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美空军最新动态:启动“飞机电力与热建模与分

作者: 万博水晶宫 来源: 未知 发布时间:2019-04-04 16:42

  美空军最新动态:挑选新轻型攻击机、为无人机研发高效柴油发动机、向工业界寻求空间通信技术

  2017年6月15日,美空军研究实验室(AFRL)的发布了“飞机电力与热建模与分析”计划招标书。“飞机电力与热建模与分析”计划是AFRL继2016年年底发布“飞行器能量管理”(AVEM)信息征询书和“下一代热、电力与控制”(NGT-PAC)计划招标书之后,启动的又一个电力和热相关的技术研究计划。

  “飞机电与热建模与分析”计划将在此前AFRL开展的相关计划(如INVENT计划等,见下文介绍)中建模仿真工作成果的基础上继续开展研究,并涵盖AVEM征询书中的内容。

  “飞机电力与热建模与分析”计划(以下简称“该计划”)的研究目的是发展建模与仿真能力,通过领导电、热与控制系统综合和航空航天平台架构的研究,保障美空军维持空中优势的任务。

  该计划主要的研究目标有两个:一是通过快速开发电与热领域的建模、仿真、分析、控制和测试技术,减少开发时间和成本;二是验证未来飞机改善油耗的能力,将借助建模与仿真分析方法,演示一种飞行器能量管理系统改善油耗的潜力。研究涉及的平台包括第五代和第六代飞机、“未来空中主宰”(FAD)平台、高超声速飞行器和无人航空系统。

  根据招标书,该计划研究周期为39个月,总经费为1500万美元,密级为“秘密”(Secret)。此次招标将授出一个合同,预计合同签订时间为2017年11月20日。

  在招标书附件中,介绍了该计划的背景。AFRL在“兆瓦飞机”计划、“飞行器能量综合技术”(INVENT)计划等计划中高度重视电与热技术领域建模、仿真与分析技术的发展,并在建模与仿真工具开发、系统架构快速开发与评估、“整机”(tip-to-tail,“从机头到机尾”)建模等方面取得若干成果。AFRL希望通过这个新计划的实施,对此前研究成果加以利用,并开展深入研究,以满足当前和未来作战飞机电力与热管理的需求。

  美空军的INVENT计划2008年启动。INVENT计划的研究内容可以概括为两个方面:一方面是三个关键子系统的研制、集成与验证,另一方面是基于模型的设计方法。三个关键子系统分别是自适应动力与热管理系统(APTMS)、鲁棒电源系统(REPS)、高性能电作动系统(HPEAS)。基于模型的设计方法是针对以往飞机设计过程中采用插值表格“静态”模型的不足,用全机系统动态模型进行仿真与设计,从而实现对全机能量的优化设计。AFRL将这种建模方法称为“整机”建模。

  在INVENT计划中,美国PCKA公司专门制定了建模需求和实施计划(MRIP)。MRIP详细描述系统集成和动态/随机系统分析所需模型,实现政府和工业界之间建模的标准化,减少建模与仿真方面的问题。MRIP为政府/工业界建立一套统一的建模框架,规定了模型应当具备的精度,还规定了模型之间的接口定义,以及软件文档的需求。

  MRIP中包含了6个模块,分别为飞行器系统(AVS)、发动机(ENGINE)、燃油热管理系统(FTMS)、鲁棒电力系统(REPS)、自适应动力与热管理系统(APTMS)、高性能电作动系统(HPEAS)。同时MRIP还给出了模块之间的能量的传递关系,包括电能、热能和机械能的传递。所有模型和子模块的建模必须考虑热的因素。为了方便建模,AFRL还开发了热建模工具集,如图2所示。

  该计划的研究任务包括了五个方面,分别是建模工具与方法、五代机仿真与分析、模型综合研究、电力系统硬件在回路试验、飞机电力与能量控制。

  开发先进的电与热计算工具、方法和工作流,用于支持和加速数据驱动的决策。研究内容包括但不限于用于多为权衡空间的电与热工具和方法开发、用于替代解决方案分析的多精度模型、动态与多物理建模与仿真能力发展、降阶建模、动态和高精度模型的系统仿真、统一的电与热评估工具、模型验证与误差估计方法。

