Fuente: Acta Aeronáutica Sínica
Resumen
En los últimos años, en el contexto de la puesta en servicio de los aviones de combate de cuarta generación en lotes y la competencia de las principales potencias, ha habido interminables discusiones sobre la evolución de los patrones de guerra y cómo se desarrollarán los aviones de combate después de la cuarta generación. Este documento revisa el origen de la "generación" de aviones de combate y los factores impulsores del desarrollo intergeneracional, describe la evolución de los bucles de observación de combate aéreo (observar), juicio (Orientar), decisión (Decisión), acción (Act) (OODA). , y propone La connotación de OODA3.0. Se expone la relación entre mecanización, informatización y desarrollo inteligente, y se discute la relación dialéctica de autonomía, tripulado, no tripulado, plataforma fuerte, sistema, aplicación de combate distribuido y modelo de investigación y desarrollo ágil y eficiente.
Palabras clave
avión de combate; generación cruzada; combate aéreo; OODA; inteligencia
En octubre de 2019, la Fuerza Aérea de EE. UU. estableció oficialmente la oficina ejecutiva del proyecto "Advanced Aircraft", con miras a utilizar tecnologías avanzadas como "desarrollo de software ágil, ingeniería digital, sistemas abiertos y arquitectura modular" para seguir el "diseño avanzado, producción y política de equipos de lotes pequeños". El concepto de "serie digital 100" hará avanzar rápidamente la investigación y el desarrollo del avión de combate de próxima generación (NGAD) en un período de tiempo de aproximadamente 5 años. En febrero de 2020, el Departamento de Defensa de EE. UU. propuso un presupuesto para el año fiscal 2021, con la intención de invertir alrededor de $11 500 millones en los próximos cinco años para la investigación y el desarrollo de los aviones de combate de próxima generación de la Fuerza Aérea de EE. UU. y su potencia de apoyo. En abril de 2019 y febrero de 2020, el Centro de Evaluación Estratégica y Presupuestaria de EE. UU. (CsBA, por sus siglas en inglés) publicó "La Fuerza Aérea de EE. UU. en la era de la competencia de grandes potencias" y "Cinco tareas clave para las futuras fuerzas de combate de la Fuerza Aérea de EE. UU.", lo que sugiere que la el primer lote debe entregarse en 2024 2, 50 aviones de combate de próxima generación se entregarán en 2030. Una serie de información pública reciente muestra que Estados Unidos está acelerando el desarrollo de aviones de combate de próxima generación y planea formar capacidades de combate alrededor de 2030. La escala de inversión en investigación y desarrollo de NGAD se muestra en la Figura 1.
En los últimos años, en el contexto de la entrada en servicio de los aviones de combate de cuarta generación en lotes y la competencia entre las principales potencias, ha habido discusiones interminables sobre la evolución de los patrones de guerra y cómo se desarrollarán los aviones de combate después de la cuarta generación. Este documento revisa el origen de la "generación" de aviones de combate y los factores impulsores del desarrollo intergeneracional, describe la evolución del combate aéreo observación (Observe), juicio (Orientar), toma de decisiones (Deci-si0n), acción (Act ) (OODA) y resume el Presentar la connotación de OODA3.0, exponer la relación entre mecanización, informatización y desarrollo inteligente, y la relación dialéctica de autonomía, tripulado, no tripulado, plataforma fuerte, sistema, aplicación de combate distribuida y Se discute el modo ágil y eficiente de investigación y desarrollo, etc.
1 "Generaciones" de aviones de combate
1.1 Origen de la "generación"
Durante más de cien años de aviación, los aviones de combate de los primeros 50 años no tenían el concepto de "generación". Después de entrar en la era de los aviones a reacción, los objetivos de diseño y la eficacia de combate de los aviones de combate han sufrido cambios tremendos, y el término "generación" ha surgido gradualmente. Hasta el momento, todavía hay diferencias en la división de "generaciones", y no hay un estándar unificado, los típicos son la teoría de las viejas cuatro generaciones y las nuevas cinco generaciones en los Estados Unidos, la teoría de las cinco generaciones en Rusia y la teoría de las cuatro generaciones en China (a excepción de las citas en este artículo, el cuerpo principal adopta la teoría china de las cuatro generaciones).
El general de brigada Alex Grinkovich, director del proyecto de investigación "Superioridad aérea 2030" de la Fuerza Aérea de EE. UU., escribió en "Future Air Superiority" publicado en 2017: "La Fuerza Aérea de EE. UU. lanzó el plan Advanced Tactical Fighter (ATF, predecesor del F-22), no se preparó para crear un caza de quinta generación, pero planeó desarrollar un caza que pudiera adaptarse al entorno de combate a principios del siglo 21. Solo después de completar el desarrollo y ver sus enormes ventajas, se dio cuenta de que el F-22 es relativamente F-22 -15, F-16 es una mejora de capacidad de generación cruzada. Luego, el F-22 se usó como la línea de base del caza de quinta generación, y los cazas anteriores se reclasificaron de acuerdo con este marco. Naturalmente, cuando era un joven piloto que volaba el F-16 En ese momento, no sabíamos que era un caza de cuarta generación, es decir, no sabíamos que el F-16 (y el F-15) eran cazas de cuarta generación. hasta después de que la Fuerza Aérea adoptó el paradigma de quinta generación para describir el F-22”. Es una forma de decir el proceso de formación de “generación”, pero en cierto sentido, se difuminan algunas connotaciones de “generación”.
De hecho, la industria de la aviación ha reconocido durante mucho tiempo que existe una relación de complementación y sustitución entre generaciones de aviones de combate, es decir, el fenómeno del "reemplazo generacional" natural. Cuando "Modern Aviation" presentó el F-111 en 1963, se lo llamó el avión de combate de próxima generación de los Estados Unidos de acuerdo con su objetivo de desarrollo de reemplazar al F-4. En 1968, el "Fighter Fighters: Report of the National Defense Science Special Committee" publicado por la Oficina del Director de Investigación e Ingeniería de Defensa de los Estados Unidos también se refirió a FX y VFAX, que estaban por comenzar a desarrollarse en ese momento, como los cazas de próxima generación de la Fuerza Aérea y la Armada de EE. UU. respectivamente Desde entonces, estos dos proyectos se desarrollaron en los típicos cazas de tercera generación F-15 y F-14 respectivamente. Sin embargo, estas discusiones no se centraron en las leyes de desarrollo de los aviones de combate, ni delinearon los aviones de combate en la historia, ni definieron las características de las "generaciones".
