“混亂計(jì)劃”旨在為美國空軍提供一種能夠執(zhí)行偵察和打擊任務(wù)的高超音速無人機(jī)。
該項(xiàng)目的正式名稱是“消耗性高超音速多任務(wù)情報(bào)、監(jiān)視、偵察和打擊”。顧名思義，無人機(jī)將承擔(dān)偵察和戰(zhàn)斗任務(wù)。作為一種高超音速飛行器，它將比其他有人或無人ISR系統(tǒng)具有更高的生存能力，并且能夠比傳統(tǒng)動力飛機(jī)更快地提供態(tài)勢感知或目標(biāo)數(shù)據(jù)。作為攻擊平臺，該飛機(jī)將具有比美國空軍（USAF）目前正在開發(fā)的高超音速巡航導(dǎo)彈概念更大的有效載荷能力。在這兩種任務(wù)模式中，“混亂”預(yù)計(jì)將增強(qiáng)對流動和發(fā)展的戰(zhàn)術(shù)情況的短期反應(yīng)。盡管武器系統(tǒng)的名稱中包含“消耗品”，這架高性能飛機(jī)并未被指定為一次性自殺式無人機(jī)。相反，該術(shù)語反映了這樣的現(xiàn)實(shí)：軍方更愿意派遣無人機(jī)（UAV）執(zhí)行一些高風(fēng)險任務(wù)，在作戰(zhàn)回報(bào)較高時接受飛機(jī)的潛在損失。
該計(jì)劃的存在于 2020 年 8 月通過向業(yè)界發(fā)出的初始信息請求 (RFI) 首次公開披露。當(dāng)時它被指定為“一次性高超音速多任務(wù)吸氣飛行器”，沒有具體提及任務(wù)概況。當(dāng)前的指定和雙任務(wù)配置的披露于 2021 年 12 月宣布。該計(jì)劃宣布后，又發(fā)布了幾份 RFI，并于 2022 年 3 月發(fā)出了招標(biāo)。后者最終導(dǎo)致 2022 年 12 月授予該項(xiàng)目Leidos Inc. 作為主承包商提供設(shè)計(jì)和系統(tǒng)開發(fā)合同。
正如 2022 年 4 月更新的行業(yè)招標(biāo)中所述：“混亂計(jì)劃的重點(diǎn)是提供更大型的吸氣式高超音速系統(tǒng)，能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的有效載荷接口執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，從而提供重大的技術(shù)進(jìn)步和未來能力。標(biāo)準(zhǔn)化的有效載荷接口將為同一高超音速系統(tǒng)中的各種有效載荷集成創(chuàng)造多種機(jī)會。”
高超音速2.0
雖然技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)在才使可操作的高超音速系統(tǒng)變得可行，但這個概念和愿望并不新鮮。美國空軍早在 20 世紀(jì) 60 年代就開始試驗(yàn)載人高超音速飛機(jī)。目前載人動力飛行的世界速度紀(jì)錄是由當(dāng)時的威廉·奈特少校于 1967 年 10 月 3 日駕駛 X-15A-2 創(chuàng)下的，達(dá)到 7,274 公里/小時或 6.7 馬赫。北美 X-15 是一架火箭動力飛機(jī)，由 B-52 轟炸機(jī)機(jī)翼下方攜帶，發(fā)射高度約為 13,000-14,000 米?；鸺l(fā)動機(jī)最多點(diǎn)火120秒，將飛機(jī)推向非常高的速度，之后飛行員繼續(xù)進(jìn)行高速滑翔機(jī)動，然后通過收放起落架著陸。盡管推進(jìn)結(jié)果令人印象深刻，
人們對高超音速技術(shù)的興趣仍在繼續(xù)。NASA 在 2001 年至 2004 年期間建造并測試了三架 X-43 無人高超音速飛機(jī)。這架 3.7 m 長的飛機(jī)通過 B-52 發(fā)射，并通過助推火箭推進(jìn)到高超音速。助推器分離后，實(shí)驗(yàn)性超燃沖壓發(fā)動機(jī)點(diǎn)火約 10 秒。第三架也是最后一架 X-43 于 2004 年 11 月 16 日達(dá)到了 9.68 馬赫。X-43 被設(shè)計(jì)為單飛飛機(jī)；所有示威者在試飛后都被故意墜入太平洋。
