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主流承包商Kratos和美国无人机技术发展三大趋势

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4天前

Kratos公司是美国一家中型国防企业,涉及无人系统、太空通信、士兵战备、C5ISR系统四大领域,典型业务包括无人靶机、战术无人机、太阳娱乐官网app下载通信...

1.Kratos概况

   

Kratos公司是美国一家中型国防企业,涉及无人系统、太空通信、士兵战备、C5ISR系统四大领域,典型业务包括无人靶机、战术无人机、太阳娱乐官网app下载通信系统、微波电子、反导系统、高超武器、洲际导弹及下一代发动机等,高度契合美国防部在“大国竞争”背景下的重点投资方向。

近年来,Kratos公司广泛参与AFRL、DARPA的颠覆性技术项目招标,以独具一格的解决方案广泛吸引行业人士,是该公司做大做强的根本来源。

2022年1月,美国Kratos防务公司宣布将与Hypersonix推进系统公司联合研发DART AE 多任务高超声速无人机技术验证机,试图打造高超声速版“忠诚僚机”,在无人机军备竞争中迈出了新的一步。

除该项目外,Kratos公司还在美空军研究实验室的“机外传感站”(OBSS)项目中占得先机,初步获得了1800万美元合同。作为一家中等规模的军工企业,Kratos公司在与美国传统国防巨头的竞争中丝毫不落下风,获得美军大量无人作战系统研发订单,初步构建覆盖多类作战应用的无人机“项目群”,涵盖“忠诚僚机”、无人蜂群、战术靶机多个领域,已成为美国无人作战领域的主流承包商。


2.无人项目群   


无人机系统是Kratos公司的关键支撑业务。Kratos公司无人机从类型上看可分为“忠诚僚机”、无人蜂群以及战术靶机三类。考虑到靶机不属于当前热点,本文将聚焦于“忠诚僚机”和无人蜂群两类装备进行具体分析。

2.1 忠诚僚机

“忠诚僚机”是由有人机平台充当编队长机,多个无人机作为僚机的无人-有人协同作战系统。此类协同中的无人平台、传感器、武器等资源控制权均由有人机控制,可搭配有人机包括F-15EX、F-35战斗机、B-21隐身轰炸机以及下一代战斗机等。在有人机的作战指令下,无人机将执行远程态势感知、武器投放、欺骗干扰等作战任务,充当前出的“传感器”、“射手”等角色,一方面大大扩展有人机的作战任务池与作战频次,另一方面可有效保护有人机的防区外安全。

Kratos公司在此领域布局广泛:目前主要产品包括:XQ-58A“女武神”和UTAP-22无人战斗机,此两款飞机也是美国空军“天空博格人”无人自主项目的备选原型机,支持一系列低成本可消耗无人机的有人-无人协同作战,是美国无人僚机项目的关键发展装备。

而在未来新概念“僚机”探索方面,Kratos公司目前正与Hypersonix公司合作,发展高超声速新概念无人僚机。此外,Kratos公司积极响应美国空军研究实验室(AFRL)需求,正加紧研制“机外传感站”(OBSS)飞机,很可能将成为未来美空军实现分布式协同探测的关键节点。

2.1.1 高超声速新概念无人机

Kratos公司已于2022年初与澳大利亚Hypersonix发射系统公司(Hypersonix)签署合作协议,将联合研制DART AE 多任务高超声速无人机技术验证机,计划于2023年进行无人高超系统发射和初始验证试飞。

根据研发计划,DART AE将是一种高超声速多功能无人机。该机将应用3D打印技术制造机身,并广泛采用耐高温材料,以应对高超声速飞行中出现的高温环境。DART AE将配置第五代SPARTAN超燃冲压发动机,航程可达500千米,设计飞行速度在5~12马赫间。

在试飞时,首先由Kratos公司的火箭助推器将DART AE无人机加速到5马赫后分离,随后DART AE的超燃冲压发动机点火,并沿着预编程飞行路径自主飞行到到预定着陆位置。

2.1.2 机外传感站(OBSS)飞机

美国空军研究实验室于2021年提出“机外传感站”概念(OBSS),旨在依托无人系统实现ISR功能,作为探测节点与包括有人机在内的各种作战资产高效协同,亦可看做是“无人僚机”的一种。

美空军对OBSS项信息高度保密,目前已确定其授予Kratos公司1800万美元合同。尽管目前OBSS公开数据非常少,但仍可通过Kratos公司披露的部分信息来对此装备特点进行研判:

①从装备定位上看,OBSS将作为一种“低成本、可消耗”飞机,该公司将在设计制造方面进行全方位权衡,在飞机的整个生命周期中,获取最佳效费比;