Con la llegada de los aviones de combate de tercera generación, los expertos en aviación notaron que había un fenómeno de "negación de la negación" en la orientación del rendimiento de vuelo de los aviones de combate, lo que provocó debates sobre la "generación". En 1974, el Anuario de la Sociedad Aeronáutica Holandesa dividió los aviones de combate anteriores al F-4 en cuatro generaciones según las características de desarrollo de ala recta, ala en flecha, velocidad supersónica y nivel Mach 2. Esta generación no refleja el cambio esencial de la orientación del rendimiento de vuelo, por lo que no es ampliamente reconocido. En 1974, Pierre Grester publicó un artículo “El resurgimiento de la lucha” en la revista suiza “Interavia”, aunque el artículo no profundizaba claramente en el tema de la generación, definía al F-86 y al F-15 como el origen y procedencia de cazas a reacción respectivamente El renacimiento de los cazas de combate de la "nueva generación" clasifica a los cazas de la "Serie Cien" (F-101, F-104, etc.) que persiguen el vuelo a gran altitud y alta velocidad como una generación que se ha extraviado. Esta declaración establece el contexto básico de los aviones de combate de hoy. Este método generacional basado en un resumen de la historia se extendió rápidamente.En 1979, "Aviation Knowledge" llamó al Mirage-2000 el caza de tercera generación. La antigua Unión Soviética llamó al MiG-23, que no tiene ninguna diferencia esencial con el MiG-21, el caza de tercera generación, mientras que llamó al Su-27 el caza de cuarta generación.
La división de las primeras tres generaciones de aviones de combate mostró la regla de desarrollar una nueva generación de aviones de combate aproximadamente cada 10 años durante la Guerra Fría. Después de que el Su-27 y el MiG-29 de la antigua Unión Soviética comenzaran los vuelos de prueba, la comunidad de la aviación occidental comenzó a discutir la próxima generación de aviones de combate. En 1987, en el Simposio sobre Aviones de Combate del Futuro organizado por la editorial británica Jane's Publishing, el Director de Requisitos Operacionales de la Oficina del Subjefe de Estado Mayor para I+D y Adquisiciones de la Fuerza Aérea de EE. UU. dejó en claro que la antigua Unión Soviética estaba equipando el primer avión con el mismo rendimiento que el F-15 y el F-16 Con las tres generaciones de aviones de combate Su-27 y MiG-29, Estados Unidos necesita acelerar el desarrollo de una nueva generación de aviones de combate ATF para ganar supremacía aérea en futuros campos de batalla.
Con el fin de eliminar el malentendido entre el Congreso de los EE. UU. y el público, y equipararse con Rusia en la designación de aviones de combate, Walter Boyne, ex curador del Museo de Aviación de los EE. UU., escribió un artículo en la revista "c0deone" en 2005, llamando a F- 22 y F-35 aviones de combate de quinta generación, formando así la teoría de la nueva quinta generación de los Estados Unidos que es más popular hoy en día. China siempre ha mantenido el método original de división de cuatro generaciones.
1.2 Impulsores transgeneracionales
Un avión de combate exitoso proviene de la conexión orgánica entre la demanda y la tecnología, y el desarrollo intergeneracional es el resultado del efecto combinado de la tracción de la demanda y la promoción de la tecnología. Por lo tanto, la división de "generaciones" está marcada por dos elementos principales: capacidad y tecnología.
En términos generales, los aviones de combate de la próxima generación pueden reflejar un salto en la efectividad del combate en comparación con los aviones de combate de la generación anterior. El F-15 estadounidense es relativo al F-4, el F-22 es relativo al F-15, el Su-27 ruso es relativo al MiG-21, el Su-57 es relativo al Su-27 y el J-10 chino es relativo al J-7 y J-20 Esto es cierto para el J-10.
En la historia, la eficacia de combate de diferentes generaciones de aviones de combate no ha sido la misma, y la eficacia de combate de diferentes aviones de combate pertenecientes a la misma generación también variará mucho.Incluso la eficacia de combate de un tipo de avión de combate entre lotes puede tener efectos fundamentales. cambios. , como B10ck20 y B10ck60 de F-16. La efectividad del combate debe probarse a través de la práctica. En 1992, cuando la Fuerza Aérea de EE. UU. firmó el memorando de decisión de adquisición del F-22, solo requería que, en las mismas condiciones de combate aéreo libre, la efectividad de combate del F-22 fuera el doble que la del F-15, y esto se tomó como requisito previo para tomar decisiones de producción a toda velocidad. En 2006, durante el ejercicio "Northern Knife" realizado en la Base de la Fuerza Aérea de Elmendorf en Alaska, el F-22 arrasó con el avión de tercera generación con un récord de "144:0", superando con creces los objetivos establecidos en la etapa inicial de desarrollo. .
Aunque subjetivamente siempre se espera que el desarrollo intergeneracional pueda lograr el mayor salto en la efectividad del combate, debido a que lleva mucho tiempo desde el requisito para ponerlo en uso, el entorno del campo de batalla y los escenarios pueden sufrir cambios importantes, dando como resultado nuevos luchadores. Debe ser capaz de adaptarse al nuevo entorno del campo de batalla. El avión de combate F-4 diseñado para el campo de batalla lineal a gran escala en Europa, bajo el entorno complejo y las limitaciones políticas del campo de batalla de Vietnam, su rendimiento a gran altitud y alta velocidad y su capacidad de combate más allá del horizonte fueron básicamente incapaces de juego, y la relación de intercambio de combate aéreo no mostró el mismo nivel que la generación anterior de MiGs. Ventaja significativa para luchadores como -17/19. En la actualidad, el F-22 también se enfrenta a problemas similares. Por un lado, después de 15 años de equipamiento, el F-22 sigue siendo el referente de los cazas de alto rendimiento. La máquina también lucha por marcar la diferencia.
