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“下一代空中主宰”计划2030年部署新的战斗机战机

打破传统的单一制造商接管全流程的方式,让传统大公司和新兴公司多方面竞标,尝试拆分设计、生产和维护合同,合理配置资源,降低成本。成本。

截至目前,NGAD仍然是一个机密的飞机开发计划,但空军此前已经公布了一些计划细节。2020 年 9 月 15 日,时任美国空军采购总监的威尔·罗珀博士宣布,作为 NGAD 计划的一部分,美国空军成功试飞了一架全尺寸飞行演示飞机。2022 年 6 月 1 日,空军部长弗兰克·肯德尔宣布,NGAD 计划的技术已经足够成熟,可以将整个计划推进到工程和制造开发 (EMD) 阶段。

关键词:第六代飞机,制空权,无人机,定向能武器

图1、NGAD艺术渲染图

在2022年6月23日美国国会研究局(CRS)提交的焦点班报告《空军的“下一代空中优势”项目​​》中,NGAD项目的四项关键发展技术被进一步揭示:推进系统、无人机车辆(UAV)、材料和传感器。此外,还有消息称,“关键技术”还包括隐身性能、先进武器、数字化设计和体表热管理等。

该报告还解决了国会对 NGAD 计划潜在高成本、战斗机数量短缺以及由于其作为机密计划缺乏监督而引起的一系列问题的担忧。NGAD 最初是国防高级研究计划局 (DARPA) 的一个项目。自 2015 年以来,国会已为 NGAD 拨款约 42 亿美元。

空军部长表示,NGAD 计划每架飞机将花费“数亿美元”。美国众议院军事委员会 6 月 20 日发布的《2023 年国防授权法案》要求空军维持最低数量的 F-22 战机,并对 33 架原本计划退役的老旧 F-22 进行升级以避免任何战备和作战能力下降。NGAD项目进展顺利与否仍有疑问。

一、NGAD 的目标是获得新的战斗机吗?

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虽然 NGAD 计划的既定目标是取代 F-22 战斗机,但 NGAD 计划生产的飞机不一定是常规战斗机。空军正在开发相关技术以提供空中优势。该项目的目标之一是研究在美军传统军事手段之外获得制空权的其他方式来达到制空权的效果。NGAD 可以采用独立飞机的形式和许多互补系统的组合,包括有人驾驶、无人驾驶、可选无人驾驶、网络和电子形式美国空军下一代攻击机,使其有别于传统的“战斗机”。

例如,像 B-21(注:“掠夺者”战略轰炸机)这样更大的飞机,其机动性可能不如战斗机。但是,像这样的飞机,可以携带定向能武器,并拥有多个发动机,为武器提供大量动力,可以在广阔的空域消灭敌机,也可以取得空中优势。似乎没有理由假设 NGAD 将生产某种类型的单座飞机用于空战,试图在性能上压倒另一架飞机,或者传感器和武器必须集成在同一架飞机上.

此外,主角也可以是无人机(图片2),正如肯德尔部长所描述的那样),使其成为天体“四分卫”并负责战术分配。这是“忠诚僚机”概念无人机的一个分支,它与战斗机一起编队飞行,以使用电子战来干扰敌方的防空系统或将来自目标的数据反馈给主机。这种“忠诚”的无人机可能是空军研究实验室和奎托斯防务公司正在开发的 XQ-58A Valkyrie。

图 2

二、NGAD开发重点

空军曾表示,NGAD 的存在是为了开发四种广泛认可的技术。

①推进。在过去的几年里,空军通过先进发动机技术计划对可变循环发动机研究进行了大量投资。该计划的目标之一是在改善冷却的同时增加发电量。

②无人系统。肯德尔部长表示,空军正在开发无人驾驶飞机以补充 NGAD 计划。虽然没有说明无人机将如何使用,但一些分析人士认为,这些飞机可用于收集情报、提供电子战能力或携带额外的弹药。

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③材质。NGAD 项目专注于测试新的复合材料和结构。空军 2023 财年预算文件称,它寻求“继续为可消耗的飞行器提供新的低成本设计和制造结构概念”,暗示这些新材料可用于无人驾驶飞机。

