“幽靈蝙蝠”自主無人僚機(jī)快速發(fā)展

布拉德利·佩雷特（悉尼）

“幽靈蝙蝠”自主無人僚機(jī)具有明顯的發(fā)展?jié)摿Αｍ?xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用數(shù)字工程技術(shù)，按比例加大設(shè)計(jì)方案的尺寸，便能研制一種航程更長(zhǎng)的換代機(jī)型。據(jù)悉，澳大利亞皇家空軍計(jì)劃以兩年為一個(gè)周期，對(duì)“幽靈蝙蝠”進(jìn)行產(chǎn)品迭代和性能改進(jìn)。

MQ-28A “幽靈蝙蝠”（MQ-28A Ghost Bat）無人僚機(jī)由美國(guó)波音公司設(shè)計(jì)，目前僅作為技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。根據(jù)澳大利亞“忠誠(chéng)僚機(jī)”的發(fā)展計(jì)劃，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將對(duì)“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)實(shí)施快速、分階段的改進(jìn)。

澳大利亞皇家空軍（RAAF）表示，即使在整機(jī)研制完成后，“幽靈蝙蝠”也能得到非?？斓纳?jí)，以應(yīng)對(duì)不斷變化的威脅。此外，“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)具有明顯的發(fā)展?jié)摿?，其設(shè)計(jì)方案具有可擴(kuò)展性。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用產(chǎn)品初始開發(fā)所使用的數(shù)字化方法，按比例加大“幽靈蝙蝠”設(shè)計(jì)方案的尺寸，便能研制一種航程更長(zhǎng)的換代機(jī)型。

項(xiàng)目進(jìn)展

2022年3月29日，澳大利亞皇家空軍“幽靈蝙蝠”項(xiàng)目主管克里斯·哈克（Chris Hake）上尉概述了“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)的進(jìn)展情況和潛力，但他很謹(jǐn)慎，拒絕透露該機(jī)的未來任務(wù)和傳感器類型。哈克上尉稱，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在非常短的時(shí)間內(nèi)，僅利用一小部分傳統(tǒng)方法便開發(fā)出現(xiàn)有水平的無人僚機(jī)。

波音公司基于數(shù)字工程技術(shù)開發(fā)無人僚機(jī)

波音公司正在開發(fā)“幽靈蝙蝠”驗(yàn)證機(jī)，并將其視為面向全球市場(chǎng)的產(chǎn)品。不過，初始產(chǎn)品制造仍在澳大利亞完成，未來提供給市場(chǎng)的產(chǎn)品可能會(huì)一直變化。

波音公司“空中力量編隊(duì)系統(tǒng)”項(xiàng)目總監(jiān)格倫·弗格森（Glen Ferguson）表示，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從一開始就使用了數(shù)字化開發(fā)方法，為項(xiàng)目發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，今后仍然能以如此快的速度繼續(xù)開發(fā)高性能產(chǎn)品。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的重點(diǎn)工作之一是創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字孿生產(chǎn)品，即最終產(chǎn)品的虛擬模型。

數(shù)字工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是，它將從迭代設(shè)計(jì)、測(cè)試到設(shè)計(jì)反饋這一回路的持續(xù)時(shí)間縮短約90%?；跀?shù)字工程技術(shù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能對(duì)改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，無須先制造滿足改進(jìn)要求的實(shí)物，大幅節(jié)約了開發(fā)成本。

驗(yàn)證試驗(yàn)

“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目的名稱是Def 6014，旨在開展探索性工作和驗(yàn)證試驗(yàn)，為“空中 6015”（Air 6015）自主編隊(duì)項(xiàng)目中的無人僚機(jī)生產(chǎn)和部署提供決策依據(jù)。

首批3架“幽靈蝙蝠”驗(yàn)證機(jī)中的第1架于2021年2月首飛。澳大利亞皇家空軍隨后又訂購(gòu)3架，可能用于任務(wù)和傳感器開發(fā)，或是為了組建制造團(tuán)隊(duì)。

哈克上尉告訴新南威爾士皇家聯(lián)合軍種研究所，在試驗(yàn)期間，“幽靈蝙蝠”驗(yàn)證機(jī)遇到了一些意想不到的困難，但總體而言，驗(yàn)證機(jī)的性能與預(yù)測(cè)指標(biāo)基本一致。

澳大利亞政府將在2027年左右為“空中 6015”項(xiàng)目提供74億~110億澳元（約合55億~82億美元）的專項(xiàng)撥款。如果軍方?jīng)Q定采購(gòu)“空中 6015”項(xiàng)目中的無人僚機(jī)，“幽靈蝙蝠”有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

大型無人僚機(jī)開發(fā)

澳大利亞皇家空軍的官員透露，波音公司的工程師已著手設(shè)計(jì)換代機(jī)型，但并未說明換代機(jī)型的性能指標(biāo)超過現(xiàn)有機(jī)型多少量級(jí)。鑒于現(xiàn)有驗(yàn)證機(jī)的性能尚未得到充分驗(yàn)證，澳大利亞政府不太可能批準(zhǔn)開發(fā)新的生產(chǎn)型“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)，更不可能批準(zhǔn)開發(fā)全新的機(jī)型。

