從Kratos公司項目談美無人機技術(shù)發(fā)展趨勢

XQ-58AX-61AUTAP-22OBSS

Kratos公司概況

Kratos公司是美國一家中型國防企業(yè)，涉及無人系統(tǒng)、太空通信、士兵裝備、C5ISR系統(tǒng)四大領(lǐng)域，典型業(yè)務(wù)包括無人靶機、戰(zhàn)術(shù)無人機、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、微波電子、反導(dǎo)系統(tǒng)、高超武器、洲際導(dǎo)彈及下一代發(fā)動機等，高度契合美國防部在“大國競爭”背景下的重點投資方向。近年來，Kratos公司廣泛參與美國空軍研究實驗室、DARPA的顛覆性技術(shù)項目招標(biāo)，以獨具一格的解決方案廣泛吸引行業(yè)人士，是該公司做大做強的根本來源。

2022年1月，美國Kratos防務(wù)公司宣布將與Hypersonix推進系統(tǒng)公司聯(lián)合研發(fā)DART　AE多任務(wù)高超聲速無人機技術(shù)驗證機，試圖打造高超聲速版“忠誠僚機”，在無人機軍備競爭中邁出了新的一步。

除該項目外，Kratos公司還在美空軍研究實驗室的“機外傳感站”（OBSS）項目中占得先機，初步獲得了1800萬美元合同。作為一家中等規(guī)模的軍工企業(yè)，Kratos公司在與美國傳統(tǒng)國防巨頭的競爭中絲毫不落下風(fēng)，獲得美軍大量無人作戰(zhàn)系統(tǒng)研發(fā)訂單，初步構(gòu)建覆蓋多類作戰(zhàn)應(yīng)用的無人機“項目群”，涵蓋“忠誠僚機”、無人蜂群、戰(zhàn)術(shù)靶機多個領(lǐng)域，已成為美國無人作戰(zhàn)領(lǐng)域的主流承包商。

無人項目

無人機系統(tǒng)是Kratos公司的關(guān)鍵支撐業(yè)務(wù)。Kratos公司無人機從類型上看可分為“忠誠僚機”、無人蜂群以及戰(zhàn)術(shù)靶機三類。

1.忠誠僚機

“忠誠僚機”是由有人機平臺充當(dāng)編隊長機，多個無人機作為僚機的無人-有人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)。此類協(xié)同中的無人平臺、傳感器、武器等資源控制權(quán)均由有人機控制，可搭配有人機包括F-15EX、F-35戰(zhàn)斗機、B-21隱身轟炸機以及下一代戰(zhàn)斗機等。在有人機的作戰(zhàn)指令下，無人機將執(zhí)行遠程態(tài)勢感知、武器投放、欺騙干擾等作戰(zhàn)任務(wù)，充當(dāng)前出的“傳感器”、“射手”等角色，一方面大大擴展有人機的作戰(zhàn)任務(wù)能力與作戰(zhàn)頻次，另一方面可有效保護有人機的防區(qū)外安全。

Kratos公司在此領(lǐng)域布局廣泛：目前主要產(chǎn)品包括：XQ-58A“女武神”和UTAP-22無人戰(zhàn)斗機，此兩款飛機也是美國空軍“天空博格人”無人自主項目的備選原型機，支持一系列低成本可消耗無人機的有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)，是美國無人僚機項目的關(guān)鍵發(fā)展裝備。

而在未來新概念“僚機”探索方面，Kratos公司目前正與Hypersonix公司合作，發(fā)展高超聲速新概念無人僚機。此外，Kratos公司積極響應(yīng)美國空軍研究實驗室需求，正加緊研制“機外傳感站”（OBSS）飛機，很可能將成為未來美空軍實現(xiàn)分布式協(xié)同探測的關(guān)鍵節(jié)點。

高超聲速新概念無人機

Kratos公司已于2022年初與澳大利亞Hypersonix公司簽署合作協(xié)議，將聯(lián)合研制DART　AE多任務(wù)高超聲速無人機技術(shù)驗證機，計劃于2023年進行無人高超系統(tǒng)發(fā)射和初始驗證試飛。

