美国空军数字化战略的实施分析与启示.docx

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1、美国空军数字化战略的实施分析与启示目录摘要11 .弓I言22 .“数字空军”战略发展22. 1“数字空军”的发展方向33. 2.“数字空军”的目标远景34. 3.建立“数字空军”的计划措施33.战斗机”下一代空中主宰”计划与“数字百系列”发展理念及模式43. 1.“下一代空中主宰”计划与“数字百系歹的由来和战斗机研制模式创新45. 2.最新进展56. ABMS和JADC264. 1.简介65. 2.最新进展76. E系列武器77. 美国空军推进数字化战略的需求与定位86. 1.美国空军争夺空中优势的战略需求87. 2.美国空军建设“数字化作战能力”的战略发展方向97.美国空军数字化战略的举措及

2、实施97.1. 加强基础设施建设，应用成熟商用技术改进作战环境97. 2.创新装备研发与维护模式，提升航空装备交付效率117. 3.加强统筹管理和技术合作，推动数字体系化发展128. 4.多元化发展数字化技术人才，提升人员数字实战能力139. 启示1510. 束语15摘要近年来，美国空军加快数字化转型和系统建设以保持战略优势。针对美国空军的战略部署与建设情况，考察了其数字化战略提出的现实需求与目标定位，分析了美国空军数字化战略推进的主要举措与成效，一是加强基础设施建设，应用成熟商用技术改进作战环境；二是创新装备研发与维护模式，提升航空装备交付效率；三是加强统筹管理和技术合作，推动数字体系化发展

3、；四是多元化发展数字化技术人才，提升人员数字实战能力。总结了美国空军在数字化转型中可借鉴的做法，包括加强空军在融合发展中的数据主导地位、利用创新技术改进武器装备全寿命周期效率以及加快培养适应数字化战场的人才队伍。关键词：数字化战略；数字空军；数字化作战能力；数字线索；数字挛生；数字工程；联合全域作战行动1 .引言面对在人工智能、5G技术、云计算、生物科技等军事应用上的威胁，为提升现有数字化能力和联合全域指挥与控制能力，美国国防部在2019年7月12日发布国防部数字现代化战略。美国空军率先响应国防部数字化战略，在同年7月19日发布数字空军白皮书，提出打造一支“敏捷、灵活与高效，的，数字空军，全面

4、展开部队的数字化建设。该白皮书与国防部的数字化战略一脉相承，将数据视为战略资产，针对基础设施建设、数据管理架构、业务管理模式以及数字化人才建设等方面提出了战略规划和目标愿景。经过近三年的发展，美空军数字化建设已由战略愿景转化为实际的优势。除了美国，俄罗斯和英国等都在加速军队数字化转型建设，以适应协同作战对数据共享和集成数字化能力的需要，未来数字技术的比拼会日益激烈。通过分析数字化建设较为领先的美国空军，考察其数字化战略的顶层设计与建设思路，分析其利用先进工业思维推进国防科技研发采办，改进数字化装备研发与维护以及增强人员数字化作战能力，提高数据共享能力，增强数据的可靠性和安全性等方面的具体做法，

5、有助于形成对美国空军数字化建设较为系统性的认识并对我空军数字化建设提供有益参考。2 .“数字空军战略发展2019年7月9日，美空军发布数字空军(TheDigitaIAirFOrCe)白皮书，提出建立“数字空军”的计划，强调利用武器、传感器和分析工具的网络综合优势对部队进行改革。白皮书指出，美国空军正面临复杂的安全环境，对手试图跨越各个战场空间域发起挑战，对抗其防空、反太空武器和网络空间的优势。为了掌握战争优势，美空军需进行跨空、地、海、太空和网络域的协同作战，整合和融合不同元素。2.1 .数字空军的发展方向空军要从以平台为中心的作战转向以网络为中心的作战。开发系统族融合并共享数据，为作战指挥与