  包括未来飞机升级、任务探索和关键问题研究三个子任务。未来飞机升级子任务通过INVENT计划中开发的“整机”系统模型开展提高F-35战斗机液冷回路冷却能力的权衡研究。任务探索子任务研究任务权衡空间,使用“整机”模型构建任务并分析任务可行性。关键问题研究子任务用“整机”模型研究当前和未来平台的关键问题,重点研究与电和热相关的关键问题。

  为当前和未来空中主宰飞机开发和测试同一的电和热建模架构。发展快速、鲁棒和综合的仿真能力,以研究飞机作动器、燃油、热、电力、推进和飞行器系统。借助这些能力研究架构和子系统,评价设计策略。应用的对象包括“未来空中主宰”(FAD)、定向能武器和新的雷达系统等。

  包括用于快速技术研究开发和评估的基于模型的设计(MBD)、硬件在回路(HIL)研究和实验、标准和最佳实践等内容。MBD是在硬件制造之前使用建模与仿真的方法增强系统工程流程的应用。

  研究实现在飞机子系统之间动态分配电、热和机械能源的策略的技术。这项任务涵盖了“飞行器能量管理”(AVEM)征询的内容。主要包括“整机”模型控制综合、创建“模型预测控制器”工具集、分布式控制通信架构三个子任务。

  建模与仿真技术在飞机设计过程中,尤其在概念设计阶段,将发挥越来越重要的作用。美国防部正在推广使用基于模型的系统工程(MBSE)来加快军用飞机研制过程。在此背景下,美空军在INVENT中开展了基于模型的设计方法研究,该方法强调建模与仿真技术的应用。“飞机电力与热建模与分析”计划在此基础上继续和深化研究工作。

  飞机机电系统涉及电、热、机械和控制等多个学科。传统飞机设计过程中,各个机电系统的建模都局限在本系统范围之内,难以考虑系统之间的动态影响。飞机能量优化技术要求在全机层面综合考虑能量的传递和使用,这就要求建立全机层面、同时考虑电、热和机械能的模型,并且不同机电系统的模型具备协同仿真的能力。这是一项全局性和基础性工作,涉及不同机电系统的供应商的协同工作,同时对未来飞机系统设计也将产生深远的影响。

  来源:空天防务观察(ID:AerospaceWatch),作者:中国航空工业发展研究中心 孙友师

  2017年8月17日,美国《航空周刊与空间技术》网站报道称:美空军已经识别了其开发下一代空中优势战斗机所需的关键技术,该机将用于替换F-22“猛禽”。这些技术包括为了获得更大航程而应具备的动力更强、更富燃油效率的发动机以及相对目前水平进一步提升的隐身能力。

  美空军空中作战司令部司令官霍姆斯上将强调了发展一种用于替换F-22的新先进飞机的重要性,尤其是在潜在敌手发展更加先进武器的情况下,比如俄罗斯在2017年8月11日正式公布编号为苏-57的PAK FA隐身战斗机。8月17日,霍姆斯在一次采访中表示:“那(意指苏-57)是一种非常美观的飞机,并且毫无疑问将对我们的第四代战斗机构成威胁,我们必须继续开展工作,持续改进F-22和F-35,以确保领先。最终你将在改进这些平台的道路上遇到天花板,这时需要另辟蹊径。”

  美空军已经用数年时间来研究为在本世纪剩余时间里确保统治天空的所需,包括F-22后继机或“穿透型制空”(PCA),这些研究构成了“2030年空中优势”活动的一部分。霍姆斯称,美空军仍在进行一项备选方案分析工作以确定新平台的能力构成,但“我们认为必须将技术挑选出来”。

  美国洛马公司在2017年6月公布的“穿透型制空”(PCA)平台方案想象图

  更大的航程将是一项关键特征,这将确保这种新战斗机能够自部署并且伴随新的B-21轰炸机执行纵深穿透任务。霍姆斯解释到,增大的航程需要提高机体尺寸和发动机动力。PCA的发动机需要更具燃油效率和更大的推力,为支撑更大的航程和超越当前技术水平的更高的隐身性,还需要更多的冷却空气。

