2019年3月5日，美國(guó)克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司設(shè)計(jì)制造的XQ-58A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成了76分鐘的首飛。該機(jī)是美空軍研究實(shí)驗(yàn)室低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)（LCAAT）的驗(yàn)證機(jī)（LCASD），其成功首飛標(biāo)志著美空軍在研究和驗(yàn)證有限壽命／架次的低成本無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)技術(shù)和裝備取得了階段性進(jìn)展，為未來(lái)構(gòu)建質(zhì)量與數(shù)量并優(yōu)的空中優(yōu)勢(shì)能力奠定了基礎(chǔ)。

2019年3月5日，首飛中的首架XQ-58A驗(yàn)證機(jī)（美空軍圖片）

1．發(fā)展背景

美空軍認(rèn)為當(dāng)前空中戰(zhàn)場(chǎng)的威脅日趨多變，高性能作戰(zhàn)飛機(jī)的價(jià)格不斷攀升，國(guó)防預(yù)算壓力日益增大。美空軍難以通過(guò)大規(guī)模更新?lián)Q代解決作戰(zhàn)能力與預(yù)算壓力的矛盾，必須創(chuàng)新裝備解決方案，在保證性能可接受前提下，顯著降低采辦和使用成本，重塑美空軍的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)。另一方面，現(xiàn)有航空武器裝備嚴(yán)格的裝備采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和研制規(guī)范，雖然確保了武器裝備的性能和質(zhì)量，但也導(dǎo)致了研制、鑒定和生產(chǎn)新型航空武器裝備的成本和時(shí)間大增，需要探索裝備研制的新途徑，以降低裝備采辦成本、縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期，靈活應(yīng)對(duì)新興威脅。

為解決上述挑戰(zhàn)，美空軍希望利用無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)，創(chuàng)新飛機(jī)設(shè)計(jì)概念和流程，在保證一定性能前提下，顯著降低采辦和使用成本。美空軍認(rèn)為，可執(zhí)行打擊、情報(bào)監(jiān)視偵察等任務(wù)的遠(yuǎn)程、高性能、低成本無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)將帶來(lái)改變游戲規(guī)則的能力，在未來(lái)空中對(duì)抗中將同時(shí)形成規(guī)模和成本優(yōu)勢(shì)。XQ-58A項(xiàng)目軍方主管認(rèn)為，未來(lái)美空軍機(jī)隊(duì)很可能由相比現(xiàn)在更少的高端作戰(zhàn)飛機(jī)和大量的低成本可消耗無(wú)人機(jī)構(gòu)成。為此，美空軍實(shí)施了低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)項(xiàng)目，目標(biāo)是通過(guò)開發(fā)更好的設(shè)計(jì)工具以更快的速度設(shè)計(jì)和制造無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，并推動(dòng)制造流程的改變和成熟，以減少制造時(shí)間和成本。

2. 發(fā)展歷程

2015年，美空軍宣布啟動(dòng)低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)項(xiàng)目；同年9月，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室宣布開展為期27個(gè)月的低成本可消耗無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)演示驗(yàn)證項(xiàng)目，開發(fā)滿足特定任務(wù)能力需求的低成本無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)系統(tǒng)概念，完成驗(yàn)證機(jī)制造和試飛試驗(yàn)，驗(yàn)證裝備概念與制造技術(shù)的可行性，包括洛克希德·馬丁公司、克拉托斯安全防衛(wèi)解決方案公司（原為靶機(jī)制造商）、波音公司在內(nèi)的6家美國(guó)航空航天企業(yè)參與了項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)。 

2016年7月，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室選定克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司并授出演示驗(yàn)證項(xiàng)目合同，美空軍先期投資730萬(wàn)美元，公司自投3350萬(wàn)美元，研制和制造3架技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。美空軍研究實(shí)驗(yàn)室還規(guī)劃了近1億美元的追加投資計(jì)劃，用于技術(shù)成熟和深化發(fā)展。2017年6月，克拉托斯安全防務(wù)解決方案公司在巴黎航展展示了編號(hào)XQ-222的驗(yàn)證機(jī)模型，同年7月，美空軍賦予該機(jī)XQ-58A的正式編號(hào)。該驗(yàn)證機(jī)的主要任務(wù)是：驗(yàn)證低成本設(shè)計(jì)和制造概念、識(shí)別滿足性能需求的低成本飛機(jī)所需的技術(shù)鴻溝和主要成本驅(qū)動(dòng)因素、建立有限壽命可消耗飛機(jī)的指南等。

