美空军破解第五代隐身战机联网困局

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一言以蔽之：“女武神”充当“猛禽”与“闪电”的翻译官……

近期，美国空军成功演示验证了一种新型通信和数据网关的能力，这种网关部分设计安装在特别配置的XQ-58A“女武神”无人机上，使之成为空军第五代隐身战机F-22“猛禽”和F-35A“闪电”的空中“翻译官”，乃至可以延伸到联合攻击战斗机（JSF）家族的其他成员能够隐身交换信息。在这些测试中，XQ-58A作为一种成本较低的隐身无人飞行器设计，还首次实现了与F-22和F-35并驾齐驱的半自主飞行。

以往，美国空军F-22和F-35系列隐身战机的低截获概率（LPI）数据链路不能直接相互“对话”，这意味着两型机之间使用不同的波形和硬件进行同类通信是行不通的。而在这次演示验证中，利用XQ-58A搭载的网关，则可以同时接收两种数据流，融合这些信息，然后在视距内向每架飞机广播。这样一来，飞行员就可以了解其他人在哪里，他们在做什么，以及他们在传感器系统上看到的全部情况，同时也可以让他们互相交流。与使用笨重的改装客机或绑在非隐身作战喷气式飞机上的吊舱相比，使用隐身无人机来实现这一点是一种新的、更具吸引力和相关性选择。

这项由美国空军主导的试验被军方称为建立军事“物联网”的前奏，旨在帮助解决此前在不同第五代战斗机平台之间交换数据时遇到的问题。XQ-58A上新的数据共享和通信中继系统，以及这种特殊配置的无人机，分别在空军的gatewayONE和attritableONE工作下开发。这些项目，以及其他几十个项目，都是“先进作战管理系统”（ABMS）总体计划的一部分，该计划承诺将开放架构带入战场(详情可参见防务菌此前推送：【Air Warfare Symposium】2020年度空战研讨会：打赢创新战场）。

在美国空军昨天发布的新闻稿中宣布了本次实验的细节，继在内华达州内利斯空军基地进行初步测试后，空军上周在亚利桑那州尤马试验场进行了实验。多方面活动的亮点是将gatewayONE有效载荷整合到空军的第二架XQ-58A上，其机身编号为15-8002。

美国空军去年曾宣布XQ-58A进行了有史以来的首次飞行，该飞行器由其最初的 “女武神”（机身编号为15-8001）执行。这架特殊的无人机已经交付给美国空军研究实验室（AFRL），作为其“低成本可消耗飞机技术”（LCAAT）项目的一部分，该项目已经成为“天空博格”（Skyborg）的垫脚石。美国空军表示，“天空博格”项目与attritableONE工作之间有着密切的协调，其重点是开发一种人工智能驱动的“计算机大脑”，能够驾驭半自主的“忠诚僚机”型无人机和全自动无人战斗飞行器（UCAV）。制造XQ-58A的Kratos公司参与了“天空博格”项目，并在最近获得了一份新的合同，以制造携带这些系统的原型无人机（详情可参阅防务菌此前推送：【Skyborg Vanguard】美国空军寻求在2020年底前开始研制使用人工智能技术的无人机）。

据美国空军生命周期管理中心（AFLCMC）负责gatewayONE的项目经理凯特·斯托（Kate Stowe）中校介绍：“测试就是要挑战可能的极限，找出最艰难的挑战在哪里，并调整创造性的解决方案来克服困难的问题集。今天真正的胜利是看到gatewayONE建立了一个跨多个平台和多个作战域的安全双向‘翻译’数据路径。这就是ABMS的意义所在。”

凯特·斯托中校后来继续补充介绍，在本次试验的18个测试目标中，有9个目标成功实现。尽管将gatewayONE有效载荷与XQ-58A整合在一起取得了突破性进展，但显然试验并不是完全按照计划进行。据美国空军称，在12月9日具有里程碑意义的飞行中，起飞后不久，“通信有效载荷失去了连接，这些测试目标无法完成”。考虑到这一点，目前还不清楚在多大程度上发生了有意义的数据共享。不过，斯托中校的上述声明证实，gatewayONE确实建立了跨多个平台的双向数据链路。

让F-22和F-35相互“对话”的主要障碍是它们的隐身数据链路使用不同的数字“语言”和波形。F-22配备了“飞行中数据链”（IFDL），而F-35则采用了“多功能高级数据链”（MADL）。传统上，如果这些不同飞机的飞行员需要在机上互相共享数据，或将数据传输到指挥控制中心，他们将不得不利用传统的战术连接，如Link 16，而这是非隐身的。Link 16的广播是全向的，它们更容易被敌军发现，因此失去了隐身的优势。例如，F-22仍然完全不能用Link 16广播，但它可以从中接收信息。

