美艦載無人機MQ-25航母適配性研究

陳松云，王 達，戚艷嘉

(1.海軍裝備部綜合計劃局信息保障室，北京 100036；2.中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100101)

0 引 言

2017年7月，美國國防部聯合需求審查委員會（JROC）最終批準確認了航母艦載無人加油系統（代號MQ-25）的項目需求。與此前的艦載無人系統發展目標相比，MQ-25的關鍵性能要求大幅降低，僅提出2項基礎需求：航母適配性和空中加油。

美海軍計劃在2017-2022年間在MQ-25項目上持續投入25億美元經費支撐研發工作，2017年10月向4家競標廠商征求設計方案，于2018年向波音公司授予合同，計劃于2019年或2020年實現MQ-25上艦。

1 MQ-25關注航母適配性和加油能力，與UCLASS項目相比，需求大幅降低

1.1 2016年提出MQ-25替代UCLASS，需求發生重大調整

2016年1月，美國國防部長辦公室（OSD）在完成無人機情報、監視和偵察（ISR）聯合投資項目審查后，指示美國海軍將注意力集中于研發艦載無人空中加油系統，該系統被命名為“MQ-25”（“黃貂魚”）。這表明美軍艦載無人機系統項目需求發生明顯變化[1]。

此前，美國海軍一直致力于發展具備ISR和空對地打擊能力、且可在未來實現空中加油能力的無人機系統（也就是UCLASS系統）。該系統的目標是在高強度作業環境下實現ISR及精確打擊能力，并具備后期升級加油功能的能力[2]。而在MQ-25項目下，美國海軍的重心在于研發和生產可在航母作業及起降的無人加油機。該系統在許可環境下為海軍艦載機進行空中加油并具備有限的ISR能力，主要目標是延伸航母航空聯隊的作戰能力，并增加用于打擊作戰任務F/A-18E/F的數量。圖1為美海軍艦載無人系統需求論證演變歷程。

郭沫若（1892～1978），原名______，四川樂山人，中國現代杰出的作家，______、______家、______家、社會活動家。1919年“五四運動”爆發后積極投身于新文化運動，代表作有詩集《______》《星空》，歷史劇《_______》《虎符》《棠棣之花》等。

圖1 艦載無人系統需求論證演變歷程Fig.1 Evolvement of ship-borne unmanned system requirement demonstration

1.2 MQ-25最終需求明確為航母適配性和空中加油

2017年7月，聯合需求監督委員會（JROC）批準了MQ-25系統的需求。在項目的能力需求文件中，美國海軍對MQ-25系統的2項基礎需求為航母適配性和空中加油。

由美國海軍定義的航母適配性，是指新研無人機要具有在現有及規劃中的航母上高效作業和起降，并能夠集成到航母航空聯隊中作業的能力[3]。

MQ-25系統主要包含飛行器部分（MQ-25）、控制系統和連通部分（CS & C）、航母本艦部分3部分。如圖2所示。飛行器部分需要研發一種艦載無人飛行器及相關的支撐系統；控制系統和連通部分需要與現有的命令和控制系統之間建立接口，并且建立任務分配、處理、說明和分發系統；航母本艦部分需要在現有航母設施的基礎上進行升級改造以支持無人機系統。美國海軍艦載無人飛行項目辦公室將扮演主要系統集成商的角色對3個部分進行統一管理和集成。

3）開展獨立的成本評估

空中加油能力是指新研無人機將作為海基加油機，為其他艦載飛機開展加油作業[4]。目前該項工作由海軍F/A-18E/F“超級大黃蜂”完成。

2 美海軍將在MQ-25項目上持續投入25億美元

2017-2022年之間，海軍安排預算25億美元用于繼續研發MQ-25系統航母部分和控制系統部分，并且開始飛機部分的研發。這個時間段內，每年用于MQ-25系統的年度經費需求從8 900萬美元上升至5.546億美元，如圖3所示。

圖2 MQ-25系統的三大組成部分[5]Fig.2 Three key segments of the MQ-25 system

圖3 海軍MQ-25系統研發投入情況（2017財年-2022財年）[6]Fig.3 Navy′s MQ-25 investment plan（FY2017-FY2022）

2018財年第一季度，海軍計劃從4家競標廠商征集MQ-25飛機提案。海軍在2018年夏季開展里程碑B審查以評估海軍是否準備好進入飛機部分采辦流程中的工程和制造研發階段，并且從4家競標公司（波音公司、通用原子航空系統公司、洛克希德·馬丁公司和諾斯羅普·格魯曼公司系統公司）中選擇了波音公司。