El desarrollo intergeneracional no es un salto integral de capacidad, sino una opción razonable para satisfacer necesidades futuras, con saltos, herencias y abandonos. Nunca ha habido un salto integral en todas las capacidades en las generaciones cruzadas anteriores. El avión de segunda generación relajó los requisitos de maniobrabilidad subsónica, y el avión de tercera generación relajó los requisitos de velocidad máxima. En la misma generación de aviones de combate, diferentes tipos de aviones tienen diferentes características de búsqueda de capacidad. El F-5 de los cazas de segunda generación no perseguía la velocidad de Mach 2, pero tenía una mejor maniobrabilidad; el F-15 de la tercera generación cazas buscaban movilidad Conocido como "no pagó 1 libra por ataque terrestre" (en realidad tiene capacidad de ataque terrestre), más tarde se convirtió en un "caza de doble misión", el montaje de tanques de combustible conformados casi se ha convertido en una configuración básica, y la movilidad ha sido enormemente sacrificado; aeronave de cuarta generación De acuerdo con la orientación de la misión del suelo, el F-35 ha relajado los requisitos de capacidades supersónicas para el alcance y las capacidades de armas integradas, y es lo mismo que el 4S (sigilo, crucero supersónico, post -maniobra de pérdida y superinformación) establecidas por el F-22. ) En comparación con las características típicas de la aeronave de cuarta generación, al menos no tiene capacidad de crucero supersónico.
A lo largo de la historia del desarrollo de los aviones de combate, cada generación no puede separarse del poderoso impulso del progreso científico y tecnológico.
El nacimiento de la primera generación de aviones de combate se originó a partir del avance de la potencia a reacción. Una serie de avances técnicos, como la ley del área transónica, el diseño de ala de gran barrido/triángulo, el perfil aerodinámico delgado y el motor turborreactor de poscombustión, han proporcionado la base para el desarrollo de la aeronave de segunda generación. El éxito de la aeronave de tercera generación es inseparable de la aplicación del diseño de flujo mixto (bandas laterales, canards), motores turbofan de postcombustión, control de vuelo fly-by-wire y aviónica integrada. El efecto de "incursión técnica" del avión de cuarta generación también se debe a la tecnología furtiva que Estados Unidos comenzó a investigar en secreto en la década de 1950.
Una vez que ciertas características técnicas se solidifican en la plataforma de la aeronave y se integran con el diseño y la estructura de la aeronave, no se pueden migrar a la generación anterior de aeronaves. Si el avión de segunda generación no tiene un diseño de gran sustentación y una potencia de relación empuje-peso alta, no podrá lograr una alta maniobrabilidad; el avión de tercera generación no podrá lograr el sigilo si no lo hace tener una forma sigilosa y una bahía de armas incorporada.
Sin embargo, los aviones de generación cruzada no persiguen un salto integral en todas las tecnologías, es muy común que una nueva generación de aviones herede algunas tecnologías de la anterior generación de aviones, e incluso hay situaciones puntuales que parecen estar retrógradas. Por ejemplo, el F-5 de segunda generación de los Estados Unidos adoptó un diseño de franja lateral, mientras que su F-15 de tercera generación no usó franjas laterales y ni siquiera usó flaps de maniobra de borde de ataque. La Marina de los EE. UU. equipó el avión F-4J de segunda generación con radar Doppler de pulso y visores de casco, mientras que el Mirage-2000C francés de tercera generación solo está equipado con radar monopulso, y la mayoría de los aviones occidentales de tercera generación no usaban visores de cabeza antes de 2000 . .
Algunas tecnologías nuevas se pueden migrar a aeronaves de generaciones anteriores con un efecto significativo. "Una plataforma, varias generaciones de aviónica" refleja esta verdad hasta cierto punto. Por ejemplo, el F-4E de Turquía se ha mejorado a "Terminator 2020" reemplazándolo con un radar Doppler de pulsos EL/M-2032 y una cabina vitrificada, la máquina estándar de tres generaciones de la época.
En resumen, la aplicación de tecnología avanzada en cazas de generaciones cruzadas no es por aplicación, sino por la tracción de las necesidades de combate. La aplicación de la nueva tecnología de diseño y potencia a reacción se deriva de los requisitos ganadores del ataque vertical y las tácticas de escape de un solo disparo durante la Segunda Guerra Mundial; la aplicación del diseño de elevación de vórtice y el control de vuelo fly-by-wire se deriva del requisito de enfatizar el combate móvil después de la Guerra de Vietnam; la aplicación de armas de aviónica integrada El sistema se deriva de los requisitos de combate informatizados de misiles aire-aire avanzados de alcance medio y entornos electromagnéticos complejos en el campo de batalla; la aplicación de tecnología sigilosa se deriva de los requisitos de la misión de derrotar a los primeros Su-27 y MiG-29 de la Unión Soviética.
Por lo tanto, la característica de "generación" es el "fruto" del desarrollo intergeneracional, y la "causa" que impulsa el desarrollo intergeneracional es la promoción de la demanda y la tecnología, como se muestra en la Figura 2.
1.3 La confusión de las futuras generaciones de luchadores
Con el fin de desarrollar futuros aviones de combate, en noviembre de 2010, la Fuerza Aérea de los EE. UU. emitió una solicitud de capacidades para los aviones de combate de próxima generación, esperando formar una capacidad de combate inicial alrededor de 2030. Posteriormente, Boeing, Northrop Grumman y Lockheed Martin, respectivamente, descartaron el plan "FX" para pedir direcciones. Durante el período se lanzaron una serie de discusiones sobre las características del llamado caza de sexta generación: ¿Es hipersónico? ¿Cómo es el rendimiento de sigilo? ¿Puede llevar armas de energía dirigida? ¿Qué es el techo? ¿Fue conducido por alguien? Al final, la Fuerza Aérea de los EE. UU. consideró que los resultados de la demostración eran insatisfactorios e inaceptables. En primer lugar, el costo de la investigación y el desarrollo puede superar cualquier proyecto de combate en la historia; en segundo lugar, el progreso de la investigación y el desarrollo puede llevar al despliegue alrededor de 2040; "bala de plata" con madurez y aplicabilidad limitadas.
