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【戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)】變革!美空軍“下一代空中主宰”項(xiàng)目將推動(dòng)“數(shù)字工業(yè)革命”

2019年9月23日,美國(guó)《航空周刊與空間技術(shù)》網(wǎng)站報(bào)道稱,美空軍“下一代空中主宰”(NGAD)項(xiàng)目曾以革新航空作戰(zhàn)模式為目標(biāo),而其最新動(dòng)向表明,該項(xiàng)目也在試圖對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、升級(jí)和維護(hù)保障在內(nèi)的一整套傳統(tǒng)模式進(jìn)行顛覆。

文章指出,在NGAD項(xiàng)目擬采用的新采辦策略下,由少數(shù)能力強(qiáng)大、地位穩(wěn)固的國(guó)防工業(yè)巨頭長(zhǎng)期把持的作戰(zhàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造“特權(quán)”,及其冗長(zhǎng)的研制周期和高昂的發(fā)展成本,都將讓位于新的開發(fā)模式:擅長(zhǎng)利用數(shù)字工具的新興公司將效仿汽車工業(yè),在通用底盤的基礎(chǔ)上開發(fā)出多個(gè)型號(hào),再交給專精制造的工廠對(duì)其進(jìn)行批量生產(chǎn)。

美國(guó)防部正在頂層力推數(shù)字工程。圖為2018年7月發(fā)布的《數(shù)字工程戰(zhàn)略》封面。我中心專家劉亞威先生曾明確指出:“美國(guó)防部推進(jìn)數(shù)字工程戰(zhàn)略,打造數(shù)字工程生態(tài)系統(tǒng),將使現(xiàn)有采辦流程和工程活動(dòng)優(yōu)化改進(jìn)為基于模型、由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的集成化實(shí)踐,極大提升系統(tǒng)生命周期各階段的分析能力和決策水平,支持武器系統(tǒng)快速規(guī)劃、敏捷設(shè)計(jì)、高效制造和精準(zhǔn)保障,使美軍能超越快速變化的威脅和技術(shù)進(jìn)步,更快擁有先進(jìn)能力,同時(shí)更具經(jīng)濟(jì)科承受性和持續(xù)保障性”。感興趣的讀者可通過微信搜索工具搜索劉亞威先生相關(guān)專欄文章,了解美軍數(shù)字工程內(nèi)涵和實(shí)踐情況(美國(guó)防部圖片)

這一新模式旨在顛覆美國(guó)傳統(tǒng)的航空航天工業(yè),為NGAD項(xiàng)目提供支持。美空軍負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)和后勤的助理部長(zhǎng)威爾·羅珀在接受《航空周刊與空間技術(shù)》采訪時(shí)稱,“豐田及其他多家汽車制造商長(zhǎng)期專注于創(chuàng)建更好的汽車制造流程,并正在按該流程制造汽車。我們也希望學(xué)習(xí)這一模式,創(chuàng)造更好的飛機(jī)制造流程,然后按照這一流程生產(chǎn)先進(jìn)飛機(jī)。”

羅珀的上述表態(tài)意味著NGAD項(xiàng)目將發(fā)生重大轉(zhuǎn)折。僅僅兩年以前,該項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)還是在2030年前研制出F-22的后繼機(jī)型,其計(jì)劃具備的能力目前仍屬機(jī)密,但很可能整合美空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)開發(fā)的甚高頻波段隱身、無尾氣動(dòng)布局、自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、定向能武器、先進(jìn)熱管理系統(tǒng)等。美空軍還在2019財(cái)年預(yù)算中編列了一項(xiàng)長(zhǎng)期資金規(guī)劃,要求在2024年前投入132億美元研發(fā)包括“忠誠(chéng)僚機(jī)”無人機(jī)、有人駕駛下一代戰(zhàn)斗機(jī)在內(nèi)的“系統(tǒng)簇”。

