2020年国外航空装备与技术发展综述

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来源：空天防务观察   作者：发展中心 吴蔚

1．美俄开展新型战略轰炸机原型机制造

美俄将新型远程轰炸机作为空基战略威慑能力的重要组成，并积极推动发展。俄罗斯联合航空制造集团5月已开始制造首架PAK DA 下一代远程隐身战略轰炸机，将于2021年完成飞机总装，预计2025-2026年实现首飞。美空军快速能力办公室主任8月表示，B-21轰炸机首架原型机正在总装、已初具雏形，航电专用飞行试验台已开始部分飞机机载子系统试飞。B-21首飞时间将不早于2022 年。 

2．多国下一代战斗机研发迈出实质性步伐

下一代战斗机具有隐身、高机动性等特征，并且按有人机－无人机协同作战设计，是未来夺取空战优势的核心装备。

美空军下一代战斗机全尺寸验证机首飞。美空军负责采办的助理部长威尔•罗珀9月宣布“下一代空中主宰”（NGAD）战斗机全尺寸演示验证机已完成首飞并进行多轮次试飞，系统工程、数字工程技术助力美空军下一代战斗机发展加速。美空军2019年提出采用“数字化百系列”模式发展下一代战斗机，即用数字化快速创新方法，在极短的时间内研发并小批量生产出采用最佳技术的新型战斗机，最终形成不同技术特征的战斗机组成的战斗机家族或“系统簇”。 

美空军研究实验室2018年发布的未来战斗机概念想象图（美空军研究实验室图片）

美海军成立PMA-230办公室，为启动下一代舰载战斗机研发做准备。5月，美海军成立PMA-230“下一代空中主宰”（NGAD）项目办公室，为发布信息征询书等做准备。美海军希望下一代舰载战斗机采用全新设计且有人驾驶，作战半径扩展至1800千米以上。 

美海军很早开始了下一代舰载战斗机的方案分析，上图为2008年公布的一些方案分析结果（美海军图片）

欧洲国家合作的下一代战斗机进入验证机研制。法德西三国2月授予法国达索飞机、空客公司等合同，启动“未来作战航空系统”（FCAS）项目演示验证机研制工作。“未来作战航空系统”以“下一代战斗机”（NGF）为核心，包含有人机、无人机和机载武器等互联并协同作战“系统簇”，其中NGF计划2035年后服役。 

法国公布的“未来作战航空系统”之“系统簇”组成示意图（法国国防部武器装备总署图片）

英国开展“暴风”战斗机早期设计研究。英国BAE系统公司2020年上半年开展了“暴风”战斗机缩比模型风洞试验，并与罗罗、威廉姆斯高级工程公司等合作，研究“暴风”战斗机动力系统方案和开发能量管理技术，探讨采用混合电或全电推进方案可能性。“暴风”战斗机计划2035－2040年服役。 

“暴风”战斗机缩比模型进行风洞试验（英国BAE系统公司图片）

日本启动新战斗机研制。日本防卫省4月宣布组建下一代战斗机管理专职团队，标志项目正式启动。9月日本发布F-X战斗机项目招标书，计划2035年战斗机进入服役，并采用对外合作开发模式，10月底授予三菱重工（MHI）研制合同。12月日本防卫省宣布选择洛克希德·马丁公司作为国际合作方,并将继续在发动机和航电系统方面与美英企业开展合作。

日本下一代战斗机总体方案示意图（日本防卫省图片）

3．美俄拓展五代机空战能力

美试验F-35战斗机联合作战能力。第500架F-35战斗机于3月交付，其中350多架在美三军服役，并在不断拓展能力。7月，美空军F-35A战斗机在联合演习中为美陆军“一体化防空反导作战指挥系统”（IBCS）的“机载传感器适配套件”（A-Kit）提供目标跟踪数据、实现与IBCS交联。8月F-35还试验了为B-2轰炸机和RQ-170侦察无人机等隐身平台提供压制敌军防空（SEAD）支持的能力。9月美陆军在演习中实现1架美海军陆战队F-35B联入其战术网络，从卫星接收目标数据并传送给地基发射端。由于作战仿真试验未按计划实施，F-35全速生产决策已推迟到2021年。受新冠疫情影响，预计2020年F-35交付数为121架，较原计划少20架。 

