
美国空军针对其尚处于初期阶段的协同作战飞机(Collaborative Combat Aircraft,CCA)机队,正在采取一种“软件单独采购”的采购模式,即将关键自主软件与实体飞行器平台分离采购。专家和美空军官员表示,这种方式可能帮助无人机快速发展演进,促进竞争,并避免被单一供应商锁定。
6月,美国空军宣布,已向通用原子航空系统公司(General Atomics Aeronautical Systems)和安杜里尔工业公司(Anduril Industries)授予生产合同,用于建造空军首批两型CCA平台。通用原子的FQ-42A和安杜里尔的FQ-44A将与有人驾驶平台协同作战,由有人战斗机飞行员下达高层级指令,并以半自主方式执行任务。
这一构想的关键在于6月份公布的另外三份生产选项合同。美空军分别与安杜里尔(Anduril)、Shield AI以及柯林斯航空航天公司(Collins Aerospace)签订合同,要求这些企业提供任务自主软件,使CCA能够在无需人员直接控制的情况下执行作战行动。
美空军希望,这种方法能够为未来更先进、软件密集型的采购项目提供一条新的发展路径。
一名美空军发言人在向《空天力量杂志》(Air & Space Forces Magazine)发表的声明中表示,这种模式将使美空军能够“独立于飞行器本身,采购最优的软件能力”,也就是说,可以单独采购自主软件,而不是将其绑定于CCA实体平台。
为了实现这一目标,该发言人表示,美空军建立了一套通用数字标准,即“自主政府参考架构”(Autonomy Government Reference Architecture,A-GRA)。该方法“将软件与硬件解耦,避免供应商锁定,并使空军能够在无需重新设计整个系统的情况下,在不同自主解决方案之间进行切换”。
一、单独采购的软件
专注于国防技术和自主系统研究的哈德逊研究所(Hudson Institute)高级研究员布莱恩·克拉克(Bryan Clark)认同这一战略。他表示,这种模式可能使美空军更容易采购最佳的任务自主系统,同时推动供应商提高性能。不过,他指出,目前这种方式基本仍未经充分验证。“我们实际上还没有出现过任何大型采购项目,在如此程度上实现软件与硬件解耦”,克拉克说道。
曾在拜登政府任期内将CCA列为重点项目的前空军部长弗兰克·肯德尔(Frank Kendall),将“软件单独采购”模式比作智能手机的软件运行方式。
肯德尔在接受《空天力量杂志》采访时表示,就像苹果iPhone或安卓手机都拥有自身运行设备的操作系统一样,每架CCA都将配备自身固有的飞行控制软件,用于管理发动机、燃油系统以及其他“使飞机成为飞机,并能够在没有飞行员情况下成功飞行的基本功能”。
但除此之外,他表示,CCA还需要任务自主软件,用于控制战术行为,例如如何实施作战以及如何遵循有人机上飞行员的指令。在“软件单独采购”模式下,这类软件将类似于iPhone或安卓手机上的应用程序−−它们能够提供额外能力,同时也可以被更新或替换,例如将谷歌地图(Google Maps)替换为Waze导航软件。
肯德尔表示,从项目几乎启动之初,这一直就是CCA项目的发展战略。他在本月出版的新书《致命自主性:战争的未来,无论我们是否愿意》(Lethal Autonomy: The Future of Warfare Whether We Like It or Not)中也阐述了这一观点。他补充说,这一理念的核心,就是让美空军能够自由选择最佳任务自主软件供应商,而不受飞机制造商限制。
“这使得(空军)能够从多个擅长这一领域的软件供应商中进行选择,同时也能够从多个擅长制造飞机的平台供应商中进行选择”,肯德尔说道。“这是一种管理风险的方法,(让)不止一个参与者尝试实现目标,从而提高成功概率”。