X-43 的主要目的是作為超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)的試驗(yàn)臺。該計(jì)劃的成功者是無人駕駛的 X-51 Waverider，它也是從 B-52 發(fā)射的，在啟動實(shí)驗(yàn)性超燃沖壓發(fā)動機(jī)之前借助助推器加速。2010年至2013年間進(jìn)行了四次動力飛行測試，每次都以計(jì)劃中的墜機(jī)告終。只有最后的測試才被認(rèn)為是完全成功的，超燃沖壓發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)了 210 秒的推進(jìn)，并在此過程中達(dá)到了 5.1 馬赫。雖然進(jìn)展緩慢且有限，但前幾十年的實(shí)驗(yàn)最終為今天的高超音速項(xiàng)目鋪平了道路。
戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢
隨著所有三個主要軍事強(qiáng)國以及幾個次要強(qiáng)國都在開發(fā)或至少研究高超音速軍事系統(tǒng)，部署這項(xiàng)技術(shù)正變得更加緊迫。迄今為止，俄羅斯和中國一直致力于開發(fā)高超音速滑翔飛行器和高超音速巡航導(dǎo)彈。美國武裝部隊(duì)正在效仿，但也有興趣購買高超音速飛機(jī)。Project Mayhem 尋求開發(fā)技術(shù)來支持后一個目標(biāo)。
作戰(zhàn)角度來看，高超音速 ISR/Strike 飛機(jī)將為指揮官提供快速更新態(tài)勢感知的能力，包括定位高價值移動目標(biāo)并在其重新定位之前將其摧毀?？芍貜?fù)使用的高超音速攻擊機(jī)可以有效地將常規(guī)空對地炸彈和導(dǎo)彈轉(zhuǎn)變?yōu)楦叱羲傥淦鳎椒ㄊ菙y帶它們穿過敵方防空網(wǎng)絡(luò)并將其部署在靠近目標(biāo)的范圍內(nèi)。如果編程目標(biāo)發(fā)生移動，飛機(jī)也將能夠更靈活地做出反應(yīng)。此外，高超音速飛機(jī)將比傳統(tǒng)超音速飛機(jī)更適合躲避敵方防空導(dǎo)彈。
與高超音速導(dǎo)彈（包括巡航導(dǎo)彈）相比，高超音速飛機(jī)還具有多種優(yōu)勢。最大的優(yōu)勢是，在大多數(shù)情況下，他們會在任務(wù)結(jié)束后返回基地。指揮官將或多或少無限期地保留資產(chǎn)（減去戰(zhàn)場消耗），允許每個單位多次出動。除了提高戰(zhàn)備能力外，可重復(fù)使用的飛機(jī)比一次性高超音速導(dǎo)彈更具成本效益。五角大樓 2021 年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，為海軍和陸軍開發(fā)的高超音速導(dǎo)彈每枚的成本可能在 8,960 萬美元至 1.06 億美元之間，與一架 F-35 戰(zhàn)斗機(jī)相當(dāng)或更高；國會預(yù)算辦公室 2023 年的報(bào)告假設(shè)單位成本僅為 4100 萬美元，這仍然是一個很大的數(shù)字。這一成本因素將限制可用性。例如，
能力簡介
混亂計(jì)劃的許多細(xì)節(jié)仍然保密。新系統(tǒng)將是一個大型版本，在射程和有效載荷能力方面超越當(dāng)前正在開發(fā)的高超音速系統(tǒng)。Mayhem 的技術(shù)將提高美國空軍攻擊更遠(yuǎn)距離或高度防御的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的能力，特別是在時間緊迫的情況下?？哲娺€明確表示，目標(biāo)飛機(jī)將是無人駕駛的，并且（作為高超音速系統(tǒng)）能夠達(dá)到最低 5 馬赫的空速。一些非官方消息來源估計(jì)空速可達(dá) 10 馬赫。
空軍于 2021 年 12 月 14 日發(fā)布的一份信息請求 (RFI) 公開披露了表明目標(biāo)能力概況和作戰(zhàn)概念的細(xì)節(jié)。之前的 RFI 已經(jīng)提到需要一個能夠容納三個有效載荷的模塊化有效載荷艙。2021 年 12 月 14 日的通知指定了完成“三個關(guān)鍵任務(wù)目標(biāo)”所需的三種不同的有效載荷類型：“區(qū)域效應(yīng)有效載荷”、“大型單一有效載荷”和“響應(yīng)式”ISR 有效載荷。RFI 表示：“該系統(tǒng)的目標(biāo)是攜帶五倍于當(dāng)前技術(shù)能力系統(tǒng)質(zhì)量的有效載荷，并將范圍擴(kuò)大一倍。” 盡管這些數(shù)據(jù)被特別指定為“受控非機(jī)密信息”，但僅三天后（2021 年 12 月 17 日）就發(fā)布了新的 RFI，省略了這些細(xì)節(jié)。
