2019年3月5日，美國克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司設(shè)計制造的XQ-58A技術(shù)驗證機完成了76分鐘的首飛。該機是美空軍研究實驗室低成本可消耗飛機技術(shù)（LCAAT）的驗證機（LCASD），其成功首飛標(biāo)志著美空軍在研究和驗證有限壽命／架次的低成本無人作戰(zhàn)飛機技術(shù)和裝備取得了階段性進(jìn)展，為未來構(gòu)建質(zhì)量與數(shù)量并優(yōu)的空中優(yōu)勢能力奠定了基礎(chǔ)。

2019年3月5日，首飛中的首架XQ-58A驗證機（美空軍圖片）

1．發(fā)展背景

美空軍認(rèn)為當(dāng)前空中戰(zhàn)場的威脅日趨多變，高性能作戰(zhàn)飛機的價格不斷攀升，國防預(yù)算壓力日益增大。美空軍難以通過大規(guī)模更新?lián)Q代解決作戰(zhàn)能力與預(yù)算壓力的矛盾，必須創(chuàng)新裝備解決方案，在保證性能可接受前提下，顯著降低采辦和使用成本，重塑美空軍的數(shù)量優(yōu)勢。另一方面，現(xiàn)有航空武器裝備嚴(yán)格的裝備采購標(biāo)準(zhǔn)和研制規(guī)范，雖然確保了武器裝備的性能和質(zhì)量，但也導(dǎo)致了研制、鑒定和生產(chǎn)新型航空武器裝備的成本和時間大增，需要探索裝備研制的新途徑，以降低裝備采辦成本、縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期，靈活應(yīng)對新興威脅。

為解決上述挑戰(zhàn)，美空軍希望利用無人機的特點，創(chuàng)新飛機設(shè)計概念和流程，在保證一定性能前提下，顯著降低采辦和使用成本。美空軍認(rèn)為，可執(zhí)行打擊、情報監(jiān)視偵察等任務(wù)的遠(yuǎn)程、高性能、低成本無人作戰(zhàn)飛機將帶來改變游戲規(guī)則的能力，在未來空中對抗中將同時形成規(guī)模和成本優(yōu)勢。XQ-58A項目軍方主管認(rèn)為，未來美空軍機隊很可能由相比現(xiàn)在更少的高端作戰(zhàn)飛機和大量的低成本可消耗無人機構(gòu)成。為此，美空軍實施了低成本可消耗飛機技術(shù)項目，目標(biāo)是通過開發(fā)更好的設(shè)計工具以更快的速度設(shè)計和制造無人機系統(tǒng)，并推動制造流程的改變和成熟，以減少制造時間和成本。

2. 發(fā)展歷程

2015年，美空軍宣布啟動低成本可消耗飛機技術(shù)項目；同年9月，美空軍研究實驗室宣布開展為期27個月的低成本可消耗無人作戰(zhàn)飛機演示驗證項目，開發(fā)滿足特定任務(wù)能力需求的低成本無人作戰(zhàn)飛機系統(tǒng)概念，完成驗證機制造和試飛試驗，驗證裝備概念與制造技術(shù)的可行性，包括洛克希德·馬丁公司、克拉托斯安全防衛(wèi)解決方案公司（原為靶機制造商）、波音公司在內(nèi)的6家美國航空航天企業(yè)參與了項目競標(biāo)。 

2016年7月，美空軍研究實驗室選定克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司并授出演示驗證項目合同，美空軍先期投資730萬美元，公司自投3350萬美元，研制和制造3架技術(shù)驗證機。美空軍研究實驗室還規(guī)劃了近1億美元的追加投資計劃，用于技術(shù)成熟和深化發(fā)展。2017年6月，克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司在巴黎航展展示了編號XQ-222的驗證機模型，同年7月，美空軍賦予該機XQ-58A的正式編號。該驗證機的主要任務(wù)是：驗證低成本設(shè)計和制造概念、識別滿足性能需求的低成本飛機所需的技術(shù)鴻溝和主要成本驅(qū)動因素、建立有限壽命可消耗飛機的指南等。

