美国国防高级研究计划局“小精灵”项目

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1、美国国防高级研究计划局“小精灵”项目　　2016年3月，美国国防高级研究计划局（DARPA）向复合材料工程公司、Dvnetics公司、通用原子航空系统公司和洛马公司授予了“小精灵”项目第1阶段合同。该项目旨在通过探索小型无人机集群的空中发射和回收等关键技术，支撑美军为着眼大国对抗而大力发展的分布式空中作战概念。该作战概念不但将颠覆当前以F-35、B-2等大型多功能平台为核心的作战样式和装备发展思路，给敌防御带来重大挑战，也将是大幅降低作战成本的重要途径。　　项目背景　　2014年底，美国防部开始制定第三次“抵消战略”，并把与中、俄等大国

2、对抗定为美军的主要使命。在此背景下，美方认为以上假想敌的综合一体化防空系统对其现役空中装备的威胁极大，2020年左右B-2将在反介入/区域拒止环境中面临生存威胁。经过长研制周期推出的高成本现役装备如被大量击落，必将严重削弱美空中作战能力。因此，美国防部正在考虑以全新作战概念牵引出更低成本、更高战力的作战装备，以维持对主要假想敌压倒性的军事优势。　　近年来，以机器学习、自主作战为代表的人工智能技术在军事领域取得了快速发展，例如2016年6月，辛辛那提大学的“阿尔法”人工智能系统（非谷歌公司的“阿尔法”4）在模拟空战中击败了有预警机支持的资

3、深飞行员，为未来制空型无人机发展奠定重要基础。而DARPA和空军研究实验室（AFRL）目前也在全力攻克认知电子战技术，企图利用人工智能强大的学习、推理能力，在空中实时检测、分类、对抗未知威胁的电子信号。因此，用人工智能技术武装相对廉价空战平台产生新质作战能力，成为美军重塑复杂军用系统的重要途径，并形成了分布式空中作战概念。该概念的内涵是：大量功能单一的小型低成本无人机分解传统大型多功能平台的各项能力，在空战管理员有限介入和人工智能技术的支持下，各平台协同配合，以群体形式完成作战任务。　　分布式空中作战的实现，需突破空中发射和回收、机体平

4、台、协同作战、开放式系统架构及战场管理等多类技术。在此背景下，DARPA于2015年9月16日公布了“小精灵”项目的跨部门公告（BAA），寻求解决小型无人机空中发射和回收、经济可承受机体平台设计等技术的创新性方案。　　项目概述　　DARPA认为在没有可靠陆基或海基降落地点的情况下，对于大作战半径的小型无人机来说，空基回收将是最简后勤和最低成本的解决方案，另外还具有对无人机性能影响最小和再次发射迅速等优势。因此，“小精灵”项目的主要目标便设定为探索小型无人机集群空中发射和回收的可行性，并开展演示验证试验。根据DARPA的设想，“小精灵”无

5、人机集群将在敌防区外由包括运输机、轰炸机和战斗机在内的各类平台发射，在渗透到敌防区内之后针对特定目标共同执行情侦监、电子攻击或地理空间定位等作战任务。任务完成后退出敌防区，并由C-130运输机完成空中回收。　　“小精灵”项目的最优性能目标如下。在“小精灵”4无人机方面，作战半径926千米;作战半径处的巡航时间3小时;设计载荷54.5千克，最大航速不小于马赫数0.8;最大发射高度超过12192米;推进系统可在当前技术基础上设计全新型号，也可以使用现役发动机或其改型，载荷所需功率1200瓦;载荷类型为模块化设计的射频和光电/红外系统，并可实

6、施基地级更换：设计寿命为使用20次：出厂单价（不包括载荷）小于70万美元。在“小精灵”作战系统方面，大型平台具备发射超过20架无人机的能力;在小于30分钟时间内回收大于4架无人机，最终目标是回收8架或更多;回收成功的概率大于95%;发射或回收平台由于挂载“小精灵”无人机实施分布式空中作战而坠毁的概率每飞行小时低于10-7次;无人机回收后再次发射的时间不超过24小时;无人机发射或回收平台的改装成本（不包括指挥和控制系统）不应超过200万美元。　　DARPA指出，为了实现项目的作战设想和性能指标，需要突破以下关键技术：创新的空中发射和回收技

7、术;低成本、可损耗机体设计;有限寿命设计;高精度气动分析;气动弹性分析;蒙特卡洛仿真;自动的发射波次策略;高准确度数字式飞控系统，精确相对导航;空中加油技术;高效小型涡轮发动机;油箱自动惰化和发动机自动关闭;小型分布式载荷集成;模块化载荷能力;精确战位保持;发射和回收平台低成本改装技术等。美军认为，F-35等型号的研发周期长，全寿命周期成本高，未来在强对抗环境中难以取得压倒性的空中优势　　项目的研究阶段　　“小精灵”项目的研究周期设定为4年左右，并分成3个研究阶段。第1阶段计划从2016财年第2季度持续至2017财年第1季度，DARPA

8、将选出4家承包商开展“小精灵”作战系统的概念化权衡研究、设计“4小精灵”演示验证系统、发展技术成熟计划;第2阶段将从2017财年第2季度持续至2018财年第3季度，经过竞争胜出的2家承包商将进一步成熟第1阶