6、控制提供依据。未来，每个平台都必须在复杂系统中“连接、共享和学习”，并在受保护和有弹性的通信链路上进行通信。这些网络要拥有分布式能力，能够自我修复以防单个节点丢失，允许信息通过其他路径进行传输。这种数字网络中心通过应用机器学习算法和人工智能等技术，可以明显加速决策周期。2.2 .数字空军的目标远景美空军建立“数字空军”的目标包括三个方面：1.部署一个响应现代作战需求的21世纪IT基础设施；2.将数据作为人工智能和机器学习的基础，进而加快决策速度、改进对作战人员的保障；3,采用敏捷业务实践，提高管理复杂组织的效能和效率。2. 3.建立数字空军的计划措施为实现上述愿景，美空军将在三个相互关联和支持

7、的领域协同实施改革，包括：IT架构、数据管理和业务运营；将物理战、信息战、赛博战和业务实践进行整合，以适应大国竞争；将开展最高级别的指导和管理重组，将由空军副部长对建设举措进行直接监督和管理。几个具体举措包括：首先，美空军将开发一种数字架构，作为数据和信息流的共用主干；转向使用基于云的解决方案来存储和共享数据，以确保所有空军人员在任何时间和地点需要时能够不间断地访问所需的数据；这些系统要具有弹性和安全性，可在最具挑战性的电磁环境中进行数据传输；改进对数字安全的认识，推进系统验证的新标准，以快速连通新的创新系统。其次，美空军要设计数据管理架构和标准化策略，以支持平台之间的数据自由交换；要求数据要

8、以通用的读取和提取格式进行收集、存储和传输，以最小化接收、处理和使用来自多个系统信息之间的延迟。第三，改变管理人员和业务系统运营方式，将日常的IT基础设施管理移交给签约服务提供商，以使网络专业人员更专注于作战人员的任务，并将信息操作与战术和战略目标联系起来；改变系统操作人员的招募和培训方式，使之管理专为作战效果而设计的基础设施；理顺、整合和完善业务管理系统和实践，在适当的情况下对需求、活动和系统进行合并，并实施促进创新、流程改进和强制发展的计划。3.战斗机下一代空中主宰计划与“数字百系列”发展理念及模式3. 1下一代空中主宰计划与“数字百系列”的由来和战斗机研制模式创新下一代空中主宰(NGAD

9、),是指美国空军下一代战斗机项目。2014年正式提上日程，最初预期目标是在2030年前研制出F22的后继机型。2019年6月，NGAD项目发生重大颠覆性变化，空军负责采办的助理部长罗珀宣布将重塑NGAD,重点从提供F22的继任者转变为创建一个环境，支撑新旧能力下的网络化部队，能力中可能包括或不包括新飞机。这意味着，项目重点不再是开发一种新型飞机，而是利用能力在多个领域(包括空中，太空和网络空间)实现空中优势。与之呼应的是，2019年3月份发布的五年预算支出计划将NGAD预算削减了一半，2024财年前的支出从132亿美元降至66亿美元。此外，空军领导人明确排除了未来5年对下一代战斗机的支出。相反

10、，NGAD预算将致力于开发新一代传感器和通信链路以及开放系统计算架构。在NGAD项目拟采用的新采办策略下，由少数能力强大、地位稳固的国防工业巨头长期把持的作战飞机设计和制造“特权”及其冗长的研制周期和高昂的发展成本，都将让位于新的开发模式：擅长利用数字工具的新兴公司将效仿汽车工业，在通用底盘的基础上开发出多个型号，再交给专精制造的工厂对其进行批量生产。这一新模式旨在颠覆美国传统的航空航天工业，为NGAD项目提供支持。罗珀以美国空军20世纪40年代后期至50年代中期发展的“百系列”战斗机为例，阐述他所构想的激进策略。当时多家公司在短时间内快速推出了数型能力各有侧重的战斗机，但随着航空技术的发展，

11、战斗机的设计日趋复杂，新型号的发展周期往往需要数十年之久，而且只有波音和洛马这样的巨头才能胜任。罗珀希望仿照汽车行业，分解设计和生产过程，引入更多公司参与竞争而防止一家独大的局面。这也就意味着，NGAD项目的采办策略由此将转化为“数字化百系列”。“数字化百系列”将数字工程视为一种适应新兴威胁的方法一一依赖于快速数字工程，每隔几年就推出一种新的飞机设计，然后批量生产。罗珀表示，数字工程带来了高水平的拟真度，不仅仅是飞机的设计，就连装配线也可以是数字化的，工程师可以在虚拟模型中进行优化，将装配过程从需要多年培训的技术人员更改为仅需要较低技能的人员。开放式系统架构整体融入设计之中，将使下一代战斗机进