肯德尔表示,这种方法还能够促进经济竞争,有助于在供应商竞争提供最佳价值方案的过程中降低成本。他表示,对于美空军同时向安杜里尔和通用原子公司授予飞行器生产合同,他感到满意,原因就在于此。“我认为,我们将从中学到更多”,肯德尔说道。“这使你能够在项目后续阶段继续保持竞争。(它能够促进)更好的性能表现,并控制成本”。
二、建设速度需求
随着军用飞机几十年来变得越来越复杂、技术含量越来越高,正确开发和管理软件的重要性也日益增加。有时,软件问题已经阻碍了关键升级工作,并导致战斗机无法执行重要任务,例如F-35在实施“技术刷新3”(Technology Refresh 3,TR-3)现代化升级后就曾因软件问题受到影响。
肯德尔表示,采用更加模块化的CCA任务自主模式,将有助于避免美空军受到技术路径限制。“拥有大量选择是一件好事,而持续保持竞争作为一种激励机制,同样也是非常好的事情”,肯德尔说道。
肯德尔表示,“软件单独采购”模式还能够避免主承包商锁定新系统中的多个关键组成部分,而这种情况可能限制政府未来进行能力改进时的选择空间。
“对于任何一个你计划长期使用的项目−−F-47当然应该属于这一类−−你都希望它具备持续升级能力”,肯德尔说道。“我们应该从F-35项目中吸取教训,不应该简单地把所有东西都交给主承包商。你必须确保,在政府一侧,平台从设计之初就具备模块化增加新能力、更换子系统或者软件模块的机会。你将持续不断地升级软件”。
当被问及类似战略是否可以应用于F-47时,美空军发言人表示,类似CCA采用的政府参考架构,“如果能够很好地满足作战人员的需求,将赋予美国空军和工业界采取类似战略的灵活性”。
不过,克拉克指出,“软件单独采购”模式的一个潜在缺点是,供应商的软件必须设计成能够适配多种不同系统,因此,与针对特定平台量身定制的软件相比,其性能可能有所下降。
“如果你正在为一部雷达编写软件,而你事先知道它每一次都会安装在哪个平台上,那么你就可以按照该平台设计特点编写软件,同时充分利用该平台其他能力”,克拉克说道。“但如果它是一个高度模块化系统,你可以混合搭配不同传感器、不同电子战干扰设备或者不同武器载荷,那么这种混合搭配意味着你必须在一定程度上使软件更加通用化。这也意味着,你无法每一次都充分利用载荷全部功能”。
因此,克拉克表示,“软件单独采购”模式可能并不适合F-47,因为F-47的核心目标是实现极高性能。但对于其他不需要达到如此高性能水平的系统,例如下一代运输机或者加油机,这种战略可能更加适用。
肯德尔表示,这种采购模式能够成功实施的一个关键前提,是政府必须拥有一支强大的技术团队,能够与承包商共同解决具体技术细节。“当政府一侧缺乏这种专业能力和洞察力时,你会陷入很多麻烦之中”,肯德尔说道。
三、下一步
安杜里尔(Anduril)、Shield AI以及柯林斯航空航天公司的任务自主软件方案,是从更广泛的潜在供应商群体中筛选出来的。此前参与竞争的企业还包括洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)、诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)以及通用原子航空系统公司(General Atomics)。
目前,入选企业正在利用6个月时间,尽可能提升其任务自主软件能力,以满足美空军初始作战能力(Initial Operating Capability,IOC)的要求。随后,美空军将选择其中1至2家供应商继续开展另外6个月的研发工作,并计划在2027年夏季确定最终单一供应商。
Shield AI公司为CCA项目提供的是其Hivemind任务自主和人工智能软件。安杜里尔公司推出的是其Lattice任务自主系统,而RTX旗下柯林斯航空航天公司则提供Sidekick系统。
Shield AI负责Hivemind项目的副总裁托德·韦斯利(Todd Wesley)在接受《空天力量杂志》电话采访时表示,该软件不仅仅是简单地让飞机在没有专职飞行员情况下保持飞行。