En 2016, el equipo de investigación "Superioridad aérea 2030" de la Fuerza Aérea de los EE. UU. sugirió a funcionarios de alto nivel que deberían abandonar las discusiones sobre las características de los aviones de combate de "sexta generación" y centrarse en cómo definir las capacidades de control aéreo penetrante (PCA). . Ni siquiera distingue deliberadamente entre bombarderos B, aviones de ataque A, cazas F o MQ-UAV, y utiliza "grupos de capacidades" y "grupos de sistemas" para describirlos. En mayo del mismo año, el Jefe de Estado Mayor de la Fuerza Aérea de EE. UU. aprobó el "Plan de vuelo de superioridad aérea 2030", que aclaraba el objetivo de EE. UU. de descifrar las capacidades de "negación de acceso/área" (A2/AD) mediante 2030.
En la actualidad, los Estados Unidos se apresuran a desarrollar el avión de combate de superioridad aérea penetrante. Aunque no tiene la corola de "caza de sexta generación", puede superar las capacidades de larga distancia y de larga distancia de los cazas anteriores, y el multi- arma/montura de alta densidad trae Una serie de capacidades como alta letalidad, diseño supersónico sin cola, sigilo ultra bajo omnidireccional y defensa dura al final de los proyectiles de autodefensa traerán cambios revolucionarios a la futura forma de combate aéreo, permitiéndole irrumpir en un entorno de "anti-falsificación" altamente enfrentado. Acceso/Denegación de área". Por el contrario, F-22 y F-35 solo pueden permanecer fuera de la zona de defensa en este entorno. Por lo tanto, de hecho, formará un salto en la capacidad del avión de cuarta generación, que es suficiente para constituir el caza de "próxima generación".
2 Las necesidades de la era de la informatización y la inteligencia
2.1 Evolución del anillo OODA
El coronel John Boyd, un piloto estadounidense, propuso utilizar el anillo OODA para describir el proceso de combate aéreo en la década de 1960. La teoría del anillo OODA es universal. John Boyd describió la maniobrabilidad de las aeronaves a través de la movilidad energética (EM) y propuso métodos como la maniobra básica de combate aéreo (BFM) para guiar a los pilotos a mejorar las habilidades de combate, comprender las estrategias de combate e influyó profundamente en el diseño. de aviones de combate de tercera generación.
Con la aparición de misiles aire-aire avanzados de alcance medio, la proporción de combate aéreo más allá del alcance visual (BVR) en comparación con el combate aéreo dentro del alcance visual (WVR) ha aumentado gradualmente y se ha convertido en la corriente principal. forma de combate aéreo. .0) los tiempos van pasando. Las capacidades en el campo de la información son más importantes que las del campo de la mecánica.Los pilotos del F-35 concluyeron en el ejercicio "Red Flag": "La información es vida". En 2017, Todd Schuck de Lockheed Martin y Eric Brasch del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. (AFRL) propusieron el concepto de OODA2.0, imitando la teoría EM, y propusieron los derechos de información (IP) y la movilidad de la información. F-35 tiene una gran ventaja en la confrontación simulada.
La teoría de la movilidad de la información utiliza parámetros teóricos de comunicación, como la capacidad del canal, la entropía de la información, la cantidad de mensajes enviados por unidad de tiempo y la velocidad de transmisión, para reemplazar la posición, el empuje, la sustentación, la velocidad y otros parámetros físicos en la teoría de la movilidad de la energía. es similar a la fórmula de Boyd para la unidad de energía restante (Es) En comparación, se puede determinar la fuerza relativa del potencial de información de ambas partes en el juego.
Eric Brasch ha estudiado durante mucho tiempo la aplicación militar de la fusión de información, la inteligencia artificial y otros campos.Ya en el año 2000, trató de definir el concepto de superioridad de la información (IS), y propuso que "la superioridad de la información se refiere a la recopilación, el procesamiento y la ininterrumpida transmisión de flujo de información, mientras se aprovecha o impide que un adversario cometa el mismo tipo de conducta”. Se puede ver que el enfoque de OODA2.0, "La información es el rey", es mejorar su propia capacidad de adquisición de información y debilitar la capacidad de adquisición de información del oponente.
Los medios para mejorar sus propias capacidades de adquisición de información incluyen: equipado con radar de matriz en fase activa (AESA), sistema de orientación electro-óptico (EOTS), sistema de apertura distribuida (DAS), sistema de soporte electrónico (ESM) y otros sensores y sistemas de adquisición aerotransportados. Varios enlaces de datos de información. El rendimiento del sensor, el modo de trabajo, la capacidad antiinterferencias, la capacidad de procesamiento de señales, la capacidad de transmisión de información, etc. constituyen un aspecto de la superioridad de la información.
Las formas de debilitar la capacidad del oponente para obtener información incluyen: sigilo de radar, sigilo de infrarrojos y sigilo de radiofrecuencia, utilizando métodos de detección que no son fáciles de descubrir por el oponente, como detección de intercepción baja (LPI), detección pasiva, detección de disparo, etc., implementando contramedidas de información tales como interferencia electrónica (ECM), interferencia de terminal activo/pasivo, etc. El dominio de la frecuencia, el rango del ángulo y el desempeño del sigilo, el ocultamiento de la detección y los medios y capacidades para disuadir a los oponentes de la detección constituyen otro aspecto de la superioridad de la información.
Con el enriquecimiento continuo de la información aerotransportada, la fusión de información de múltiples fuentes se ha convertido gradualmente en otra clave para mejorar la efectividad del combate. La fusión de información incluye no solo la fusión de información de los sensores de la aeronave, la aeronave de combate en formación y el sistema de combate, sino también la fusión de información del nivel de situación y el nivel de arma con diferente precisión y tasa de actualización. En el entorno del juego de confrontación, en el entorno electromagnético del campo de batalla complejo, la integración de información de diferentes fuentes, la precisión, la confianza y la tasa de actualización, y la eliminación de lo falso y lo verdadero, plantean nuevos desafíos para OODA2.0. "Información a la mano" es un objetivo importante que persiguen los aviones de combate tripulados en la actualidad. Al considerar de manera integral la información que fluye en el sistema y las necesidades del piloto, la información más útil se puede presentar al piloto de la mejor manera en el momento adecuado.
