要不要飞行员?

2018-01-21 01:16:30 航空世界 2018年5期

张策

集成新技术抢占作战能力制高点

美国陆军新型战术直升机项目从立项开始到现在已经论证研发了30多年,甚至比陆军航空兵成为正式兵种还要早(美国陆军航空兵正式成立于1983年4月12日)。而目前陆军正在使用的这一代直升机,虽然在过去30多年几场局部战争和军事冲突中发挥了出色作用,但都已经接近技术改造的升级极限。目前服役的直升机都是几十年前设计的,根本无法适应美国陆军提出的”打赢复杂世界战争”新作战概念的需求。2009年由前国防部长罗伯特·盖茨批准开展未来垂直起降飞行器项目研发,并在2011年的战略构想中给予了详细的定义,波音、西科尔斯、贝尔等军工巨头都独立参加了验证机研发工作,该项目在规模、范围和费用上将与洛马公司的F-35项目类似,美军力求将其打造为集成高精尖技术的新一代武器标杆。

按照美军提出的新作战概念预测,作战部队必须在横跨多维对抗领域的复杂环境中实施作战,完成任务需要具备超出目前直升机技术的能力。“打赢复杂世界战争”要求陆航部队直升机作战能力范围必须要由战术距离跨越到战役和战略距离,提升高海拔和炎热气候条件下的负载能力,增强接近目标后的机动性以提高生存能力。美国陆军航空兵将建设一支未来垂直起降飞行器家族体系,使用最新技术融合五大能力集成,从而实现上述关键性需求。

未来垂直起降飞行器构想图

美军的五大能力集成的具体指标包括:飞行速度达到170到350节(1节=1.852千米/小时);飞行半径超过1200海里(1海里=1.852千米);持续作战时间超过4.5小时;具备在6000英尺/95。F(1829米/35cc)环境下悬停和灵活飞行的能力。而且这些数据都是在独立展开部署,不进行空中加油条件下的性能指标。这其中速度是最重要的性能参数,速度的提升能够使其具备强行进入敌对区域、对地面部队进行支援,以及承担一些时效性更强的任务的能力,同时还能够提升其生存性和快速反应;而运输直升机和攻击直升机间通用性的提高则可以大大降低研发费用,减轻训练、后勤保障及部署的难度。未来垂直起降飞行器最终可能将替换美军现役的UH-60“黑鹰”直升机、AH-64“阿帕奇”直升机、CH-47“支奴干”直升机以及0H-58“基奥瓦勇士”直升机等多个型号。

未来垂直起降飞行器中依然会保留飞行员的位置

在能力需求方面,全自动数字化飞控系统成为人们尤为关注的焦点。按照当前武器装备采购程序,美国陆军需要等到2030年底才能列装未来垂直起降飞行器。在这个时间框架下,很多人期望能将新技术的跨越发展融入到直升机研发中,利用人工智能帮助飞行员操作,从而实现新能力的飞跃。

美军期望用未来垂直起降飞行器替代老旧的黒鹰系列直升机

美国AH-64D“长弓阿帕奇”武装直升机。未来无垂直起降飞行器在列装后会取代大量经典直升机机型

由于作战环境越来越复杂,新的作战概念预示直升机飞行员将依赖于未来垂直起降飞行器驾驶舱中决策支持技术和飞行辅助系统的帮助。但技术进步也是一把双刃剑,在提高飞机作战能力的同时,也增加了驾驶舱操作技术的复杂程度。在过去20年里,随着操作复杂性逐步提高,飞行员训练时间也不断加长。飞机启动程序的时间大大提高,并增加了大量易淘汰更新技能。美军试图扭转这种由新技术开发导致增加驾驶舱操作复杂性的趋势,要求未来垂直起降飞行器使用的新技术必须减轻操作量,以便飞行员能够把精力专注于完成作战任务,时刻围绕指挥官意图做出关键和及时的战术决策。就好比现在的智能手机比十年前的家用电脑运算更快,技术能力更强,但它并不需要附带说明书,仅靠直观感觉即可操作。开发人员构建的亚马逊和易趣网站,也无需进行用户培训l辅导即可方便使用。新型直升机的设计也应该遵循这样的理念。新技术应该帮助飞行员在飞机性能限制范围内便捷操控,而不需要记住繁琐的操控规程和指标数据。新技术要能够自动执行或者辅助进行飞机的启动,驾驶舱管理,态势感知,任务式指挥,应急反应和关机等,优化飞行员的操控。