  美空军已经会同发动机制造商普惠公司和通用电气公司,针对可以满足这一需求的基于三涵道发动机技术的新型作战飞机推进系统开展工作。取决于任务所处阶段,第三涵道提供了额外的空气流动来源,既可为获得更长续航距离而需的更高推进效率和更低燃油消耗率提供额外的质量流量,也可为提高作战性能所需的更高推力和更多冷却空气提供额外的核心机流量。霍姆斯确认这一技术是美空军发展PCA所做工作的一部分,该技术正在美空军的“自适应发动机转化项目”(AETP)下逐渐成熟。

  隐身也将是新飞机的一项关键需求,这将取决于同诸如速度等潜在特征的权衡,以及反隐身雷达的发展。霍姆斯将这种权衡工作比喻为“猫鼠游戏”。美空军还在寻找未来空中优势战斗机可能需要的武器,以及在内埋武器舱所需的数量,此外还有新机的任务系统,万博水晶宫,例如传感器和融合能力。霍姆斯拒绝详细阐述美空军为新战斗机所选择的发展中的武器技术,称“新战斗机将拥有与任务相适应的武器。”

  美空军今年在2018财年预算文件中首次披露了秘密的“空中主宰空对空武器”项目的资助金额,将用100万美元确立该项目。目前对下一代空空能力所知甚少,但这种武器可能将成为目前正在使用、雷神公司制造的AIM-9X“响尾蛇”和AIM-120“先进中距空空导弹”的后继型号,也可能是这些武器的更远程版本。更远射程的空空导弹也可能装备未来的非隐身飞机,这些飞机必须在面空导弹威胁距离外飞行。

  现在美空军已经识别了PCA的关键技术,下一步是将它们变成现实。但霍姆斯警告称,PCA需要与美国防部将要发布的《国防战略指南》制定结果保持一致,与此同时还需要得到足够的预算支持来确保所有技术开发活动的进展。总之,美空军在2018财年需要2.947亿美元用于持续开展PCA相关研究。

  霍姆斯说,“现在我们的焦点是争取保证这些开发活动按步骤推进所需的资金,以保证我们准备得到一架新飞机的时候不会错过任何一项技术。”

  来源:空天防务观察(ID:AerospaceWatch),作者:中国航空工业发展研究中心 黄涛

  2017年8月7~11日,美国空军第325战斗机联队的F-22A战机与空军第347救援队联合开展了代号为“隐身监护人”的战法演练。演练的主要目的是探索美国空军救援力量与空军五代机资产的联合部署能力和应急反应力。演练期间,347救援队的HC-130J特种任务运输机为F-22A建立了“燃料再补给基地”(FARP),还支援了进行模拟救援任务的HH-60G直升机。此次演练产生了一个新版本的“快速猛禽”计划——使用C-130作为“快速猛禽”计划的支持包。

  “快速猛禽”计划于2012年由2名F-22A战斗机飞行员提出,随后得到美国空军的重视。该计划的设想是:以4架F-22A战斗机为主要攻击力量,由C-17运输机进行伴随保障。C-17装载了F-22A战机所需的油料、弹药以及后勤人员。在收到指令后,F-22A战机和运输机能够快速部署至任务区域附近的盟国或美军军事基地的机场,对敌方进行打击或震慑。“快速猛禽”计划使得F-22A战机脱离了庞大的后勤体系,仅在最低限度保障的情况执行快速反应任务。执行任务中,F-22A所降落的机场并没有配套的保障体系。当F-22A降落后,C-17运输机运输的后勤人员会迅速利用运输机运载的燃油和后勤物资建立“前进加油点”,对F-22A进行油料补给、弹药补充及检修。

  ▲“快速猛禽”计划于2012年由2名F-22A战斗机飞行员提出,随后得到美国空军的重视

  部署了F-22A战机的美国空军基地很容易成为对手弹道导弹和巡航导弹的打击目标。而“快速猛禽”计划则增强了F-22A战机的使用灵活性,充分挖掘了其性能潜力,使得猛禽“战机可以在任务区域附近任何一个机场降落部署而不需要对机场进行改造。这种短时间的分布式部署方式,既节省了建立F-22A驻扎基地的费用,也增强了其生存力和威慑力。

