作者：张昊，学术plus观察员
为落实美国“大国竞争”国防战略，应对以中俄为代表的潜在威胁，美空军于2019年公布了《空军科技战略》，明确提出将发展全球持续感知、弹性信息共享、快速有效决策、复杂且不可预测作战以及高破坏性/杀伤力等五大战略性能力。
在此背景下，美国空军研究实验室（AFRL）为满足其战略能力需求，提出了“先锋”（Vanguard）系列项目，旨在发展能够改变游戏规则的颠覆性作战能力，获取未来战场的技术优势。
迄今为止，AFRL已发布天空博格人（Skyborg）、金帐汗国、导航技术卫星以及火箭货运四大项目，本文将对各大项目能力、进展进行全面介绍，并对其发展态势进行综合研判。
本文主要内容及关键词：
1.天空博格人/Skyborg无人僚机：将实现动态独立决策，2021年11月已验证自主协同能力
2.“金帐汗国”先进自组网弹药：武器网络化协同技术；为美军打造具备半自主能力的网络化弹药集群（多元智能，同构/异构协同作战，实时作战规划/再规划能力）；主要针对美军现役武器进行技术验证，可装备美国空军各类轰炸机、战斗机、无人机平台；2021年2月已验证系统能力
3.导航技术卫星：赋能美国天基PNT系统更高弹性/鲁棒性，获取颠覆性优势；将于2023发射，试验完成后，所有权将移交至美太空军
4.火箭货运：目标发展可运载百吨级货物，在1小时内实现物资全球投送，并具备可重复使用特征的运载火箭系统；目前正在评估中
5.结语：“先锋”项目群充分聚焦战场优势技术，智能化、网络化是未来战争的关键能力特征；传统军工巨头地位将遭冲击；未来无人机系统、智能弹药系统很可能集成至ABMS中，以作战网络为骨干，以人工智能为“大脑”和“加速器”，实现与全域各型作战节点高效链接和协同作战能力，获取最佳战场效能
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一、Skyborg
Skyborg无人僚机
1.1 天空博格人计划概况
“天空博格人”（Skyborg）计划是美国空军研究实验室重点发展的“先锋项目”之一，旨在集成无人机自主技术与开放式任务架构，形成一个由人工智能驱动的“大脑”，可应用于“无人僚机”和完全自主型无人战斗机，从而实现有人/无人机编队高效作战。该项目寻求提供一组技术原型套件，使自主无人机更高的任务适应性。
集成Skyborg智能软件的无人机概念图
1.2 “天空博格人”项目最优先开发事项：“开放式”、“弹性”和“自主”
“开放式”意味着Skyborg智能套件将可灵活移植到其他各型无人机中，作为其“智能中枢”。据美空军透露，未来该系统也可能被应用于有人驾驶战斗机，充当飞机“副驾驶”，提高整个空战体系的决策能力和反应速度。
“弹性”则侧重于该系统应具备在GPS干扰环境中正常工作的能力，保证自身的可靠定位、导航与授时（PNT）能力。
“自主”方面则是期待无人僚机能够独立完成一系列任务，从简单的起飞/降落至更复杂能力，包括可根据各种情况因素或预先确定的作战目标进行动态地独立决策。装备Skyborg系统的无人机可作为忠诚僚机与有人飞机协同作战，也可作为完全自主战斗机独立完成任务。
1.3 “天空博格人”无人机作战概念图
上图为美国空军研究实验室发布的Skyborg无人机作战概念图，成本低廉的无人僚机将作为“可消耗”资源，在高对抗环境下承担打击、进攻/防御性制空、情报侦察等任务。
2021年，Skyborg项目已实现重大进展，依托雷杜斯公司为其开发的自主核心系统，美空军已使用UTAP-22 Mako战术无人机对其开展飞行测试，并在11月初步验证了其自主协同能力。
Skyborg无人机作战场景概念
二、金帐汗国
“金帐汗国”先进自组网弹药
2.1 “金帐汗国”项目概况
“金帐汗国”项目是AFRL联合美国防部国防高级研究计划局（DARPA）及多家军工企业进行的技术开发与验证项目。该项目旨在开发验证一种武器网络化协同技术，使美空军现有机载武器在发射后能够实现数据共享交互和任务协同规划，武器将根据预设作战规则（Rules of Engagement, ROE）自主选择航迹和目标实施协同突防，对作战人员选定的目标或目标群进行高效灵活打击。该项目的武器系统可用于目标杀伤，也可携带传感器和其他有效载荷，执行侦察、电子战及空中加油任务。
“金帐汗国”技术概念图
2.2 “金帐汗国”性能效果
从性能效果上看，该项目一旦成熟，将为美军打造具备半自主能力的网络化弹药集群，其能力主要体现在以下几个方面：
一是弹药本身将具备战场侦察、武器制导、数据传输和区域巡飞功能，具备能力多元化、智能化特征，但攻击目标的选定还是由作战人员确定，体现了半自主性的特点；
二是具备弹药同构/异构协同作战能力，作战使用时多枚弹药编队，部分弹药执行杀伤任务，部分弹药可作为侦察、制导和信息传输节点，实现弹间高效协同；
三是具备实时作战规划/再规划能力，可根据战场实际情况调整弹药打击顺序和数量，并根据战场评估结果，若已摧毁目标，可让其他弹药寻找新的攻击目标。
