8月2日报道 据美国“勇士专家”网站7月31日报道称,美国空军官员称,美空军目前正在加快速度,大规模利用人工智能技术加固网络、改进武器系统和转变B-2轰炸机、F-15战斗机和F-35战斗机等大型作战平台的功能。
美空军发言人霍普·克罗宁表示:“空军已经有600多个项目结合了人工智能技术的某个方面来应对形形色色的任务。”
报道称,尽管人工智能技术能够大大加快数据整合、云迁移和各种非常需要的网络安全功能,其同时也正在日益广泛地应用于武器系统和大型平台。
图为美空军装备的F-35战斗机
报道认为,人工智能能够行使广泛的职能,不仅限于信息技术和网络空间这样的常规概念;计算机算法日益能够做到几乎在瞬时为负责指挥控制的人类决策者读取大量数据、比较和组织信息并且行使自动的程序和分析职能。
当大量冗余的任务通过计算机自动完成,人类就可以解放出来集中精力从事更宽泛的解释性和概念性工作。
报道称,对于F-35、B-2和F-15而言,快速的数据库读取、组织信息和履行大量的程序职能都是人工智能应用的决定性优势。
例如,F-35利用人工智能技术帮助获取信息、组织信息并且利用一块单一屏幕将这些信息呈现给飞行员,而无需大量的人为干预。这种做法系统地将多个不同传感器获取的信息利用单块屏幕呈现,通常被认为能够缓解飞行员的认知负荷。例如,广泛讨论的F-35战机传感器融合技术就是这一现象的证明,这涉及为飞行员整合瞄准、导航和传感器信息。
F-35的一个计算机系统“自主后勤信息系统(ALIS)”涉及人工智能技术的早期应用,即计算机进行评估、对照清单检查、组织信息和自行做出某些决定,无需人为干预。
这个名为ALIS的电脑大大提升了这款战机的自动化程度,令其能够传送回关于发动机运行状况或其他航空电子设备的信息。
ALIS制造商洛克希德-马丁公司发布声明称,一个单一安全的信息环境,利用一个分布式网络上web支持的应用程序,为用户提供这些领域的最新信息。
因此,F-35飞行员将能够在飞机驾驶舱内控制附近飞行的一小群无人机行使传感、侦察和瞄准职能。
例如,来自一架空军“捕食者”、“死神”或“全球鹰”无人机上的光电/红外传感器的实时视频可以直接进入一架F-35的驾驶舱,而无需去往一个地面控制站。在既涉及空对空威胁又涉及空对地威胁的快速移动作战的情况下,提高速度意义重大。
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近日,美国“国防高级研究计划局”(DARPA)下辖的“战术技术办公室”(TTO)放出F-35隐身战机联网遥控小型无人机群猎杀中国歼-20隐身战机的设想图,本图集就此解读。
其中出现的小型无人机即美空军与Dynetics公司联合研发的“小魔怪”(另译“小妖精”)多用途无人机,最大特点是可从空中投放并回收。图为“小魔怪”小型无人机编队飞行设想图。
“小魔怪”除采用“蜂群编队”方式作战外,还搭载多种新技术,包括保密通信,传感器“拼接”遥测等,可大幅增强无人机群的独立(侦察、监视及)作战能力,必要时还能对敌军地面或空中目标实施自杀式攻击(后续型号还可携带微型弹药)。
由于尺寸较小,“小魔怪”可由不同类型的空中平台投放或回收,如B-1B轰炸机、F-16战机、F-35隐身战机及C-130运输机等。
本图展示了“小妖怪”无人机群的作战剖面示意图,在由B-52轰炸机从敌防空区外投放后,“小妖怪”无人机群的航程可达555千米以上,在完成对目标的侦察或攻击任务(目标区续航时间超过1个小时)后,无人机群返航,由C-130运输机(”空中母舰“)回收。
早期概念图中,左侧的B-1B轰炸机正在投放“小妖怪”无人机,而右侧的C-130运输机正在进行空中回收无人机作业。
由于尺寸小且机群数量巨大,“小魔怪”不仅很难被敌方雷达发现,而且即使被敌军战机或防空武器目视发现,被击落一部分后,也不会影响其余编队继续作战,抗干扰能力也要强于普通无人机群。
可“空中回收,并重复使用”是“小魔怪”无人机的最大卖点,回收方式类似软管式空中加油,无人机先伸出回收钩。
图为C-130“空中母舰”释放回收装置,准备回收“小魔怪”。
回收钩会利用激光或其他传感器与回收装置对接。
“小魔怪”无人机空中回收作业模拟动态图。
C-130“空中母舰”内,操作员可在必要时人工干预回收作业,通常交由无人机和系统自动进行。
在成功捕捉无人机后,C-130会将“小魔怪”拖回货舱或两侧主翼下,而无人机将折叠主翼,便于回收作业。
按DARPA和Dynetics公司的计划,美军将于2018年内开展“小魔怪”空中投放和回收试验,图为“小魔怪”空中投放试验资料图。
该项目在2019年的试验目标是在30分钟内连续回收4架“小魔怪”无人机,图为空中回收无人机连续镜头之一。
图为空中回收无人机连续镜头之二。
“小魔怪”无人机不仅能将传统军机变为“空中母舰”,还能起到战力倍增器的作用。
战术技术办公室”(TTO)的目前正在进行“拒止环境下协同作战”(CODE)项目研究,目的是为现役或未来无人机开发先进算法和软件,拓展其在拒止或对抗空域的对空及对地作战能力,项目重点关注研发及验证改进的协同自主性,使无人机蜂群能在一名操作员(例如F-35有人战机飞行员)的遥控下,完成跟踪、攻击等任务。