  美军此次展开的“隐身监护人”演练是对“快速猛禽”计划的完善。原先由C-17运输机承担后勤人员与物资运输任务,现在换成了HC-130J特种任务运输机,该机能够在更恶劣的环境起降,而C-17则需要相对完善的起降条件。此外,美国空军347救援队也携带HH-60G直升机参与了“隐身监护人”演练。美空军认为,F-22A战机在高威胁区域执行任务时,有可能被对手的防空力量击落,此时,营救飞行员则成了第一要务。而在此次“隐身监护人”演练中,建立“前进加油点”的任务则由347救援队的特种兵完成。

  “快速猛禽”计划与F-35B的“分布式短距起飞/垂直降落作战”(DSO)计划类似,都是通过灵活的在敌方无法触及的地点,建立最低限度的前进保障点,协助己方隐身战机突破敌“反介入/区域拒止”网络。目前美国空军已进行过多次战术演练,证实了这种战术的可行性与实战意义。美空军希望利用这种战术,缩短对手的反应时间窗口,延长对手决策周期,从而达到震慑对手的目的。

  【据防务系统官网2017年8月21日报道】美空军将为其监视雷达飞机编队升级,以安全提供态势感知和其他威胁数据。

  8月8日,诺斯罗普·格鲁曼公司宣布,将升级E-8C联合监视目标攻击雷达系统(STARS)现有终端。该合同要求美空军战术接收系统-加固终端安装在17架联合监视目标攻击雷达飞机编队上,以改善情报报告交付能力,包括威胁预警。

  终端处理的数据来自电子情报传感器,用以保证侦察机追踪移动威胁目标,从防空到弹道导弹威胁。AFTRS-R将替代当前仅有的接收终端,并提供一种新型数据加密功能。

  美空军生命周期管理中心C2ISR与作战管理的项目经理雷蒙·威尔上校说,“我们的任务是确保作战指挥官在战场空间拥有最高级别的态势感知能力。”

  2013年10月,美空军与诺格公司签订装备联合STARS的合同,此次AFTRS-R是该合同下的一个独立采购合同。据美空军宣传,广域侦察机是世界唯一的远程作战管理与指控系统。

  新型终端旨在通过超高频卫星通信广播通道接收情报数据,情报数据由一体化广播服务提供,该服务已通过了国家安全局1型保密认证,可处理涉-密数据。

  诺格公司称,此次终端升级将支持联合STARS未来IBS需求。作战计算专家莱昂纳多公司建立了IBS终端生产线。

  诺格公司是美国空军联合STARS系统最早的承包商,自21世纪90年代初期机载侦察项目开始就为该系统服务,最早是改进波音707-300。战场侦察数据应近实时地传递至陆军和海军陆战队常规地面站和其他地面C4I节点。

  【据军事嵌入式系统网2017年8月20日报道】洛克希德马丁公司专门用于HH-60W美国空军作战救援直升机(CRH)的AN / APR-52雷达警报接收器(RWR)在赖特——帕特森空军基地的美国空军综合验证和应用实验室成功地进行了验证演示,表明其达到了技术准备水平(TRL)6级。

  作为HH-60W战术任务系统防御系统套件的一部分,AN / APR-52 RWR是一款全数字四通道雷达警报接收器,旨在即使在非常复杂的信号环境中,能够处理大量信号以更快速准确地识别对机组人员的威胁,目的是为美军的人员救援行动提供关键的威胁检测能力。

  hh-60w直升机是以洛克希德·马丁公司的UH-60M黑鹰直升机为基础设计的,采用了先进的GE t700-701d发动机、复合宽弦主旋翼桨叶和一个新的疲劳和腐蚀加工飞机结构。直升机的设计包括一个先进的战术任务系统集成了多个传感器、数据链系统、防御系统等智能信息系统用于营救作战空勤人员。

  美国空军综合验证和应用实验室是空军研究实验室的传感器委员会的一个部门,负责评估实战情况下,电子战(EW)相关的威胁环境。

  【据英国《飞行国际》网站2017年8月11日报道】2017年7月底,美空军公布了美国特种作战司令部的一项规划,即实施名为“特种作战行动的轻型攻击支援”(LASSO)的开放式技术获取工作。2017年8月11日,美空军发布了LASSO提案征求书,详细描述了感兴趣的技术,如:下一代座舱提示系统、可使用数据链的弹药、防区外精确打击弹药等。该方案征集公告强调,“这项工作不应与其他任何轻型攻击飞机计划或尝试相冲突,或与之混淆”,表明与LASSO相关的工作独立于美空军正在进行的OA-X轻型攻击实验工作和其他轻型攻击专项计划。

