NGAD！美空军称下一代战斗机将“完全解耦”飞控软件与任务系统软件

云脑智库 2022-04-21 00:00

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来源 | 空天防务观察

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2022年4月12日，美空军参谋长查尔斯·布朗上将在一次圆桌会上透露，“下一代空中主宰”（NGAD）项目将具备“满足（穿透‘一体化防空系统’打击目标）所需要的航程”，其中的有人战斗机将实现飞行控制软件与任务系统软件的完全解耦，便于后续更快速地实施技术插入和升级。这在该军种的战斗机研发历史中尚属首次。

美国洛马公司的“下一代空中主宰”有人驾驶战斗机方案想象图（美国洛马公司图片）

布朗称，将飞行控制软件与任务系统软件解耦后，可以按需插入特定功能的复杂电子系统，而不会影响正常的飞行控制。作为对比，F-16战斗机的飞行控制软件与任务系统软件紧密耦合，因此在需要升级任务能力时，该机必须暂时停飞，并在升级完成后进行一系列试验，确保飞行安全。

F-16战斗机已经采用不了NGAD这种解耦设计了，但是美空军在该型机的升级改造过程中，仍注意采用新的方法。2020年4月28日，美空军装备司令部宣布已发布F-16战斗机M7.2+版作战飞行程序（OFP），用于升级600多架第40/42/50/52批次F-16战斗机，为它们提供多种新的能力。该升级计划投资4.55亿美元，是对F-16战斗机的重大能力升级，内容包括换装AN/APG-83(V)有源相控阵雷达（这是美国北方司令部提出的第1优先级联合紧急作战需求）和1套集成通信套件、综合AGM-158B“增程型联合空地防区外导弹”（JASSM-ER）和最新型AIM-120“先进中距空空导弹”（AMRAAM），以及其他42项现代化增强。该升级计划共进行了4200多架次、4600多小时的飞行，其中包括参加2019年“北方利刃”演习。这些升级降低了飞行员的工作负担、提高了近距空中支援武器准确性、增强了杀伤力，并提高了预计的任务效能和效率。M7.2+版作战飞行程序开发也是F-16飞机作战飞行程序开发最后一次使用传统的“瀑布式”软件开发方法，此后，该型机的作战飞行程序和软件升级转向“开发、安全和运维一体化”（DevSecOps），采用开源、敏捷途径，实现每13周交付新软件进行飞行试验（此前需要18周），每两年交付一套新版作战飞行程序（此前需要3～4年）（美空军图片）

自2020年9月披露NGAD全尺寸演示验证机完成首飞以来，美空军高层对于该项目一直保持低调，仅宣称将以系统簇形式在2030年左右开始逐步替代F-22战斗机。该军种至今未公开参与NGAD平台或任务系统竞标的企业，也未透露其中有人战斗机的性能需求，该机及其相关系统的采办细节也高度保密。

目前已知雷神技术公司参与了“下一代空中主宰”全尺寸演示验证机的任务系统开发，并进行了装机试飞。该公司特别关注、积极推进基于数字工程的数字转型。那么，机载任务系统与飞控系统解耦，与第四代、第四代半、第五代战斗机采用的综合火力／飞行／推力控制之间是何种继承升级关系？系列化、模块化、通用化、标准化组合配置，以及跨平台资源组合调用，与第五代、第四代半战斗机采用的综合式航电系统之间又是何种继承升级关系？（美国雷神技术公司图片）

虽然NGAD被列为“特别准入计划”（SAP，B-21隐身轰炸机也被列为此类计划，其保密措施可以剪裁，部分低于绝密级，部分高于绝密级；整体保密级别可认为高于机密级）是其公开信息极为有限的重要原因，但从布朗的上述言论中可以大胆推测，即使了解该项目部分内幕的人士也难以推断该机最终可能部署哪些新技术。布朗本人也指出，飞控软件与任务系统软件的解耦将使美空军更具弹性地为NGAD增加正在研发中的新兴技术。只要其满足功能、重量、功率和制冷需求，均有可能被该项目吸收和应用。同时，此举有利于鼓励更多企业参与良性竞争，美空军不但能够获得更好的终端产品，还有望实现降低成本的理想目标。

要想实现系列化、模块化、通用化的跨平台节点快速移植，“即插即用、即插即战”，就要“解耦”复杂软硬件系统。例如美军“通用武器接口”（UAI）和在此基础上发展的“北约组织通用武器接口”（NUAI），就通过“解耦”提供快速、低成本的武器综合能力。该接口标准旨在为平台、精确打击武器和任务规划提供标准化的软件接口，允许软件复用，改进各种新武器与军机的综合过程，使这一过程与军机的作战飞行程序软件升级循环“解耦”。美空军从2009财年开始为F-15E多功能战斗机、AGM-158A导弹和“杰达姆”制导炸弹采用UAI。2011年，F-15E通过“通用武器接口”综合了激光制导型“杰达姆”制导炸弹，其应用效果如下：整个综合工作在3个月内完成，如果不采用“通用武器接口”而采用以往方法，需耗费3～5年，采用“通用武器接口”将综合时间缩短了91.7%~95%；整个综合工作花费250万美元，如果不采用“通用武器接口”而采用以往方法，需花费2000万～2500万美元（一说需3000万～8000万美元），采用“通用武器接口”将综合费用至少降低了87.5%~90%（按以往方法需要2000万～2500万美元计算）。目前该接口标准已在美军B-2A隐身轰炸机和F-35系列、F-15E战斗机、MQ-9“死神”察打一体无人机，以及美空军及北约组织M6以上配置的F-16战斗机等多种机型推广应用，还用于美空军“制导弹药规划软件”（PGMPS）；也已向美海军和陆军机队推广（美空军图片）

NGAD项目的研发预算近年来持续增长。美空军在2023财年预算申请文件中要求为该项目划拨16.5亿美元，较2022财年的13.3亿美元增加24%。美空军部负责预算事务的助理部长詹姆斯·佩齐亚少将解释称，经费上涨的主要原因是研制先进传感器和强韧通信装备。布朗此前曾表示，该类任务系统将在NGAD的研发过程中“持续进化”。

种种技术上的“解耦”，如果加以充分利用，可以实现科研生产关系上的“解耦”，最大化技术上“解耦”可能带来的效益。譬如，在采用模块化开放式任务系统架构和其他标准化、通用化、模块化、系列化标准、架构或途径之后，在美国防部指导下，洛马公司为F-35A的重要任务系统在寿命周期内重开竞争，2023年将更换新供应商的处理机和光电分布式孔径系统，大幅提高性能、降低成本；美国防部正在考虑未来采用竞争方式实施该型机的升级改造和维护保障。美军用“运行数据集成网络”（ODIN）逐渐取代“自主式保障信息系统”（ALIS）后，该系统的升级可能也会采用分块择优方式。早在2015年，B-21隐身轰炸机还未选定工程研制单位（当年10月选中诺格公司），美国防部就确定该型机的升级改造将采用竞争方式。图为美空军F-35A战斗机。那么，仅仅在技术上的“解耦”，而没有在科研生产关系上做适应性变革，最大化先进技术可能带来的效益，这样会不会导致战斗力生成上逐渐产生明显差距呢？（美空军图片）

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