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“金帐汗国”合作式武器技术项目发展概况

2021年7月1日,英国国防部宣布,向国防科技实验室(Dstl)拨款350万英镑,用于研发“合作式打击武器技术演示”(CSWTD)项目,计划在两年多的时间内完成全部工作。该项目旨在通过升级弹载软件,实现弹药间的互相通信,并赋予其合作打击能力,确保弹药能够对不断变化的战场环境做出快速响应。

CSWTD让人不禁联想到美空军的“金帐汗国”(Golden Horde)合作式武器技术项目(也被称为合作式弹药蜂群),不仅项目名称和内容与“金帐汗国”项目几乎一致,项目持续时间也对标“金帐汗国”。作为合作式弹药蜂群技术的先锋,“金帐汗国”项目是当前智能弹药领域最为炙手可热的项目,对智能弹药的下一步发展起到了引领作用,为理清该项目发展脉络,本文按照“金帐汗国”项目发展时间线对其进行了梳理。

一、项目简介

“金帐汗国”合作式武器技术项目并非为了研制弹药本身,而是旨在开发可以共享数据、实时交互,执行合作式打击行动的“组网合作式”武器。为弹药装上“大脑”,把一个个独立的“笨”炸弹,组成一群可以独立思考并互相交流的“聪明”炸弹。炸弹在发射后可以自主规划航迹、攻击目标,并可作为空中信息节点载机或指控平台反馈信息,从而更高效地突破敌方的防空系统。但该项目并没有使用人工智能或机器学习算法,而是让弹药从预先装载的作战规程中按照战场形势选择应对措施。具体地说,“金帐汗国”使用一种被称为“剧本呼叫”的合作式自主打击方法,“剧本”是当弹药群遇到预定义的特定情况时需要启用(或禁用)的一系列合作式自主操作。经“金帐汗国”项目改造的弹药,在执行任务前就内置了大量“剧本”(合称为“剧本集”)。在执行打击任务时,按照战场形势变化选择“剧本”。

该项目最初选择GBU-39小直径炸弹I(SDB I)、ADM-160微型空射诱饵弹(MALD)、AGM-158A联合防区外空对地导弹(JASSM)等现役武器弹药开发合作式弹药蜂群能力。为进行初始演示,项目选择了GBU-39 SDB I和ADM-160分别研制合作式小直径炸弹(CSDB)和合作式微型空射诱饵弹(CMALD)。飞行演示试验将分三个阶段进行:第一阶段是使用F-16战斗机投放CSDB弹药;第二阶段是使用B-52轰炸机投放CMALD弹药;第三阶段则是于2021年秋季使用这两种弹药合作打击目标。

二、时间线

项目启动:2019年3月18日,美国空军研究实验室(AFRL)宣布,授予美国科学应用与研究联合公司(Scientific ApplicationsResearch Associates Inc.)一份总金额1亿美元的不定交付物/不定交付量合同,支持其开展“金帐汗国”项目的科学与技术演示验证工作,支持新兴弹药技术的研究与发展和集成武器的演示验证。这项工作是由空军研究实验室主导的快节奏演示验证项目,将会在埃格林武器联盟团队的支持下进行,预计将于2021年12月之前完成。

入选“先锋”计划:2019年11月,美国空军宣布了首批包括“金帐汗国”在内的三个“先锋”计划项目,另外两个项目分别是“导航技术卫星3”(NTS-3)和“天空博格人”(Skyborg)。“先锋计划”面向美空军4月公布的未来十年“2030科技战略”提出的科技转型,旨在通过快速原型化和实验,发展、孵化和验证主题更加聚焦并可设计出全新战争的科技项目,引领作战概念创新和技术转化。2020年2月,美空军研究实验室宣布,美空军武器计划执行办公室主任安东尼·吉纳特波(Anthony Genatempo)准将负责“金帐汗国”项目。

首次飞行测试前的安排:2020年2月28日,美空军研究实验室(AFRL)弹药部主任加里·哈斯(Garry Haase)上校在空战研讨会上表示,AFRL计划于2020年下半年进行“金帐汗国”首次飞行测试。几个月后,他进一步透露,AFRL将使用F-16战斗机搭载CSDB进行“金帐汗国”首次飞行测试,并计划在2021年夏季使用B-52轰炸机搭载CMALD进行类似测试。9月16日,AFRL表示,由于空军负责采购的助理部长威尔·罗珀(Will Roper)要求“金帐汗国”可以连接多种弹药,而非“几件武器”,“金帐汗国”首次飞行测试将推迟进行。

