2024年5月15日,英国皇家联合军种国防研究所发布了题为《释放第六代空中力量:分析全球战斗机项目的军事能力》的文章,主要分析了英国、意大利和日本三国合作开发的全球战斗机项目(GCAP)及其第六代战机“暴风(Tempest)”的发展现状、能力要求和未来挑战,介绍了GCAP的最新进展,包括三国于2023年底签署的合作条约及其意义。文章还探讨了英国追求GCAP的多重原因,强调GCAP应对2040年后威胁环境的重要性。
英意日启动GCAP
英意日于2022年正式宣布启动GCAP。2023年12月,三国签署条约,成立了GCAP国际政府组织。未来的关键目标是按时交付战机,而这需要就初始能力达成共识,采用有利于未来升级的设计理念,并就持续提供支持和保持升级达成一致共识。这些挑战的重要性不亚于克服研制新一代多用途战机的技术难题。
GCAP背景
启动GCAP涉及多方面考虑,包括保持和发展国防工业、技术能力及经济效益,以及应对2040年后的全新威胁环境,而这正需要远超第五代战机的跨越式能力提升。英国的未来作战空中系统(FCAS)包括有人驾驶的核心平台(即“暴风”战机)、无人机、新一代武器、指挥控制信息系统及全寿命服务。而GCAP正是英意日三国合作交付FCAS中有人驾驶战机部分的项目。
议题主要方向
文章从部署、情报、指挥、行动、支援、准备、防护七个基本国防能力领域分析了GCAP战机的属性。此类战机需要易于部署,相应传感器和机载计算机能够收集并处理海量数据,而人机分工则有待确定,但人工智能将发挥重要作用。此外还要兼顾对空对地对海作战能力以及信息和动能武器效应器的平衡,重点提高可持续性和可支援性。战机的训练将依赖其他机型经验和模拟器,在隐身功能、防御设施和进攻防御平衡之间做出权衡。
2035展望及挑战
展望2035年及未来,GCAP需要应对日益强大的潜在对手,其中尤以中国为最。中国在国防科技领域大步迈进,有望在2035年前在多个领域超越其他大国。因此对GCAP而言,关键是研制出足以抗衡中国的全新战机,满足未来制空作战的需求。同时平台需采用开放式系统架构,便于快速螺旋式升级,持续压制对手。但开放架构并非易事,既需预留足够裕度,又要兼顾国别需求差异与体系连贯性。
健康的政企合作有助于GCAP动态调整需求,基于知识的递进采办模式可资借鉴。三国就组织架构和初始需求达成共识,是项目取得的重要进展。但产业交付架构仍待构建,现役保障、人员审查、出口管理等问题有待妥善解决。GCAP能否成功交付六代机,取决于是否能在研制过程中及时化解风险,有效管控项目进程,这就需要合作伙伴共同加以努力。
结语
本文对GCAP项目进行了全面深入的剖析,不仅详细讨论了有关关键技术和能力要求,更将其置于大国竞争的宏观背景下进行审视,展现了西方国家在六代机领域的最新进展及其潜在影响,具有很强的前瞻性和针对性。
GCAP的成功不仅取决于战机本身的开发,还取决于避免“盲目乐观”,并在问题出现时以协作方式解决。本文概述的挑战和机遇可为GCAP合作伙伴向2035年迈进提供参考。有效的项目管理,包括及时的决策,将成为实现GCAP愿景的关键。
中方对GCAP项目保持关注。无论是美国的NGAD、欧洲的SCAF,还是GCAP,无不体现各方对制空权的高度重视,以及对彼此发展的深度忌惮。未来可以预见,随着六代机项目的推进,相关国家在军事科技领域的竞争将更加激烈,新型作战理念和体系的较量亦将更趋白热化,由此对地区乃至全球战略格局产生深远影响。对此我们必须保持高度警惕。
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文末随附原文机翻译文
2022年,英国、意大利和日本正式宣布启动全球战斗机项目(GCAP)。该项目此后进展迅速,三国于2023年12月签署条约,成立GCAP国际政府组织(GIGO)作为牵头协作的国际组织。
条约是为研制三国第六代战斗机(在英国称为Tempest)而计划采取的最新举措,它巩固了伙伴关系并建立了治理结构。签署条约可以说是简单的部分,英国及其伙伴现在必须继续努力,以按时将飞机投入使用。这项工作包括就初始能力的多国先决条件达成共识,采用有利于在系统生命周期内扩展能力的设计理念,就持续支援安排和持续升级轨迹达成协议。要有效解决所有这些因素将是一个挑战,但它们与克服开发下一代多用途战斗机的众多技术挑战同样重要。
