2020年国外航空科技发展综述

吴 蔚/文

持续推动新型作战飞机发展

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。

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F-X 战斗机

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

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。

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。

ATS 无人机原型机进行滑行试验

X-61A“小精灵”无人机由C-130A 运输机载飞并发射

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。

人工智能“飞行员”程序在模拟空战中击败美空军F-16 飞行员

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。

应用数字工程技术实现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。

飞机数字孪生示例

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。