根據(jù)研發(fā)計劃，DART　AE將是一種高超聲速多功能無人機。該機將應(yīng)用3D打印技術(shù)制造機身，并廣泛采用耐高溫材料，以應(yīng)對高超聲速飛行中出現(xiàn)的高溫環(huán)境。DART　AE將配置第五代SPARTAN超燃沖壓發(fā)動機，航程可達500千米，設(shè)計飛行速度在馬赫數(shù)5~12。在試飛時，首先由Kratos公司的火箭助推器將DART　 AE無人機加速到馬赫數(shù)5后分離，隨后DART　AE的超燃沖壓發(fā)動機點火，并沿著預(yù)編程飛行路徑自主飛行到預(yù)定著陸位置。

機外傳感站（OBSS）飛機

美國空軍研究實驗室于2021年提出“機外傳感站”概念（OBSS），旨在依托無人系統(tǒng)實現(xiàn)ISR功能，作為探測節(jié)點與包括有人機在內(nèi)的各種作戰(zhàn)資產(chǎn)高效協(xié)同，亦可看作是“無人僚機”的一種。

美空軍對OBSS項信息高度保密，目前已確定其授予Kratos公司1800萬美元合同。盡管目前OBSS公開數(shù)據(jù)非常少，但仍可通過Kratos公司披露的部分信息來對此裝備特點進行研判：

從裝備定位上看，OBSS將作為一種“低成本、可消耗”飛機，該公司將在設(shè)計制造方面進行全方位權(quán)衡，在飛機的整個生命周期中，獲取最佳效費比；

從研發(fā)制造手段上看，OBSS將廣泛應(yīng)用“可擴展和快速響應(yīng)”制造技術(shù)，采用類似MOSA的數(shù)字工程開放架構(gòu)；

從應(yīng)用前景看，OBSS機很可能將作為分布式探測節(jié)點，成為美空軍重點發(fā)展的先進作戰(zhàn)管理系統(tǒng)（ABMS）的重要組成部分。

XQ-58A“女武神”

XQ-58A“女武神”是由美國空軍研究實驗室與Kratos公司合作開發(fā)的新型無人機，是“低成本可消耗飛機技術(shù)”（LCAAT）計劃的一部分。該機采用隱形技術(shù)，火箭助推彈射起飛、傘降回收，機身呈梯形，有一個V型尾翼，還有一個S形的進氣道，配備高效率的渦扇發(fā)動機，可執(zhí)行有人/無人協(xié)同空戰(zhàn)、對地打擊任務(wù)，并可作為F-22和F-35不同數(shù)據(jù)鏈間的中繼翻譯機，以強化空戰(zhàn)體系聯(lián)通性。

UTAP-22無人戰(zhàn)斗機

UTAP-22又名“灰鯖鯊”，是Kratos公司在BQM-167A“火蜂”靶機基礎(chǔ)上研發(fā)改造的先進無人戰(zhàn)斗機，與XQ-58A類似，該機采用隱身設(shè)計，可攜帶空空導(dǎo)彈、制導(dǎo)炸彈等多元化武器，可作為F-35、B-21等有人機的無人僚機，亦可單獨執(zhí)行察打一體任務(wù)。該機價格低廉，已初步驗證了有人/無人編隊的可行性，美軍正繼續(xù)挖潛，全面賦能新興作戰(zhàn)樣式。

2.無人蜂群

Kratos公司正與Dynetics公司合作，負責(zé)生產(chǎn)“小精靈”X-61A無人機，這也是該公司在無人蜂群領(lǐng)域內(nèi)的主要布局裝備。