但該項(xiàng)目直到2019年才完成替代方案分析研究,較原定時(shí)間延長(zhǎng)兩年。2020財(cái)年預(yù)算草案中的相關(guān)預(yù)算被削減66億美元,同時(shí)推遲了在2024財(cái)年之前推出下一代戰(zhàn)斗機(jī)的計(jì)劃。隨著預(yù)算的大幅減少,羅珀呼吁采取激進(jìn)策略,避免重蹈F-22和F-35的覆轍——這兩型飛機(jī)的研發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)15-20年。

羅珀以美空軍20世紀(jì)40年代后期至50年代中期發(fā)展的“百系列”戰(zhàn)斗機(jī)為例,闡述他所構(gòu)想的激進(jìn)策略。當(dāng)時(shí)多家公司在短時(shí)間內(nèi)快速推出了數(shù)型能力各有側(cè)重的戰(zhàn)斗機(jī),但隨著航空技術(shù)的發(fā)展,戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜,新型號(hào)的發(fā)展周期往往需要數(shù)十年之久,羅珀希望仿照汽車行業(yè)打破這一局面。

波音公司在內(nèi)的部分航空航天工業(yè)企業(yè)已開始采用類似策略,其T-7A高級(jí)教練機(jī)就沿襲了汽車公司廣泛采用的基于模型的系統(tǒng)工程方法,該公司還根據(jù)汽車制造原理對(duì)B777等商用飛機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行了改造,例如通過確定性裝配方案減少對(duì)硬質(zhì)模具的需求。

但羅珀呼吁進(jìn)行更深層次的結(jié)構(gòu)改革,他表示這樣“可以得到一家非常專業(yè)的飛機(jī)設(shè)計(jì)公司,(美空軍)將在不支付額外設(shè)計(jì)費(fèi)用的前提下對(duì)其進(jìn)行小批量生產(chǎn),從而塑造一條學(xué)習(xí)曲線,最終形成一型可以解決所有問題的飛機(jī),并在長(zhǎng)期保持運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)線上快速制造”。羅珀稱,“長(zhǎng)期保持運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)線也是一條微型生產(chǎn)線,由小規(guī)模團(tuán)隊(duì)在無需硬質(zhì)模具和大型設(shè)施的情況下運(yùn)作,類似于20世紀(jì)40年代的小型飛機(jī)廠商,通過優(yōu)秀的設(shè)計(jì)原理快速制造飛機(jī)”。羅珀的目標(biāo)是將NGAD項(xiàng)目中的新型戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)發(fā)展周期壓縮至五年以內(nèi)甚至更短。

當(dāng)被記者問及F-117是否比“百系列”戰(zhàn)斗機(jī)更接近其設(shè)想的NGAD項(xiàng)目愿景時(shí),羅珀表示同意,但他同時(shí)指出,“F-117確實(shí)是通過快速研發(fā)滿足應(yīng)急需求的典型樣例,NGAD項(xiàng)目試圖實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)也可以稱為‘?dāng)?shù)字化F-117’,不同之處在于,F(xiàn)-117只是由單一廠商研制的單一平臺(tái)!备鶕(jù)他的愿景,“數(shù)字化F-117”將由專業(yè)飛機(jī)設(shè)計(jì)公司提交設(shè)計(jì)方案,空軍在評(píng)審?fù)ㄟ^后將該方案轉(zhuǎn)交一家或多家專業(yè)飛機(jī)制造公司進(jìn)行生產(chǎn)。該飛機(jī)將不受專用軟件、接口和技術(shù)數(shù)據(jù)的限制,使美空軍可以完全自由地選擇供應(yīng)商對(duì)飛機(jī)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)和維護(hù)保障。

