从穿透性制空（PCA）看美军《2030年空中优势飞行规划》
段鹏飞+樊会涛
摘要：美军一直认为获取空中优势是取得作战胜利的重要先决条件。面对未来不断涌现的威胁与不断复杂的作战环境，为保持空中优势，美军出台了一系列的战略规划，其中《2030年空中优势飞行规划》对空军能力需求与装备发展有着较大的影响，穿透性制空（PCA）是该规划的核心。本文分析了规划出台的背景，并对规划涉及的具体内容进行分析，特别是重点解读了穿透性制空概念.梳理了穿透性制空涉及的关键技术要素，以期对我军武器装备的发展提供参考。
关键词：空中优势；飞行规划；穿透性制空：敏捷采办；颠覆性技术
中图分类号：TJ0；V37 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2017）03-0020-06
0引言
空中优势是在指定空域和时域内，能够充分保障地面、海上以及空中作战部队不受对手干涉，自由开展行动，同时拒止敌人获得同等行动自由。空中优势核心是能够自由的攻击（freedom to at-tack）和免受敌人攻击（freedom from attack）。世界各军事强国都高度重视空中优势，美军一直将空中优势视为取得作战胜利的基础。美国2030年空中优势事业能力合作小组（ECCT）经过一年的研究，在2016年5月31日完成了《2030年空中优势飞行规划》（简称《规划》）编制，并正式发布了脱密版《规划》。
1《规划》出台的背景
美军认为获得空中优势是常规军事冲突制胜的先决条件。海湾战争以来的几次局部战争表明，空中优势的获取不仅使得胜利天平迅速向美军倾斜，也大大缩短了战争的进程，科索沃战争更是“以空制胜”。但这几次局部战争也容易给人造成一种错觉，即取得全战区范围的空中优势是胜利的前提。随着美国战略重心的转移，面对军事强国日益发展的“反介入/区域拒止（A2/AD）”能力时，取得全战区的空中优势既不现实也无必要。
各军事强国武器装备质量正在迅速与美国空军消除装备代差，中国正在稳步发展新一代战机，俄罗斯的T-50正在接近获得作战能力。美国兰德公司在《中美军事力量得分卡》报告中指出，在中美台湾海峡、南海群岛冲突中，从1996年到现在，美国的绝对空中优势能力正在逐渐丧失，具体对比情况见图1所示。同时对手已经将其近期军事现代化的焦点放在了发展高端不对称能力上，重点发展电子战、网络战、防天作战、弹道导弹和巡航导弹、一体化防空系统和无人作战飞机等，努力寻求快速缩小与美国空军之间的技术和能力差距。在太平洋、欧洲乃至于中东等地区，许多国家都建立了“反介入/区域拒止”能力，拒止美国空军向特定区域部署以及在特定区域内开展行动。
与此同时，美国国内受限的预算环境导致美国空军装备规模和战备水平不断缩水，F-22在2009年因采购量不到一半，停产至今；F-35项目预算连续6年被削减，导致到2028财年美国空军F-35A战斗机中队数量由原计划的32个降至16个。而对手先进战斗机平台数量的不断增长，“反介入/N域拒止”能力对美军火力投送能力的限制，在未来20年这些因素将共同导致美国“数量优势”不断丧失。
对手空中军事力量质量和数量的快速发展，使得美国空军必须在保持控制天空能力同时，与时间赛跑，探索装备和非装备领域的创新发展，寻找美国空军未来十几年弥补能力差距的最快解决方法，在此背景下出台了《规划》。
2《规划》的主要内容
《规划》是围绕赢得支撑联合作战任务的空中优势所需的“能力簇”给出的备选方案分析，提出了未来需要加强的五大能力领域.分别是“基地安排与后勤”、“发现、锁定、跟踪与评估（F2TA）”、“瞄准与交战”、“指挥与控制”、“非装备能力”，五大领域的组成如图2所示。