2019年3月，XQ-58A首架驗證機完成首飛，根據(jù)目前透露的試飛計劃，后續(xù)還將完成兩個階段4次試飛，剩余試飛工作的重點是評估系統(tǒng)工程、氣動力性能和發(fā)射／回收系統(tǒng)，同時初步建立面向有限壽命需求的剪裁設(shè)計和制造標(biāo)準(zhǔn)，獲取可消耗飛機成本模型相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，XQ-58A在完成低成本可消耗飛機技術(shù)驗證項目后，還有可能參與美空軍“忠誠僚機”等項目的飛行演示驗證。

XQ-58A是一型低成本、遠(yuǎn)程、高亞聲速、隱身無人作戰(zhàn)飛機，代表了新一代高任務(wù)彈性、低成本無人作戰(zhàn)飛機概念。

1. 遠(yuǎn)程、高性能、低成本、隱身無人作戰(zhàn)飛機

XQ-58A采用中等后掠角中單翼、V型尾翼、背負(fù)式進(jìn)氣道、扁平機身的隱身化布局，配裝單臺威廉姆斯公司FJ33-5型渦扇發(fā)動機（推力746.6千克力），機長8.84米，翼展6.7米，整機尺寸相當(dāng)于F-16C戰(zhàn)斗機的2/3。最大飛行高度13716米，最小飛行高度15米，最大飛行馬赫數(shù)0.85，航程不小于3400千米，有效載重不少于230千克，2個內(nèi)埋式武器艙可各掛載1枚GBU-39型制導(dǎo)炸彈或AIM-120型中程空空導(dǎo)彈，并可擴展翼下外掛能力。該機采用開放式任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，具備不依賴跑道的起降能力（可采用火箭助推、導(dǎo)軌發(fā)射模式），可重復(fù)使用，但按有限使用壽命／架次設(shè)計。 

2. 聚焦低成本的特色設(shè)計

美空軍對XQ-58A最核心的要求是實現(xiàn)滿足有限功能的低成本無人機系統(tǒng)概念，因此提出了相對苛刻的價格目標(biāo)：采購數(shù)量為100架以內(nèi)時，包含基本航電和推進(jìn)系統(tǒng)的飛機出廠單價不超過300萬美元；采購數(shù)量超過（含）100架時，出廠單價不超過200萬美元。為此，XQ-58A在設(shè)計上采取了多種創(chuàng)新手段：一是建立基于使用特點的低成本設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，建立與使用需求和性能要求相適應(yīng)的權(quán)衡模型和經(jīng)濟(jì)性評價模型，如基于有限使用壽命，大幅降低發(fā)動機使用壽命要求，甚至提出考慮配裝二手發(fā)動機；二是根據(jù)使用環(huán)境選擇性配置系統(tǒng)，如因僅需在限制空域內(nèi)飛行，不考慮配備空管相關(guān)設(shè)備；三是采用模塊化任務(wù)載荷，根據(jù)任務(wù)需求快速換裝對應(yīng)任務(wù)載荷和武器系統(tǒng)，有效降低單機復(fù)雜性和成本；四是采用現(xiàn)貨產(chǎn)品，美空軍研究實驗室明確要求該機應(yīng)盡可能應(yīng)用商用貨架產(chǎn)品和軍用常備件，并要求確定此設(shè)計模式可能產(chǎn)生的影響；五是采用先進(jìn)低成本制造技術(shù)，探索應(yīng)用彈性制造技術(shù)、自動裝配工藝等低成本制造技術(shù)的可行性，并探索在滿足低成本前提下，實現(xiàn)平時按需生產(chǎn)、戰(zhàn)時快速大量制造的可實現(xiàn)性。 

美空軍正在推進(jìn)“天空博格人”（Skyborg）人工智能飛行員研發(fā)，設(shè)想將該軟件用于有人機，不斷記錄和學(xué)習(xí)人類飛行員的操作，然后用于低成本可消耗無人機等無人機。圖為未來低成本無可消耗無人機想象圖（美空軍圖片）
　
中國航空網(wǎng) m.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址：美空軍低成本可消耗無人作戰(zhàn)飛機分析