若这一技术成熟后,2002年科幻空战动画《战斗妖精雪风》中设想的无人战机伴随有人战机协同作战的场面或在未来成为现实。
C-130进行空中回收系统试飞试验。
图为C-130尾部货舱视角,回收“小魔怪”无人机设想图之一。
即将收入货舱的“小魔怪”无人机,可见主翼折叠后,该机外形酷似一枚巡航导弹。
【延伸阅读】早苏联20年!美60年代研F35B核心技术
熟悉F-35系列隐身战机的童鞋们知道,F-35B是三个型号中唯一一种具备短距垂直起降能力的。该机短垂系统的核心是位于其机尾的“三轴承旋转喷管”(简称3BSD),网上曾流传这一技术是美国从俄罗斯的雅克-141战机借鉴而来,实际上美研发这一技术比(苏)俄早了20年,本图集就此解读。
3BSD喷管的作用是将F135涡扇发动机的推力矢量从平飞时的向后变为垂直起降时的向下。这种喷管的优点是能在不改变发动机运行状态的情况下,平滑下折95度,还能在悬停及过渡飞行(悬停与平飞间过渡)状态时进行偏航控制。图中展示了F-35B的3BSD从平飞转为悬停模式的连续镜头。
3BSD喷管技术的起源可追溯到20世纪60年代中期,正值美苏冷战高峰,当时北约阵营希望研发一种具备短垂起降(VTOL)能力的新型战机,以备在前线机场跑道遭苏军空袭瘫痪后仍能起飞作战。图为洛克希德当时提出的在F-104基础上改进的CL-704短垂战机想象图。
为满足这一需求,当时美国国内的各大发动机厂商都在研发为新型VTOL战机配备3BSD喷管。其中由普拉特·惠特尼(简称普惠)研发并测试出了世界上第一台3BSD喷管,图为1967年该公司提出的喷管设计细节图。3BSD喷管分为三部分,接面都呈一定角度,通过三个密封圆形轴承连接起来。外部电机通过驱动旋转段上的齿轮来让尾喷管向下弯曲,在这个过程中前段和后段保持不动,只是中段旋转180度。最前端的轴承负责偏航控制,可以在垂直起降模式中对喷管进行横向偏摆。
1967年,普惠把首台3BSD喷管在JT8D涡喷发动机上进行了测试,测试内容包括发动机在喷管弯曲90度状态时全加力运行。为避免试验台下方地面过热,JT8D被倒置,让喷管向上弯曲。同时公司还进行了向下喷气测试,用于评估因近地效应增加的压力对喷管性能的影响。
同时期美海军也在考虑为“制海舰”(一种只搭载短垂战机和直升机的低成本小型航母,造价仅为尼米兹级核航母的八分之一)研发一种新型短垂战机,这种战机不仅能满载弹药垂直起降,而且还能作为常规舰载战机部署到大型航母上,因此必须配备带加力燃烧室的发动机。图为通用动力康维尔分部提出的Model 200短垂战机方案设想图,注意独特的升力发动机布置方式,可看作是后来雅克-141和F-35B的鼻祖。
这张Model 200的艺术设想图可见远处的“制海舰”,这种小型航母概念由时任美海军部长的朱姆沃尔特于20世纪70年代提出。主要是为在海军军费遭削减的情况下,保持对苏军潜艇的反制能力,但也具备一定的对海和对陆打击能力,可看作是二战护航航母的翻版。后来这一概念的产物是西班牙海军的阿斯图里亚斯亲王级航母。
在这个于1972年6月提出的方案中,Model 200的机尾上安装了一台加装了普惠3BSD喷管的PW401加力涡喷发动机,另外在座舱后侧的机身中以串列方式垂直安装2台升力发动机,产生的升力足以平衡3BSD喷管向下的喷气推力。红圈标出的为升力发动机部分。
该方案经过模型风洞测试和台架测试后,证实具有很高的可行性,图为Model 200进行模型台架测试资料图。
遗憾的是,康维尔Model 200最终落败并胎死腹中,美海军后来选择了技术成熟度不高的罗克韦尔XFV-12短垂起降试验机,该机采用了引射式增升技术(用折流屏将发动机喷流导向主翼面以提供升力)实现垂直起降。结果XFV-12证明了仅凭发动机的气流引射是无法产生足够升力的,甚至无法自行实现垂直起飞,最终该项目于1981年被取消。但这期间积累的3BSD喷管技术日后被F-35B所沿用。
6年后的1987年,苏联第一种兼具具备短垂起降和超音速飞行能力的雅克-141成功首飞(先前问世的雅克-38并只具备高亚音速飞行能力)。从这张仰拍图可直观看出,雅克-141采用了与当年美国康维尔Model 200相同的发动机布置方式(2台升力发动机在前,一台配备3BSD喷管的主发动机在后),而且也借鉴了惠普的3BSD喷管技术。而此时距离惠普公司测试3BSD喷管,已经过去了20年时间。
图为雅克-141机身内的升力发动机与主发动机的布置示意图。
图为雅克-141上舰测试动态图。
1993年,美国防部启动了代号“联合先进攻击技术”(JAST)的计划,该计划实际就是日后F-35“联合攻击战斗机”(JSF)的前身。在JAST项目初期,洛马公司人员曾随美政府官员参观了俄罗斯雅克夫列夫设计局。巧合的是当时正值苏联解体不久,雅克设计局正在寻找资金维持雅克-141项目。洛克希德公司用少量资金就换取到了雅克-141的性能数据和部分设计数据。但实际在这次访问前,洛克希德就已完成了X-35B的3BSN喷管设计。
图为F-35B短垂起降动态示意图。
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