“战隼”变“飞镖”
文/温杰
◎2014年3月11日，首架QF-16靶机交付廷德尔空军基地，正在接受飞行后检查
2016年3月30日，美国国防部副部长罗伯特·沃克在《华盛顿时报》举办的一个论坛上发表了一次公开演讲，首次提到了一个称之为“忠诚的僚机”（Loyal Wingman）概念，旨在通过为“战隼”设计和研制一种人工智能模块，确保美国空军在未来战争中实现无人驾驶的F-16战斗机与最新装备的F-35A战斗机之间的高低搭配，从而有效地摧毁空中和地面的目标。
目前，美国空军研究实验室（AFRL）正在加紧研制新的计算机算法，着手为这种第四代战斗机上“植入”人工智能，力求让无人“战隼”可以完全自主地协同飞行，如同一支犀利的“飞镖”，在第五代战斗机前面冲锋陷阵。按照计划，AFRL将在两年内改装出一架能够满足“忠诚的僚机”概念要求的F-16无人驾驶作战验证机，通过飞行测试来检验这种颠覆传统作战模式的前沿技术。
探索全新作战概念
“忠诚的僚机”概念是将第五代战斗机与无人驾驶的第四代战斗机组合搭配成一个编队，借助五代机的作战网络节点角色，充分发挥四代机机动性好和火力充足的优势，从而大大增强二者在空战中的致命杀伤能力。这种作战理念是希望在大多数危险环境下，一架无人机可以在一架战斗机前面扮演突防角色，承担发现、摧毁目标的任务，从而有效保证第五代战斗机远离危险境地，避免遭受到来自对手的致命反击。
2015年夏天，AFRL正式启动了“忠诚的僚机”概念研究，开始向航空工业部门发布了一份需求信息。这份需求信息要求，各种自主技术应该可以有效地增强美国空军未来在对抗和拒止环境下的作战行动和能力，而且这些技术还能够无缝地将飞行员及其驾驶的战斗机与具备自主作战能力的无人机实现有效的集成，可以作为一个机队协同作战，提高作战效能。
值得注意的是，这份需求信息还要求无人驾驶的僚机还应携带更多数量的机载武器，可以充当第五代战斗机的一个飞行弹药库，按照飞行员的态势判断和下达的指令，随时攻击空中和地面目标。并非巧合的是，这一要求与五角大楼在今年2月公布的“武库机”（Arsenal Plane）概念不谋而合。
今年2月2日，美国国防部长阿什顿·卡特在评估五角大楼2017年预算方案时首次提出了“武库机”概念，目的在于尽快弥补“弹药纵深”（magazine depth）的短板，这是美国军方当前最棘手的问题之一。为此，美国国防部战略能力办公室（SCO）针对“亚太再平衡”中可能发生的潜在军事冲突，提出了将B-1B或B-52H轰炸机改装为一种发射武器的平台，由在前方飞行的战斗机飞行员来标定目标，可以在短时间内增强美国空中火力。
近年来，美国空军和其它军种已经在使用非常先进的无人机，其中许多无人机都可以携带武器，但是在绝大多数情况下，无人机操作员都身处地面上的控制站内，通过卫星控制无人机执行侦察和打击任务。与之不同的是，美国陆军在有人/无人编队的作战使用方面取得了积极的进展，为美国空军探索和研究“忠诚的僚机”作战模式提供了借鉴。
目前，美国陆军已经装备了AH-64E武装直升机，具有远程控制MQ-1C“灰鹰”攻击无人机的能力，这样，武装直升机飞行员在驾驶舱内可以完全控制“灰鹰”无人机的传感器和武器，实现协同作战。美国陆军的基本思路是，一位直升机机组人员比任何一位地面操作员都更加接近瞬息万变的战场，因此具备更好的视野和态势信息，可以在一个更好的空间位置控制和引导无人机。
早期方案无果而终
“忠诚的僚机”作战模式付诸实施的关键一环是如何将声名显赫的“战隼”变身为全副武装的无人战斗机（UCAV）。早在20世纪90年代后期，洛马公司针对美国空军的训练和测试需求，开始着手研究将F-16战斗机改装为全尺寸靶机的技术，并在此基础上提出了F-16 UCAV的概念。