2019年3月，XQ-58A首架驗(yàn)證機(jī)完成首飛，根據(jù)目前透露的試飛計(jì)劃，后續(xù)還將完成兩個(gè)階段4次試飛，剩余試飛工作的重點(diǎn)是評(píng)估系統(tǒng)工程、氣動(dòng)力性能和發(fā)射／回收系統(tǒng)，同時(shí)初步建立面向有限壽命需求的剪裁設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)，獲取可消耗飛機(jī)成本模型相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，XQ-58A在完成低成本可消耗飛機(jī)技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目后，還有可能參與美空軍“忠誠(chéng)僚機(jī)”等項(xiàng)目的飛行演示驗(yàn)證。

XQ-58A是一型低成本、遠(yuǎn)程、高亞聲速、隱身無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)，代表了新一代高任務(wù)彈性、低成本無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)概念。

1. 遠(yuǎn)程、高性能、低成本、隱身無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)

XQ-58A采用中等后掠角中單翼、V型尾翼、背負(fù)式進(jìn)氣道、扁平機(jī)身的隱身化布局，配裝單臺(tái)威廉姆斯公司FJ33-5型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)（推力746.6千克力），機(jī)長(zhǎng)8.84米，翼展6.7米，整機(jī)尺寸相當(dāng)于F-16C戰(zhàn)斗機(jī)的2/3。最大飛行高度13716米，最小飛行高度15米，最大飛行馬赫數(shù)0.85，航程不小于3400千米，有效載重不少于230千克，2個(gè)內(nèi)埋式武器艙可各掛載1枚GBU-39型制導(dǎo)炸彈或AIM-120型中程空空導(dǎo)彈，并可擴(kuò)展翼下外掛能力。該機(jī)采用開放式任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，具備不依賴跑道的起降能力（可采用火箭助推、導(dǎo)軌發(fā)射模式），可重復(fù)使用，但按有限使用壽命／架次設(shè)計(jì)。 

2. 聚焦低成本的特色設(shè)計(jì)

美空軍對(duì)XQ-58A最核心的要求是實(shí)現(xiàn)滿足有限功能的低成本無(wú)人機(jī)系統(tǒng)概念，因此提出了相對(duì)苛刻的價(jià)格目標(biāo)：采購(gòu)數(shù)量為100架以內(nèi)時(shí)，包含基本航電和推進(jìn)系統(tǒng)的飛機(jī)出廠單價(jià)不超過(guò)300萬(wàn)美元；采購(gòu)數(shù)量超過(guò)（含）100架時(shí)，出廠單價(jià)不超過(guò)200萬(wàn)美元。為此，XQ-58A在設(shè)計(jì)上采取了多種創(chuàng)新手段：一是建立基于使用特點(diǎn)的低成本設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，建立與使用需求和性能要求相適應(yīng)的權(quán)衡模型和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，如基于有限使用壽命，大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命要求，甚至提出考慮配裝二手發(fā)動(dòng)機(jī)；二是根據(jù)使用環(huán)境選擇性配置系統(tǒng)，如因僅需在限制空域內(nèi)飛行，不考慮配備空管相關(guān)設(shè)備；三是采用模塊化任務(wù)載荷，根據(jù)任務(wù)需求快速換裝對(duì)應(yīng)任務(wù)載荷和武器系統(tǒng)，有效降低單機(jī)復(fù)雜性和成本；四是采用現(xiàn)貨產(chǎn)品，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室明確要求該機(jī)應(yīng)盡可能應(yīng)用商用貨架產(chǎn)品和軍用常備件，并要求確定此設(shè)計(jì)模式可能產(chǎn)生的影響；五是采用先進(jìn)低成本制造技術(shù)，探索應(yīng)用彈性制造技術(shù)、自動(dòng)裝配工藝等低成本制造技術(shù)的可行性，并探索在滿足低成本前提下，實(shí)現(xiàn)平時(shí)按需生產(chǎn)、戰(zhàn)時(shí)快速大量制造的可實(shí)現(xiàn)性。 

美空軍正在推進(jìn)“天空博格人”（Skyborg）人工智能飛行員研發(fā)，設(shè)想將該軟件用于有人機(jī)，不斷記錄和學(xué)習(xí)人類飛行員的操作，然后用于低成本可消耗無(wú)人機(jī)等無(wú)人機(jī)。圖為未來(lái)低成本無(wú)可消耗無(wú)人機(jī)想象圖（美空軍圖片）
　
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