F-117A“夜鷹”隱身攻擊機(jī)雙機(jī)編隊(duì)。從美國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)授出隱身技術(shù)實(shí)驗(yàn)飛機(jī)合同,到首架裝備型號(hào)F-117A交付美空軍,是從1977年到1982年,一共只用了五年時(shí)間。事實(shí)上,還有不少其他“填補(bǔ)空白”類的裝備,都是從DARPA的技術(shù)實(shí)驗(yàn)或演示驗(yàn)證樣品開始,在不到五年時(shí)間之內(nèi)轉(zhuǎn)化為實(shí)裝的。美空軍正在全面重拾這種過去的成功經(jīng)驗(yàn),不光是用于“下一代空中主宰”項(xiàng)目,而是已寫入了美空軍的《2030年科技戰(zhàn)略》,專門設(shè)立“先鋒計(jì)劃”加速技術(shù)發(fā)展和轉(zhuǎn)化應(yīng)用(美空軍圖片)

羅珀認(rèn)為,開放式系統(tǒng)架構(gòu)整體融入設(shè)計(jì)之中,將使下一代戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入螺旋上升式的快速發(fā)展軌道,而數(shù)字工具對(duì)于全壽命周期的仿真模擬則有助于降低維護(hù)保障成本。

羅珀的上述設(shè)想得到了美空軍參謀長(zhǎng)在內(nèi)的軍種高層的全力支持,但他對(duì)航空工業(yè)的未來愿景,即分割單一型號(hào)飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造、改進(jìn)和維護(hù),也招致了大量批評(píng)。部分專家認(rèn)為其做法過于魯莽,“在邏輯上犯了根本性錯(cuò)誤”。還有專家稱,羅珀的設(shè)想“不太像汽車工業(yè),更像是蘇聯(lián)和俄羅斯奉行的設(shè)計(jì)與制造脫鉤的過時(shí)體系”,而且在項(xiàng)目資金分配方面也未做到重點(diǎn)突出。

令人尷尬的是,羅珀設(shè)想的NGAD項(xiàng)目愿景也與諾格公司正在研制的B-21項(xiàng)目不相吻合。盡管后者的成本和進(jìn)度細(xì)節(jié)高度保密,但美空軍和美國(guó)國(guó)會(huì)均一致認(rèn)為其會(huì)按項(xiàng)目規(guī)劃節(jié)點(diǎn)推進(jìn)。當(dāng)被問及NGAD項(xiàng)目為何不能復(fù)制B-21項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)時(shí),羅珀以安全理由拒絕回答,僅表示他已在航空工業(yè)中見證太多案例,足以證明新的采辦策略“值得豪賭,值得冒險(xiǎn)”,NGAD項(xiàng)目也為他驗(yàn)證其成敗提供了機(jī)遇。

“我就要這么干,你們能奈我何?”

模擬圖片中主角的內(nèi)心獨(dú)白:我是牛津大學(xué)高材生。我在外交關(guān)系理事會(huì)工作過,獲得過“亞太再平衡”研究創(chuàng)新獎(jiǎng);我當(dāng)過美國(guó)防部導(dǎo)彈防御局顧問委員會(huì)委員、首席架構(gòu)師,因美在歐洲反導(dǎo)計(jì)劃方案獲得創(chuàng)新獎(jiǎng);我還在麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室工作過。2012年8月,我成為美國(guó)防部“戰(zhàn)略能力辦公室”首任主任,主導(dǎo)了它的創(chuàng)新方略設(shè)計(jì),推動(dòng)了它取得引人矚目的成就。我在這里取得了極大成功。2018年2月我來到美空軍,成為主管采辦、技術(shù)與后勤的助理部長(zhǎng)。我在這里也像在“戰(zhàn)略能力辦公室”一樣,解放思想,銳意革新,F(xiàn)在有人說我魯莽,那些人都是工業(yè)界既得利益集團(tuán)和他們資助的的傳聲筒(比如列克星敦研究所啊之類),或者是保守官僚們,F(xiàn)在大環(huán)境需要我這樣的人,美空軍領(lǐng)導(dǎo)們也支持我,我怕個(gè)啥呢?你們能奈我何?(看看我的手勢(shì))也許,在未來的歷史敘事中,我可以和另一位“威廉”——威廉·佩里相提并論吧。

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