推進(jìn)挑戰(zhàn)
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的速度和航程目標(biāo)，混亂很可能需要采用超燃沖壓發(fā)動機(jī)作為主要推進(jìn)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)噴氣發(fā)動機(jī)不同，傳統(tǒng)噴氣發(fā)動機(jī)使用內(nèi)部風(fēng)扇葉片壓縮流入空氣，然后將其與燃料混合并點(diǎn)燃，而超燃沖壓發(fā)動機(jī)利用空氣以非常高的速度（通常為 3 馬赫或更高）進(jìn)入發(fā)動機(jī)時發(fā)生的自然壓縮。這使它們能夠在相當(dāng)大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)持續(xù)的高超音速飛行。由于超燃沖壓發(fā)動機(jī)通常無法在低于 3 馬赫的空速下正常工作，因此該飛機(jī)可能需要聯(lián)合循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)。這將結(jié)合傳統(tǒng)的高性能噴氣發(fā)動機(jī)或沖壓發(fā)動機(jī)和超燃沖壓發(fā)動機(jī)。在這樣的場景下，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)將用于起飛并加速至超音速。當(dāng)飛機(jī)達(dá)到 3 馬赫或更高的范圍時，超燃沖壓發(fā)動機(jī)將啟動并加速到高超音速。傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)將在任務(wù)結(jié)束時再次發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)受控著陸。
國防部 (DoD) 以及航空航天業(yè)目前正在研究此類技術(shù)。制造聯(lián)合循環(huán)發(fā)動機(jī)被認(rèn)為是一項(xiàng)重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。即使是純粹的超燃沖壓發(fā)動機(jī)也尚未完全開發(fā)出來。作為國防部高超音速攻擊武器概念 (HAWC) 巡航導(dǎo)彈計(jì)劃的一部分，美國超燃沖壓發(fā)動機(jī)于 2021 年成功進(jìn)行了自由飛行測試?；靵y預(yù)計(jì)將直接受益于高超音速巡航導(dǎo)彈研究，但集成傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)和超燃沖壓發(fā)動機(jī)面臨著不阻礙超燃沖壓發(fā)動機(jī)氣流以及將重量保持在可接受參數(shù)范圍內(nèi)的困難。據(jù)了解，洛克希德·馬丁公司一直在研究這項(xiàng)技術(shù)，作為 SR-72 計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃早于“混亂計(jì)劃”，并且也渴望開發(fā)高超音速攻擊機(jī)概念。
盡管焦點(diǎn)仍然集中在超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)上，但可能存在基于更成熟技術(shù)的替代方案。雖然 Hermeus 公司尚未公開提及與“混亂計(jì)劃”有關(guān)的情況，但它正在開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)高超音速的非超燃沖壓發(fā)動機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)。