En los últimos años, la estrategia de juegos de información en aviones de combate ha ido cambiando cada día que pasa.La combinación de radar y guerra electrónica ha producido soporte electrónico de alta ganancia (HGESM) y interferencia electrónica de alta potencia (HPECM), que puede detectar e interferir con los lóbulos laterales del radar; una variedad de sensores Recordatorios mutuos y ceguera mutua; tecnologías como la detección cooperativa de múltiples aviones y el ataque coordinado continúan emergiendo. Lockheed Martin afirma que en realidad es más una empresa de información y sistemas. En el contexto de la confrontación de sistema a sistema, la coordinación entre dominios y las operaciones entre dominios (como el sistema integrado de control de incendios de defensa aérea NIFC-CA de la Marina de los EE. UU. compuesto por aeronaves de alerta temprana E-2D, sistema Aegis, SM-6 misil de defensa aérea y F-35) También aumenta la complejidad del juego.
Si bien aumenta la complejidad, también plantea desafíos más severos para los pilotos. Los pilotos de aviones de combate modernos no solo requieren una excelente condición física, sino que también requieren un rico conocimiento y capacidades rápidas de análisis, juicio y toma de decisiones. El núcleo del bucle OODA es el piloto. Boyd propuso que un piloto de caza no es mejor que la velocidad de reacción de los músculos, sino mejor que la velocidad de conexión cerebro-músculo.
Con el fin de apoyar y ayudar a los pilotos, la industria de la aviación lleva mucho tiempo explorando el uso de la inteligencia artificial (IA) para mejorar la velocidad del bucle OODA. En la década de 1980, Estados Unidos llevó a cabo una investigación sobre asistentes de pilotos (Pil0t, sAss0ciate), utilizando sistemas expertos y fusión de información inteligente para construir cinco sistemas: evaluación del estado del sistema, evaluación de la situación, planificación de misiones, planificación táctica e interfaz hombre-máquina. Posteriormente, también se activaron el asistente de piloto de giroavión (RPA), la tripulación automática (Aut0-Crew) y el sistema de simulación de combate aéreo (TacAir-S0ar). Continuó la investigación sobre radar inteligente (cognitivo), guerra electrónica cognitiva y aprendizaje de comportamiento de guerra electrónica adaptativa (BLADE), y se ha aplicado al radar actual y la guerra electrónica en etapas. Especialmente desde 2016, el sistema de combate aéreo Alpha (ALPHA) desarrollado conjuntamente por la Universidad de Cincinnati y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. ha suscitado una acalorada discusión y un auge de la investigación sobre la IA que ayuda y reemplaza a los humanos.
No hay duda de que con el auge del simbolismo y el conexionismo en la inteligencia artificial, especialmente la aparición y el desarrollo de tecnologías como el aprendizaje profundo y el aprendizaje por refuerzo en los últimos años, la introducción de la inteligencia artificial para formar una nueva "inteligencia es el rey" OODA3. 0 será Otro salto adelante en el desarrollo del anillo OODA. OODA3.0 significa que, sobre la base de la informatización OODA2.0, la familia de agentes correspondiente (Agente) se introduce en los cuatro enlaces del anillo para mejorar aún más la precisión, la agilidad y la velocidad del anillo OODA.
En junio de 2016, el Comité de Ciencias de la Defensa Nacional del Departamento de Defensa de los EE. UU. publicó el "Informe de investigación autónomo", que evaluó 10 proyectos que involucran cuatro tipos de conciencia de la situación del campo de batalla, protección, aplicación de la fuerza y apoyo de acuerdo con la "toma de decisiones rápida". , análisis de datos heterogéneos masivos, comunicación intermitente, operaciones coordinadas de alta complejidad, tareas de alto riesgo y tareas continuas” analizó y predijo los posibles beneficios de introducir inteligencia artificial, y propuso una nueva hoja de ruta de habilitación autónoma (Aut0n0-my-enabled) para desarrollo del dominio de tareas. En julio de 2018, el "Aviation Weekly" estadounidense propuso 10 tecnologías que remodelarán el campo aeroespacial, incluidas "Diez tecnologías de inteligencia artificial para aeronaves".
De acuerdo con la clasificación de los agentes, la mayoría de los agentes introducidos por los aviones de combate son tipos impulsados por la utilidad y de aprendizaje mejorado, y estarán en capas, clasificados, divididos y construidos de acuerdo con la capa de organización compleja, la capa del sistema, la capa de la plataforma, la capa del sistema. y capa de equipo.
OODA3.0 no es una superación de OODA2.0 y OODA1.0, pero necesita fortalecer OODA2.0 y OODA1.0 para brindar soporte, como se muestra en la Figura 3. Además, los objetos de toma de decisiones de OODA3.0 irán más allá de los compromisos de nivel táctico a los niveles de toma de decisiones de la misión y, al mismo tiempo, se expandirán en el espacio, el tiempo y la acción. En el espacio, el alcance del compromiso se ampliará desde el alcance del compromiso limitado por el alcance de las armas hasta el alcance de las tareas limitadas por la profundidad del objetivo; en términos de tiempo, se ampliará el período para comprender y predecir la situación. de minutos a horas; y el núcleo del lado de la acción se centrará en lo que el oponente no puede La velocidad de la observación y la comprensión continuas permiten la toma de decisiones de la misión para maniobrar y matar, creando un espacio de combate de "dominio cero" que puede ser utilizado por uno propio lado.
Con todo, la mecanización de los aviones de combate es la premisa de la informatización, y la informatización es la base de la inteligencia.
2.2 Autonomía y Colaboración Hombre-Máquina
La "autonomía" se refiere a la capacidad de un sistema para elegir de forma independiente entre diferentes comportamientos y combinar los comportamientos correspondientes en función de su conocimiento y comprensión del mundo, de sí mismo y de la escena para lograr un objetivo específico. El estándar central y de evaluación para la aplicación de la inteligencia artificial en el campo de los aviones de combate es el nivel de control autónomo (ACL). En noviembre de 2012, el Departamento de Defensa de EE. UU. emitió la Directiva 3000.09, que divide el control autónomo en tres niveles según el grado de participación humana: semiautónomo para personas en el ring (IntheL00p), supervisión humana para personas en el ring (OntheL00p) , y human-in-the-loop (IntheL00p) Total autonomía fuera del loop (Out0ftheL00p).