最初，洛马公司只是考虑将亚利桑那州戴维斯-蒙森空军基地封存的F-16A战斗机改装为遥控驾驶F-16DR过渡型UCAV，但必须解决这种型别因采用模拟式电传飞行控制系统而存在的一些硬件技术问题，同时加装一种武器系统还需要价格不菲的成本。因此，美国空军缺乏足够的资金和人员推进F-16A战斗机改装为UCAV的计划。
为了避免这一方案产生的诸多问题，洛马公司转而考虑将现役F-16C Block40/50战斗机改装为有人/无人的双重角色战斗机，在保留有人驾驶战斗机的所有功能的基础上，增加不超过136千克的遥控和通信设备。一旦需要执行无人驾驶任务，F-16 UCAV可以立即投入战斗，无需进行专门的维护。根据设计方案，研制人员需要将自动油门杆和自动着陆能力集成到电传飞控系统中，同时还需要加装额外的通信设备，以满足地面控制人员的远程控制和传感器反馈数据的功能。
时隔不久，美国空军在本世纪初开始考虑QF-4靶机的后续机型。美国空军希望新型靶机既能减少当前系统的开支，又能模拟日益增强的潜在空中威胁，经过多次方案评估后，在2001年提出了“超级靶机”计划的初步方案。当时，美国空军比较受青睐的方法是把退役的F-16陆续改装成靶机。在这一 需求背景下，QF-16靶机计划在2006年提上日程，在F-16战斗机无人化发展过程中迈出了重要一步。
几乎在同一时间，洛马公司为了减轻飞行员的负担，增强安全性，开始着手研制F-16的自主着陆技术。2008年12月18日，洛马公司利用美国空军试飞员学校的一架可变稳定性飞行模拟试验机（VISTA）成功地实现了自主着陆，标志着F-16战斗机首次完全依赖计算机控制，完美地控制了飞机高度、姿态、速度、下滑角和下降率，完成了自主着陆全过程。
随着新一代靶机计划浮出水面，研制人员希望这一关键技术突破有助于QF-16方案在美国空军新一代高性能靶机的竞争中脱颖而出。无疑，此次飞行试验的成功显示出经过改装的F-16可以具备高度可靠的自主着陆能力，成为确保QF-16方案在竞争中获胜的一个关键因素。然而，“超级靶机”项目的竞标过程充满了戏剧性。美国空军尽管十分看好F-16的自主着陆技术，但是从降低研制成本和节省改装经费方面考虑，最后将QF-16靶机的研制和生产合同授予了波音公司领导的研制团队。同时，这一决定也为美国空军发展F-16 UCAV关键技术提供了更多的选择。
新型靶机开始列装
历经4年多时间，波音公司通过QF-16靶机的研制、改装和飞行测试，已经证明了各项关键技术的可靠性，为“忠诚的僚机”从概念到现实奠定了工程基础。在作战使用上，QF-16靶机可以按照预编程机动动作安全地飞行，同时与靶场范围内的地面控制员保持联系，这些能力所依赖的基本技术都为把F-16改装为执行作战任务的无人驾驶僚机铺平了道路。
QF-16靶机是在退役F-16的基础上加装遥控飞行设备，作为空中战术训练的靶机和空空导弹、雷达、地空导弹等新型武器与系统测试的诱饵，用于评估美国现役战斗机和各种武器如何抗衡潜在的对手。因此，QF-16靶机的性能应该与F-16相似，同样保持着最大过载9g的高机动性。改装过程中，波音公司首先拆卸掉F-16的机炮，在内部空间安装了3 000多根电线，以实现数据的高速传输。根据项目要求，QF-16靶机安装了一些专用硬件设备，可以实现无人驾驶模式飞行，同时也可以接受两种不同的地面控制系统实现远程控制。