首次飞行演示试验失败:2020年12月15日,来自埃格林空军基地的美空军测试中心第96测试编队的飞行员,驾驶一架挂载了4枚CSDB弹药的F-16战斗机完成了“金帐汗国”项目首次飞行演示试验。飞行演示试验过程中,飞行员投放了其中2枚经过了合作式自主攻击改进的CSDB弹药,在执行任务时,这些弹药将参考预先确定的作战规则进行攻击(这些规则由任务发起者制定并加载到弹药中)。这2枚弹药在飞行过程中迅速互相建立了通信链接,并且其导引头检测到了GPS干扰机,但它们认为GPS干扰机并非优先级最高的打击目标,转而合作寻找到了两个高优先级目标。然而,由于弹药软件无法正确加载,合作制导命令未能发送给弹药的导航系统,导致目标位置坐标无法更新,这2枚弹药未能成功击中目标,任务失败。AFRL计划于2021年初进行第二次飞行试验,届时,投放的弹药数将增加到4枚。

第二次飞行试验:2021年2月19日,AFRL在同一地点,使用F-16战斗机挂载4枚CSDB弹药成功完成了“金帐汗国”项目第二次飞行试验。在此次飞行试验过程中,飞行员投放了全部4枚CSDB弹药,它们互相建立彼此间的通信链接,遵循预先设定好的作战规则,识别出了一个最高优先级的目标,然后它们共同评估并分配对多个目标的打击任务,最终完成了对4个目标的同步打击。AFRL计划于2021年春季完成第三次也是本阶段最后一次飞行试验。

第三次飞行试验:2021年5月26日,“金帐汗国”项目在新墨西哥州白沙导弹靶场成功完成了第三次也是当前阶段最后一次飞行演示试验。两架F-16战斗机参与了此次飞行试验,在飞行试验中,一架F-16战斗机发射了4枚CSDB弹药,另一架发射了2枚CSDB弹药,这6枚弹药同时被发射,并迅速建立起了彼此间的通信链接。此次飞行试验中,增加了一个与空中弹药通讯的地面站,在弹药被发射后,使用地面站向飞行中的弹药群发送更新后的打击目标,实现了对新的高优先级目标的打击。与第二次试验一样,此次试验也使用同步打击目标(STOT)算法使2枚CSDB弹药同时击中了两个目标,比第二次试验更进一步的是,此次试验还使用另外2枚CSDB弹药同时击中了同一个目标。

拥抱数字工程:在第二次飞行试验之后,AFRL宣布,原本计划的下一阶段CMALD弹药飞行演示试验和CSDB弹药与CMALD弹药集成飞行演示试验都将取消,转而在“罗马竞技场”(Colosseum)项目中进行下一步的研发工作。“罗马竞技场”项目是“金帐汗国”项目的下一阶段,将创建一个把多种武器的数字孪生体完全集成的虚拟环境,以在其中更快地测试、演示验证和改进,同时应用数字工程、硬件在回路仿真和模拟器技术等,加速美空军武器向合作式自主组网技术转型,为未来作战提供支持。

三、小结

总的来说,“金帐汗国”项目进展顺利,从立项到首次飞行演示试验只用了不到两年时间,确定的时间表从未延迟。当前,该项目的第一阶段测试,即从F-16战斗机上投放CSDB弹药的三次飞行试验已经结束,下一步原本计划今年夏季从B-52轰炸机上投放CMALD弹药,但在第二次飞行试验后,AFRL取消了上述计划,转而发展“罗马竞技场”项目,即应用数字工程加速对“组网、合作、自主”(NCA)武器技术的开发。NCA武器技术可以在投放后自主组成蜂群,明确各自的打击目标,完成同步打击。

从“金帐汗国”演进为“罗马竞技场”,美空军在合作式武器技术的研发上正逐渐加码,试图引领下一代智能弹药的发展。正如美空军研究实验室主任希瑟·普林格尔(Heather Pringle)少将所言:“就像几十年前激光制导炸弹的出现一样,‘金帐汗国’项目所代表的NCA武器技术将彻底改变我们对武器作战能力的认知。”