  根据美空军发布的方案征集公告,该军种希望有一套能够标定时间敏感目标和通过视频与图像实时提供瞄准数据的座舱提示系统。除了要能使用防区外精确制导弹药之外,LASSO飞机还应将加密的数据链系统集成到现有的防区外精确攻击弹药上。公告还要求飞机具备改进的传感器能力,例如吊舱安装的传感器,具备移动目标跟踪和超视线毫米),还要能够穿透雾、烟、云、雨、尘工作的能力。美国特种作战司令部希望该机最好能融合一整套传感器,提供近实时的多情报态势感知能力。

  美空军将参加美国特种作战司令部“雷霆无人机”无人机集群快速原型化制造和比赛活动

  2017年8月16日,美空军部长威尔逊在美空军“轻型攻击实验”(Light Attack Experiment)活动启动仪式上致辞时表示,空军将参加美国特种作战司令部(SOCOM)主办的“雷霆无人机”(ThunderDrone)无人机集群快速原型化制造(RPE)和比赛活动,代表了美空军追求颠覆性和可用性技术的又一举措。“雷霆无人机”活动聚焦小型无人机、战术蜂群、载荷(动力学/非动力学)和数据科学,最终将开展高强度、短时间的碰撞竞赛。无人机将使用模块化载荷,具备情监侦、干扰和反无人机能力。

  “雷霆无人机”活动将由位于美国佛罗里达州的一家非营利机构——SOFWERX代表美国特种作战司令部管理,上图左为该机构的徽标。该机构由美国杜立特研究所建立,上图右为该所的徽标。杜立特研究所以杜立特将军的名字命名,已成立5年,旨在:帮助美国特种作战司令部推进技术包络;寻找最艰难科学技术挑战的解决方案;支持社会所有层次的科学、技术、工程和数学教育。该研究所与工业界、实验室和高校伙伴们一起开展合作、创新、原型化和探索。该所目前在佛罗里达州坦帕市有两处设施,一处占地面积1万平方英尺(930平方米),用于合作和创新研究,适度开展快速原型化;另一处占地面积4000平方英尺(372平方米),用来开展快速原型化工作,适度开展合作和创新研究

  活动将在佛罗里达州坦帕市的7000平方英尺(650平方米)室内无人机测试场进行。活动时间为9月5日至11月3日。其中9月5日至8日进行技术展示,9月12日SOCOM的高级军官进行评审,9月13至29日技术研发,10月2日SOCOM的高级军官进行评审,10月3日至27日技术研发,10月30日SOCOM的高级军官进行评审,11月1日至3日无人机竞赛。活动产生的研究成果有被SOCOM采用的可能。

  来源:空天防务观察(ID:AerospaceWatch),作者:中国航空工业发展研究中心 袁成

  美空军发布“自主队友科技”项目支撑作战任务中自主能力提升未来六年投入95亿美元

  美空军研究实验室2017年7月7日在美国联邦商业机会网发布“自主队友科技”(Science and Technology for Autonomous Teammates,STAT)项目跨部门公告,旨在寻求能够强化从任务规划、任务执行到作战评估的全流程作战任务的自主技术,提升美空军在复杂环境下作战能力。该项目覆盖了任务规划和汇报、飞行运行、通信和数据链路、人机接口、多域任务作战、执行功能、系统集成以及测试和评估技术八大领域,包括多域指挥控制、有人-无人编队、动态组网三大重点技术,其软件算法要求采用开放式、模块化和高适应性体系架构,以便在多平台和多领域间进行转移。所开发的自主技术将具备理解任务需求和操作员意图的能力,能够参与辅助决策,在不损失任务效能和决策时间的前提下减少配套人力或工作量,智能地响应动态威胁和突发状况,并支撑无人系统高效集成到美空军作战任务中。该项目将在“多域指挥控制”、“情报监视侦察处理、利用与分发”和“有人-无人作战编队”试验中进行演示验证。