从本质上讲，gatewayONE的工作就是在这些不兼容的数据链路格式之间进行“翻译”。本次在尤马开展的实验没有先将信息传输到作战中心或战术地面节点，而是利用XQ-58A上的有效载荷来进行“翻译”，并将其转播回机载战斗机。

去年11月，美国空军负责采办、技术和后勤的助理部长威尔·萝卜（Will Roper）概述了gatewayONE计划，并将其描述为“连接即通”快速实验概念的一部分。

美国空军的这篇新闻稿还提到：“此外，测试还通过gatewayONE推送了飞机近距离编队之外的每个平台的位置数据，这使得地面或空中的战斗管理人员能够更好地协调行动。gatewayONE 有效载荷还将地面操作人员的航迹或信息传递给两架战斗机，并首次将F-35A的信息传递给F-22。这些双向通信途径是以平台的原生数字‘语言’发生的，数据通过飞机的有机系统显示出来。”

同样，这在喷气式飞机之间由“女武神”实现数据传输这一点上是确凿无疑的，但仍有可能在12月9日的飞行过程中，部分数据传输可能没有实现。相反，这些成就的某些方面可能是由地面上的gatewayONE包或飞行代用机实现的，只是现在还不清楚。

对此，美国空军第59测试与评估中队的F-35A飞行员埃里克·怀特（Eric Wright）中校表示：“gatewayONE有效载荷真正展示了什么是可能的，并帮助我们向实现联合全域指挥与控制（JADC2）迈出了一大步。这种关键能力为我们的先进战斗机与其他部队和跨域作战管理者之间提供了额外的联系。未来是有希望的，gatewayONE将使F-22和F-35能够连接和馈送它们以前从未访问过的数据源。这些未来的连接将把更多的战场感知带入驾驶舱，并实现美军各部队的综合火力。”

除了有人驾驶战斗机和XQ-58A无人机之间的互动外，在尤马的部分测试还涉及到KC-46A“飞马”加油机通过“战术瞄准网络技术”（TTNT）波形，利用商业互联网路由标准建立一条通往地面节点的通信通路。同样的技术也被用来让F-35B上的飞行员向地面控制器传输全动态视频。

TTNT最初是为美国海军的EA-18G“咆哮者”电子战飞机开发的，它还被用于其他半自主飞行试验，其中包括一架AV-8B“鹞”式战机采用了使用这种波形的数据链路，与另一款Kratos产品UTAP-22无人机进行通信，充当“忠诚僚机”。

对此，美国空军首席架构师普雷斯顿·邓拉普（Preston Dunlap）解释说：“如果第五代平台要成为联合渗透团队的四分卫，我们必须能够以一种与作战相关的方式与这些四分卫进行通信，并实现它们之间、与它们之间、以及从它们那里共享数据。多年来，人们都说这是做不到的。今天，团队向着把不可能变成可能的方向又翻开了新的一页。在短短的12个月内，团队已经打开了一扇门，在这个世界里，我们可以将作战中心的力量投入到战术边缘的驾驶舱中。”

美国空军gatewayONE的地面试验于2019年12月开始。在这些试验中，F-22飞机上的IFDL和F-35飞机上的MADL之间传递信息，作为概念验证。据了解，在这一阶段的实验中，该系统被安装在地面的测试架上，而F-22和F-35则在上方飞行，通过它发送信息。

防务媒体“战区”此前曾考虑过这些后续飞行试验后可能出现的情况，至少在gatewayONE技术能够成功验证后，不会出现任何连接损失。未来的选择仍然可以包括将这种有效载荷整合到其他平台上，包括有人和无人平台。这样一来，该技术可以在某些方面发挥类似于现有的“战场机载通信节点”（BACN）的网关作用，它可以处理多种波形，包括Link 16和“态势感知数据链”（SADL），后者是另一种流行的美军数据传输系统。

美国空军装备BACN的有人驾驶的庞巴迪E-11A和无人驾驶的EQ-4B“全球鹰”飞机已经运行多年，但该网关不具备IFDL和MADL之间的转换能力。该军种还有一些设计用于KC-135空中加油机的“滚装滚卸”通信套件，其中包括一个被称为“滚装超视距增强”(ROBE)的系统，该系统可以在战区上空建立一个主动网，帮助中继通过各种数据链路发送的信息。

