
国防高级研究计划局未来快速、灵活、可分解、自由飞行的航天器,集成了信息交换计划,计划验证以小型集群、单个发射、无线网络和群组飞行的航天器原型取代传统的大型、单块集成电路的人造卫星。

X-49A“速度鹰”矢量推力导管推进器(VTDP)复合直升机技术,是皮尔塞凯飞机公司(Piasecki Aircraft)第二代“浣熊”导管风扇复合直升机技术,以SH-60平台为基础改制,VTDP取代了常规直升机的尾桨。
为达到目的部分平衡活动——指的是满足今天战士们的需求,以及他们明天的需要,这些活动主要涉及对全新技术的审查,在整个未来战场战术频谱范围内,这些技术有产生跨越式发展的潜能。下面就是这些潜能发生在航空、武器平台,以及电磁领域的一些典型事例。
陆军科技战略
多项能在开发过程中产生技术飞跃的基础,无疑是由陆军科技(science and technology,S&T)战略提供的,它通过提供新技术来提高当前兵力系统中不断改进的现代化性能,支持陆军的目标——重建当前与未来需求之间的平衡,并能使部队未来产生新的能力。
在陆军预算中,支持科技的预算项目包括基础研究、应用研究和先进技术开发行动。总的来看,这类活动受陆军科技总规划指导,致力于开发和转化新技术在武器系统、系统升级和其他作战方面的能力。
正如在2009《陆军态势报告》(Army Posture Statement)所勾勒的那样,科技投资也包括“用于C4ISR、致命性武器、士兵系统、无人系统、后勤、先进仿真、医疗和机械制造工艺技术的投资,以及基础研究。特别是基础研究,通过不断扩展知识的边界,为新技术建立了一个坚实基础。具有发展潜能的有希望研究领域提供了灵活的范例,主要包括:用于发射防护的纳米材料、用于改进网络传感器材料的生物技术、能够使下一代网络中心技术成为现实的网络科学、神经系统科学,和用于训练的沉浸式模拟技术、任务预演,以及在多种文化环境中提高士兵的能力。”
几年前技术被理解为战士的能力,通过陆军科技方面的投资,主要包括联合精确空投系统、Excalibur 155毫米精确炮弹,以及基于陶瓷的轻武器防护嵌入(small-arms protective insert,SAPI)材料。陆军最近其他科技方面的投资主要用于增强当前部队战士的防护能力,通过不断开发和迁移兵力保护技术,减轻用于新的防地雷反伏击车(mine resistant ambush protected vehicles,MRAPV)上应急装甲升级的困难。
2010财年陆军科技项目总计18亿美元($1.8 billion),将近18%的经费用于研究、开发、测试和评估。未来陆军这方面的预算将突出有选择性的科技基础项目,和对未来战士能力具有潜在影响的项目。
航空领域
航空领域的平衡时为了满足当前战士的需求,通过列装两款新的平台——M型UH-60“黑鹰”和F型CH-47“支奴干”实现的,同时也继续改进OH-58D“基奥瓦勇士”。期间,近来完成的AH-64D“长弓阿帕奇”Block III型有限用户测试(limited user test)和小批量试生产(low-rate initial production,LRIP)中,众所周知扩展了该机的短期性能,这项里程碑性的决策是在今年四月作出的。
前年十月举行的2009美国陆军协会年会(2009 AUSA Annual Meeting)上提出一项远期跨跃性方案,在华盛顿会展中心(Washington Convention Center)外面的停车场里,西科斯基飞机公司(Sikorsky Aircraft Corporation)展出了X2技术验证机。这架验证机吸收了许多革命性的新技术,致力于提高共轴双旋翼直升机的技术水平。该设计中采用的新技术包括:线传飞控系统、反向旋转的旋翼、全复合刚性旋翼桨叶、桨毂减阻技术、主动振动控制、和一体化辅助推进系统。