②从研发制造手段上看,OBSS将广泛应用“可扩展和快速响应”制造技术,采用类似MOSA的数字工程开放架构;

③从应用前景看,OBSS机很可能将作为分布式探测节点,成为美空军重点发展的先进作战管理系统(ABMS)的重要组成部分。

2.1.3 XQ-58A“女武神”

XQ-58A“女武神”是由美国空军研究实验室(AFRL)与Kratos公司合作开发的新型无人机,是“低成本可消耗飞机技术”(LCAAT)计划的一部分。该机采用隐形技术,火箭助推弹射起飞、伞降回收,机身呈梯形,有一个V型尾翼,还有一个S形的进气口,配备高效率的涡扇发动机,可执行有人/无人协同空战、对地打击任务,并可作为F-22和F-35不同数据链间的中继翻译机,以强化空战体系联通性。

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下表展示了最新型XQ-58A无人机平台主要技术参数。

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2.1.4 UTAP-22无人战斗机

UTAP-22别名“灰鲭鲨”,是Kratos公司在BQM-167A“火蜂”靶机基础上研发改造的先进无人战斗机,与XQ-58A类似,该机采用隐身设计,可携带空空弹、制导炸弹等多元化武器,可作为F-35、B-21等有人机的无人僚机,亦可单独执行察打一体任务。该机价格低廉,已初步验证了有人/无人编队的可行性,美军正继续挖潜,全面赋能新兴作战样式。

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下表展示了UTAP-22的主要参数指标。

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2.2 无人蜂群

Kratos公司正与Dynetics公司合作,负责生产“小精灵”X-61A无人机,这也是该公司在无人蜂群领域内的主要布局装备。

“小精灵”(Gremlins)是DARPA于2014年开展的分布式低成本无人机项目。“小精灵”无人机是一种小型、网络化、蜂群作战型无人机,属于“半一次性”(尽可能回收并重复使用)的侦察与电子战无人机,可以由C-130 运输机携带至防区外并发射,无人机蜂群通过三角定位、时频差等无源精确定位与瞄准技术,综合利用多平台上的侦察资源、统一进行任务的动态分配,为引导目标信号干扰提供决策,压制敌方导弹防御系统、切断敌方通信乃至向敌方数据网络中注入恶意代码,即“赛博攻击”等功能,或引导精确火力打击。

目前该机已获得X-61A的官方编号,已于2021年底成功实现首次空中回收,达到项目发展的重要里程碑。

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美军电子战大“怪兽”与“小精灵”


3.发展启示


作为近年来美国军方无人机项目的最主要合作者,Kratos公司无人机装备的项目特征、研发手段和战场能力具备较高的研究价值。通过上文对Kratos公司无人项目簇的具体分析,可归纳出美军无人机技术发展具备以下三大趋势:

从装备特征角度看,低成本、可消耗性已成为美国新一代无人作战飞机核心特征。美空军当前非常强调无人机的规模优势,利用数量向对手施加高复杂性,量变引起质变,使其难以做出正确决策,扰乱敌方战场配置,消耗敌方有限的作战资源,是实施“决策中心战”,获取战场决策优势的关键途径。

与传统“全球鹰”、MQ-9价格昂贵的大型装备不同,忠诚僚机、小精灵等新型无人机都强调控制成本,其将作为战场“耗材”,充当战场突前节点浪费敌方作战资源(包括雷达探测资源、防空火力资源等),获取体系整体优势,提升效费比。

从研发角度看,开放式架构已成为系统快速研发、升级的关键抓手,以高超声速、人工智能为代表的颠覆性技术将广泛应用于下一代装备。Kratos公司在无人机研发中广泛采用开放式架构,应用模块化设计,便于对目标模块采用新技术、新算法进行升级,不会对其他模块产生影响,有效提升整体效能,这也契合了美国空军提出的“数字世纪”系列概念:旨在快速开发和购买小批量的,预期使用寿命相对较短的作战飞机;在新兴技术应用上,利用人工智能和高超声速能力全面赋能新概念无人机,很可能将极大地改变未来空战场态势格局。

从作战角度看,先进无人机系统将成为分布式空战关键节点。从应用前景看,Kratos公司发展的各种无人机型将在美空军作战体系中承担重要任务:在战场打击方面,XQ-58A“女武神”和UTAP-22无人战斗机可作为武器射手,承担对空/对面打击任务;在战场感知方面,包括OBSS无人机、小精灵在内的多款机型将作为先进作战管理系统(ABMS)的重要组成部分,可部署于高风险地区搜集战场信息,依托先进数据链组网,能够与全域多元化同构/异构作战单元实现高效信息共享,获取信息优势,能够确保“先敌感知、先敌决策、先敌打击”,以争取战场主动权。

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