“小精靈”（Gremlins）是DARPA于2014年開展的分布式低成本無人機項目。“小精靈”無人機是一種小型、網(wǎng)絡(luò)化、蜂群作戰(zhàn)型無人機，屬于“半一次性”（盡可能回收并重復(fù)使用）的偵察與電子戰(zhàn)無人機，可以由C-130運輸機攜帶至防區(qū)外并發(fā)射，無人機蜂群通過三角定位、時頻差等無源精確定位與瞄準(zhǔn)技術(shù)，綜合利用多平臺上的偵察資源、統(tǒng)一進行任務(wù)的動態(tài)分配，為引導(dǎo)目標(biāo)信號干擾提供決策，壓制敵方導(dǎo)彈防御系統(tǒng)、切斷敵方通信乃至向敵方數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中注入惡意代碼，即“賽博攻擊”等功能，或引導(dǎo)精確火力打擊。目前該機已獲得X-61A的官方編號，已于2021年底成功實現(xiàn)首次空中回收，達到項目發(fā)展的重要里程碑。

發(fā)展啟示

作為近年來美國軍方無人機項目的最主要合作者，Kratos公司無人機裝備的項目特征、研發(fā)手段和戰(zhàn)場能力具備較高的研究價值。通過上文對Kratos公司無人項目簇的具體分析，可歸納出美軍無人機技術(shù)發(fā)展具備以下三大趨勢：

從裝備特征角度看，低成本、可消耗性已成為美國新一代無人作戰(zhàn)飛機核心特征。美空軍當(dāng)前非常強調(diào)無人機的規(guī)模優(yōu)勢，利用數(shù)量向?qū)κ质┘痈邚?fù)雜性，量變引起質(zhì)變，使其難以做出正確決策，擾亂敵方戰(zhàn)場配置，消耗敵方有限的作戰(zhàn)資源，是實施“決策中心戰(zhàn)”，獲取戰(zhàn)場決策優(yōu)勢的關(guān)鍵途徑。與傳統(tǒng)“全球鷹”、MQ-9價格昂貴的大型裝備不同，忠誠僚機、“小精靈”等新型無人機都強調(diào)控制成本，其將作為戰(zhàn)場“耗材”，充當(dāng)戰(zhàn)場突前節(jié)點浪費敵方作戰(zhàn)資源（包括雷達探測資源、防空火力資源等），獲取體系整體優(yōu)勢，提升效費比。

從研發(fā)角度看，開放式架構(gòu)已成為系統(tǒng)快速研發(fā)、升級的關(guān)鍵抓手，以高超聲速、人工智能為代表的顛覆性技術(shù)將廣泛應(yīng)用于下一代裝備。Kratos公司在無人機研發(fā)中廣泛采用開放式架構(gòu)，應(yīng)用模塊化設(shè)計，便于對目標(biāo)模塊采用新技術(shù)、新算法進行升級，不會對其他模塊產(chǎn)生影響，有效提升整體效能，這也契合了美國空軍提出的“數(shù)字世紀(jì)”系列概念：旨在快速開發(fā)和購買小批量的，預(yù)期使用壽命相對較短的作戰(zhàn)飛機；在新興技術(shù)應(yīng)用上，利用人工智能和高超聲速能力全面賦能新概念無人機，很可能將極大地改變未來空戰(zhàn)場態(tài)勢格局。

從作戰(zhàn)角度看，先進無人機系統(tǒng)將成為分布式空戰(zhàn)關(guān)鍵節(jié)點。從應(yīng)用前景看，Kratos公司發(fā)展的各種無人機型將在美空軍作戰(zhàn)體系中承擔(dān)重要任務(wù)：在戰(zhàn)場打擊方面，XQ-58A“女武神”和UTAP-22無人戰(zhàn)斗機可作為武器射手，承擔(dān)對空/對面打擊任務(wù)；在戰(zhàn)場感知方面，包括OBSS無人機、小精靈在內(nèi)的多款機型將作為先進作戰(zhàn)管理系統(tǒng)（ABMS）的重要組成部分，可部署于高風(fēng)險地區(qū)搜集戰(zhàn)場信息，依托先進數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)，能夠與全域多元化同構(gòu)/異構(gòu)作戰(zhàn)單元實現(xiàn)高效信息共享，獲取信息優(yōu)勢，能夠確保“先敵感知、先敵決策、先敵打擊”，以爭取戰(zhàn)場主動權(quán)。