2.1基地安排与后勤
在复杂战场环境中，合适的战力部署、运用以及后勤保障是确保空中优势的一个先决条件。冷战后的几场局部战争中，军事基地一直是美国监视对手、实现远程兵力投送、保持全球范围空中行动自由的重要节点，在夺取空中优势行动中发挥着重要作用。但随着反介入技术的不断提高，美国基地和后勤线，以及其进入战区的能力受到了严峻的挑战。
面对环境的变化.美国开始了新一轮的战略调整，一方面通过提高对弹道导弹、巡航导弹，以及高超声速武器的防御能力和采用分散部署基地等措施，提高基地的战场生存和恢复能力；另一方面采用敏捷的后勤网络和先进的加油机等设备为防区外与防区内空中部队提供必要的行动支持。
2.2发现、锁定、跟踪与评估
空中优势的竞争更多的是对复杂战场下态势感知能力的竞争。美国通过空战评估（ACEVAL）、空中拦截导弹评估（AIMVAL）和先进中距空空导弹（AMRAAM）作战评估（OUE）等大量空对空作战试验统计分析，表明态势感知能力是决定作战结果最重要的因素。具备态势感知优势的一方通常获胜，压倒性胜利意味着态势感知竞争结果严重不对称。未来的态勢感知优势更多取决于如何比对手更快、更好地获取和处理传感器数据，实现杀伤链前端的发现、锁定、跟踪能力，并进行连续评估。
在高对抗环境中，区域拒止能力所构筑的防御网降低了远程传感器的应用效果。因此，美军正在建立一套由空、天、赛博空间传感器组成的一体化网络，通过将传感器数据与其他数据网络快速整合，确保拒止条件下信息的持续穿透组网能力，以便在更快时间、更广空域内实现发现、锁定、跟踪与评估能力，从而更高效地制定战术和战役决策。
2.3瞄准与交战
瞄准与交战能力的关注重点是形成联合作战的效果，通过将空、天、赛博等多域组合，提供反制A2/AD战略的平衡方法。作为空中优势作战的一部分，瞄准与交战更注重寻求跨域火力和多域作战。在选择的时间和地点对空、天、赛博域作战力量加以整合，使对手防空力量暂时失效，进而在空域中成功开辟一条通道，占据空战主动地位。
《规划》提出了一系列的作战能力规划，包括开发防区外和防区内相关武器平台能力组合，提升2030年空中优势能力簇的整体效能。在瞄准与交战能力发展领域中，穿透性制空（PCA）平台作用最为重要，该类平台可进入防空系统保护的敌方空域内瞄准和交战，并可作为信息节点为其他防区外武器提供目标指示信息。
2.4指挥与控制
随着对手武器的杀伤力和投射距离不断提升，到2030年时，空军大型的作战管理指挥控制（BMC2）平台面临的风险显著增加，这也将限制其在高对抗环境中监视和管理作战行动的能力。为了实现未来复杂环境下的空中优势作战，美国空军积极整合防区外与防区内多个作战疆域传感器资源，并将其快速转化为高质量决策信息。决策信息可用于战役层面，为指挥官提供“穿透型”作战预期效果的力量配置信息，也可运用于战术层面，为作战人员提供敌方防区内的多域态势感知和解决方案。
2.5非装备能力
空中优势中的非装备能力是指有助于实现空中优势武器装备能力快速生成和保障的其他能力。非装备能力对于空中优势来说是潜在而又长期的能力建设。通常跨越多个发展领域，往往依赖于技术投入、采购和对现有民用技术的综合。《规划》分析了维持未来空中优势的主要非装备发展领域，包括新的发展模式和采办模式、赛博能力、日益增加的天基资产贡献、基础设施投资、颠覆性技术和低成本系统等，这些对2030年空中优势的发展至关重要。
3穿透性制空是《规划》的核心