Chimera 是一種基于渦輪的聯(lián)合循環(huán)發(fā)動機(jī) (TBCC)，被描述為渦輪噴氣發(fā)動機(jī)和沖壓發(fā)動機(jī)的混合發(fā)動機(jī)。向沖壓發(fā)動機(jī)推進(jìn)的過渡發(fā)生在 2 馬赫和 3 馬赫之間。Hermeus 希望通過 Chimera 發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn) 5 馬赫的持續(xù)速度，并將該技術(shù)應(yīng)用于民用和軍用飛機(jī)。該公司計(jì)劃在 Darkhorse 無人機(jī)演示機(jī)上使用 TBCC，該演示機(jī)希望在 2025 年試飛。 Hermeus 專門為軍事和情報(bào)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 Darkhorse，
合同狀態(tài)
政府的承包和主導(dǎo)開發(fā)機(jī)構(gòu)是空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）。該系統(tǒng)開發(fā)合同的競爭于 2022 年 3 月啟動，并發(fā)布了一份廣泛的機(jī)構(gòu)公告，征求行業(yè)報(bào)價；鑒于該項(xiàng)目的敏感性，目標(biāo)說明和提案要求僅根據(jù)要求向業(yè)界提供。根據(jù)空軍的定義，該開發(fā)計(jì)劃的重點(diǎn)是提供“更大型的吸氣式高超音速系統(tǒng)，能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的有效載荷接口執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，提供重大的技術(shù)進(jìn)步和未來能力。”
政府收到了六份行業(yè)報(bào)價。2022 年 12 月 16 日，AFRL 授予 Leidos Inc. 一份針對 Mayhem 項(xiàng)目的無限期交付/無限數(shù)量、成本加固定費(fèi)用的開發(fā)合同。該獎項(xiàng)的上限為 3.34 億美元，涵蓋 51 個月的業(yè)績期，其中包括 45 個月的訂購期。51個月的表現(xiàn)期分為幾個階段。Leidos 表示，初始任務(wù)訂單價值 2400 萬美元，用于在數(shù)字工程 (DE) 環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)需求審查 (SRR) 和概念設(shè)計(jì)審查 (CoDR)。該項(xiàng)目的實(shí)施期為15個月，其中技術(shù)工作時間為12個月，最終報(bào)告完成時間為3個月。
事實(shí)上，Leidos 已表示將在整個設(shè)計(jì)和開發(fā)計(jì)劃中應(yīng)用數(shù)字工程（DE）和基于模型的系統(tǒng)工程（MSBE），包括初始概念測試階段。這符合數(shù)字化設(shè)計(jì)和測試的最新趨勢，越來越受到五角大樓的青睞，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)方法相比，它可以顯著縮短開發(fā)時間，同時降低成本。這三個公司將與 Leidos 一起組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)代理（SDA）。
SDA將負(fù)責(zé)當(dāng)前合同下的設(shè)計(jì)工作、原型制作和測試，最終目標(biāo)是生產(chǎn)和提供高性能高超音速武器系統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)包。根據(jù) AFRL 的系列 RFI 以及公司新聞稿，該套件將涵蓋整個集成和功能性車輛系統(tǒng)，包括機(jī)身、推進(jìn)系統(tǒng)、助推器、航空電子設(shè)備和車輛子系統(tǒng)。工作將在俄亥俄州賴特帕特森空軍基地和政府確定的其他潛在測試地點(diǎn)進(jìn)行。2022年12月合同下的工程預(yù)計(jì)將于2028年10月15日完成。
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