韦斯利表示,该软件参与飞机起飞前的地面任务规划过程。在飞机进入空中、任务开始执行后,Hivemind任务自主软件能够根据操作员预先设定的限制条件和功能范围,对各种任务场景作出响应。“任务自主性并不像遥控驾驶飞机,也不是简单按照预先规划好的航线或者预先设定的一系列活动执行自动化程序”,韦斯利说道。

一幅模拟图展示了用户使用Shield AI Hivemind软件控制CCA时可能看到的界面
Shield AI表示,公司将根据从多个五角大楼自主系统项目中获得的大量经验教训,持续优化Hivemind系统,其中包括“Alpha Dog”飞行试验。该试验是美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)开展的一项项目,用于测试人工智能驱动的空战实验。
“我们现在不仅仅是在实验阶段;我们正在进入建立信任的阶段,围绕任务执行的各个环节建立信任,以确保我们最终获得一种可部署能力,一种空军作战司令部(Air Combat Command,ACC)愿意带入战争的能力”,韦斯利说道。
安杜里尔公司一名发言人在通过电子邮件回复《空天力量杂志》时表示,公司将继续“快速开发和测试Lattice任务自主系统”,扩大其能力范围,并证明该系统能够覆盖CCA任务剖面的更多领域。
安杜里尔公司的YFQ-44不仅运行过Shield AI的Hivemind软件,同时也能够切换使用安杜里尔自主开发的Lattice软件。在2月份完成首次任务后,公司于3月份利用Lattice系统执行了一项“更加复杂的任务”,该发言人表示。
RTX公司发言人通过电子邮件向《空天力量杂志》表示,公司“将继续与客户密切合作,以增强、推进并展示我们的协同任务自主能力”。RTX柯林斯航空航天公司今年早些时候已经将Sidekick系统集成到通用原子公司的FQ-42A平台上,并利用自主模式实现了“一次由地面人员管理、持续4小时的自主飞行”,该发言人写道。
三家公司均在回复中指出,建立信任是让有人驾驶飞机飞行员接受与这些平台协同作战、伴随飞行或者控制这些平台的关键因素。
不过,这三家公司之间持续一年的竞争可能并不是最终结果。三年后,美空军计划举行一次“飞行竞赛”,重新评估所有6家供应商提供的任务自主方案。届时,各供应商将把自己的软件加载到CCA平台中,并开展飞行演示,以便美空军判断哪一种方案能够提供更优解决方案。
“我们将持续开展许可证竞争,以确保始终拥有最佳能力,并获得最佳价格”,美空军发言人表示。
四、超越任务自主性
美国空军战斗机和先进飞机项目组合负责人蒂莫西·赫尔弗里希上校(Col. Timothy Helfrich)在6月份向记者表示,未来一个名为“指挥控制专域”(Command and Control Enclave,C2 Enclave)的项目,也将成为供应商竞争的另一个方向。
美空军发言人表示,该C2 Enclave项目将成为一个安全数字工作空间,使系统操作员能够管理和指挥CCA。这与有人驾驶战斗机飞行员控制CCA所使用的技术不同。该发言人表示,“它将作为应用程序套件运行在多种网络环境上,使拥有相应权限的那个操作员能够操作CCA”。
肯德尔表示,额外的指挥控制软件能力可以使美空军人员从地面或者类似E-7“楔尾”(Wedgetail)的空中战场管理飞机上,对CCA实施指挥和管理。
此外,肯德尔表示,这只是有人−无人协同作战时代的开始。“随着我们变得更加聪明,以及人们不断尝试各种方法并从中学习,这一领域将不断发展”,肯德尔说道。“因此,这让我们迈入了这个领域,而我们将看看未来会如何发展”。
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先圣兵书皆有言,知彼知己百战先。
骄狂轻敌为大患,如履临渊策万全。
天下纷乱迷人眼,见微知著探本源。
敏锐坚韧无惧险,深藏功名助凯旋。
−−斥候自勉

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