《人力维度战略》旨在强化战斗团队培育

人力维度战略本质上是一个人才培养战略,将人才培养与高新技术直接挂钩,反映了美军对人和武器装备结合的高度重视。随着技术进步对人员素质影响越来越大,美军特别强调新技术的有机融入,加强作战人员对新技术的使用,提高指揮人员灵活运用新技术获取作战优势。因此,美军提出不仅要将新技术应用于武器装备的现代化,更要通过新技术应用,优化飞行员的作战能力。

作战能力开发人员在制定未来垂直起降飞行器需求时必须考虑到人的因素。根据《人力维度战略》公布的信息,美军将列装新型直升机的时间框架区分为从目前至2025年及2025年以后两个时段的构想。构想都聚焦于打造一支值得信赖的、专业化的、具有凝聚力的团队,优化包括飞行员在内的每一名士兵的人力效能。人力维度战略与美国陆军新作战概念相配套,强调对作战人员加强资源投入,通过加强团队建设和优化能力素质来赢得未来战争。

CH-53E重型运输直升机

建立值得信赖的作战团队和优化作战能力,首先要加强组织领导。通过训练教育和实战经验加强指挥人员的培养。指挥人员培养关键是要通过符合作战实际的培训,使其具备超越其对手的能力,形成一支具有凝聚力的指挥团队。相同的战略也将应用于飞行员培养,通过对作战能力的优化,使飞行员成为这支值得信赖的团队中重要组成部分。

在今天的商业客机上,自动飞行系统已经取代了飞行员大部分的人工操作。计算机算法可以代替飞行员在启动,停机和应对紧急情况时的检测操作。一个正确的算法可以减少飞行员在飞行中遇到紧急情况进行诊断操作时易犯的疏忽错误。自动驾驶系统已经能够操纵飞机从某一地机场到另一个地机场。联邦快递、亚马逊和UPS公司一直寻求建立无人驾驶运输货物的机队。虽然目前的无人驾驶技术已经非常成熟,但飞机设计师,制造商和运营商还必须获得美国联邦航空管理局和美国公众的信任和信心,确保其设计、制造和操作的飞行器不仅能够在国家领空安全监管下正常运送货物,还要能够在敌人火力打击威胁下飞越作战区域。

技术的进步提升了直升机的性能,却也加剧了飞行员操作的工作。图为MK2“山猫”直升机的驾驶舱

美军提出不仅要将新技术应用于武器装备的现代化,更要通过新技术应用,优化飞行员的作战能力

美国陆军要等10到20年的时间,才能通过联合采购程序获得第一架未来垂直起降飞行器,而无人驾驶技术在这期间也将不断发展。通过技术改进完善,已经不存在任何技术或物理原因阻碍新型直升机在无人驾驶模式下运输货物或自动部署。然而,作战中有些任务极为关键,难以将其交给自动化系统来完成,必须要有作战人员的专业性判断。在决定性的空间和时间点上,人的作用极为重要。在无人驾驶模式下运送士兵或遂行空中突击任务与陆军人力维度战略难以相容。自动驾驶系统还没有达到取代训练有素的飞行员的时候,必须依靠飞行员利用判断力和直觉,根据地面指挥官的关键信息需求提供关于地形或敌情的重要信息。

《人力维度战略》的基本构想是通过实战化训练,建立可信赖的、专业化的、具有凝聚力的人才团队。实战化训练是在与实战相同的复杂多维战场进行的严格训练。人力维度战略的制定者、地面作战人员和飞行员都知道,相互间的友谊和信任是在艰辛工作和训练过程中逐步形成的。陆航部队通过支援地面部队的训练和部署建立信任。地面部队信任陆航部隊会在需要的时候提供态势感知,决定性的火力支援,撤离危险地域,医疗后送、空中输送,人员装备的关键性机动等。

