【戰(zhàn)略競爭】變革!美空軍“下一代空中主宰”項目將推動“數(shù)字工業(yè)革命”
2019年9月23日,美國《航空周刊與空間技術》網(wǎng)站報道稱,美空軍“下一代空中主宰”(NGAD)項目曾以革新航空作戰(zhàn)模式為目標,而其最新動向表明,該項目也在試圖對飛機設計、制造、升級和維護保障在內的一整套傳統(tǒng)模式進行顛覆。
文章指出,在NGAD項目擬采用的新采辦策略下,由少數(shù)能力強大、地位穩(wěn)固的國防工業(yè)巨頭長期把持的作戰(zhàn)飛機設計和制造“特權”,及其冗長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),在通用底盤的基礎上開發(fā)出多個型號,再交給專精制造的工廠對其進行批量生產(chǎn)。
美國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:“美國防部推進數(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優(yōu)化改進為基于模型、由數(shù)據(jù)驅動的集成化實踐,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、敏捷設計、高效制造和精準保障,使美軍能超越快速變化的威脅和技術進步,更快擁有先進能力,同時更具經(jīng)濟科承受性和持續(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專欄文章,了解美軍數(shù)字工程內涵和實踐情況(美國防部圖片)
這一新模式旨在顛覆美國傳統(tǒng)的航空航天工業(yè),為NGAD項目提供支持。美空軍負責采辦、技術和后勤的助理部長威爾·羅珀在接受《航空周刊與空間技術》采訪時稱,“豐田及其他多家汽車制造商長期專注于創(chuàng)建更好的汽車制造流程,并正在按該流程制造汽車。我們也希望學習這一模式,創(chuàng)造更好的飛機制造流程,然后按照這一流程生產(chǎn)先進飛機。”
羅珀的上述表態(tài)意味著NGAD項目將發(fā)生重大轉折。僅僅兩年以前,該項目的預期目標還是在2030年前研制出F-22的后繼機型,其計劃具備的能力目前仍屬機密,但很可能整合美空軍研究實驗室(AFRL)開發(fā)的甚高頻波段隱身、無尾氣動布局、自適應循環(huán)發(fā)動機、定向能武器、先進熱管理系統(tǒng)等。美空軍還在2019財年預算中編列了一項長期資金規(guī)劃,要求在2024年前投入132億美元研發(fā)包括“忠誠僚機”無人機、有人駕駛下一代戰(zhàn)斗機在內的“系統(tǒng)簇”。
但該項目直到2019年才完成替代方案分析研究,較原定時間延長兩年。2020財年預算草案中的相關預算被削減66億美元,同時推遲了在2024財年之前推出下一代戰(zhàn)斗機的計劃。隨著預算的大幅減少,羅珀呼吁采取激進策略,避免重蹈F-22和F-35的覆轍——這兩型飛機的研發(fā)周期長達15-20年。
羅珀以美空軍20世紀40年代后期至50年代中期發(fā)展的“百系列”戰(zhàn)斗機為例,闡述他所構想的激進策略。當時多家公司在短時間內快速推出了數(shù)型能力各有側重的戰(zhàn)斗機,但隨著航空技術的發(fā)展,戰(zhàn)斗機的設計日趨復雜,新型號的發(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高級教練機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B777等商用飛機生產(chǎn)線進行了改造,例如通過確定性裝配方案減少對硬質模具的需求。
但羅珀呼吁進行更深層次的結構改革,他表示這樣“可以得到一家非常專業(yè)的飛機設計公司,(美空軍)將在不支付額外設計費用的前提下對其進行小批量生產(chǎn),從而塑造一條學習曲線,最終形成一型可以解決所有問題的飛機,并在長期保持運轉的生產(chǎn)線上快速制造”。羅珀稱,“長期保持運轉的生產(chǎn)線也是一條微型生產(chǎn)線,由小規(guī)模團隊在無需硬質模具和大型設施的情況下運作,類似于20世紀40年代的小型飛機廠商,通過優(yōu)秀的設計原理快速制造飛機”。羅珀的目標是將NGAD項目中的新型戰(zhàn)斗機平臺發(fā)展周期壓縮至五年以內甚至更短。
當被記者問及F-117是否比“百系列”戰(zhàn)斗機更接近其設想的NGAD項目愿景時,羅珀表示同意,但他同時指出,“F-117確實是通過快速研發(fā)滿足應急需求的典型樣例,NGAD項目試圖實現(xiàn)的目標也可以稱為‘數(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。”根據(jù)他的愿景,“數(shù)字化F-117”將由專業(yè)飛機設計公司提交設計方案,空軍在評審通過后將該方案轉交一家或多家專業(yè)飛機制造公司進行生產(chǎn)。該飛機將不受專用軟件、接口和技術數(shù)據(jù)的限制,使美空軍可以完全自由地選擇供應商對飛機進行改進升級和維護保障。
F-117A“夜鷹”隱身攻擊機雙機編隊。從美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)授出隱身技術實驗飛機合同,到首架裝備型號F-117A交付美空軍,是從1977年到1982年,一共只用了五年時間。事實上,還有不少其他“填補空白”類的裝備,都是從DARPA的技術實驗或演示驗證樣品開始,在不到五年時間之內轉化為實裝的。美空軍正在全面重拾這種過去的成功經(jīng)驗,不光是用于“下一代空中主宰”項目,而是已寫入了美空軍的《2030年科技戰(zhàn)略》,專門設立“先鋒計劃”加速技術發(fā)展和轉化應用(美空軍圖片)
羅珀認為,開放式系統(tǒng)架構整體融入設計之中,將使下一代戰(zhàn)斗機進入螺旋上升式的快速發(fā)展軌道,而數(shù)字工具對于全壽命周期的仿真模擬則有助于降低維護保障成本。
羅珀的上述設想得到了美空軍參謀長在內的軍種高層的全力支持,但他對航空工業(yè)的未來愿景,即分割單一型號飛機的設計與制造、改進和維護,也招致了大量批評。部分專家認為其做法過于魯莽,“在邏輯上犯了根本性錯誤”。還有專家稱,羅珀的設想“不太像汽車工業(yè),更像是蘇聯(lián)和俄羅斯奉行的設計與制造脫鉤的過時體系”,而且在項目資金分配方面也未做到重點突出。
令人尷尬的是,羅珀設想的NGAD項目愿景也與諾格公司正在研制的B-21項目不相吻合。盡管后者的成本和進度細節(jié)高度保密,但美空軍和美國國會均一致認為其會按項目規(guī)劃節(jié)點推進。當被問及NGAD項目為何不能復制B-21項目的經(jīng)驗時,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”,NGAD項目也為他驗證其成敗提供了機遇。
“我就要這么干,你們能奈我何?”
模擬圖片中主角的內心獨白:我是牛津大學高材生。我在外交關系理事會工作過,獲得過“亞太再平衡”研究創(chuàng)新獎;我當過美國防部導彈防御局顧問委員會委員、首席架構師,因美在歐洲反導計劃方案獲得創(chuàng)新獎;我還在麻省理工學院林肯實驗室工作過。2012年8月,我成為美國防部“戰(zhàn)略能力辦公室”首任主任,主導了它的創(chuàng)新方略設計,推動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、技術與后勤的助理部長。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。現(xiàn)在大環(huán)境需要我這樣的人,美空軍領導們也支持我,我怕個啥呢?你們能奈我何?(看看我的手勢)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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