在每一個關鍵點，海軍都要依據建立的標準開展項目過程評估，并且在項目進入下一個研發階段前為主要領導提供簡報。如果該過程得以實現的話，基于知識的方法與GAO的項目研發最佳實踐相一致。而且，產品研發過程中采用基于知識的方法可以獲得積極地項目成果，同時證明在關鍵節點獲得了更高層次的知識。

3 美海軍將基于知識的采辦策略應用于MQ-25項目，降低項目風險

美國海軍建立了用于MQ-25飛機采辦的基于知識的方法。比如，美國海軍計劃采用一種隨時間不斷增長的方法來發展和演化MQ-25。更確切說，海軍希望在關鍵決策點時通過采用基于知識的規范評估項目，達到在項目過程中只采用成熟度高的技術。

在2018年里程碑B審查（研發過程的開始）時，MQ-25項目的終極勝利很大程度上依托于海軍提出可執行業務方案以及高效執行計劃的能力。

1.2.1.1 成立干預小組 干預小組由取得心理咨詢師資格證的副主任護師2名和主管護師2名、工作2年以上的護師4名組成。研究開始前對小組成員進行研究內容、研究流程及研究方法等統一培訓。

3.1 國防部采辦流程

1）采用開放的系統標準和評估方法

(1)傳感器系統：汽車運用自身配戴的雷達、攝像機、夜視鏡、激光掃描儀、全景攝像頭等設備將周圍的環境轉化成抽象的模擬圖到中央處理器，轉為虛擬的圖像，再聯系汽車相連通的剎車，方向盤等設備成功決策。

可選方案評估在國防部采辦流程的技術成熟和風險降低初始階段開展。根據國防部采辦指南，可選方案評估過程要評估潛在裝備方案的成本和優勢。潛在裝備方案具備的條件是可以彌補初始功能文件中提到的能力缺口，并且滿足成本最低方案需求。

首選方案的作戰需求在能力開發文件草案中進行定義，該草案發布前要經過美國海軍及國防部級多個階段的審查和驗證。GAO在產品研發最佳體驗項目的工作發現，項目需求的清晰理解和穩定對建立可執行的業務方案有關鍵作用。圖4為美國國防部采辦流程。

李高明在廢品站干了三個月，這三個月里，他碰著機會就故意和人爭論，訓練自己的語言能力。三個月后，他感覺自己基本能用漢語和人交流了。“掌握漢語以后，我感覺是脫胎換骨一樣。”當然，也鬧過笑話。他朋友說他吐字不清晰，他爭辯沒有“吐字”二字。

圖4 國防部采辦流程[7]Fig.4 DOD′s acquisition process

3.2 美國海軍采用基于知識的采辦策略

2017年4月，海軍領導層確認的MQ-25采辦策略，很大程度上反映了基于知識的采辦方法。在美國海軍還在發展、重新定義和完善大部分采辦文件，以完成項目可執行方案的同時，GAO通過對采辦策略和其他可用文件的審查發現海軍采用了基于知識的方法，且該方法與GAO的項目研發最佳實踐相一致。

基于知識的采辦策略主要體現在以下3個方面：

烏江風情廊道文化旅游產業集群化發展已初具規模，區域內形成多核聯動的發展態勢，但受投資強度、開發力度、社會經濟水平和跨區域合作等因素影響，存在的問題也比較顯著。

在新研產品的決策審查階段（里程碑B），國防部需要作出重要投資的提案，以授權海軍進入國防部采辦流程的工程和制造研發階段，同時選擇研發承包商并與之簽訂合同。需求的確認和理解從擔保人（通常為海軍）提交初始功能文件開始。初始功能文件提供能力缺口、缺口存在下的作業風險，以及彌補該缺口的推薦解決方案。

（6）近視鏡是用來輔助看遠的，看近戴近視鏡會加重近視的度數。（可以將近視鏡放在離書本10公分處看書本上的字，字變小了。字變小后使眼睛過度調節，加重視疲勞增加近視度數）因此看近應配戴低度凸透鏡上附加適度的三棱鏡,可預防眼軸增長，看近相當于望遠，減輕視疲勞。

海軍對該項目的要求，首先是實現初始的空中加油和部分ISR能力，同時采用開放的系統標準以支撐后續的增值能力升級，比如增加接受燃油、武器及升級雷達系統的能力。

2013年7月，GAO曾指出在國防采辦中采用開放式的系統標準可以有效地降低時間和經濟成本。此外，采用不斷進化和增值更新的方法可以更好地獲取設計及制造的知識，并可以增加提供及時且經濟上可負擔的能力的可能性。