2013年9月19日，美国空军试飞员在廷德尔空军基地的地面控制站内发出指令，遥控QF-16靶机自主起飞，并在一个小时飞行测试中完成了横滚、半滚倒转等一系列模拟机动、超音速飞行和自主着陆，最大飞行速度达到马赫数1.47，成功验证了新一代靶机的自主飞行性能。该机在完成性能测试工作后，转场到霍洛曼空军基地，继续承担一系列综合飞行试验，重点测试一种空对地系统和接受实弹发射试验。
◎洛马公司曾经提出过F-16DR无人战斗机方案
◎AH-64E直升机通过数据链控制“灰鹰”无人机作战的示意图
从任务能力来看，QF-16靶机充当了一种确认武器攻击效果的系统。它配备有一个机载记录系统，主要用于搜集相关数据，记录导弹如何迫近的飞行轨迹。测试过程中，地面控制站为导弹设定好预计攻击区域的坐标。然后，QF-16靶机利用自身的机载系统，验证导弹击中这些坐标，并探测导弹的距离和速度。如果所有的数据都匹配，就可以认定为一次成功地“摧毁”。
2014年7月的一天清晨，QF-16靶机在白沙导弹靶场首次接受实弹发射测试。当时，从靶场发射的一枚地空导弹朝着QF-16靶机攻击，考虑到更多测试工作的需要，只是达到足够近的距离，从QF-16的上方擦肩而过。时隔不到两个月，这架QF-16又在9月5日从廷德尔空军基地自主起飞，在墨西哥湾上空被一架F-15战斗机发射的空空导弹击中。这次实战测试成功地验证了QF-16在评估四代机的武器系统杀伤性能方面的作用，标志着QF-16项目的技术发展阶段圆满结束。
作为新一代全尺寸靶机，QF-16靶机凭借着出色的高机动能力，已经登上美国武器测试和战术演练的舞台。该机可以真实地模拟当前世界各国服役的第四代战斗机，使美国空军和美国海军的飞行员及时体验到空中对手的各种潜在威胁，并通过演练各种战术，寻找到空中制胜之道。
波音方案初露端倪
随着美国空军着手探索全新的作战概念，波音公司立即表示将参与投标“忠诚的僚机”合同。与潜在的竞争对手洛马公司相比，波音公司不仅具备了改装QF-16靶机的丰富经验，还在此基础上潜心研究了F-16 UCAV所需关键技术，已经在新一场“战隼”无人化竞争中抢得先机。
2014年，波音公司立足于QF-16靶机项目的稳步推进，开始考虑进一步增强QF-16的性能，将其发展为一种完全可以作战的无人驾驶平台。当年5月初，波音公司负责QF-16项目的总工程师保罗·塞杰斯对《简氏防务周刊》透露，QF-16还具有很大的潜力，作为一架无人驾驶飞机，可以凭借着更快的速度及时飞抵目标上空。他认为，MQ-16无人机对于进入敌方领土和执行危险任务来说是一个理想方案，可以有效避免飞行员承担任何风险。
从目前来看，MQ-16无人机可以扮演一个角色，即突击到敌方防空火力下，为紧随其后的战斗机和攻击机扫清障碍。塞杰斯证实，波音公司正在投资发展其中一些能力，首先需要升级飞行控制系统，同时还要让MQ-16无人机具备类似其它一些无人机的航程。第一步是寻求借助备用地面站和数据链使其能够正常飞行，这样就不必受到两个地面站的限制。对此，塞杰斯表示，目前无人机可以做到，QF-16靶机就没有理由不做到这一点。
然而，从QF-16靶机到MQ-16无人机，波音公司还需要根据美国空军提出的战术要求解决协同作战方面存在的一些问题。与“捕食者”和“死神”相比，F-16战斗机的航程有限，需要通过空中加油才能实施中、远程突防攻击任务，而美国空军在近期内不可能使用现役空中加油机为一架MQ-16无人机实施空中加油，如果携带多个副油箱又会占用外挂点，则会影响到机载武器的数量。