本文不讨论GCAP的全部议程,而是重点关注飞机的初始和不断发展的能力。它首先着眼于飞机特定的能力要素,然后再讨论平台作为一个整体的能力。
英国追求GCAP有多个原因,包括保护和发展引人注目的国防工业和技术能力,以及它可能为英国经济带来的益处。更严格地说,在国防领域,英国政府对行动独立性的承诺需要一个可以在英国得到深入理解、持续和改进的系统。重要的是,该项目瞄准的2040年以后的威胁环境,意味着需要一个在能力上比现有第五代飞机(如F-35和F-22)实现跨越式发展的系统。事实上,推动威胁环境演变的技术发展正在迅速发生,国家行为体正在大举投资。这正在显著改变威胁格局,因此需要一种新的能力,不仅要起到威慑作用,而且要击败这些威胁,确保持续提供必要的军事效能。这体现在美国致力于下一代空中优势(NGAD)计划,旨在取代F-22战斗机并开发一系列技术以确保持续的制空优势。同样,法国、德国和西班牙正在推进未来战斗机系统(SCAF)计划,以取代法国的阵风战斗机以及德国和西班牙的欧洲战斗机。
在英国,需要区分GCAP、未来作战空中系统(FCAS)和Tempest。英国的下一代作战飞机能力开发隶属于其FCAS计划,包括未来核心平台(有人驾驶飞机)、各种类型的无人机(也称为辅助设备或自主协同平台,ACP)、下一代效应器(武器)、指挥控制和信息系统以及全寿命服务(维持、升级和培训)。GCAP合作是三边伙伴关系和计划,将交付FCAS的有人驾驶战斗机(在英国称为Tempest)部分,这也符合日本和意大利对下一代有人驾驶战斗机的要求。
需要理解的是,英国的作战飞机平台已经在一个更广泛的体系内运作,至少从二战开始就是如此。英国皇家空军在不列颠空战中取得了胜利,利用了地面雷达(海岸线系统)、情报分析人员、地面指挥系统和战斗机。但是,FCAS设想的系统将比以往建立的任何系统都要复杂和强大得多,而且其复杂程度可能会逐步增加。最值得注意的是,与以往的作战飞机系统不同,FCAS设想与ACP协同作战。
2001年英国国防教义第二版中规定的七项基本国防能力(部署、情报、指挥、行动、支援、准备、防护)为分析GCAP下一代有人驾驶战斗机的属性提供了框架。这一框架为确定和评估具体需求提供了结构。正如下文各节所示,它还有助于清楚地将GCAP与FCAS联系起来。
任何国防系统都需要能够被定位或移动到它可能发挥作用的地区。作战飞机通常从本国或海外的装备基地飞往需要它们的地方。除了预定机场的特点外,远离准备好的基地进行部署还必须考虑飞机需要的支援设备,特别是维护设备。美国政府问责局报告称,紧急部署12架F-35需要13架C-17运输机携带支援设备。所需的支援设备越少,部署应该越容易。就部署范围而言,从英国的角度来看,英国皇家空军可能希望这种飞机的性能超过与F-35B相关的450英里无加油作战半径。
在国际伙伴关系层面,三个GCAP伙伴还可以讨论他们是否应该承诺为该项目建立和维护共同基础设施,以便任何伙伴都可以在最少的测试、诊断和维护设备的情况下将飞机部署到另一个伙伴那里。
一个重要的问题是,核心平台收集大量数据和机载分析其重要性需要什么水平的性能。这些是传感器和计算机以及信息的计算机集成问题,既是机遇也是重大挑战。
数据可以从机载雷达、红外、电磁甚至噪音传感器收集,这些传感器从飞机的不同端接收材料。情报议程提出了成本、重量和电力的问题:传感器越多,飞机越重、越昂贵,对电力的需求也越大。为了实现螺旋式发展及其电力需求,动力和推进系统的设计应具有显著的备用容量。
越来越多的可用数据需要快速处理并集成到一个有意义的画面中。需要确定数据综合主要是由人工输入驱动,还是在多大程度上可以信任机载计算机设施提供对正在发生的事件和潜在行动的更清晰理解。对于机载人工智能驱动的传感器增强集成,将有需求和机会。然而,对“乐观阴谋”保持谨慎对于满足情报需求至关重要,F-35项目持续的延误和成本上升就证明了这一点。