F-35战斗机在演习中，通过多条路径与“一体化防空反导作战指挥系统”共享探测数据（美国洛马公司图片）

俄苏-57战斗机继续开展试验并完成首架飞机交付。3月，苏-57战斗机的新型“产品30”发动机进入第二阶段试验，该发动机采用等离子体点火系统和推力矢量控制系统，具有可变涵道比，并提高了雷达和红外隐身能力。6月，苏-57战斗机在协同攻击任务试验中，成功实现对苏-35战机编队的指挥和控制。8 月，苏-57战斗机开展无人驾驶模式试飞。12月25日，俄罗斯空天军宣布，已接收首架批产型苏-57战斗机。

4．美欧持续推进现役战斗机能力升级

美军开展现役第4代战斗机升级改造。美空军4月底发布F-16 战斗机M7.2+版作战飞行程序，内容包括换装AN/APG-83(V)有源相控阵雷达、综合AGM-158B 增程型“联合空地防区外导弹”等40余项现代化升级，计划实施到600余架F-16C/D战斗机，显著提高态势感知、精确打击等作战能力。7月美空军授予波音公司约12亿美元合同，研制及采购首批8架F-15EX战斗机。F-15EX采用电传飞控系统和开放式系统架构，换装AN/APG-82有源相控阵雷达和AN/ALQ-250“‘鹰’主被动生存告警系统”，武器外挂点增加且可挂载高超声速武器，空中作战、态势感知、电子对抗等能力大幅增强。

德国与西班牙为“台风”战斗机换装新型雷达。6月，德国与西班牙政府批准由空客公司牵头为两国“台风”战斗机开发、生产和集成“捕获者”-E有源相控阵雷达。按照合同要求，空客公司将在2023年前分别向德国、西班牙交付110部和5部雷达。

瑞典萨伯公司推进“鹰狮”E战斗机试验。到2020年3月“鹰狮”E战斗机飞行试验达到300飞行小时，重点转移到更多雷达、红外搜索与跟踪、电子战等系统试验。4月“鹰狮”E开展了寒冷天气试验。 

一架JAS-39D机头换装的氮化镓有源相控阵机载火控雷达。该机将对后者进行试飞，该雷达可作为“鹰狮”E/F战斗机的采购选择（瑞典萨伯集团图片）

1．新型航空作战支援保障装备研发取得进展

美空军T-7A“红鹰”高级教练机继续开展试验。T-7A教练机正在进行工程与制造发展研制试飞的第一阶段，2020年完成了发动机重新起动和倒飞试验，该机最大程度利用开放系统架构、快速软件开发和数字工程技术，制造和维护成本低廉，整个系统易于升级。 

波音公司先期制造的T-7A原型机。波音公司称，该型机所采用的数字工程流程、敏捷软件开发和开放式架构任务系统，能更快速地集成新的概念和能力，并通过虚拟测试、快速迭代、便捷升级等实现更好的经济可承受性。该公司称，与传统的飞机发展计划相比，T-7A的首轮产品工程质量提升了75%，装配工时缩短了80%，软件开发和验证时间缩短了50%（美国波音公司图片）

俄开展“大象”新一代军用重型运输机模型风洞试验。3月底，俄“大象”重型运输机模型已完成第一阶段空气动力学试验，主要内容为研究马赫数0.2～0.85速度范围的空气动力学特性，试验结果与前期计算结果符合。“大象”重型运输机方案瞄准替代安-124。

2．拓展现役航空作战支援保障装备新能力

空客公司完成首次全自动空中加油试验。4月，空客公司一架配备了“自动空中加油”（A3R）系统的加油机试验机，与葡萄牙空军的一架F-16战斗机成功完成首次全自动空中加油试验。A3R系统无需在受油机上安装额外设备，可自动控制加油套管与受油机连接、供油和脱离。该系统已累计完成45个飞行小时、120次干接触的试飞活动，计划2021年转入认证阶段。 