④ 传感器。这项开发工作可能旨在开发先进的雷达、红外传感器和改进的光电相机。

三、借此机会重塑采购流程

NGAD 计划也是空军尝试重新设计其采购流程的一部分。Roper 博士说,目标之一是拆分设计、生产和维护合同。因此,赢得设计合同的公司可能与赢得生产合同的公司不同,第三家公司可以赢得维修合同来支持实际飞机。

这一愿景可以看到专门从事设计的公司将他们的设计移交给高科技制造中心,这些制造中心可以将任何以数字形式发送给他们的东西变成实物,而不是完全垄断一家公司。此外,像波音这样拥有全球物流链的公司可以承担维修任务。这种角色的重新分配使传统军用航空主要承包商以外的公司能够参与空军计划。

这样的概念实现了空军的另一个目标,即理论上可以用不同飞机的短期计划取代现在长期的、单一的飞机生产计划,同时通过灵活的生产线节省成本。这可以降低维护成本,因为飞机将被更新的设计而不是长期服务所取代。事实上,飞机售后服务的维护成本高于开发成本。通常,武器系统支出的 70% 用于维护。同时,一些过时的技术无法替代,导致与供应商的深度绑定,增加维护成本,制造商失去创新动力。NGAD 的项目理念不是设计像 F-35 这样可以使用几十年的飞机,理想情况下,每个工厂都需要 12 到 15 年。有了新模式,设计和采购的成本可以多于维护,并且随着“供应商锁定”的消失,后者将更积极地参与新项目。

四、猜猜NGAD的功能

1.飞机性能

NGAD的旗舰机与F-22相比,这意味着飞行高度的上限约为65,000至70,000英尺(约20,000米),最高速度约为2. 2马赫。对于先进的传感器和导弹,NGAD 可能会放弃对极端机动性的追求,转而采用更大的内部油箱和更重的武器有效载荷。

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2.隐身性能

业内消息人士称,NGAD 将比现在的第五代战斗机更隐身,其雷达截面与 BB 弹相同。NGAD 不会针对搜索和跟踪雷达的几个关键频段进行优化,而是在许多不同的带宽中提高其隐身性。也有人建议可以使用增加的速度来补偿隐身性。此前有报道称,美国空军的 F-22、F-35 甚至 F-117 都在测试从未公开过的闪亮金属色面板,可能是为了升级五代机,以及也可能是在测试 NGAD 上安装的隐形装备。

3.传感器

第五代战斗机使用非常快速的跳频有源电子扫描阵列 (AESA) 雷达来减少发现和跟踪其电子发射的时间。NGAD 可以将 AESA 雷达从有人驾驶飞机转移到无人机上,依靠护航飞机来提供这种功能。

NGAD还将有一个红外搜索和跟踪系统,通过热信号识别敌方隐形飞机。IRST 是为 F-22 设计的升级传感器之一,最近人们看到它的外翼上有细长的隐形吊舱。吊舱“前面似乎有一层介电透明层”。

4.引擎

自 2007 年以来,空军已在自适应发动机过渡计划 (AETP) 中投入数十亿美元,以开发具有更大推力和燃油效率的动力装置。目前,两家公司的产品已进入招标阶段,分别是通用动力XA100和普惠XA101发动机。AETP 发动机设计用于产生 45,000 磅的推力。与当今的战斗机发动机相比,它们还能够为电子战系统或定向能武器提供更多动力。经过测试和调整后,AETP 发动机预计将在 2027 年左右投入生产,正好赶上第一架具有生产代表性的 NGAD 测试飞机。同时,空军也在考虑将这项技术应用到Block 4版本的F-35战机上。

5.武器

目标:NGAD 的主要武器很可能是目前由洛克希德马丁公司开发的 AIM-260A 联合先进战术空对空导弹或 JATM。JATM 在 2019 年的一次空军工业大会上首次亮相美国空军下一代攻击机,旨在对抗中国的远程 PL-15 空对空导弹,并恢复美国在空战领域的“先发制人”垄断地位。JATM 可能有一个多模导引头,包括红外和毫米波雷达。