多年來，油田與地方政府在合作共建中保持了相對穩定和諧的關系，但部分區域還存在一些不和諧因素，個別地區油地關系仍是油田開發建設的“攔路虎”，不同程度地影響和制約著油田的勘探開發。

2）采用基于知識的標準評估進展并給出關鍵決策

在MQ-25飛機研發過程中，海軍為各個關鍵點制定了基于知識的標準。這些關鍵點包括：研發合同授予、系統設計審查、低利率生產合同以及初始作戰試驗開展等。

在實際通信過程中，由于網絡限制流量、數據傳輸間隔短等因素，會出現數據擁堵現象，即模塊發送的數據不能及時傳送到遠程終端，而是堆積在網絡上，從而引起接收端數據延時或者接收不到數據。本文采用軟件編程的方法(如圖4所示)成功地解決了該問題，如數據傳輸流程圖所示，在發送數據前應根據調試經驗設置合適的定時時間(本測試確定為3s),發送完數據后，立即進入接收中斷同時開啟定時器，如果在定時時間內接收到正確的反饋信息，則發送下一組數據;否則，定時時間到后，則關閉當前連接，重新請求連網。經測試，該方法能夠解決數據擁堵問題，且重新連網的時間達到3～4s(如圖5所示)，有3次連網出現，且數據是連續的。

同時，美國海軍還期待MQ-25系統可以具備情報、監視和偵察（ISR）能力，但這些需求不作為原始需求。

國防部長辦公室的成本分析和項目評估辦公室開展的成本分析是MQ-25飛機獨立成本評估的一個過程。聯邦法規、國防部采辦指南以及項目研發最佳實踐表明擁有獨立的成本評估對于確定新研項目的業務方案是十分重要的[8]。成本分析和項目評估辦公室解釋說，目前他們還未完成成本評估工作，這項工作會在2018年夏天海軍開展MQ-25里程碑B審查之前完成。

采用基于知識的采辦策略可以有效控制采辦風險，主要體現在以下3個方面：

1）督促項目研發計劃執行

海軍計劃采用開放的系統標準和評估方法開展MQ-25全壽期過程的研發、試飛和部署。

根據海軍采辦策略，從MQ-25飛機的產品研發（里程碑B）到形成初始作戰能力，海軍計劃采用6-8年的時間。基于GAO項目研發最佳實踐，將項目計劃限制在5-6年的時間是更優的選擇，因為這個時間與國防部的財政預算更吻合，而且可以促進關于技術和需求的貿易談判。

2）限制技術風險

但過硬的油品質量一直是中國石油的優勢，也因此“圈住”了許多忠誠客戶。在黑龍江銷售看來，保證油品質量的前提下，在適當為農民提供一些優惠政策，就是對農戶最大的實惠。

海軍希望通過授權的方式在研發階段可以明顯降低技術風險，在這個過程中，MQ-25飛機的技術及子系統必須在設計階段即完成相關環境下的認證工作。如果某一項技術確認不滿足進度標準，那么美海軍計劃推遲該項技術的引入，直至達到規定的成熟水平。

聯邦法規和產品研發最佳實踐表明，在進入國防采辦系統的產品研發階段前進行技術成熟度驗證是十分重要的[9]。正如GAO在2017年的報告中指出的，在開始系統設計研發前技術成熟度不達標，將導致重新設計或經濟及時間成本急劇增加，尤其在后續過程中發現需要修訂設計方案的時候[10]。

3）限制設計風險

因為海軍決定不開展MQ-25系統級別的初步設計審查，所以，在之前UCLASS飛機需求的基礎上進行修改是最優的方案，這可以讓承包商充分利用UCLASS項目中獲取的設計知識。除此之外，海軍還可以利用從4個風險降低合同以及之前完成的多層次模型機獲得的知識。

GAO在產品研發最佳實踐中強調了在開始項目研發之前從之前的設計獲取知識以降低設計風險的重要性[11-13]。原型機可以使研發人員更好的理解項目設計需求、提供方案的可行性，以及成本（項目業務方案的關鍵）[14]。

預警裝置必須經過細致的系統分析和決策，才能實現要在最短的時間分析和鑒別變電設備產生的數據信息，及時找出故障原因降低誤報率，實現預警準確性的要求。除此之外，經過對系統的細致分析和決策，還能根據分析信號強度和信號來源來判斷故障的種類和級別，給終端計算機提供故障判斷信息。

4 結 語

美國海軍一直重視航母艦載無人系統的技術需求。通過批準艦載航母無人機（MQ-25）項目，美海軍確定2個基礎需求：航母適配性和空中加油。未來5年美國將加大對MQ-25項目的研發投入，并采用基于知識的采辦策略來有效地控制采辦風險。