Ya en 2002, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. dividió el Nivel de Control Autónomo de UAV (ALFUS) en 10 niveles, y fue generalmente reconocido. En enero de 2017, el Centro de Análisis Naval de EE. UU. (CNA) analizó la tendencia de desarrollo, los malentendidos y los desafíos de la tecnología autónoma en el informe "Inteligencia artificial, robots y enjambres" y propuso varios criterios de evaluación para los niveles de capacidad autónoma, que incluyen basado en El nivel de control autónomo del bucle OODA y la división de niveles según la complejidad de la tarea, la complejidad del entorno y la dependencia humana, etc., se espera que establezcan un marco ALFUS unificado.
Aunque existen muchos métodos para dividir los niveles de control autónomo, todavía no se ha formado ninguna división de niveles práctica y generalmente aceptada. Entre ellos, el nivel de control autónomo del combate aéreo inteligente basado en el anillo OODA es relativamente más aplicable a la inteligencia artificial de los aviones de combate.Puede definir el nivel de control autónomo con diferentes modos de comportamiento en los vínculos de percepción, juicio, decisión- fabricación y ejecución para impulsar el desarrollo de tecnología inteligente.
En septiembre de 2019, la Fuerza Aérea de EE. UU. publicó la "Estrategia de inteligencia artificial de la Fuerza Aérea de EE. UU. de 2019". Como apéndice de la estrategia de inteligencia artificial del Departamento de Defensa de EE. UU., propuso que la IA puede mejorar las cinco capacidades principales de la Fuerza Aérea: gestión del espacio aéreo, ataque, maniobra global rápida, inteligencia, vigilancia, reconocimiento y comando y control, etc., y señaló que la IA no es omnipotente. Para apoyar la "orden ejecutiva de mantener el liderazgo de la inteligencia artificial estadounidense" del gobierno de los EE. UU., esta estrategia será la dirección prioritaria del presupuesto y la financiación del Departamento de Defensa de los EE. UU. en los próximos años. estrategia.
En marzo de 2019, la Oficina del Científico Jefe de la Fuerza Aérea de los EE. UU. (AF/ST) y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea lanzaron conjuntamente "Autonomy Horizon: The Way Forward". Los seres humanos controlan una gran cantidad de aeronaves o programas autocoordinados". y proponga que los sistemas autónomos deben ser considerados como participantes importantes en las funciones de gestión de combate, no solo como equipo de plataforma autónomo. En el futuro, los sistemas autónomos deberían estar orientados a los servicios, conectados en red y centrados en la información para la Fuerza Aérea de los EE. UU.
La autonomía no es automática, ni es automática. Estrictamente hablando, actualmente ninguna máquina es completamente autónoma. Desde la perspectiva de los diversos procesos necesarios para el combate aéreo, la inteligencia artificial es más adecuada para la toma de decisiones rápidas, el análisis masivo de datos heterogéneos y las operaciones coordinadas de alta complejidad. Debido a las complejas limitaciones de información incompleta, interferencia incierta, pocas pruebas de combate reales y requisitos de alta confiabilidad en el combate aéreo, es poco probable que la inteligencia artificial pueda reemplazar completamente a los humanos en el período previsible y emprender tareas complejas de combate aéreo de forma autónoma. . Por lo tanto, la etapa actual de OODA3.0 es principalmente una inteligencia híbrida formada por inteligencia artificial y pilotos, que aparecerá en el desarrollo de futuros aviones de combate en forma de colaboración hombre-máquina. La inteligencia artificial proporciona conocimientos básicos en el combate aéreo, propone planes de combate alternativos y los pilotos toman decisiones de juego a un nivel superior.
En la era de OODA1.0, el piloto es un ejecutor ocupado que está personalmente involucrado en la navegación, control de vuelo, adquisición de información, operación de armas, etc. Al entrar en la era OODA 2.0, los sistemas de control de vuelo y aviónica de las aeronaves pueden proporcionar a los pilotos información completa sobre navegación, vuelo, situación y control de tiro. La principal responsabilidad de los pilotos ha evolucionado hacia juegos de información y decisiones de comportamiento ofensivo y defensivo. Se puede esperar que en la era de OODA3.0, los pilotos utilicen inteligencia artificial para analizar y juzgar recursos de información más ricos, reducir en gran medida la carga mental transaccional, enfrentarse mejor a entornos de campo de batalla complejos y centrarse más en el juicio y la toma de decisiones. luego conviértete en el supervisor de la misión de combate aéreo.
2.3 Alguien contra nadie
Los sistemas autónomos aún no son lo suficientemente transformadores como para convertir las plataformas de combate aéreo tripulado en plataformas de combate aéreo no tripulado. Sobre la base de la comprensión y la predicción del desarrollo de la capacidad de control autónomo de los aviones de combate, la opinión general en el extranjero aún otorga gran importancia al papel de los seres humanos en la cuestión de si la próxima generación de aviones de combate cancelará a los pilotos.
En abril de 2013, el Lexington Research Institute de los Estados Unidos señaló en el informe "The Development Path of the United States to Keep Future Air Superiority under the Condition of Budget Reduction": Aunque la perspectiva de desarrollar vehículos aéreos no tripulados con buen rendimiento para reemplazar aviones de combate Jets es muy bueno, de hecho lleno de desafíos. En cualquier caso, los UAS aún no pueden proporcionar un reemplazo liviano y económico para los aviones de combate tripulados.
En enero de 2017, Alex Grinkovich enfatizó en "Future Air Superiority" que juzgar si un futuro caza está tripulado o no tripulado debe comenzar desde la perspectiva de la efectividad del combate. Si tener un piloto en un avión mejora la efectividad del combate, debería tener uno. Si la presencia de humanos limita algunas de las capacidades de la aeronave, entonces se debe encontrar una manera de hacerla no tripulada. Además, hay consideraciones de madurez tecnológica y de costo con respecto a la autonomía. El caso "autónomo" que discutió en el artículo cubre misiles, wingmen no tripulados y wingmen tripulados, pero no aborda si el avión líder que asume el mando de la misión puede ser un dron.
En abril de 2017, el comandante del Comando de Combate Aéreo de EE. UU., Hawk Carlisle, dejó en claro en la revista "Air Force" que el caza de superioridad aérea penetrante puede estar tripulado. Si bien está seguro de que la coexistencia de aviones tripulados y no tripulados puede cambiar significativamente con el tiempo, no ve aviones de combate no tripulados completos a corto plazo. Es más probable que la aeronave tripulada supervise o controle la plataforma no tripulada cuando la aeronave tripulada y la plataforma no tripulada estén coordinadas para completar la misión.