2.3 “金帐汗国”的武器应用
目前，“金帐汗国”项目选择GBU-39“小直径炸弹”I（SDB-I）并将ADM-160“微型空射诱饵”（MALD）作为“金帐汗国”弹药自主蜂群项目的初始演示武器，将对其进行技术改进。
此外，“金帐汗国”项目相关文件中还多次提到了联合空地防区外导弹（JASSM）系统，这意味着未来JASSM导弹很可能也将会参与到技术验证中。
值得注意的是，“金帐汗国”项目将主要针对美军现役武器进行技术验证，这意味着未来这些武器可装备美国空军各类轰炸机、战斗机、无人机平台。美军可根据作战任务的不同，可选择不同载机搭载不同类型和数量的武器，组织不同规模的多弹协同打击，体现了高度的战场适应性。
2.4 “金帐汗国”战场效能
在战场效能方面，在集成多类武器后，“金帐汗国”将赋能美国空军多元化灵活打击能力，通过多种精确制导武器的多样组合，各显其能，可以多层次地突破敌方防御系统，造成重大威胁。
微型空射诱饵能在飞行中快速切换信号模拟不同飞机或弹药，并可实施电子干扰，提升弹药集群突防效能；
小直径炸弹体积小、重量轻，大大提升了作战平台可携带的弹药量，提升打击目标数量；
联合空地防区外导弹可利用其射程远、隐身能力强的特点快速突防，针对敌防空系统实施防区外打击。
2.5 “金帐汗国”最新进展
在项目进展方面，美国已于2021年2月完成首次飞行演示，利用4枚小直径炸弹协同攻击，同时击中4个目标，初步验证了系统能力。AFRL还计划未来建设虚拟/现实结合的测试环境，通过软件、硬件在环和机载测试的方式，推动项目的快速发展。
三、导航技术卫星
3.1 NTS-3项目概况
AFRL开展的导航技术卫星（NTS-3）项目旨在发展新一代定位、导航和授时（PNT）试验卫星，将验证在轨数字信号编程、固态放大器、星载相控阵天线等核心技术，这类能力很可能将应用于下一代GPS卫星中。
3.2 NTS-3战场效果
从战场效果上看，NTS-3将为美军提供高可靠性PNT能力，将对现役GPS卫星提供有效补充。此外，其星载新型数字信号发射器可以使其在轨上进行重新编程，调整发射信号，有效提升抗干扰能力。总之，NTS-3将赋能美国天基PNT系统更高的弹性和鲁棒性，试图在此领域获取颠覆性优势。
3.3 NTS-3最新进展
从项目进展上看，AFRL已授予L3 Harris公司8400万美元的卫星制造合同，卫星设计重量达1.25吨，原计划在2022年进行卫星发射，但由于发射安排问题，该星将改于2023年发射。未来在相关试验完成后，空军将把卫星所有权移交给美太空军。
导航技术卫星概念图
四、火箭货运
4.1 火箭货运项目概况
火箭货运是AFRL于2021年6月发布的新一批“先锋”项目，旨在确定大型商用火箭用于国防部全球后勤的可行性和实用性，寻求发展一种可运载百吨级货物，在1小时内实现物资全球投送，并具备可重复使用特征的运载火箭系统，可在极短时间内将关键物资送至联合作战部队，在大幅强化战略机动运输能力的同时，有效控制效费比。
4.2 火箭货运项目能力
从项目能力看，该火箭具备以下几个特点：
一是降落环境普适性，火箭将能够降落在偏远地区的非传统材料制作的非常规平台上，可降落在人员/建筑物稠密地区；
二是货物快速装卸能力，发展新型快速装卸火箭货舱；
三是弹性应变能力，一旦落点环境特殊，火箭无法降落，火箭可重返大气层，将以空投形式将货物送至需求方。
4.3 火箭货运项目进展
目前，AFRL正在与美国运输司令部密切合作，对该项目未来能力发展与空运能力效费比进行评估，美国太空和导弹系统中心将是该项目的执行部门。
火箭货运项目概念图
结语
通过对“先锋”项目群的发展目标和关键能力的分析研判，可得出以下结论：
一是美国试图通过对专项能力的高效投资获取空天颠覆性优势。
“先锋”项目群目前已涵盖空战平台、先进弹药、天基PNT和全球战略投送多个技术领域，充分聚焦赋能战场优势的优先发展方向。在项目开发过程中，美国通过积极引入更多参与企业，创建更为公平的军品竞争环境，有效控制了项目开发周期和研发成本。在此过程中，大量的新兴军工企业也将依托相关参与项目脱颖而出，获取更多装备研制经验，提升自身研发实力，这也将对传统“军工巨头”在国防领域近乎垄断的态势造成了重大冲击，有力于打造更具竞争力的研发环境。
二是智能化、网络化是未来战争的关键能力特征。
在“先锋”系列项目中，“天空博格人”“金帐汗国”都充分体现出网络化和智能化的发展趋势。各型同构/异构系统将充分连接，实现动态自适应组网，数据高度共享，并利用智能自主技术，根据作战环境随机应变做出决策，自主调度体系中的各型作战节点，获取最优化应对方案。值得关注的是，未来无人机系统、智能弹药系统很可能都将被集成在美空军大力推广的“先进作战管理系统”（ABMS）架构中，以作战网络为骨干，以人工智能为“大脑”和“加速器”，实现与全域各型作战节点高效链接和协同作战能力，有助于获取最佳战场效能。
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