空客公司宣布完成首次全自动空中加油试验（空客公司图片）

美空军发展军用运输机“托盘化弹药”投放能力。“托盘化弹药”概念旨在将现有运输机“货舱变弹舱”，获得向对手密集投射防区外精确打击火力的有效手段，增强运输机的任务弹性，同时为武库机概念探路、进行技术摸索和储备。1月至11月，美空军已完成至少5次“托盘化弹药”飞行试验，包括从MC-130J、C-17A等运输机投放模拟“托盘化弹药”。10月底，美空军研究实验室授予洛克希德·马丁公司“托盘化弹药”实验项目第4阶段合同，支持未来18个月相关技术研究和试验。

MC-130J多用途特种作战运输机在试验中投放模拟的“托盘化弹药”（美空军图片）

美海军下一代干扰机低频段（NGJ-LB）进入工程与制造发展阶段。12月，美海军授予L3-哈里斯技术公司4.96亿美元工程与制造发展（EMD）合同，将设计与制造下一代干扰机低频段8个作战原型吊舱和4个试验吊舱，并进行试飞。下一代干扰机低频段是一型外挂干扰吊舱，将集成到EA-18G“咆哮者”飞机，增强其空中电子攻击能力。

2020年5月，L3技术公司的方案装在EA-18G飞机上进行微波暗室试验（美海军航空系统司令部图片）

1．发展新型无人机装备

美空军发展下一代多用途无人机。6月，美空军发布将用于替代MQ-9“死神”无人机的“下一代多用途无人机”（MQ-Next）项目信息征询书（RFI），启动多用途无人机装备的更新步伐。MQ-Next为可在高威胁环境下实施中空侦察和打击任务的下一代多用途无人机，预计其研制生产可能融入自主、人工智能、数字工程、开放任务架构、低成本可消耗技术等先进技术，2030年服役。 

通用原子公司拟用于“下一代多用途无人机”想象图（美国通用原子航空系统公司图片）

俄罗斯“猎人”无人机持续试验。2019年12月，俄罗斯国防部与苏霍伊公司签订2022年前交付3架“猎人”无人机原型机合同，随后开始产品初始状态试验。2020年“猎人”无人机进行了多次试飞，主要评估了飞行品质和主要机载系统的运行情况。12月，俄军方在阿舒鲁克训练场首次以“战斗机－拦截机”方案，对配装空空导弹模型的“猎人”原型机进行了试飞，验证了“猎人”无人机的弹舱具有挂载空空导弹的能力。 

俄罗斯早在2019年9月就开始了“猎人”无人作战飞机原型（上）和苏-57战斗机（下）的编队试飞，距离该无人机8月首飞仅一个多月，是目前世界上已公开项目中，首飞之后最快进行与有人机编队飞行试验的无人作战飞机原型。由于当时还没有任务上的协同，因此只能称之为“编队”（formation）而不是“编组”（teaming）。但从后来情况看，俄已开始就设想利用“猎人”与苏-57编组协同作战。因此，国外一些重点发展的新型无人机无论是低成本可消耗的还是“猎人”这种大型化的，都已开始就设想好了与有人机编组协同作战（俄国防部图片）

2．新概念无人机研发取得进展

低成本无人作战飞机研发取得进展。低成本无人作战飞机采用隐身设计，可与隐身战斗机协同作战。美空军研究实验室“低成本可消耗飞机技术”（LCAAT）项目的XQ-58A技术验证机1月试飞中达到更高飞行高度,12月完成与F-22、F-35的伴飞，并承担通信中继任务。英国国防科学与技术实验室6月完成“轻量级经济可承受创新作战飞机”（LANCA）计划下发展无人机技术验证机的“蚊子”项目1年期初始阶段研究，将选择团队进入第2阶段的优化设计，计划2022年开展无人机试飞。波音澳大利亚公司“空中力量编组系统”（ATS）无人机首架原型机5月总装下线，10月到12月开展了低速、高速滑行试验，即将首飞。该机是波音为澳大利亚皇家空军研制的能与有人战斗机编队作战的“忠诚僚机”，具有较强的经济可承受性和作战灵活性。 