  自主队友科技(STAT)项目的目标是开发和演示自主技术使空军能够执行各种任务。这项研究将是以下试验活动的一部分:1多域指挥与控制;2情报监视侦察(ISR)处理开发和分发(PED);3有人-无人作战编队,以证明其自主能力,开发和展示自主技术,并通过人机协调和自主决策改善空军的作战能力。此项目产生的技术将大大提高空军在各种环境下进行任务的能力,同时最大限度地降低空军的风险。将自主系统融入任务空间的整体影响将使空军能够在敌方的决策回路中进行作战。

  STAT将发展和应用自主技术来提高整个的任务周期,包括任务规划,任务执行和任务后分析。特定的兴趣领域包括多领域指挥与控制,有人-无人编队和信息分析。由此项目产生的技术演示将大大提高空军在各种环境下进行任务的能力,同时最大限度地降低空军的风险。

  该项目计划展示模块化、可传输的开放系统架构,并提供适用于多域应用程序的自主技术。努力发展一套成熟技术,使飞行员能够规划、指挥、控制和执行任务管理工作。软件算法和支持体系架构应:

  被选的技术需要开放、可重用、适应性强、与平台无关紧要、安全可靠、价格合理、持久、能够融入自主系统。该项目将包括空军实验室和工业界开发的各种技术,集成技术演示和所有必要的软件、硬件和文档,以支持AFRL拥有的建模和仿真环境,来实现未来自主能力的发展。因此,所有的技术开发工作需遵循接口设计标准。

  主系统能够理解指挥官的意图和任务要求,并以符合指挥官意图的方式适应不断变化的状况;

  STAT项目研究的技术,在不延长任务周期时间和增加人力的情况下,使平台能够接收任务规划过程中产生的信息,并在汇报任务执行过程中反馈相关信息。该领域开发STAT触发系统的能力,以获取关于任务规划(包括任务收缩、突发、目标、频率等)的信息,以便在执行任务期间对事件和命令进行适当和自主地响应。这个领域的研究对多域指挥控制(Multi-Domain Command and Control (MDC2)),ISR PED以及有人-无人编队至关重要。

  自主平台必须能够与其他飞行器、有人和无人飞机一起在“军事空域”中安全地飞行,同时监测自身健康状况并采取适当行动确保安全飞行。这些平台必须能执行基本的飞行操作,包括自动飞行模式、飞行安全、生存能力和能源管理。自主工具功能在执行任务中贯穿于任务执行的所有阶段和杀伤链每一部分。这些自主工具单元适用于执行来自其他子系统(例如动态任务规划)所需响应命令。飞行运行中需要空中和地面防撞能力,以适应不同飞机机动性、传感器和数据链路的能力。飞行运行负责确保出现重大故障和性能降级情况下,能持续安全运行。还负责在导航和控制系统出现故障和性能降级的情况下,确保持续安全地执行任务。

  通信和数据链路负责处理、传递和协调机载和外部通信节点之间的信息。需要有关全频域通信控制和信息分发的智能管理方面的动态组网能力(如何、何时以及在特定环境中传达任何单一通信媒介的通信量)的技术。该领域支持MDC2,ISR PED和有人-无人编队。

  人机接口和决策辅助功能主要是利用人机界面和机器智能的优势,实现人与自主系统的合作。与自主平台相连的人机界面必须直观且简洁,便于人的使用。这意味着不需要直接监督所有决定。这些接口通过可裁剪的人机界面,以显示最小的杂波,提供人们对自主系统决策的认识和理解,在需要人干预时有效地提醒操作人员。这个领域对于MDC2,ISR PED以及有人-无人编队至关重要。

  强大的传感器开发对于深入理解复杂任务环境中自主、闭环决策所需的环境,应用自主工具、ISR PED至关重要。态势感知能力必须使用各种传感源、传统的单一和多信息融合、分布式和协同技术来提供目标和威胁的探测、定位、识别和跟踪,且能在大范围的作战条件下运行。动态任务规划确保如何实现指挥任务效果,并包括多个有人和无人系统的任务分配和调度,路线规划和任何任务突发事件的重新规划。动态任务规划和重新规划可发生在平台、编队或战场空间层面,且必须属于整体的指挥和控制结构中的一部分。多域指挥与控制使用空中、空间、网络领域的异构资源实现协调至关重要。