MAM:根据空军预算文件,模块化先进导弹是另一个高度机密的系统,将于 2023 年对战斗机进行“动态测试”。该武器可以具有可互换的弹头和导引头,可以用作空对空或空对地导弹。它还可能具有“可堆叠”的模块化推进剂系统,以使其射程更长。

它还包括雷神公司研制的高超音速武器、定向能武器、游隼空空导弹和LREW远程空空导弹、波音公司研制的LRAAM远程空空导弹和Cuda小型导弹。洛克希德·马丁公司研制的空对空导弹。

五、NGAD 能否与 F-35 竞争?

在接下来的几年里,空军的目标是将 NGAD 计划作为一项研究工作,并计划从 2030 年开始逐步获得可生产的飞机或其他系统。国会从单独的预算中授权和分配研发资金和生产资金。F-35 的资金主要来自采购,而 NGAD 的资金来自研发。

即使飞行演示器是可生产的飞机,工厂仍需要数年时间才能建立生产设施。生产飞机需要复杂的制造工具和技术。此外,制造商需要对二级供应商进行认证。空军一直在寻求减少生产新飞机所需的时间。目前尚不清楚这些飞机制造商是否能够在生产多种类型的飞机之间快速切换。

F-35 是一项已包含在五年防御计划 (FYDP) 中的计划,将至少在未来五年内获得资助。2016 年,F-35 的预计退役日期从 2064 年延长至 2070 年。美国空军没有改变其 1,763 架 F-35 的最终目标。然而,NGAD 计划并没有定义采购目标或团队规模。此外,与 F-35 相比,NGAD 的空中优势作用更符合 F-22 或 F-15EX 的当前任务。

也就是说,这些项目都必须符合空军的最高预算,这可能会导致资金决策压力偏向其中一个。例如,肯德尔部长表示,空军选择在 2023 财年推迟购买部分 F-35,以加快 NGAD 的发展。

六、涉及哪些公司?

空军没有提到具体的 NGAD 项目承包商。国防媒体和主要国防总承包商暗示了他们各自在 NGAD 计划中的作用。洛克希德·马丁公司首席执行官 (CEO) Jim Ticlet 和诺斯罗普·格鲁曼公司首席执行官 Kathy Warden 在财报电话会议上都强调了他们目前的努力。洛克希德马丁公司特别强调了其在开发有人和无人团队方面的作用,这是 NGAD 的一项重大努力。德事隆还展示了其使用 Scorpion 教练机/轻型攻击机快速设计和生产飞机的能力,而通用原子公司则展示了一系列日益复杂的设计和低速率大规模生产的能力。

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七、预算和单位成本

空军在 2023 财年为 NGAD 申请 16.6 亿美元,并计划在 2024 财年至 2027 财年期间额外花费 117 亿美元。与 2015 财年至 2022 财年的拨款相比,这意味着资金增加了三倍(见图3)。肯德尔部长在众议院军事委员会的 2022 财年空军情况听证会上表示,NGAD 计划将花费每架飞机“数亿美元”。

图3、2015-2027财年NGAD计划研究、开发、测试和评估资金

八、美国国会对该计划的担忧

随着国防部继续开发 NGAD,国会可能会担心几个潜在的问题:NGAD 的成本、NGAD 对战斗机库存的影响以及空军公开发布的信息量。

① 肯德尔部长曾表示,NGAD 将花费每架飞机“数亿美元”。一些成员对 NGAD 计划的成本表示担忧,特别是考虑到其他相互竞争的空军优先事项,包括核现代化、F-35 采购和空中加油机的资本重组。

② 有委员担心,由于上述NGAD项目成本高昂,该项目可能导致空军战斗机短缺。从历史上看,开发成本显着增加的项目很少有采购。最初计划以平均每台 916 亿美元的成本购买 750 架 F-22,但只购买了 186 架。

③ NGAD 程序正在开发为机密程序。一些成员担心,由于国防部监察长和政府问责局等组织的监督有限,开发像 NGAD 这样的大型机密项目可能会出现超支和其他发展问题。