美国陆军航空兵的发展愿景是建设一支聚焦地面作战的专业化、现代化的陆航部队,通过加大作战能力范围,提高保护力和杀伤力,使其在任何作战条件下都能成为指挥官对作战力量运用的重要选择,并利态势感知和理解优势,打赢日益复杂世界背景下的战争。美国陆军航空兵始终坚持从第一个航次到最后一个航次保持对地面部队持续支援的重要性,这是旅营预任指挥官首要课程。飞行员在训练和作战部署过程中也始终培养和强化这一理念。

当部队装备了未来垂直起降飞行器后,如果没有飞行员在驾驶舱内担当风险,时刻保持紧迫感,并表现出恪守团队整体精神的承诺,军队就不可能建立起人力维度战略所要求的团队凝聚力。无人机可以帮助士兵完成作战任务,但无法形成战斗力所需的特殊保证。自动驾驶技术可以替代飞行员驾驶飞机,但是不能代替作战人员之间的信任与忠诚。如果直升机驾驶舱中没有飞行员,那么地面作战人员和飞行员之间就不可能组成具有凝聚力和值得信赖的战斗团队。

联邦快递、亚马逊和UPS公司一直寻求建立无人驾驶运输货物的机队

未来美国陆军计划打造一支值得信赖的、专业化的、具有凝聚力的团队,优化包括飞行员在内的每一名士兵的人力效能

面对危险时及时作出关键性的决策,确保完成作战任务赢得胜利的能力,是目前任何计算机算法,或者是远程终端的遥控操作员所无法实现的

人与技术融合实现能力优化

按照《人力维度战略》,美国陆军必须优化每个士兵的个人能力。新型直升机使用的最新技术和软件必须减轻飞行员在驾驶舱内的工作量,并能优化飞行员在执行任务中所需的遂行各种作战行动的能力。工作强度的降低使飞行员能够在关键时刻使用所有五种感官和经验做出及时和关键性的决策,确保完成作战任务赢得胜利。而这些是任何一个计算机算法,或者是远程终端的遥控操作员所无法做到的。

机器对于重复的和可预测类型的功能实现是非常管用的,我们完全可以预见一架无人驾驶飞机执行货物运输这样的例行任务。由软件引导的机器能够提供超出人力限制的准确度和精细度。软件程序员可以编写出诊断飞机问题的算法,并采用最佳方法程序解决这些问题,这比飞行员按照清单逐项操作要快的多。面对日益复杂的作战环境,陆军对这些自动化功能有着迫切而明确的需求。

美国陆军新作战概念描述了一个动态环境,设计者和用户通过优化机器功能来执行重复和可预测的功能,以强化完成任务的能力。美军认为他的对手们都在观察美军的发展轨迹,并制定详细的计划来应对可预测的任务,必须使用对手无法赶超的技术才能取得打赢优势。

战术航空兵的任务主要是支援地面部队作战或输送部队,涉及到与地面部队行动的详细计划和确保完成任务的快速决策。动态的作战环境要求飞行员在任务式指挥模式下,理解指挥官的意图,采取有约束的积极主动行动完成作战任务,必要时甚至可偏离原定作战计划。理解指挥官的意图,并在动态环境中采取有约束的主动行为是无法用编程功能实现的。新型直升机必须减轻飞行员的工作量,优化决策过程,实现遂行任务式指挥所的要求。

如果沒有飞行员在驾驶舱内担当风险,时刻保持紧迫感,并表现出恪守团队整体精神的承诺,军队就不可能建立起人力维度战略所要求的团队凝聚力

尽管距离第一架未来垂直起降飞行器交付时间超过10年,美国陆军航空兵已经致力于未来垂直起降飞行器的作战能力建设。陆军要求开发商和飞机设计师必须确保在部队遂行作战任务期间要有飞行员处于驾驶舱内。为了组建这个可靠的专业人才团队,直升机上飞行员与地面作战的士兵要承担同样的风险。为优化飞行员作战能力,工程师必须使用新技术减少飞行员工作量,并辅助飞行员决策,但绝不能在运送士兵时用机器替代飞行员。美军认为只有当地面作战力量是无人装备时才会使用无人化直升机担任支援作战任务。

编辑:戴嘉琦

新型直升机必须减轻飞行员的工作量,优化决策过程,实现遂行任务式指挥所的要求