就“忠诚的僚机”概念而言，波音公司要想如期实现目标，还必须解决无人机顺利接收和反馈数据信息的问题。按照设想，战斗机飞行员通过某种安全的数据链向他的无人僚机发出命令，但是在日益复杂的电磁干扰环境下，飞行员与他的无人僚机之间如何保持稳定可靠的数据通信将成为决定战术成败的重要一环。正是出于这个原因，AFRL希望无人驾驶的僚机应该具备高度自主性，只需要与长机飞行员保持着最少的交互指令。因此，AFRL在需求信息中明确要求“无人驾驶飞行器在升空后应该无需有人驾驶飞机时刻指挥与控制”。
◎2008年12月18日，VISTA试验机首次完全依赖计算机控制实现自主着陆
◎美国空军在戴维斯－蒙森空军基地封存了300多架F-16A/B战斗机
◎2015年10月，美国空军的首批QF-16靶机已经具备初始作战能力
为了节省改装成本，AFRL在探索“忠诚的僚机”概念的前景时，希望只需几个外场可更换部件（LRU）就可以实现F-16的角色转换。这样，维护保障人员可以简单地将一些LRU安装到老旧的F-16战斗机内，在短时间内就能将喷气式战斗机变成为一种无人驾驶的僚机。如果两年后的验证试飞表明这一技术切实可行，美国空军可能还会考虑将“忠诚的僚机”所需的LRU加装到F-15等老旧的作战飞机上。具备初始作战能力。
美国空军着眼未来
目前，随着俄罗斯和中国自行研制和生产具备低可探测性的第五代战斗机，美国空军已经明确表示需要发展一种新型靶机，以帮助美国战斗机飞行员和地空导弹操作人员学习如何发现并摧毁敌方的隐身飞机。更引人注意的是，美国空军有可能把新一代靶机发展为无人僚机。
沃克在3月30日的讲话中表示，有人/无人编队是未来发展方向，这才刚刚开始，期望无人驾驶的僚机能在无人军用车辆正式上路之前率先投入使用。他还特别指出，“忠诚的僚机”概念可能体现在其它的战斗机与无人机之间，其中一些已经服役，另一些仍然还处在设计中。
据国外媒体的最新报道，美国空军学院的学员们最近完成了一种隐身靶机的基本设计工作，可能非常适合于“忠诚的僚机”构想。从目前公布的想像图来看，第五代空中靶机（5GAT）采用了简单的三角翼，以目前T-38“禽爪”教练机的J85发动机为动力。负责5GAT设计的丹尼斯·卡特、帕特里克·伯里斯和史蒂文·勃兰特在5年前发表的一篇论文中写道：“这种靶机的设计目的是测试空对空和地对空导弹，并确保现代化探测系统可以识别并锁定第五代战斗机。”
五角大楼作战测试和评估办公室负责管理这个靶机项目的罗格·卡比尼斯少校表示：“5GAT将具备第五代战斗机的突出特性，那是QF-4或QF-16靶机所不具备的。”从目前透露的信息来看，5GAT拥有出色的飞行性能和优异的稳定性，虽然确切的低可探测性数据依然保密，但显然比QF-16靶机更加隐身，这一点至关重要。
可见，五角大楼已经手持5GAT蓝图，将花费2 700万美元研制一架用于试飞的原型机，预计在2019或2020年实现首飞。作战测试和评估办公室在最近的年度报告中表示，原型机研制将提供成本信息，为未来的飞行器采购计划提供设计和制造途径，而且这些数据还有助于国防部在未来的武器系统研制过程中做出正确决策。
近日，美国有媒体记者问及卡比尼斯少校5GAT试飞是否有可能成为下一种前线作战的UCAV，他闪烁其辞地表示，既然“忠诚的僚机”眼下还是一个概念，那么谈论5GAT是否适合于“忠诚的僚机”任务还为时过早。但是，从人工智能技术发展来看，美国空军极有可能在相关算法成熟后，第一时间将LRU和武器系统加装5GAT上，使其摇身一变为具备自主航线规划和精确打击能力的“忠诚的僚机”，在未来角逐空中优势中成为举足轻重的角色。
◎2013年9月19日，QF-16靶机成功完成首次无人驾驶飞行
◎驾驶舱画面显示，QF-16靶机以无人驾驶状态在云端飞行
◎美国空军学院设计的第五代靶机方案
[编辑/行健]