不過，從項(xiàng)目的開發(fā)過程可以窺見澳大利亞皇家空軍的雄心。哈克上尉曾兩次提及，一旦掌握產(chǎn)品開發(fā)程序，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)有可能繼續(xù)研制一種比現(xiàn)有機(jī)型更大的大型無人僚機(jī)。他表示，澳大利亞皇家空軍須要學(xué)習(xí)如何利用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)大型無人僚機(jī)。如果決定開發(fā)，澳大利亞皇家空軍能夠使用數(shù)字工程技術(shù)，按比例加大“幽靈蝙蝠”設(shè)計(jì)方案的尺寸，復(fù)制大型無人僚機(jī)。因?yàn)樘窖蠓浅V闊，無人僚機(jī)大有用武之地。未來，無人僚機(jī)的動(dòng)力、燃料、航程和任務(wù)載荷等技術(shù)將得到提升。

澳大利亞皇家空軍打算以兩年為一個(gè)周期，采用靈活的數(shù)字工程技術(shù)，對(duì)“幽靈蝙蝠”實(shí)施重大產(chǎn)品迭代和性能改進(jìn)。

圖1 第1架“幽靈蝙蝠”驗(yàn)證機(jī)于2021年2月首飛。

圖2 為實(shí)施“忠誠(chéng)僚機(jī)”技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃，澳大利亞皇家空軍訂購(gòu)了6架MQ-28A“幽靈蝙蝠”驗(yàn)證機(jī)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在澳大利亞本地工作，除了使用數(shù)字工程技術(shù)快速設(shè)計(jì)和迭代產(chǎn)品外，還有諸多優(yōu)勢(shì)和靈活性。例如，當(dāng)“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)部署時(shí)，軟件修改可以在數(shù)月內(nèi)完成，而不是數(shù)年；自主飛行程序調(diào)整可以在數(shù)天內(nèi)完成，而不是數(shù)月。

“忠誠(chéng)僚機(jī)”獲新名稱

澳大利亞和波音公司于2019年發(fā)布“幽靈蝙蝠”計(jì)劃，當(dāng)時(shí)使用的名稱是“空中力量編隊(duì)系統(tǒng)”（ATS），現(xiàn)在制造商仍在使用“空中力量編隊(duì)系統(tǒng)”。

2022年3月，澳大利亞皇家空軍對(duì)外公布了“忠誠(chéng)僚機(jī)”的新名稱，即MQ-28A“幽靈蝙蝠”。“幽靈蝙蝠”是澳大利亞本土哺乳動(dòng)物，習(xí)性是喜歡群體出動(dòng)搜尋獵物和捕食?！癕Q-28A”屬于美軍Q序列無人機(jī)，首個(gè)英文字母M表示多任務(wù)（Multimission）無人僚機(jī)。

技術(shù)特點(diǎn)

模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

哈克上尉證實(shí)，“幽靈蝙蝠”采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從實(shí)際外形也能看出設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。因?yàn)樵摍C(jī)機(jī)長(zhǎng)38英寸，機(jī)身和被拆下的機(jī)翼正好適合裝進(jìn)長(zhǎng)度為40英寸的集裝箱，可由卡車運(yùn)輸?！坝撵`蝙蝠”可以在很短的跑道起飛，幾乎不須要后勤保障支持，因此軍方可關(guān)閉空軍基地，以粉碎敵人壓制澳大利亞空中力量的企圖。

發(fā)動(dòng)機(jī)選型

波音公司在2019年透露，“幽靈蝙蝠”將使用超輕型私人飛機(jī)的專用發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)有報(bào)道稱，“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力將超過908kg，而威廉姆斯（Williams）國(guó)際公司FJ33-5A發(fā)動(dòng)機(jī)具有強(qiáng)勁的動(dòng)力，推力達(dá)839kg，可滿足“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)對(duì)推力的需求。據(jù)猜測(cè)，F(xiàn)J33-5A發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)以縮短大修間隔時(shí)間為代價(jià)來提供更大的推力。雖然推力為908kg的發(fā)動(dòng)機(jī)無法達(dá)到戰(zhàn)斗機(jī)在加速、爬升和轉(zhuǎn)彎階段的推力，但“幽靈蝙蝠”卻能以編隊(duì)中有人機(jī)的飛行速度和高度執(zhí)行任務(wù)，最初規(guī)定的航程即空載轉(zhuǎn)場(chǎng)航程可達(dá)3700km。