美国近年来从顶层战略、作战概念、装备采办、技术发展、作战训练等方面开展了众多相关规划研究，包括提出的第三次“抵消战略”，究其核心都是针对未来强对抗和高威胁环境，应对传统技术的扩散与颠覆性技术的突袭等相关问题，全面规划了美空军未来发展方向。《规划》提出了一种全新的解决方案，即穿透性制空（PCA）。
3.1穿透性制空的定义
综合《规划》与美国出台的多个相关规划，对穿透性制空做了如下定义：“在2030年强对抗和高威胁复杂战场环境下，能够深入敌方强大的空防系统，有效侦测、有效打击，确保联合作战所要求的时域和空域中空中优势的能力解决方案”。
3.2穿透性制空的内涵
穿透性本意是指一种物质穿过另一种物质的特性。穿透性制空则是指在能力形成方面从多方面迅速超越对手、领先实现能力，这其中包括的含义丰富.既包含了时间与空间的穿透性.又包含了信息与物质的穿透性。最终就是要保证快速性和经济性的形成能力，保证所需的空中优势，这也是美国未来空战的作战理念，最为核心就是要满足“能力始终走在威胁前面”。
美国空军先进武器装备先后从落入F-22采购陷阱到F-35装备重蹈覆辙，美国已经越来越深刻认识到后续追求单一能力越来越高的终极武器研制难度越来越大，研制周期会更长，成本也会难以控制，美国战斗机跨代研制周期如表1所示。传统武器未来利用代差领先的优势将逐渐丧失，但空中优势仍是美国认为所有军事行动的基础，追求空中优势的目标不会动摇。穿透性制空作战理念的提出，本质上是要保证2030年后美国继续保有空中优势。
穿透性制空的概念是时变的，现阶段主要体现在追求能力均衡与体系整体能力发挥的平衡发展，获取并利用战场内外的多渠道信息，快速形成作战能力、完成武器装备研发的敏捷采办，改变战场局势与游戏规则的颠覆性技术研究等多个要素。
4发展穿透性制空的关键要素
4.1装备的平衡发展
装备发展要满足“能力始终走在威胁前面”，美军认为多因素平衡发展是PCA的关键，同时认为美国将很快失去跨代领先优势，到2030年，美国在各利益区域空中作战，将会与对手同代装备作战，数量也可能不占优势。美国绝不容忍空中优势在可能不占优情况下联合作战，美国需要的不是装备研制阶段的领先，而是装备形成能力方面的領先。
美军提出摒弃将重点放在“下一代”作战平台的想法，其目的并不是不发展“下一代”作战平台，而是要调整研制思想，不能因为某一些技术一味追求极限，造成成本和周期的不可接受。如果不能保证武器装备或能力始终走在威胁前面，将不能接受这样的研制。在关键技术没有成熟，不足以转化为实际应用时，美军认为多因素平衡发展，以快速提高体系化的对抗更为可行。这种能力的形成，不一定再依靠单一“超人”武器装备，而是通过分布化、模块化、组合化等途径实现一整套能力簇，实现撒豆成兵、适才适用的效果，最终达到体系能力的提高。
多因素平衡发展，可以围绕威胁快速进行能力组合。由于不再依靠单一武器实现，而可能是新旧平台和武器等组成的新系统，大大增加了对手的防御难度。由于充分考虑了经济可承受性和保障性，也使得这一快速迭代具备了物质基础。如果对手不根据变化在体系上加以改进，就会出现体系对装备的新的不对称模式，这也是美国着力追求的能力。
例如，在空空导弹系统设计中采取化整为零的思路，将传统一枚导弹的功能作用分布到多枚导弹上，多枚导弹功能指标可以各有所长，通过应对不同作战场景时的不同搭配，实现灵活组合，达到作战能力选择的目的。这不仅降低了对单个武器的整体性能要求，更可解决空空导弹有限的体积和重量下，性能、技术与成本之间的矛盾，而且通过功能模块化，快速组合形成基本型、系列化导弹群，降低成本、缩短研发周期，通过能力快速形成，解决装备发展落后于威胁发展的问题，可能就是PCA中武器的一种发展思路。
