、自主化等方面的综合升级，使A-10、MV-22等现役平台和控制官在作战过程中，实现知己知彼和综合决策，改变了近距空中支援作战模式，仅通过对现役空中平台进行有限的升级改造，就能获得新质的作战能力。美军在近距空中支援领域的这种发展思路，值得其他国家参考借鉴。
2016年2月18日公布的DARPA 2017财年预算材料显示，PCAS项目工作已完结，2015年除在MV-22和A-10C上进行了演示验证之外，还向美国海军陆战队和美国特种作战司令部进行了转化，并开展了PCAS系统与一种新平台——美国陆军MQ-1C无人机的集成工作。预算材料还显示，向美国海军陆战队和美国特种作战司令部转化技术的工作将在2016年第一季度完成（DARPA图片）
3．将引领高度集成化单兵装具的发展
目前地面部队单兵装具较重，控制官和特种部队尤甚，限制了战斗力的进一步提升，因此各国正在研究为单兵减负的各种方案。PCAS项目在单兵综合光电设备小型化和电源集成化等技术的支撑下，大幅降低了控制官装具的种类和重量，提高了操作的及时性和便捷性。可以预测，其成果不仅将引领美军新一代单兵装具的发展，提高控制官和特种部队的战斗力，而且还可能引领世界单兵装具的发展，值得我们高度重视。
（航空工业发展研究中心 袁成）
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。