En abril de 2019, la CSBA de los Estados Unidos señaló en el informe "La Fuerza Aérea de los EE. UU. en la era de la competencia de grandes poderes": Si se utilizan aviones de combate no tripulados a gran escala en un ambiente de confrontación o confrontación fuerte, habrá problemas de coste y operatividad. La cantidad de combustible y armas necesarias para las operaciones de penetración, los sensores avanzados y el equipo de observación necesarios para las capacidades de comunicación y percepción de información más allá del horizonte, la función de cierre de la cadena de destrucción aire-aire y los sistemas de defensa de alta gama necesarios para alta capacidad de supervivencia, etc.. Ambos aumentarán el tamaño y el costo unitario del sistema UAV, la organización de operaciones cooperativas también tiene un problema de cómo planificarlo y cómo implementarlo. Además, en el informe "Five Key Missions of Future U.S. Air Force Combat Forces", la CSBA siempre ha insistido en que "es necesario mejorar las capacidades de los aviones tripulados de alto nivel, y los sistemas aéreos no tripulados aún se consideran significativos pero aún no están completamente desarrollados". plataformas de combate".
De hecho, entre los planes de combate de próxima generación propuestos por varios países hasta el momento, solo Boeing y Northrop Grumman consideraron el modo opcional tripulado/no tripulado alrededor de 2010 e imaginaron funciones limitadas no tripuladas basadas en configuraciones tripuladas, pero ya no enfatizan tales programas. . En la actualidad, los planes de combate de próxima generación de American Boeing, Northrop Grumman y Lockheed Martin son todas configuraciones tripuladas. En el contexto del Brexit, los dos esquemas de cazas de nueva generación que están surgiendo en Europa son configuraciones tripuladas. En particular, el esquema "Storm" liderado por el Reino Unido propuso específicamente un novedoso concepto de cabina de realidad virtual. Aunque la forma y el diseño del último plan de combate de próxima generación de Japón han sufrido cambios significativos, también se adhiere a la configuración consistente de máquina tripulada desde 2010.
3 Desarrollo coordinado de plataforma y sistema
3.1 La plataforma es la base
A nivel de plataforma, los futuros aviones de combate generalmente requieren viajes de larga distancia, sigilo de banda ancha omnidireccional de alta velocidad, suficientes armas aire-aire/aire-superficie, y proporcionan a los pilotos imágenes de la situación del campo de batalla totalmente comprensibles y predicciones de decisiones. hacer causalidad; a nivel, es necesario establecer una red flexible con nodos redundantes, con un retraso cercano a cero para formar una imagen situacional unificada e integrada, crear múltiples rutas de asesinato y transmitir información de objetivos en tiempo real a través de las áreas de la misión. Este requisito de capacidad a nivel de plataforma y sistema refleja la relación de desarrollo entre una plataforma fuerte y la construcción sistemática de equipos. Una plataforma fuerte es la base de un sistema fuerte, y un sistema fuerte promueve un mejor papel de la plataforma fuerte.
Las "Directrices de ingeniería de sistemas para sistemas (S0S)" del Departamento de Defensa de EE. UU. definen un sistema como: un sistema grande compuesto por sistemas independientes que completan funciones específicas, y la capacidad general del sistema grande es mayor que la suma de todas las funciones de las partes. De acuerdo con esta definición, para el plan de superioridad aérea 2030 del ejército de EE. UU., la formación de ataque penetrante compuesta por B-21, aviones de contramedidas aéreas penetrantes/guerra electrónica penetrante (PCA/P-EA), etc. es un sistema. Las contramedidas aéreas penetrantes y los misiles pequeños de capacidad avanzada (SACM), las micromuniciones autodefensivas (MSDM), las armas de ataque de separación (SiAW), etc. constituyen un sistema de nivel inferior. Este nivel de sistema está estrechamente relacionado con la lógica del sistema de control aéreo de próxima generación. Los aviones de combate de próxima generación no solo tienen las funciones de detección, ataque y guerra electrónica, sino que también deben estar equipados con armas de próxima generación. para ejercer verdaderamente su eficacia de combate.
3.2 Desarrollo paralelo de plataforma y sistema
Si está obsesionado con el poder de la plataforma e ignora la construcción del sistema, cometerá el error de que el F-22 se convierte en una "isla de información", y si ignora el desarrollo de la plataforma y espera el surgimiento de las capacidades del sistema, el El sistema puede ser un castillo en el aire. El desarrollo futuro debe ser el desarrollo paralelo de la plataforma y el sistema. Construir un sistema fuerte con una plataforma fuerte.
En julio de 2018, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. (DARPA) propuso el concepto de "guerra de mosaicos" basada en la distribución funcional, que fue ampliamente malinterpretado como: una gran cantidad de plataformas de bajo costo es la dirección de desarrollo de la futura superioridad aérea. De hecho, ya en 2016, cuando la Fuerza Aérea de EE. UU. investigó sobre la "Superioridad aérea 2030", había incluido plataformas prescindibles de bajo costo como marco conceptual. Al igual que el "Aleurus hinchado" del sistema de combate "rechazo", el El ejército de EE. UU. no puede obtener una cantidad suficiente de objetivos de detección para respaldar su consumo a gran escala de activos de combate cuando ataca áreas fuera de la zona de defensa. En 2019, el exdirector de ISR de la Fuerza Aérea de EE. UU., Deptula, propuso en "Mosaic Warfare: Restoring America's Military Competitiveness": "Mosaic Warfare no reemplaza las plataformas existentes con enjambres prescindibles. Las plataformas sólidas y de alto rendimiento continuarán en operaciones futuras. No es práctico e imprudente negar arbitrariamente su importante valor Aplicar el valor de las unidades de guerra de mosaico es mejorar la efectividad de las plataformas de alto rendimiento ". La ventaja cuantitativa del XQ-58A de bajo costo y prescindible no puede reemplazar las tareas de combate ofensivo de la PCA, como capturar el espacio aéreo, escoltar el aire y suprimir la defensa aérea, y mucho menos la capacidad de penetración para correr miles de millas y derrotar al enemigo con un solo golpe.