4.2制信息权
对战场信息权的控制仍是美国首要追求的目标，PCA很重要的一个能力就是战场内所有装备都能最大程度地获取信息，实现“远中近、空天地”全方位信息获取能力，将这些信息融入网络，并通过智能架构实现最优的指挥与控制，从而实现防区内或防区外的火力投送，如实现防区外武库机的远程打击。同时利用一切手段，破坏/干扰敌方的信息获取能力。通过制信息权的建立，全面把握战场的态势信息，是获取空中优势的重要前提。
以导弹为例，目前以强突防并有效摧毁敌方目标作为唯一使命。在PCA中，导弹的另一种使命就是穿透性传感器，其将利用快速突防的能力特点，作为最重要的抵近侦察信息获取手段，将获取的信息融入整个信息网络，既可以指挥后续导弹攻击，又可以辅助卫星、预警机、地面雷达和机载雷达等开展针对性探测。
4.3敏捷采办
敏捷采办是实现PCA重要的手段保证。“敏捷性空军”中的敏捷性是指面对既定的变化，快速产生、筛选多种解决方案并快速形成执行能力。美军必须实施新的采办程序，这些程序既可促进先进技术走向成熟，也可对先进技术进行验证，还可将先进技术与关键基础技术发展周期进度相应匹配，及时整合到武器系统中。
ECCT在研究中分析发现，通过常规的采办程序无法在2040年前部署下一代战斗机，因此需要采用快速采办程序和并行发展策略。美军尝试通过创新装备用途、发挥集群作用、融入军民技术三大途径，开展可在短期内形成战斗力的快速装备技术创新，用于支持美军的新战略要求。美军在PCA形成的快速采办过程中始终以技术为牵引、以快速能力形成为目标，将庞大的项目与目标化整为零，签署成多个并行项目同时开展，提前对关键技术进行成熟度提升与风险评测，如并行开展了“杀伤链”升级为更具弹性的杀伤网、自适应发动机转化项目、发展并演示“灰山鹑”微型无人机、定向能武器系统热管理等项目，将各类技术按单独路径发展，之后再集成到战斗机平台上，一旦各项技术按计划达到成熟.就及时验证并应用到未来装备研制中，从而达到缩短研制时间，降低研制风险，快速形成作战能力的需求。
4.4颠覆性技术
发展颠覆性技术是PCA中掌握先机的常态化机制。相比传统技术创新，颠覆性技术转化为实战能力，可能时间更长。对于夺取空中优势的PCA能力，包括可能出现的颠覆性技术应用，如定向能武器、高超声速武器、人工智能等已明确技术路线图的项目。虽然离形成空中打击的核心力量能力还可能较远，但美国对部分颠覆性技术已经纳入到体系开始考虑，一旦技术取得革命性突破，将很快带来体系能力的快速提高，一定会引发世界各国对夺取空中优势能力的重新审视。因此，为了赢得战争的主动权。必须重视基于颠覆性技术的装备研发与作战意识。
如“阿尔法”人工智能在空战模拟器中击败了有着丰富经验的美军飞行员，人工智能在动态环境中可以考虑和协调最佳的战术技术，并作出精确的响应，比人类要快250倍，很多方面超出了人类极限，甚至可以同时躲避数十枚导弹并对多目标进行攻击，应用到装备上也许会出现更多以弱胜强、强者更强战场态势。
5结束语
美国在作战设想与评估中一直是秉承着料敌从宽、预己从严的态度，因此美军认为在未来20年内，六代机等复杂系武器系统的研发无法及时完成，其一直保持的装备代差优势将逐渐缩小甚至不复存在。美国主动求变，试图改变游戏规则，更加注重体系上综合能力的提高与颠覆性技术的探索研究。对于我们，他山之石，可以攻玉，也应该未雨绸缪，在武器装备的研制中探索尝试新的方法与道路，在新技术的研究与发展中去除约束，大胆创新，不走寻常路，最终才能对强敌实现弯道超车。
简讯
美国的高超声速竞争：追求速度