任務(wù)載荷配置

“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)的任務(wù)載荷由其他設(shè)備供電和冷卻，安裝在一個(gè)大尺寸機(jī)頭模塊中，該模塊位于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的正前方。機(jī)頭模塊中的設(shè)備顯然是一臺(tái)無源射頻傳感器、一臺(tái)雷達(dá)或一組干擾機(jī)。從一張圖片可見，紅外搜索和跟蹤傳感器安裝在機(jī)頭模塊的上表面。模塊化機(jī)頭的固定僅使用了幾個(gè)緊固件，操作人員能在約45min內(nèi)完成機(jī)頭更換。機(jī)頭更換操作僅僅是為了滿足作戰(zhàn)需求，而非工廠安裝程序。該機(jī)任務(wù)載荷的安裝位置雖不適合武器運(yùn)輸，但設(shè)計(jì)師似乎在主起落架正前方為武器艙預(yù)留了一個(gè)空間，該武器艙可容納長(zhǎng)度為1.8m的武器。據(jù)推測(cè)，未來?yè)Q代機(jī)型會(huì)使用這種空間，甚至?xí)哟罂臻g的尺寸。

監(jiān)控軟件運(yùn)用

波音公司表示，開發(fā)工作的核心任務(wù)是獲得適當(dāng)?shù)淖灾餍?，澳大利亞皇家空軍的空?zhàn)機(jī)組人員正與負(fù)責(zé)“幽靈蝙蝠”項(xiàng)目數(shù)字仿真環(huán)境工作的工程師合作，以優(yōu)化人工智能的行為。

“幽靈蝙蝠”是一種自主無人僚機(jī)而不是遙控?zé)o人僚機(jī)，采用了人工智能（AI）技術(shù)，因此武器使用會(huì)引發(fā)倫理問題。但是，“運(yùn)行時(shí)間保證”（Runtime assurance）監(jiān)控軟件可以限制自主無人僚機(jī)的行動(dòng)范圍，該軟件旨在將人工智能行為控制在可接受的范圍。技術(shù)人員將在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)測(cè)試人工智能技術(shù)的水平，甚至可以說自主系統(tǒng)永遠(yuǎn)不會(huì)出錯(cuò)。

作戰(zhàn)需求

低成本可消耗“忠誠(chéng)僚機(jī)”在部隊(duì)服役的時(shí)間較短，軍方會(huì)連續(xù)采購(gòu)多批次“忠誠(chéng)僚機(jī)”。

哈克上尉認(rèn)為，澳大利亞很難預(yù)測(cè)6年后空軍對(duì)無人僚機(jī)的需求，因此更好的辦法是，現(xiàn)在先采購(gòu)新型無人僚機(jī)，快速用完后再采購(gòu)下一代無人僚機(jī)。不過，另一種作戰(zhàn)概念是，軍方應(yīng)像儲(chǔ)備導(dǎo)彈一樣，儲(chǔ)備大量無人僚機(jī)，供危機(jī)時(shí)使用。哈克上尉的思路與這種作戰(zhàn)概念并不能保持一致。

鑒于澳大利亞所處的地理位置，澳大利亞皇家空軍關(guān)注的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一是航程。自2010年F-111轟炸機(jī)退役以來，澳大利亞皇家空軍一直依賴波音公司F/A-18F“超級(jí)大黃蜂”（Super Hornets）執(zhí)行打擊任務(wù)，以及空客公司A330多用途飛機(jī)（可作為加油機(jī)和運(yùn)輸機(jī)）為F/A-18F提供支持。

圖3 2010年，F(xiàn)-111轟炸機(jī)退役，在不加注燃油的情況下，澳大利亞軍機(jī)此時(shí)的打擊半徑已經(jīng)減小。圖3顯示，F(xiàn)-111轟炸機(jī)正在一次航展上進(jìn)行飛行表演。

澳大利亞戰(zhàn)略政策研究所的分析師馬爾科姆·戴維斯（Malcolm Davis）指出，加油機(jī)的生存力正在面臨挑戰(zhàn)，擊落這類飛機(jī)似乎是中國(guó)空中戰(zhàn)略的一部分任務(wù)。澳大利亞沒有理由不把“幽靈蝙蝠”發(fā)展成一種性能更強(qiáng)、任務(wù)載荷重量更重的無人僚機(jī)，以填補(bǔ)F-111轟炸機(jī)退役后留下的空白。

盡管如此，如果須要打擊強(qiáng)大的防御系統(tǒng)或是移動(dòng)式防空系統(tǒng)，無人僚機(jī)應(yīng)具有更優(yōu)異的飛行性能和功能更強(qiáng)的傳感器。“幽靈蝙蝠”自主無人僚機(jī)的作戰(zhàn)能力應(yīng)該遠(yuǎn)超低成本可消耗“忠誠(chéng)僚機(jī)”。而將無人僚機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)定位于打擊防御能力較弱的固定目標(biāo)，初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案似乎更容易滿足這類任務(wù)的要求。

維修工作量小

“幽靈蝙蝠”無人僚機(jī)只進(jìn)行外場(chǎng)維修，“現(xiàn)階段”沒有深度維修，未來可能會(huì)進(jìn)行一些定期維修。這種例行維修的工作量最少，也符合“忠誠(chéng)僚機(jī)”在較短周期內(nèi)可消耗和可更換的理念。