2024年1月16日,美国空军装备司令部下辖的空军研究实验室(AFRL),通过美国政府招投标网sam.gov(见文末原文链接),寻求行业合作,对下列13项技术进行研究:
建模、仿真和分析(MS&A)
创新飞机集成技术
寻找、定位、跟踪目标(F2T2)和数据链技术
交战管理系统技术
高速引信
导弹电子设备
导弹制导与控制技术
先进弹头技术
先进导弹推进技术
控制执行系统
导弹携带和释放技术
导弹测试与评估技术
人工智能/自主技术
据分析,这些技术似乎是为了支持美国空军的七大作战要务。美国空军部长弗兰克 · 肯德尔(Frank Kendall)曾经于2022年3月3日提出美国空军和太空部队必须具备新技术、思维和文化,以便威慑对手,为此,要实现如下七大作战要务:
1. 定义具有韧性和有效性的太空战斗序列和架构;
2. 实现作战优化的先进战斗管理系统(ABMS)/空军联合全域指挥与控制(AF JADC2);
3. 定义下一代空中优势(NGAD)系统系;
4. 在具有挑战性的作战环境中实现规模化移动目标的交战;
5. 在竞争激烈的环境中定义优化的韧性基地、维持和通讯;
6. 定义B-21远程打击系统族;
7.美国空军部转向对抗同等竞争对手的战时状态。
十三项技术研究说明
研究领域一:建模、仿真与分析(MS&A)
本研究目标在于开发或修改并运用模型,以分析空中优势概念及其作战相关概念。目标是应用、修改或结合工程、交战(一对一)、任务(少对少)、系统间(多对多,军事价值)等级的建模技术、工具和分析方法,以及虚拟与建构性数字仿真,这些都有助于空中优势概念的快速有效评估。概念包括但不限于互通武器、新颖破坏机制、致命和新型毁伤机制、多目标攻击和关键时刻投递等。详细建模包括但不限于传感器、气动学、自动驾驶仪、导航与引导方案、推进、弹头、引信、数据链、火控、发射装置、悬挂、运载与释放、错误过滤器、环境(风、雾和尘)、杀伤力、脆弱性和威胁等。
导弹性能MS&A还可能包括以下主题:动态且易于渲染的仿真输出可视化,所有实体参与的分布式交互仿真,快速转动喷嘴和气刺建模,使用缩放法则和经验法则快速建模固体火箭发动机以进行概念开发和快速权衡研究,精确高超音速高攻角气动系数,由于机体运动导致的气动导数变化,铰接式鼻部设计与建模,喷流对气动力和力矩影响的效应,风洞气动数据减少与显示的创新快速方法,建模由于皮肤与内部结构之间高温梯度引起的热应力,高级控制系统如自动驾驶仪建模,非传统控制面如环绕鳍片或格栅鳍片的建模,复杂控制系统高效低阶仿真,产品惯性建模,连续变化的质量和惯性属性建模。
在每个MS&A层面上也寻求情景开发和可视化。此外,影响武器性能的环境因素也可以考虑。这可能包括但不限于协同仿真环境和反进入区域拒止(A2AD)类型环境,情景生成和基础设施仿真,这些都是武器可能运作的环境通用。
研究领域二:创新飞机集成技术
本研究目标是设计、开发并展示创新的飞机集成技术,包括但不限于物理、电气和逻辑接口;以及可能适用的其他飞机集成方面。
研究领域三:寻找-定位-目标-追踪(F2T2)与数据链技术
本研究目标是设计、开发并展示创新的F2T2技术,用于检测对飞机构成威胁的目标。F2T2技术应提供威胁警告、威胁特性、“你是目标”(YATO)或“你不是目标”(YANTO)的区分、高度准确的威胁指引、距离和速率等信息,这些信息用于分析和协调对威胁的响应。感兴趣的其他F2T2技术包括适用于空对空导弹的小型数据链终端、符合型数据链天线、替代波形,以及支持空对空导弹群集的数据链应用。考虑从与射手平台、另一导弹或其他第三方信息源的通信角度出发。
研究领域四:交战管理系统技术
本研究目标是设计、开发并展示创新的交战管理系统,以最大化在日益竞争激烈的环境中的飞机生存能力,同时减少误报和交战成本。这些技术应与飞机和其他F2T2系统接口,确定最优的反制措施响应,遵守禁止或禁火区域,并做出飞机生存所需的其他决策。这些技术可能需要有限的机组人员监督或可能自主运行。
研究领域五:高速引信
本研究目标是设计、开发并展示高速引信,包括电子安全启动(ESAF)技术,它可以安全地启动弹头,目标检测装置(TDD)和引导集成引信(GIF)设备,它们可以为高速接近拦截提供微型化、快速响应、高度准确的距离和位置信息,无论是慢速还是快速移动的感兴趣目标(TOI)。
研究领域六:导弹电子
本研究目标是调查所有与空对空导弹相关的导弹动力与电子方面。特别感兴趣的技术和研究领域包括电力转换与分配、电力生成与储存技术(先进导弹电池技术和超级电容器)、制导电子和热管理。
研究领域七:导弹制导与控制技术