  执行功能的目的是提供高层次的推理能力和基于指挥官意图的目标优化。执行功能研究应支持基于代理的观察、调整、决策和行动(OODA循环)模型。关于作战环境的信息将需要一个通用状态表示,允许基于任务规划和当前任务状态进行合理决策。机器做出的决策将包括确定什么信息必须与人类操作共享,考虑到基于时机或必要性进行新自任务分配,策划新行动过程需要实现指挥官意图,响应动态战场需适应性行为,如实时进度变更和路径规划。这个领域对MDC2,ISR PED以及有人-无人编队至关重要。

  所开发的技术和功能必须能在美国空军任务应用中集成和演示。组件应尽可能与平台无关,以最少的修改适应不同的功能、传感器、数据链路等。需系统工程来确定功能、实体和接口架构,包括人与自主系统的任务分配。此系统工程包括开放系统架构和开放技术开发,以确保适当的通用接口和标准。架构应确定自主功能如何分配和实例化,组件如何交互,所需的处理能力以及跨多个平台分布的自主决策产生的信息存储/访问问题。

  这个领域对于MDC2,ISR PED和无人编队的所有自主研究至关重要。除了强大的测试和评估之外,作为这项工作的一部分开发的自主行为将需要验证和确认。这些测试将强调复杂自主系统对计划和计划外事件的响应,且将需前沿的非传统验证技术。这些技术包括形式化方法规范,基于模拟的研发和分析。建模和仿真(M&S)活动将演示技术成熟度、空中价值认证和/或网络安全授权,并支持多次迭代现场或飞行测试评估工作。

  AFRL在2014年11月公布的自主性路线年实现机器辅助的作战行动,压缩杀伤链时间,实现防御性系统管理员自主识别威胁并给出行动建议,情报分析系统融合情报数据并向人类分析员提示威胁;2030年之后实现对平台作战行动的优化,提供一体化的侦察及武器效果,确保可在“反介入/区域拒止”环境中连续执行任务。STAT项目中涉及的任务规划和汇报、飞行运行、通信和数据链路、人机接口四个领域响应了路线图中第一阶段的发展;多域任务作战、执行功能、系统集成以及测试和评估技术四个方面响应了路线图中第二个阶段的发展。

  STAT项目是AFRL在自主性研究方面,继“忠诚僚机”项目之后又一重大项目,计划投入总经费95亿美元,跨度六年。

  AFRL第711人力效能飞行大队高级自主顾问克里斯汀·凯恩向接受防务内情采访时说:“我们想要探索的其中一个研究领域是底层架构,我把如规划者和推理者以及信息融合元素放在一起组成框架,以致可以创建智能代理。我们在忠诚僚机实验中所做的工作...已经引导我们了解这些组件的组成部分,这些系统的智能元素如何组合在一起,我们想要做的是探索如何可以把这些组件放在一个整体系统中。”

  此外,她还表示“当我们知道大小,我们知道速度,我们知道小型平台的动态情况,我们将能够将算法从较小型平台扩展到较大的平台。这是否正确取决于算法将要做什么,如果他们要连在一起,需要知道平台的飞行物理状态,那么扩展将是一个挑战,如果更多的是平台之间的协作以及他们如何共享数据和信息,那么可能大小并不重要。”

  AFRL一直致力于“忠诚僚机”项目的发展,旨在将有人-无人飞机或无人飞机相互配合,进行串联作战。4月,洛克希德·马丁和空军已经测试了有人-无人编队技术发展,在两个不同的场合飞行改装的F-16(配有载人地面控制系统)和载人F-16。

  比起编队方面的自主发展,AFRL在多域指挥与控制和ISR处理方面经验较少,STAT项目中开始重视发展多域指挥与控制和ISR处理方面的自主能力发展。研究将包括考虑如何将自主性引入诸如“空中作战中心武器系统”等方案,这一想法被空军正在进行的事业能力合作小组(ECCT)研究多域指挥与控制下进行探索。

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