随着技术发展推动威胁环境的迅速演变,新的能力不仅需要能够起到威慑作用,而且需要能够在威胁出现时予以击败。
更广泛的系统的兼容性问题,包括设计理念和与伙伴的互操作性,也值得关注。例如,日本可能会受到美国鼓励参与其自主协同平台(CCA)计划以满足ACP需求的影响,并将重点放在潜在的美国飞机上进行训练。问题在于,这些问题是否对GCAP构成挑战,或者它们是否与GCAP保持足够的独立性而单独运作。
在收到分析后的信息后,GCAP能力在机器和机组人员之间的控制分配,以及飞行员在多大程度上将由外部来源指导,仍有待确定。美国、法国和英国都在追求新的有人驾驶飞机,这表明没有任何主要国家准备完全依赖自主甚至远程控制的系统。然而,可能提供给飞行员的信息量意味着,为了避免信息过载,对飞机的物理控制可能在很大程度上必须由机器负责。人机分工在这个阶段还不清楚,但人工智能和机器学习的发展有望在支持飞行员方面发挥重要作用。
飞行员控制其他空中物体的最佳能力范围仍需进一步研究,这一领域可能会有学习和演变。从概念上讲,GCAP飞行员的角色可能比迄今为止的飞行员广泛得多,既指挥FCAS内部或外部的其他空中系统,同时作为海、陆、空多域行动中的关键节点。也就是说,GCAP核心平台将飞行员视为系统不可分割的一部分,人机界面技术使他们能够专注于在正确的时间做出正确的决策,成为“战场操作员”。
飞机的作战能力和安排是关键考虑因素。可以期待它具备打击空、地、海目标的能力。此外,在为飞机配备信息收集和分发系统与动能武器和其他效应器之间取得平衡至关重要。正如约翰·博伊德的观察、定向、决策和行动循环框架所强调的那样,有效行动的能力与接收和分析数据的能力密切相关,突显了信息及其及时分析在决策和行动效能中的重要性。
其航程需求将根据行动需求的广度、潜在目标的位置以及对安全基地的需求来确定。鉴于第六代战斗机是英国和意大利的台风战斗机的继任者,这些国家可能会坚持它至少应该有能力在未来的作战环境中执行目前由台风执行的同等空对空和空对地任务。
平台的航空特性将决定其提供所需作战能力的能力。这些包括广泛的因素,如最大和最小高度、最大和最小速度、航程、载荷、转弯能力和爬升率。迄今为止,GCAP似乎将交付一个相对较大的平台,因为武器必须储存在内部以保持低可观测性。
乌克兰战争凸显了一个国家维持战争的能力的重要性。能力的支援要素在行动和财务上都很重要:即使在十年内,主要平台也需要比生产时多得多的开支。因此,在需求设置和项目规划的早期阶段,在需求规范中给予支援能力一个重要位置至关重要。过去的经验表明,在设计阶段对这些领域投资不足会在运行服务期间带来大量额外成本。当本·华莱士担任国防大臣时,他公开抱怨F-35的运营成本,因此Tempest应该以比该飞机更低的使用成本为目标,这是一个重大挑战。
维持涵盖了必须解决的许多关键考虑因素。这些包括在作战地点部署必要的测试和分析设备,确定平台维护所需人员的数量和资质,为子系统和整个平台建立可靠性基准,确保维护和修理程序的便捷性,管理库存水平和相关成本以保持规定的飞机可用率,并主动解决淘汰挑战。虽然在开发达到高级阶段之前准确预测这些因素具有内在挑战性,但优先考虑可靠性和可用性设计是必须的。
任何武装力量及其装备的有效使用在很大程度上依赖于全面有效的训练。与F-35一样,Tempest飞机的计划中不包括双座版本。因此,GCAP国家的训练将需要结合其他飞机的经验和模拟训练,以充分准备单独飞行员首次驾驶第六代飞机。
将GCAP的作战相关要素(如与其他平台的互操作性)集成到模拟器中,有可能减少初始培训和持续飞行员熟练程度所需的时间。实飞训练不仅成本高昂,而且会将飞机特性和性能暴露给潜在对手。然而,如果长期局限于基于模拟器的训练,飞行模拟器可能会带来人才流失的挑战,因为飞行员可能会寻求更多的实际飞行角色或商业领域的机会。必须在两者之间取得微妙的平衡。
准备维度提示考虑鹰式教练机继任者所需的属性,该教练机还用于培训未来的台风和F-35飞行员。最后,在准备议程中,必须解决替代教练的问题。这些是更经济的平台,旨在保持飞行员熟练程度、保护平台安全并提高飞行员的保留率。值得考虑这一需求如何与飞行员培训和敌我识别培训需求保持一致,因为可能存在资源和策略可以共享以提高效率的重叠领域。