最近在尤马进行的飞行试验中，将一架使用TTNT数据链路的KC-46A纳入其中，这突出表明美国空军有意扩大其加油机队同时作为通信和数据共享节点的能力。威尔·萝卜表示，ABMS下开发的第一个能力可能是releaseONE，这是一个正在为“飞马”加油机以及KC-135开发的吊舱式系统，它可以帮助将更新的任务规划数据推送给作战飞机，这些数据部分是在任务中途利用人工智能驱动的算法制作的。

装备releaseONE的加油机将把这些信息一并发送给各种平台，比如装备gatewayONE的XQ-58A“女武神”，“它们正在向F-35和F-22进行‘巴别鱼’翻译，它们可能会太过陷入反介入与区域拒止（A2\AD）的泡沫，"威尔·萝卜在接受《空军杂志》采访时说，他提到了一种虚构的鱼种，能够翻译《银河系漫游指南》宇宙中的任何语言。

美国空军和洛克希德·马丁公司也一直在试验性地测试U-2S“龙女”间谍机作为通信枢纽。在2019年一项被称为“暴动计划”的测试中，一架U-2S充当了F-35和地面控制站之间的传输节点。最近，一架U-2演示验证了远程使用地面上的计算机帮助处理飞行中来自机载传感器和其他系统的数据的能力。不过，按照计划，未来U-2和其他飞机将能够在半空中接收其任务计算机的更新，并有能力与地面上的机载计算机建立链接，以提供额外的处理能力。

对于美国空军来说，即使gatewayONE技术的作用仅仅是让F-22和F-35在保持隐身特性的前提下，相互之间迅速交换数据，那也具有重大意义。因为这两种飞机都已经装备了能力极强的传感器套件，如果能够共享这些传感器信息，它们的态势感知和协同杀伤力将得到极大的提升。因此，在XQ-58A“女武神”这样的隐身无人机上安装这个套件是至关重要的，因为它的存在不会对在有争议空域作战的F-35和F-22造成直接的负担，而且它可以在整个合作飞行过程中在视距内飞行，提供这种必要的数据共享能力。

作为最近在尤马进行的测试的一部分，XQ-58A与F-22和F-35A一起进行了首次编队飞行，这一点在美国空军的新闻稿里得到了强调：“女武神”在安全降落在亚利桑那州沙漠之前，达到了80%的总体飞行试验目标，100%的编队飞行目标都得到了实现。

美国空军研究实验室负责XQ-58A的项目经理迈克尔·维珀曼（Michael Wipperman）在一份声明中表示：“这是‘女武神’的第五次成功发射，但这是该平台首次集成新的作战能力有效载荷，并与F-22和F-35进行编队飞行。”

最近的飞行试验也是对XQ-58A研制工作的推动，很可能有助于为实现美国空军长期以来的雄心，即无论是基于“女武神”，还是其他平台的“忠诚僚机”，都需要什么样的通信网络提供信息。这款无人机在操作上似乎是作为配备gatewayONE的数据中继器的理想选择。

XQ-58A的研制目的是为了经受损耗，也就是说，它的成本很低，可以在无人机损失风险增加的场景下使用。因此，一般来说，“女武神”作为“忠诚僚机”，在有争议的空域内与F-22和F-35以及未来的穿透型作战飞机并肩作战，将是一个非常可行的选择。

同样，携带gatewayONE数据链路的XQ-58A也可以成为在拒止区域作战的其他无人机群和其他平台（包括F-35和F-22）之间的关键纽带。有了这种通信和数据共享网关，机群中的每一架单独的无人机就不必装备这种级别的设备，为其他系统或武器节省重量和有效载荷空间。这也可以让无人机群在一次任务中也能与装备有不同数据链路的多种类型的载人资产进行交互。

美国空军研究实验室主任希瑟·普林格尔（Heather Pringle）准将在尤马的测试后表示：“这只是展示有人/无人环境下可损耗飞机的潜在力量倍增效应的第一步。”

XQ-58A的项目经理迈克尔·维珀曼补充表示：“XQ-58A的模块化和携带强大有效载荷的能力使其能够快速地将能力集成到可损耗实验飞行器中。我们对这次飞行的无缝集成和演示感到兴奋。我们期待着在未来的演示中继续增强能力。”

总而言之，最近涉及XQ-58A和gatewayONE的测试，以及在尤马的所有其他资产，代表了这些项目的重要里程碑，以及美国空军更大的未来战区网络计划的关键步骤，现在正在ABMS下形成。最重要的是，XQ-58A和gatewayONE的配对可能是迄今为止最好的解决方案，为美国的两种隐形战斗机提供了一个通用的“翻译官”，如果需要的话，这个“翻译官”可以跟随他们深入敌方空域进行通信。