本研究领域旨在研究导弹制导与控制技术,包括以下内容:针对机动目标的鲁棒制导算法、实时最优爬升/能量管理技术、综合制导与控制、缩短寻的器测量与最终控制舵命令之间的延迟、高精度寻的器技术与算法、鲁棒而新颖的目标状态估计器、第三方排队、末端遭遇时的最优机身姿态、(强化学习自适应控制)方法、同步学习与控制、基于红-目标策略/机动的混合(切换)制导律选择、多对多交战制导律、最优脉冲延迟与推进剂分配、快速灵活的自动驾驶仪设计过程、各种飞机设计(从前翼控制到尾翼控制)的气动耦合环境中的鲁棒控制、大迎角下的鲁棒控制、创新的自动驾驶仪架构、对所有飞行状态的安全分离进行有效验证、敏捷机动的非线性/自适应控制以及先进的机身控制技术。
研究领域八:先进战斗部技术
本研究领域旨在研究常规和概念性弹药战斗部技术的各个方面,因为它与目标(TOI)的摧毁、损坏、击败或功能失效有关。我们寻求能够满足以下要求的技术和概念:具备最大性能特征的空中发射弹药的稳健且负担得起的性能,同时符合对不敏感弹药的要求。先进的武器系统要求战斗部在严苛的机械载荷条件下生存,并在末端交战期间可靠地启动,以实现性能目标。此外,我们还对专门的增材制造 (AM) 工艺、诊断设备、实弹测试技术以及用于开发和验证弹药战斗部能力的其他实验方法感兴趣。与战斗部效能相关的技术兴趣包括爆炸(内部和外部)损坏、复合损坏(例如爆炸和破片)、人员伤亡、累积损坏、碎片损坏、直接命中损坏、火灾(例如燃料、液压油、部件)损坏、破片(包括超高速射流/粒子)损坏以及高密度反应材料 (HDRM) 损坏。我们还对微型和微型战斗部、多功能高能材料和损伤机制、方向控制和聚焦效应、可选效应以及附带损害控制感兴趣。所有这些领域的方法不应局限于传统的或经典的爆炸破片效应。我们鼓励采用新的目标击败概念来增强或取代更传统动能方法。对可能提高整体战斗部性能的高能材料进行研究和开发。包括新的或先进的爆炸配方和表征、高能材料的增材制造以及高能量率制造进步。微型化引信技术、电子保险和布防装置 (ESAD) 以及目标检测设备 (TDD) 也引起了我们的兴趣(请参阅研究领域 5)。
研究领域九:先进导弹推进技术
本研究领域旨在研究先进导弹推进技术,例如以下主题:推进剂配方、颗粒结构、壳体技术、点火安全装置 (ISD) 概念、喷管技术(非侵蚀、偏流和气钉)和多脉冲电机障碍。随着导弹系统变得越来越小,将相同或更复杂的功能集成到这些机身中成为一项重大挑战。现有的点火安全装置 (ISD) 解决方案是专门构建的,以满足较大空对空导弹系统的独特功能和接口要求。RWIA 有兴趣设计一个开放架构 ISD 系统(IAW MIL-STD-1901A),以支持未来的紧凑型空对空导弹系统。RWIA 有兴趣在物理尺寸和点火功率要求方面采用可扩展技术。
推进剂配方和颗粒结构的进步是可用能量数量和有效利用该能量的关键。RWIA 有兴趣从无烟到全烟推进剂的高性能推进剂配方。不仅要包括配方,还要包括任何先进配方和颗粒结构设计的加工。例如,RWIA 有兴趣了解如果放宽传统美国空军标准,对配方和颗粒设计的共同影响。
RWIA 有兴趣采用能够保持火箭发动机工作压力并减轻重量以提高性能的技术,以及利用能够在高温高压、磨蚀性推进剂(高铝含量)和高应力/应变等严苛环境中发挥作用的先进材料(金属插件、陶瓷等)的非侵蚀喉道技术。
RWIA 还对能够减少相关寄生质量并提高电机性能的偏流技术、能够最大化 CAS 体积、提高性能和提高 TRL 的气钉技术以及可减少由多脉冲隔热罩和相关点火系统引起的寄生重量的可扩展技术感兴趣。
研究领域十:控制执行系统
本研究领域旨在研究先进导弹飞行控制系统。对导弹飞出进行有效控制可以减轻其他系统的负担。主题包括微型执行器、高速致动系统、低成本控制致动技术、铰接导弹天线罩、适用于高速导弹的可折叠翼概念以及先进的机身控制技术。
研究领域十一:导弹携带和释放技术
本研究领域旨在研究适用于武器舱应用的高密度携带概念,包括未来无耳弹药的携带和释放。感兴趣的主题包括使用创新携带和弹射技术的武器架,该武器架能够携带和释放多枚小型导弹,以及空对空导弹的混合负载。我们还对高速飞机与武器通信、吊舱架构以及飞机与武器电源转换和分配系统等技术感兴趣。其他感兴趣的主题包括盲配或嵌入式飞机与武器或机架与武器连接器。
研究领域十二:导弹试验鉴定技术
本研究领域旨在研究与空对空导弹试验鉴定(T&E)相关的所有技术方面。对该研究领域的兴趣范围从微型化现有技术(可在测试下一代小型导弹中使用)到探索能够简化导弹测试复杂性或允许更好地收集数据的先进突破性技术。感兴趣的导弹 T&E 技术示例包括以下内容:减少当前加密遥测系统后勤负担的加密遥测方法;无需机载飞行终止接收器/天线(同时允许靶场安全人员灵活处理测试当天的限制)的自主飞行终止系统;微型化和/或更高功率的导弹跟踪信标;微型化爆炸启动模块;能够为靶场安全人员提供独立跟踪来源的双导弹跟踪技术,适用于空对空导弹;与战斗部兼容、符合靶场安全要求的遥测/飞行终止系统。
研究领域十三:人工智能/自主技术
本研究目标是设计、开发和展示一种机器学习能力,以促进一群网络化协作和自主武器系统。技术必须展示在动态战场中调解规定目标的能力。