2015年,DARPA在航空領域開展了數十個科技項目,研究領域涉及體系作戰、裝備新概念、機載系統和機載武器等。附表1-4統計了2015年DARPA在航空領域授予的項目合同、發布的跨部門公告(BAA)、取得的重要進展和即將轉化的項目。
從統計結果看,2015年DARPA在航空領域的成果頗豐,而其科研主要方向有三個,即:分布式作戰概念支撐技術、強對抗環境作戰支持技術和先進機載武器技術。
1.分布式作戰概念支撐技術
分布式作戰是美軍著眼于未來強對抗環境而提出的新作戰構想,其核心思路是將昂貴大型裝備的功能分解到大量小型平臺上,通過自主、協同等技術達到相同或更高的作戰能力,同時具有任務成本低、作戰靈活性高等優勢。目前,DARPA正圍繞空中發射回收、開放式系統架構、協同作戰、戰場管理等重點,開展分布式作戰概念支撐技術研究。
空中發射回收技術。新提出“小精靈”項目,發展小型無人機群空中發射和回收、小型有效載荷、緊湊發動機、可變幾何外形存儲等技術,并開展試飛;
開放式系統架構技術。通過“體系集成技術試驗”(SoSITE)項目,旨在基于現有裝備,實現各類機載系統和武器即插即用,提升作戰靈活性;
協同作戰技術。通過“拒止環境中的協同作戰”(CODE)項目,發展先進算法和軟件,使機群在一名操作人員的管理下合作完成發現、跟蹤和攻擊等任務;
戰場管理技術。通過“分布式作戰管理”(DBM)項目,發展先進算法和軟件,提高任務規劃和態勢感知能力,面對復雜任務幫助飛行員快速做出合理決策。
在強對抗環境中,敵方的電磁干擾和網電攻擊可導致美軍的通信中斷與降級、GPS信號丟失、情報信息無法獲取、激光指示器失去作用。為此DARPA實施多個項目,探索在強對抗環境中使用的通信、組網、導航和雷達對抗等技術。
數據鏈技術。通過“100Gbps射頻高速鏈路”(100G)項目,設計、制造和試驗通信速率100Gb/s的機載通信數據鏈,其對空作用范圍200千米,對地100千米;
組網技術。通過“滿足任務最優化的動態適應網絡”(DyNAMO)項目,發展網絡動態適應技術,使美軍各獨立的空基網絡在面對主動電子干擾時,仍可安全地和及時地高速通信;
導航技術。通過“強對抗環境中的空間、時間和方位信息”(STOIC)項目,開發包含精確定位、導航和皮秒等級授時技術的系統原型,避免依賴GPS;
雷達對抗技術。通過“雷達自適應對抗”(ARC)項目,發展先進軟件處理技術,確保機載電子戰系統可在復雜電磁環境下識別敵我和對抗未知雷達威脅。
3.先進機載武器技術
目前DARPA正從自主能力常規彈藥、高超聲武器和激光武器等技術領域發力,為美軍塑造全新的空基交戰與打擊能力。
自主能力常規彈藥技術。通過“導引頭成本轉變”(SECTR)項目,開發具有被動捷聯電光/紅外傳感器、GPS接收機和慣性測量部件的小型經濟可承受導引頭原型,在強對抗環境中為常規彈藥提供自主導航和精確末制導;
高超聲武器技術。通過“戰術助推滑翔”(TBG)和“高超聲速吸氣式武器概念”(HAWC)項目,開發戰術級空射高超聲速助推滑翔彈和巡航導彈原型彈,為研制空射高超聲速打擊武器奠定基礎。
激光武器技術。通過“高能液體激光區域防御系統”(HELLADS)項目,開發150千瓦級的戰術級機載激光器,對抗導彈、飛機及各類地面目標。
與美軍和其他國家著重發展傳統中高端無人機裝備和相關技術相比,DARPA正在拓展無人機的運用方式和任務能力。例如,“戰術偵察節點”(TERN)項目發展可在小型艦艇上垂直起降的中空長航時察打一體無人機技術,可能變革海上航空力量的運用方式;“可重構嵌入式航空系統”(ARES)項目探索貨運無人機技術,拓展無人機的任務能力;“小精靈”項目聚焦小型空射可回收無人機機群,既拓展任務能力,又可能變革無人機的作戰運用方式。
雖然多個國家均開展了自主技術軍事應用研究,但目前看,只有DARPA在這一領域較全面地展開了多路徑多領域探索。DARPA分別圍繞自主導航、自主識別、自主規劃等領域安排多個項目,探索各技術路徑的可行性,一旦突破某條路徑,便可快速提升美軍裝備的自主能力。例如在自主導航領域,除前述STOIC和SECTR項目外,DARPA還安排了“適應性導航系統”(ANS)、“微型定位、導航、授時技術”(Micro-PNT)、“量子輔助傳感與讀出”(QuASAR)、“超快激光科學與工程”(PULSE)等不同技術路徑的項目,通過探索冷原子干涉陀螺儀、微機電系統、高精度原子鐘、超短脈沖激光、被動捷聯式電光/紅外傳感器等技術,全面發展各類不依賴GPS的定位、導航和授時技術。
與美國空軍目前著力打通五代機和四代機之間的通信,使F-22等五代機融入空戰體系不同,DARPA在該領域的探索更加著眼未來空戰,著重發展強對抗環境下的協同技術。該局正通過CODE、DyNAMO等項目探索先進的軟件和算法,確保美軍各空中作戰平臺在遭到電磁干擾和網電攻擊時仍可具備安全組網和通信等功能,實現在強對抗環境中有效執行聯合作戰任務。
在高超聲速武器技術領域,與美陸軍、海軍和俄羅斯等國發展戰略級高超聲速助推滑翔彈不同,DAPRA正發展可配裝戰斗機的戰術級高超聲速助推滑翔彈和巡航導彈,并力求在2020年左右實現成果轉化。采用基于現有平臺的空基發射方式可極大地降低高超聲速打擊武器系統的采購成本、增加采購數量,而戰術級的定位可能使美軍數千架戰術飛機都具備防區外實施高超聲速打擊的能力,從而形成巨大的常規威懾能力。
從近幾年DARPA航空領域科技項目的實施來看,DARPA的科技工作正重新聚焦于各類前沿軍事技術的探索和轉化,且這一趨勢越來越明顯。從歷史來看,雖然DARPA的職責是探索先進軍事技術,但其“焦點”卻持續在近期和遠期需求之間波動。在美國卷入局部戰爭時,DARPA可能主要發展滿足近期作戰需求的技術;與大國對抗時,該局則會針對假想敵探索前沿軍事技術。例如,越戰期間,DARPA發展了滿足作戰急需的先進技術;而在20世紀70年代美國開始實施第二個“抵消戰略”時,則針對蘇聯探索并轉化了隱身、精確制導等前沿軍事技術。2001年以來的十年反恐戰期間,DARPA又發展各類反恐技術,以致美國輿論批評時任局長特瑟背離了DARPA的使命;而通過上文梳理可看出,隨著美軍戰略重點再次轉向應對大國,特別是在提出第三個“抵消戰略”后,DARPA又開始重新聚焦各類前沿軍事技術的探索和轉化。