ATS无人机原型机进行滑行试验（波音澳大利亚公司图片）

开展蜂群无人机试验。蜂群无人机以数量优势、作战灵活性强、抗毁能力强成为当前发展热点之一。美国防高级研究计划局（DARPA）X-61A“小精灵”空中投放回收蜂群无人机于2019年11月成功首飞，7月完成系留飞行、受控空中发射和自由飞行试验的第二次试飞，10月完成多架无人机自主编队飞行和空中回收尝试的第三次试飞。9月，DARPA和美空军增加X-61A项目第四阶段工作，将聚焦压制/摧毁敌防空作战能力验证。面向地面部队城市巷战应用场景的DARPA“进攻性蜂群战术”（OFFSET）项目2020年1 月、9月开展第3次、第4次外场试验，分别演示了异构蜂群无人机完成城区突袭任务以及无人车辆、蜂群无人机自主定位可疑目标、保卫多个模拟目标的能力。英国“多架无人机轻松工作”（MDMLW）项目探索1名操作员控制20架小型蜂群无人机的技术可行性和军事应用，3月成功完成飞行验证。 

X-61A“小精灵”无人机由C-130A 运输机载飞并发射（美国戴内提克斯公司图片）

3．美军持续推进无人机空战技术研发

DARPA分别于5月、7月、11月授予多项合同，全面启动“空战进化”（ACE）项目研究工作，研发自动化格斗技术、全尺寸空战试验平台、智能空战算法。ACE项目发展无人机空战格斗自主决策和智能空战算法，突破无人机近距格斗空战关键技术。美空军加快“天空博格人”（Skyborg）项目发展。7月至12月，美空军授予波音、通用原子航空系统等共计14家公司合同，研发“天空博格人”空中平台，随后开展原型化、实验和自主性开发工作。“天空博格人”项目旨在发展更具可信性的自主飞行管理和自主空战决策软件，并将自主可消耗无人机技术与开放任务系统集成，实现有人机-无人机协同作战。

1．合作开发新型直升机

北约五国签署“下一代旋翼机能力”联合开发协议。11月，英、法、德、意和希腊五个北约组织成员国签署换装老旧直升机意向书，计划在“下一代旋翼机能力”（NGRC）项目下发展中型直升机，替代2035-2040年间到达服役寿命的AW101、NH90等现役老旧中型直升机。NGRC项目很可能选择欧洲高速旋翼机方案。

2．研发创新旋翼航空器平台与技术

美空军探索电动垂直起降航空器开发与军事应用验证。电动垂直起降航空器具有环保、使用灵活、运营维护成本低等特点，可用于执行运输等任务。美空军2月启动“敏捷至上”项目，面向载人和载货需求，支持全电或混合电推进垂直起降航空器设计和演示验证，探索该航空器在人员投送与撤离、后勤运输、搜救等军事任务中的可行性，目标是2025 年前后实现部署应用。

欧盟投资开发直升机／无人机编组作战技术。4月，欧盟宣布将为工业界提供约2380万美元用于开发下一代作战直升机技术，重点是开发新通用接口以创建协同系统，提高有人－无人平台编组的任务效率，工作包括初步设计和可行性研究、作战概念开发、原型机制造和技术飞行验证，此举表明欧盟开始重视无人机的协同使用对直升机作战效能和战场生存性带来的显著收益。 

2018年，空客公司利用H145直升机开展了与S-100“坎姆考普特”无人直升机的编组试飞，实现了对后者起降、飞行、传感器等的全面控制（空客公司图片）

1．寻求发展新型机载武器

美空军研发可在强对抗环境中使用的“防区内攻击武器”。1月，美空军装备司令部发布通告征求“防区内攻击武器”项目研发建议。该武器能够在强对抗环境中有效毁伤高价值目标，采用通用武器接口并可加美空军研发可在强对抗环境中使用的“防区内攻击武器”（SiAW）。1月，美空军装备司令部发布通告征求“防区内攻击武器”项目研发建议。该武器能够在强对抗环境中有效毁伤高价值目标，采用通用武器接口并可加装主动雷达导引头，基本发射平台为F-35战斗机。

美空军研发新型空空导弹。5月，美空军发布新型中距高敏捷性空空导弹信息征询书，要求该新型空空导弹长度不超过3.96 米，可内埋于五代机弹舱，并希望配装单级或多级火箭发动机，或吸气式发动机，未来与AIM-260远距空空导弹配合使用。 