美国正在发展高超声速技术.以实现两个短期目标和一个长期目标。两个短期目标是希望到20年代初高超声速武器能够发展成熟.到20年代末或30年代初研制出无人监视飞机：长期目标是发展出高超声速飞行器。
美国国防部负责人证实.在整个国防部及其合作机构正在进行的技术开发中，高超声速武器有可能是出现的首个采办项目。美国空军希望在2020年左右对“高速打击武器”（HSSW）进行一次演示验证，到2020年五角大楼将决定怎样最好地将技术转变为一项高超声速导弹采办项目。
空军研究实验室技术人员称，“高速打击武器”演示验证正在开展两项主要的工作。一个是洛克希德·马丁公司和雷神公司正在进行研究的“战术助推一滑翔”（TBG）项目；一个是波音公司牵头的“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目。
美国空军研究实验室与其他的五角大楼实验室正在努力开展未来高超声速飞行器两个关键方面的工作，即可重复使用性以及越来越大的尺寸。波音公司的X-51A“乘波者”在2013年的演示验证是美国空军计划将高超声速飞行器武器化的基础。
在发展X-51的同时，多个机构还在研究能处理10倍于X-51发动机的更大的发动机。这些发动机非常适合于高速的情报、监视与侦察平台以及大气层中的巡航飞行器，最终的计划是要发展更大型的发动机.使吸气式飞行器进入太空。
美国空军研究实验室也在研究超燃冲压发动机与高速涡轮发动机或火箭发动机一体化的可能性，以期在更宽的马赫数范围内具有高效率的推进力。2003～2011年，洛克希德·马丁公司同DARPA一起进行了一项早期的高超声速飞行器工作，即“猎鹰高超声速技术飞行器-2”（Falcon HTV-2）方案。2010年，在HTV-2的初次飞行中收集了數据，验证了在高升阻比空气动力学、高温材料、热防护系统、自主飞行安全系统以及用于长久高超声速飞行的先进制导、导航与控制等方面的进步。
目前，X-51A项目的成果被运用到HSSW项目中。弹药和制导系统两个验证项目正在研制，即HAWC项目和TBG项目。
虽然X-51A成功演示了飞行器与高超声速推进系统的一体化，但TBG和HAWC项目关注的是在“猎鹰”和“乘波者”项目中未能完全实现的先进制导与控制。导引头分系统已在美国空军的多个弹药实验室开展研究，以增进性能。2014年3月的一份公告称，TBG项目正试图为空射型战术级高超声速助推一滑翔系统开发技术，并将于2020年进行飞行演示验证。
该项目将促使高超声速助推一滑翔系统发展所需要的系统和技术问题得以解决，它考虑到以下几个方面：具有所要求气动和气动加热性能的飞行器方案；用于宽广作战包线的可控性和鲁棒性；系统属性和分系统必须在相关作战环境中是有效的：用于验证系统以及未来作战系统的降低成本和提高经济可承受性的方法等。
与此同时，HAWC项目将验证一种由超燃冲压发动机以较低速度推进的高超声速巡航导弹。据DARPA称：“HAWC技术会扩展到未来的可重复使用高超声速空中平台，应用于情报、监视与侦察以及太空飞行等方面。”
DARPA在2013年公开了一项新工作，研制一种可重复使用的无人高超声速助推器，可将1360～2270 kg的小型载荷卫星发射到近地轨道，同时还可用作高超声速飞行器的试验台。2015年7月，DARPA授予波音公司及其合伙人蓝色起源公司一份价值660万美元的变更合同，以继续研制XS-1实验性航天飞机。
从20世纪80年代.美国国家航空航天局（NASA）就开始研制一种类似于XS-1的系统，在经历了几次失败后，美国国防部的研究者认为，由于目前在轻型和低成本复合材料以及改良热防护方面的进步，该技术是触手可及的。 （刘晶晶 天光）