12、入螺旋上升式的快速发展轨道，而数字工具对于全寿命周期的仿真模拟则有助于降低维护保障成本。罗珀的目标是将NGAD项目中的新型战斗机平台发展周期压缩至五年以内甚至更短。目前，包括波音公司在内的部分航空航天工业企业已开始采用类似策略，其T-7A高级教练机就沿袭了汽车公司广泛采用的基于模型的系统工程方法，该公司还根据汽车制造原理对B777等商用飞机生产线进行了改造，例如通过确定性装配方案减少对硬质模具的需求。罗珀的上述设想得到了美国空军参谋长在内的军种高层的全力支持，但他对航空工业的未来愿景，即分割单一型号飞机的设计与制造、改进和维护，也招致了大量批评。部分专家认为其做法过于鲁莽，“在逻辑上犯了根本性

13、错误”。还有专家称，罗珀的设想“不太像汽车工业，更像是苏联和俄罗斯奉行的设计与制造脱钩的过时体系”，而且在项目资金分配方面也未做到重点突出。3.2.最新进展2019年10月2日，罗珀宣布，正式成立先进飞机项目执行办公室(PEO),该办公室位于俄亥俄州莱特帕特森空军基地，主任为戴尔怀特上校。罗珀在声明中指出，将通过该PEO寻求一种更快速、更低廉、更敏捷的持续创新解决方案，通过综合运用模块化开放系统架构、敏捷软件开发和数字工程的“三位一体”工具，对战斗机进行每四年一次的高频率升级，实现“螺旋上升式”研发。该PEO还将“把下一代空中主宰(NGAD)项目转化为空军的数字化值系列战斗机，加快先进战斗机的

14、设计、研发、采办和部署”。声明同时强调，NGAD项目虽然采用全数字设计与制造技术，但不会改变其追求的作战技术。罗珀甚至希望NGAD项目所探索的快速迭代方案应用于NGAD项目中的无人机、导弹、指挥控制系统和空军未来研发的军用卫星等重要项目。2023年8月，NGAD项目的采办策略制定完成，罗珀透露该文件在空军领导层内获得了广泛认可和接受。他并未公开项目成本和时间进度等信息，但表示该策略涉及一些假设和权衡，主要围绕通用性、数字工程可能出现的节点，以及在平台上螺旋上升式应用新技术。最大的权衡是“与退役这些飞机相比，怎样才能尽可能快速地对不同批次的飞机进行螺旋升级”，目前获得的一个重要发现就是，“这些飞

15、机在服役15年后需要(我们)付出不成比例的维护保障成本。2023年9月15日，罗珀在空军协会空天网年会线上会议宣布，“下一代空中主宰”(NGAD)项目的全尺寸验证机已开始试飞，同时“打破了一系列纪录”。罗珀并未透露飞行、能力或采办策略相关的细节，但表示全尺寸演示验证机的试飞是证明使用数字工程技术能够开发全新、尖端的作战飞机的关键一步。此外，罗珀还证实，NGAD项目的多个任务系统也正在随演示验证机进行试飞，目前进展顺利。4. ABMS和JADC2关于“先进作战管理系统”(ABMS)和“联合全域指挥控制”(JADC2)体系的更详细解读可参见本站往期的热点文章。4. 1.简介2016年，美空军发布的

16、空中优势2030飞行计划中首次提出“先进作战管理系统”(ABMS),构想采用多种传感器平台以实现能力分散化，确保在强对抗环境下的作战管理与指挥控制功能。2018年，美国将战略重心转移到与同等对手的竞争和潜在冲突，此后国防部提出建设“联合全域指挥控制(JADC2)体系，将来自所有军种，包括陆军、空军、海军、海军陆战队和太空部队的传感器和射手实时连接在一起，实现无缝通信和跨域指挥控制。为满足JADC2的要求，美空军调整了ABMS的聚焦范围和发展方向。2019年4月，美空军宣布了ABMS的新愿景，即ABMS将作为一个多域指挥控制系统族以支持陆、海、空、天和网络空间域的作战。2019年11月，JADC2被参谋长联席会议确定为旨在支持多域作战(MDO)的概念，同时ABM