雷神公司的“游隼”小型中距高敏捷性空空导弹从F-22A战斗机主弹舱发射想象图（美国雷神公司图片）

美空军为F-35和B-21研发“全球精确攻击武器”。10月，美空军发布跨部局通告（BAA）修订文件，寻求一种可由F-35战斗机和B-21轰炸机携载，用于打击敌方坚固及深埋目标的下一代“全球精确攻击武器”（GPAW）。该武器研发将采用数字工程工具和开放式系统架构推进，确保快速集成定位、导航、授时、传感、自主等技术。

2．新概念机载武器研发向前推进

美空军推进“金帐汗国”（Golden Horde）弹药自主蜂群项目发展。“金帐汗国”项目旨在使美空军现役弹药具备网络化自主协同交战能力。2月美空军选定GBU-39“小直径炸弹”Ⅰ和ADM-160“微型空射诱饵”作为“金帐汗国”（Golden Horde）项目的初始演示武器。12月完成首次弹间合作技术飞行验证，试验中2枚合作型“小直径炸弹”建立了弹间通信，并合作发现一台GPS干扰机。详见本号2021年1月11日的重大动向报道：“弹联网！美空军完成‘金帐汗国’自主弹药蜂群首次技术演示”（点击题名可直接访问）。

美空军“灰狼”低成本空射巡航导弹原型完成首次系留飞行试验。6月“灰狼”原型导弹由一架F-16 战斗机携载完成了系留飞行试验，后续将进行无动力飞行试验，项目将在完成飞行试验后结束，形成的技术储备将应用到后续科研和型号工作。

1．研发网络信息技术促进空战装备协同作战

欧洲“未来作战航空系统”开发“空战云”跨平台作战能力。2月，空客公司与泰雷兹集团签署开发协议，将联合开展“未来作战航空系统”的“空战云”结构设计及第一阶段演示验证。“空战云”将实时联通和同步空战所有平台，支撑信息处理和分发，增强态势感知和合作式行动。8月，德国空军宣布首次成功演示了利用空客公司的多数据链连接技术实现“遥控载具”无人机与“台风”战斗机交联，“遥控载具”无人机使用“紧凑型机载网络数据链”（CANDL）与“台风”战斗机的Link 16数据链互联。本次试验演示了“未来作战航空系统”（FCAS）关键的组网能力，为FCAS项目后续开展“空战云”第一阶段技术演示验证奠定了初步基础。 

法德从2019年开始就利用A310 MRTT加油机运输机对“空战云”技术进行试验。美空军也将KC-46A加油机视为首批承接“先进作战管理系统”成果转化的装备之一。在新一代网络信息体系中，空中加油机可能成为重要节点（空客公司图片）

2．推进指挥控制技术发展加速跨域装备融合

美空军加快先进战斗管理系统（ABMS）发展。先进战斗管理系统是美空军提出、旨在连接陆海空天网络多域的先进战场管理指挥控制系统，有望成为美军联合全域指挥控制（JADC2）的基础体系架构。其核心是利用云、数据管理、人工智能、敏捷软件开发等先进数字技术，实现跨网络数据共享、提高决策速度。2019年12月至2020年9月，ABMS项目在授出研发合同的同时开展了3次演习试验，验证了通过先进战斗管理系统实现空中、地面装备平台间的数据快速传递与融合。11月，美空军快速能力办公室成为该项目的执行办公室，ABMS系统进入边研制开发边交付应用的新阶段。12月项目完成一次专项实验，首次实现了基于空中中继的F-22、F-35战斗机安全数据共享。

美空军与陆军合作开展“联合全域作战行动”概念研究。10月，美空军和陆军达成两年合作协议，共同开展“联合全域作战行动”（JADO）概念研究。双方将在2022 财年结束前开发出数据共享标准和服务接口。

美空军AGM-183A“空射快速响应武器”（ARRW）研制达到重要节点。洛克希德·马丁公司2月底透露，AGM-183A“空射快速响应武器”已通过关键设计评审。2月美空军确认下马AGM-182A“高超声速常规打击武器”（HCSW），继续推进AGM-183A研制。

印度进行“高超声速技术验证飞行器”（HSTDV）飞行试验。9 月，印度国防研究与发展组织（DRDO）宣布成功完成HSDTV试验，HSTDV 飞行器是一型液体碳氢燃料超燃冲压发动机技术验证飞行器，配装国产超燃冲压发动机，高超声速飞行器的气动布局、在高超声速气流中利用超燃冲压发动机推进点火和持续燃烧、高温材料的热结构特性、高超声速分离机制等关键技术在此次试验中得到成功验证。

