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美国空军未来能力及其航空关键技术分析

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发表于 2016-7-8 02:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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作为世界上最强大的空中力量,美国空军对空中优势的掌控已达数十年,然而随着未来威胁类型的复杂多变和作战模式的多样化,现有的航空武器装备与技术已不能满足美国空军的需求。要满足美空军新的能力需求,还要考虑经济低迷导致美国政府未来可能大幅削减军费开支等限制,使得美国空军不得不认真审视其未来能力以及发展相应的未来航空关键技术。


为适应新时期的作战需求变化,美国空军数年前就提出了转型计划等战略性文件。这些文件指出,美国空军要实现从“基于威胁”向“基于能力”的转变;要实现全球警戒、全球到达和全球力量三大能力。据此,美国空军还提出了六种作战概念,包括全球打击、全球持续攻击、核反应、国土安全、全球机动、航天与C4ISR,此外还提出了灵活作战保障。
从任务定位上来看,美国空军未来作战任务是“在空中、太空和网络空间进行飞行、战斗和获胜”。为了进一步细化空军任务能力需求,自2009年起,美国空军提出了十二项核心职责,包括核威慑行动、空中优势、太空优势、网际空间优势、全球精确打击、快速全球机动、特种行动、全球综合情报监视与侦察(ISR ) ,命令与控制、人员救援、伙伴合作、灵活作战保障。


近年来,美国政府面临着越来越大的财政压力,为了理顺财政,减少联邦支出,美国国会已通过了预算控制法案,其中包括减少国防预算。需要指出的是,美国国防部计划未来削减陆军规模,但却要加强对空军和海军建设的投人,以维持制空权和制海权,实现其设想的“空海一体战”作战概念。
作为现在与未来作战的核心力量之一,美国空军能力的建设需要科学与技术的大力支持。而美国空军的科技发展战略是保证美国空军具备“预见、发现、锁定、跟踪、瞄准、攻击、评估一一任何事、任何地点、任何时间”的总体能力,这一能力可分解为“全球警戒、全球到达和全球力量”等三个方面。其中“全球警戒”是要实现世界范围的态势感知;“全球到达”是保证战场进出和生存;“全球力量”则是确保目标的精确效果打击。为了保证这些能力的实现,美国空军研究实验室提出了八项技术挑战。
挑战1:防患于未然的指挥、控制和情报(C2I );
挑战2:前所未有的积极主动地情报、监视和侦察(ISR);
挑战3:重点设防的面目标攻击/清除;
挑战4:持续和响应的精确交战;
挑战5:确保高威胁环境下作战;
挑战6:主动进攻的网络交战能力;
挑战7:按需向任何地点的作战力量投送能力;
挑战8:经济可承受的任务生成与维持。
这八项技术挑战代表了美国空军武器装备的未来能力需求方向和技术发展方向,其与未来能力之间的支撑关系如图所示。
与其他军种相比,空军对科技的依赖程度更高,在美国国防科技投资中,空军科技投资长期处于前列。早在美国空军成为独立军种之前,航空学领军人物冯.卡门在哈普.阿诺德将军的全力支持下,实施了一次大型航空科技研究计划(或称航空科技构想)—“新地平线”,该研究全面调查研究了当时世界上最先进的航空科技研究情况,并在此基础上对美国科学和技术将在未来十年扮演的角色进行了构想。该研究收获了丰硕的成果,为美国空军科技后续发展奠定了雄厚、坚实的基础。之后,每隔十年左右,美国空军就会进行一次类似的研究,其中重要的内容就是分析空军未来需要重点发展的关键技术,以保证其空中优势。最新的一版科技构想为2010年的“技术地平线”。
此外,尽管美国政府未来计划大幅削减军费开支,但对直接影响未来美国空军继续保持领先优势的武器装备项目,将继续给予大力支持。从目前的情况来看,这些仍处于探索和技术攻关的新型航空武器装备可能包括六代机、远程轰炸机、无人作战飞机等,其中每一型航空装备都需要相应的航空关键技术的支持。
“技术地平线”中的未来航空关键技术
“技术地平线”是由美国空军首席科学家办公室主导,多家军事、科研、工业和政府机构共同参与,历时9个月完成的美国空军第七版科技构想(或称空军科技路线图)的研究成果。该研究全面分析了影响美国空军科技发展的战略环境,重点论述了空军未来的30大潜在能力领域,并研究确定了美国空军未来需重点关注的多达110项的“关键技术领域”,这些领域将是形成美国空军未来能力的主要科技保障。
“技术地平线”给出了30项潜在能力领域中前10位的优先级别,这10项潜在能力领域与相应的关键技术主要有以下几方面。
1)固有抗人侵网络系统
关键技术包括频率捷变射频系统、赛博进攻与防御、多形网络、量子密钥分配等。
2)网络易损性自动评估和反应
关键技术包括多形网络、复杂环境可视化、分布式感知网络、复杂自适应系统的验证与确认、自主系统、人机接口等。
3)人体效能增强
关键技术包括自主系统、健康监控与预测、生物特征、类行为建模、认知活动增强、身体活动增强、人机接口等。
4)可信、自适应、灵活的自主系统
关键技术包括复杂自适应系统、虚拟机器体系、自主系统、自主任务规划、健康监控与预测、灵巧网络、综合感知与处理、自动软件生成、复杂自适应系统的验证与确认等。
5)优势频谱战
关键技术包括激光通信、频率捷变射频系统、大功率微波、轻型多功能结构、动态频谱访问、定向能作用、光电材料、保密射频链等。
6 ) cps拒止环境中的精确导航与定时
关键技术包括冷原子INS、芯片原子钟、多形网络、频谱易变性、复杂自适应系统、自主系统、先进射频孔径、复杂自适应系统的验证与确认、保密射频链等。


7)具有处理能力的智能ISR传感器
关键技术包括芯片原子钟、EO/IR感知、基于传感器的处理、信息融合与理解、综合感知与处理、自主推理与学习、纳米材料等。
8)分层式、高生存力遥控系统
关键技术包括:先进气动构型、冷原子INS、激光通信、定向能作用、定向能作用、IR特性压制、先进复合材料、自愈合材料、能量生成与能量存储、先进/涡轮间燃烧室、高效非引气进气道等。
9)下一代高效涡轮发动机
关键技术包括祸合多物理仿真、轻型多功能结构、健康监控与预测、纳米材料、高温材料、三流道发动机体系、先进/涡轮间燃烧室、弯曲喷管等。
10)用于战术打御防御的定向能
关键技术包括先进气动构型、固态激光、波束控制、定向能作用、能量生成与能量存储、热管理部件、高温电子、复杂自适应系统的验证与确认、三流道发动机体系等。



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