以上所有能力要素都需要防范敌对行动,而敌对行动会随着时间的推移而演变。平台的物理保护包括其核心特性,如低可观测性,以及防御措施,如预警系统、诱饵、照明弹和反制措施。
对于GCAP合作伙伴而言,至关重要的是开发一个能够应对预期对手在2035年以后的能力的平台
鉴于雷达技术的进步以及携带大量外部武器的权衡,GCAP合作伙伴必须慎重考虑隐身性和整体低可观测性的重要性。虽然完全放弃低可观测性的愿望可能为时尚早,但即使是隐身飞机也需要有效的防御辅助设备。
除了低可观测性和空气动力学性能外,飞机自我保护还有多种选择。这些包括既定的防御辅助设备,如导弹和雷达预警系统,以及空对空导弹等武器化对抗措施。此外,定向能武器(如激光)的出现可能会在2035年前成为现实。
飞机必须在进攻和防御系统之间取得适当的平衡,并能够针对特定任务调整这种平衡。最后但同样重要的是,网络安全和网络弹性维度对保护核心系统和整个“体系结构”方法至关重要。
2035年及以后
在GCAP核心平台的七个能力领域之间平衡需求并非易事。然而,一个关键特征将是能够对抗潜在对手,其中中国由于其日益增长的工业实力而成为主要关切对象。俄罗斯在地面防空方面的能力不应被低估,但总的来说,鉴于国防正在寻求科学和民用技术来实现重大进步,很明显,到2035年,如果不是更早的话,中国将在各个方面超过俄罗斯。中国的贸易记录表明,它对西方采取了越来越自信的立场,随时准备向那些对西方怀有敌意的国家出售军事产品,包括俄罗斯。
对于GCAP合作伙伴来说,至关重要的是开发一个能够应对2035年后预期对手,尤其是中国的能力的平台。这样的产品将满足英国国防部当前对“最低可部署能力”的概念。
应对未来不断演变威胁的第二个核心要求是,系统要成为一个“开放系统”,能够进行螺旋式甚至持续开发。对于GCAP来说,英国国防部通过采用PYRAMID开放式任务系统(一种开放式系统方法)来实现这种迭代开发,这将使升级更加快速,并降低软件维护成本。
然而,“开放系统”或“模块化系统”的术语总是容易说但往往难以实现,而且并非没有挑战。工程师必须确保足够的动力、推进力和内部空间,以便在最低可部署能力之外进行升级。虽然最低可部署能力是明确的,但实现它的途径需要仔细考虑,最好能够随着知识的进步而灵活调整。不过,虽然这种方法受到欢迎,但重要的是要评估螺旋式开发和开放式系统架构在多大程度上允许国家定制,以及在不危及项目连贯性的情况下可以允许多大程度的差异。
为了使“开放系统”得到发展和繁荣,合作伙伴国之间健康的政府—产业合作至关重要。这将允许根据不断发展的技术和威胁评估对项目需求进行动态调整。美国政府问责局长期以来一直提倡在国防采购中采用基于知识的方法,只有在知识进步时才确定更难的承诺。F-35项目就不是这样,随后遭受了多次延误和成本超支。此外,这个问题还延伸到政府与私营部门的关系,英国和美国的目标是拥有系统修改的知识产权。
结论
截至2024年春季,可以观察到显著进展,两个关键发展证明了这一点。首先,建立GCAP国际政府组织的条约签署标志着一个重要里程碑,巩固了三个伙伴国之间的承诺,为项目的进展奠定了治理结构。其次,与本文讨论的能力方面相关的是,三国就初始系统需求文件达成了共识。这不仅表明采取了强有力的合作方式,而且还表明在勾勒平台特征方面取得了相当大的进展。
在取得这些成就的同时,仍然存在一些复杂性和挑战。建立行业交付结构是一项关键但尚未完成的任务。如果该结构能在年底前宣布,那将令人放心,超过这一时间的延迟可能会引起关注。此外,还有一些重要问题需要解决,例如现役支持安排、人员安全和审查考虑(尤其是考虑到最近的中国间谍案件)、出口安排以及与第三国在子系统方面的潜在合作。
GCAP的成功不仅取决于飞机本身的开发,还取决于避免“盲目乐观”,并在问题出现时以协作方式解决。本文概述的挑战和机遇可以为GCAP合作伙伴迈向2035年的下一步提供参考。有效的项目管理,包括及时的决策,将是实现GCAP愿景的关键。
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