西科斯基飞机公司在2005年6月首次宣布斥资开发一整套称为“X2”的技术。公司描绘到X2技术验证机将是设计用于“建立直升机能够以250节(463 km/h)速度充裕地巡航飞行,同时保留一些直升机的优良特性,比如低速操作、高效悬停和安全自转,结合光滑无缝而又简洁地向高速飞行的过渡能力。”2008年8月进行该验证机的首飞,表现出了该机历经四年多设计、开发、测试的一整套技术,并开始不断扩展它的飞行包线,这种努力一直延续到今天。就在2009陆军协会年会一周以后,西科斯基飞机公司代表宣布:这架验证机在最近的试飞中最大速度已达106节。
“当前我们继续开发X2技术的各个方面,这个速度的里程碑是值得关注的。最终我们期望它的巡航速度能达到250节,”西科斯基公司先进计划的项目经理吉姆卡迪斯(Jim Kagdis)说,“我们现阶段的测试瞄准了实现速度40-120节,最近这次飞行也明显表现出了稳步推进的势头。作为潜在的客户,他们感兴趣的是这项特别性能,它另一项令人兴奋的成就是超过了常规直升机的平均速度,该机已达到将近160-170节的速度,它建立了一项新标准。”
最近航空领域另一个具有跨越发展潜能的事例,是皮尔塞凯飞机公司(Piasecki Aircraft Corporation,PiAC)研发的X-49A“速度鹰” 复合直升机技术验证机,该机装有矢量推力导管推进器(vectored thrust ducted propeller,VTDP)。美国陆军先进技术验证业务处(U.S. Army advanced technology demonstration initiative)在驻弗吉尼亚州尤斯特斯堡(Fort Eustis, Va.)的航空应用技术理事会(Aviation Applied Technology Directorate,AATD)主管下开发了该机。“速度鹰”是皮尔塞凯公司第二代“浣熊”导管风扇复合直升机技术,以一架SH-60直升机平台为基础改装,VTDP取代了常规直升机的尾桨,另外它还提供反扭矩和方向控制。VTDP也提供前飞的推力和推力矢量控制。与升力机翼联合,减轻飞行控制、推进系统和其它结构的阻力。VTDP复合直升机在速度、航程、升限、生存性和生命周期费用方面作出了重大改进。
“就我们达到的目标而言,有关该计划我们仍有两个方面试图去做,”皮尔塞凯飞机公司(PiAC)的总裁兼首席执行官约翰 皮尔塞凯(John Piasecki)解释说,“首先是利用这项技术,同时它作为一项实践手段,应用于当前升级改造中的直升机上的潜在可能。这很重要,假使我们明天就开始开发一种这种结构的替代品,我们的系统在过去几十年中已得到公开验证,并取得引人注目的成果。在不到25年中我们已经迎接了一次挑战并造出了该款替代品。于是我们在相当长的时期内一直打算改造SH-60和阿帕奇,在今天的竞争中我们遇到了挑战,但我们必须朝着下一代平台努力。目前能够实现的第二个目标是,该技术可以作为未来候选的选项。正因此,我们已开发了多种不同的设计构型来满足不断浮现的需求。”
据皮尔塞凯消息,“速度鹰”已达到“200-250节速度,这取决于你输入功率的大小,”但同样的技术能使“白纸一张”的平台设计方案速度提高到250-270节。皮尔塞凯评论说,X-49A机身于2008年10月成功地完成了第一阶段的飞行测试,它最近正进行改进,准备第二阶段的测试。
2009年8月,当前航空领域另一项有关能力飞跃的探索出现,来自国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)下属的战术科技办公室(Tactical Technology Office,TTO)的官方发布委员会(Broad Agency Announcement,BAA):提议研究任务适应性旋翼(mission-adaptive rotor,MAR),“这是一种结构变形的能力,优化旋翼适应每次任务或任务的各部分,对系统性能、作战可用性和生存性进行动态改进。”承认“当前的军事冲突已经证实了直升机在达到美国军事目标中的本质作用,”BAA解释道,“直升机当前在山地和沙漠地形下行动,性能受到限制。此外,通常直升机的性能特点并没有经历明显的提升,自从1950年代引进涡轮轴发动机(turboshaft engine)以来一直如此。”