俄罗斯试射“锆石”海基高超声速反舰巡航导弹。10 月，俄罗斯海军“戈尔什科夫”号护卫舰在巴伦支海成功试射了“锆石”海基高超声速反舰巡航导弹。俄方称，试验中“锆石”导弹的飞行速度超过马赫数8，飞行高度达2.8 万米，准确命中450 千米外的海上目标，耗时不到5 分钟，这应该是俄军首次公开报道“锆石”导弹在海上试射中成功击中预定目标。

美空军第2台中等尺寸超燃冲压发动机在地面试验中获得5.9 吨推力。中等尺寸超燃冲压发动机是指空气流量为X-51A飞行器10倍左右的超燃冲压发动机，主要定位于配装高超声速飞机。12月，在美空军“中等尺寸超燃冲压关键部件”（MSCC）项目支持下，美国洛克达因公司研发的大推力超燃冲压发动机在地面试验中，在高超声速条件下的工作累计时长超过了1个小时，并获得最大超过13000磅（约5.9吨）推力。2019年8月，诺格公司也完成了相同尺寸超燃冲压发动机的地面试验，获得了5.9吨的最大推力，发动机在马赫数4以上的条件下累计工作了超过30分钟。两家公司的方案基本处于同等水平。

有关2020年国外高超声速武器和飞机发展的更详细情况，请参见本号2021年1月29日发表的廖孟豪先生专栏文章：“2020年国外高超声速飞行器发展综述”（点击题名可直接访问）。

兰德公司5月底发布《通过机器学习实现空中优势：对人工智能辅助任务规划的初步探索》研究报告，指出人工智能任务规划工具相比现有的人工或自动规划技术将具有极大的速度优势，为人工智能原型系统在空战环境中开发和评估新型作战概念的潜力提供了证据支撑。美军正加强人工智能技术研发，并探索在空战场景和空战平台的应用。

美空军研发新型人工智能算法。6月，美空军表示正开展R2D2项目，研究一种可抵御算法战攻击的新型人工智能算法。美空军认为现有人工智能易受操纵，项目成果将提升自主系统的可靠性。该算法集将首先在“天空博格人”等低成本无人机上试用，成熟后与更先进的平台集成。

DAPRA举办竞赛探索人工智能在空战中的应用。为给“空战进化”项目打基础、摸清相关人工智能技术的水平，DARPA开展了“阿尔法狗斗”（AlphaDogfight Trials）空战格斗挑战赛。在8月举行的决赛中，苍鹭系统公司脱颖而出成为冠军，其人工智能空战代理“隼”（Falco）在随后的“人机大战”比拼中，在模拟器环境下的视距内空战中以5：0的战绩完胜顶尖的F-16飞行员。此次挑战赛充分显示出在视距内空战中，人工智能代理在机动决策、精确瞄准等方面的优势。 

人工智能“飞行员”代理在模拟空战中击败美空军F-16飞行员（美国防部国防高级研究计划局图片）

美空军完成机载人工智能程序试飞。12月，美空军在U-2S侦察机上开展ARTUμ新型机载人工智能程序试飞，该程序在使用U-2的机载雷达执行导弹搜索任务及执行自卫任务的选择中做出了最终决策，这在真实的人机协同场景中尚属首次，标志着部分战术决策权让渡给人工智能成为现实可能。

总的看，2020年，国外主要国家下一代轰炸机和战斗机等新型装备研制取得了显著进展，无人机及其编组、集群和智能作战技术等新质装备与技术研发全面加速推进，全域覆盖、分布集成、无缝衔接、敏捷强韧、智能精准、安全保密的新一代网络信息体系或能力发展及转化取得重要突破，工业能力通过持续的基础研发和数字工程为代表的先进工业科技应用产生新变革，并对夺取航空装备与技术发展领先优势起到重要支撑作用。

可以说，2020年是国外航空装备与技术发展潮头朝着凸显信息、网络、云、数字和智能特征的方向，大步转型迈进的一年，具有历史性和标志性意义。展望2021年，国外将加速转型步伐，面向2030年及之后新的航空装备与技术及工业能力重大变革愿景，正在加速到来。