El "camino de desarrollo para que Estados Unidos mantenga la superioridad aérea futura en condiciones de reducción presupuestaria" incorpora plenamente el pensamiento de combate sistemático para el diseño de guerra de integración estrecha dentro/fuera de la zona de defensa y toma de decisiones independiente de distribución de fronteras. Al seleccionar algunas de las capacidades de varias plataformas en servicio activo o bajo investigación, se combinan para formar un sistema para completar una tarea específica. El equipo de aviación utilizado para implementar operaciones distribuidas debe distribuirse en un área amplia, larga distancia y llegada rápida, y apoyo mutuo.
3.3 La relación entre plataformas y operaciones distribuidas
En julio de 2016, el Centro de Educación y Desarrollo de Doctrina Hortis LeMay de la Universidad de la Fuerza Aérea de EE. UU. lanzó el concepto de operaciones distribuidas, proponiendo que: las operaciones distribuidas se refieren a la coordinación de fuerzas independientes o interdependientes (que pueden estar fuera del área de operación conjunta) Participar en el proceso de implementación de la planificación operativa y/o toma de decisiones operativas, y finalmente completar las tareas y objetivos operativos asignados por el comandante. Las características clave de la teoría del combate distribuido son: la distribución espacial de las unidades de combate, la toma de decisiones independiente de las unidades de combate y la realización colaborativa de tareas de nivel superior.
El sistema de equipos formado según OODA3.0 tiene una adaptabilidad natural a las operaciones distribuidas. El "Plan de Vuelo de Superioridad Aérea 2030" propuesto por la Fuerza Aérea de los EE. UU. está en línea con las características de las operaciones distribuidas. Por ejemplo, las fuerzas de combate penetrantes compuestas principalmente por plataformas fuertes como B-21 y PCA pueden ser atacadas en espacios locales y en ciertos períodos de tiempo. La negación de las capacidades de comunicación externa debe depender de la toma de decisiones conjunta dentro y entre las formaciones de combate penetrantes para responder de manera oportuna; para objetivos sensibles al tiempo fuera de la lista de ataque planificada, también es necesario decidir conjuntamente la asignación de blanco y potencia de fuego con las tropas fuera de la zona de defensa, para completar efectivamente el respaldo de fuego (Reachback), como se muestra en la Figura 4.
4 Creación rápida de prototipos, implementación rápida
En los últimos años, el ejército de EE. UU. se ha dado cuenta gradualmente de que, desde el final de la Guerra Fría, el ciclo de desarrollo de los equipos de aviación representados por los B-2, F-22 y F-35 se ha convertido en un problema común. Si esta tendencia no cambia, la investigación y el desarrollo de la próxima generación de aviones de combate se convertirán en una "carga insoportable".
Con este fin, el ejército de los EE. UU. ha promovido continuamente reformas de adquisición en los últimos años, centrándose en resolver los problemas de I + D y despliegue de equipos militares causados por requisitos complejos y procedimientos engorrosos en la adquisición tradicional, y esforzándose por satisfacer rápidamente las necesidades urgentes de las tropas en combate. . La Ley de Autorización de Defensa Nacional para el año fiscal 2016 aprobada por el Congreso de los EE. UU. en noviembre de 2015 estipula que un método de adquisición de nivel medio (MTA) que no está sujeto al Sistema de Desarrollo e Integración de Capacidad Conjunta (JCIDS) y la Directiva 5000.01 del Departamento de Defensa Se adopta el "Sistema de Adquisición de Defensa" para lograr una creación rápida de prototipos y un despliegue rápido. Entre ellos, la creación rápida de prototipos tiene como objetivo usar alrededor de 5 años para desarrollar un prototipo desplegable y realizar demostraciones y evaluaciones en el entorno de combate; el despliegue rápido tiene como objetivo comenzar la producción 6 meses después de que salga el prototipo y completar el despliegue dentro de los 5 años.
Vale la pena señalar que tan pronto como se propuso este proyecto de ley de autorización, Alex Grinkovich de la Fuerza Aérea de los EE. UU. señaló en la serie de artículos "Future Air Superiority": Solo a través del rápido desarrollo de prototipos desplegables se pueden cumplir los requisitos del nodo 2030. En 2019, el Director de Adquisiciones de la Fuerza Aérea de EE. UU., Will Robin, también mencionó públicamente el plan rápido de investigación y desarrollo de la Fuerza Aérea de EE. UU., que puede usar un ciclo de cinco años para desarrollar la próxima generación de aviones de combate, que es básicamente lo mismo que el plan de cinco años de la MTA. ciclo de año.
Después de varios años de deliberación, a fines de 2019, el Departamento de Defensa de EE. UU. lanzó oficialmente una revisión importante de la serie 5000 de políticas de adquisición y lanzó una instrucción independiente del Departamento de Defensa 5000.80 "Operación de adquisición de nivel medio", que unificó y estandarizó los detalles de casi 50 proyectos de adquisición de nivel medio que han sido llevados a cabo por varios servicios.Práctica, como se muestra en la Figura 5. Es probable que la Fuerza Aérea de EE. UU. incluya el proyecto NGAD en el proceso de adquisición de MTA, para lograr un desarrollo rápido, es decir, solo resolver un requisito clave a la vez, primero producir una plataforma de penetración de largo alcance y el sistema aerotransportado tiene desarrollado a partir de proyectos como los sistemas maduros F-35 y B-21, y luego a través de múltiples pasos de creación rápida de prototipos, mientras se implementan rápidamente, se desarrollan nuevos incrementos de capacidad.
5. Conclusión
Han pasado casi 30 años desde el primer vuelo del YF-22. En el contexto de la competencia entre las principales potencias, la tecnología y la demanda volverán a moverse hacia una intersección, y pronto aparecerán aviones de combate intergeneracionales. Es un largo -alcance, penetrante y poderoso Una poderosa plataforma de nodo de columna vertebral con percepción, fuerte potencia de fuego y rápidas capacidades de toma de decisiones. Su forma definitivamente anulará la cognición del concepto de aviones de combate tradicionales. Su aparición seguramente impulsará una nueva ronda de revolución en estilo de combate aéreo y tecnología e industria de la aviación.
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