BAA继续道:“近来旋翼机研究和分析报告已指出,明显的性能提升得益于旋翼系统的变形,或是加装小的附属结构,主动旋翼技术将使得旋翼变形,以获得最优性能,这导致了旋翼机革命性的进步,无论是在任务稳固性和实现多种作用方面。另外,带有桨叶叶片控制能力的主动旋翼,能够消除旋翼的旋转斜盘,具有性能、生存性和可用性方面重大改进的潜在可能。各种变形技术已得到验证,在部分层次已能够提供增进,但这些技术还没有应用到系统层面,还未能产生革命性的性能提升。DARPA期望在关键基础成分技术方面投资,包括激励作用、传感元件、控制措施和材料,当然也包括系统体系结构,以及新的旋翼几何学改进措施,以使能够突破当前性能限制。”一款任务适应性旋翼(MAR)技术验证机,为下一代军用旋翼机上适应旋翼技术进入实用阶段提供了技术基础。”
武器平台
国防高级研究计划局(DARPA)没有限制航空领域的跨跃性学术研究,这一点已由最近的TTO官方公报委员会发布的经营综报、白皮书证实,并提议远景研究和开发“适用于军事任务的创新性体系”。这份提议寻求“能够使军方的效果和效力发生革命性提升的系统性和分系统层次的技术”,这些特定概念涵盖三个综合任务领域:先进武器系统、先进平台技术和先进的空间体系。
BAA继续陈述:“TTO的任务的是通过追求高风险、高回报的战术科技改变战士们的未来,并开发用于先进武器、平台和空间系统快速的、可移动、并反应良好的作战能力,”分辨特定的目标,创造高性能系统,能在快速变化的技术前景中提高一个数量级的军事能力,避免在TTO所强调的领域出现技术意外,开发战术科技和系统,使得游戏般变化的战术、技术和程序能应对整个武装冲突频谱。”
例如,就先进武器系统而言,TTO正寻求“远距兵力投送方面的技术,提高以最小的附带损害能力,缩短发现敏感目标的时间,以及在整个武装冲突频谱范围内决定性反应能力。这些有利之处包括快速反应能力、在复杂环境识别和跟踪威胁的能力,持续作战能力,打击整个战场空间内(空中、地面、城市、地下以及海上目标)远距和近距的固定或移动目标能力。”
单个元素的根本改进包括武器投送、精确效果和动态/非动态效果。武器投送技术提供了先进武器系统击中预定目标的效能,同时削减了后勤依赖,提高了发射速度、更快的投送,更有效的射程,以及“预定的利用复杂策略对抗多个领域内的多个目标能力。”该概念支持“末段精确效果”,主要包括对目标的探查、识别、锁定、定位、跟踪、攻击和评估。
TTO对动态或非动态效应感兴趣,诸如“在空中、海上和陆地作战环境下投送动态或非动态效应的先进武器技术、系统和创新性方法。”这些兴趣领域包括电子战(electronic warfare)、电子攻击(electronic attack)、可调节/可适应性致命或非致命能力,如在宽广频谱范围内对抗目标,及其他增强效果中使用不同等级的交战。他们感兴趣的关键技术也包括:具有改进效力的先进弹药,集成了电磁、等离子、天电、声学的系统,灵巧弹药,可变回报的能力。以及在弹药尺寸、能量消耗、重量方面的重大削减,同时提高其可靠性。”就先进平台而言,TTO指的是“先进、自主控制、远距操作的概念,及有人的空中、地面和海上平台系统,能够使美国军方能够没有限制地在战场空间环境中全球交战和灵活操控。”另外,“也鼓励创新性概念,或协调有人和无人系统的新措施。”
电磁频谱
现在世界范围的联合军种意味着未来跨越性的能力可能来自于其他军种的活动。最近一个官方发布委员会的例子就是,海军研究办公室(Office of Naval Research)发布消息,提议“应用研究应致力于开发和验证实际提高各方面性能的技术,开发下一代JCREW(joint counter radio controlled improvised explosive device electronic warfare,联合反无线控制临时爆炸装置电子战)的装备。”这项提议寻求在天线、接收/发送、信号发生、广泛的频谱感知、电磁兼容性、打包/冷却等可逐步升级的开放体系结构方面硬件、软件、技术和工艺的发展,以及其他JCREW技术。