美舰载无人机MQ-25航母适配性研究

美舰载无人机MQ-25航母适配性研究
陈松云1，王 达2，戚艳嘉2
(1. 海军装备部综合计划局信息保障室，北京 100036；
2. 中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100101)
摘要: 美国国防部联合需求审查委员会批准确认了航母舰载无人机系统（MQ-25）的项目需求，该项目明确了2个技术需求：航母适配性和空中加油。

本文介绍MQ-25项目的基本情况，并分析美国海军在MQ-25项目中的采办策略。

关键词：MQ-25；航母适配性；空中加油；采办策略
中图分类号：TB568 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2019)05 – 0154 – 04 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.05.033
Research on U.S. aircraft carrier adaptability of ship-borne
un-manned aerial vehicle MQ-25
CHEN Song-yun1, WANG Da2, QI Yan-jia2
(1. Naval Equipment Department Integrated Planning Bureau Information Support Office, Beijing 100036, China;
2. The 714 Research Institute of CSIC, Beijing 100101, China)
Abstract: The Joint Requirements Oversight Council (JROC) authorized the requirement of aircraft carrier ship-borne unmanned aerial vehicle (MQ-25) system program, which confirmed two technical requirements: aircraft carrier adaptability and air refueling. The fundamental condition of MQ-25 program is introduced in this paper, and the acquisition strategy of U.S. navy is analyzed as well.
Key words: MQ-25；aircraft carrier adaptability；aerial refueling；acquisition strategy
0 引　言
2017年7月，美国国防部联合需求审查委员会（JROC）最终批准确认了航母舰载无人加油系统（代号MQ-25）的项目需求。

与此前的舰载无人系统发展目标相比，MQ-25的关键性能要求大幅降低，仅提出2项基础需求：航母适配性和空中加油。

美海军计划在2017–2022年间在MQ-25项目上持续投入25亿美元经费支撑研发工作，2017年10月向4家竞标厂商征求设计方案，于2018年向波音公司授予合同，计划于2019年或2020年实现MQ-25上舰。

1 MQ-25关注航母适配性和加油能力，与UC-
LASS项目相比，需求大幅降低
1.1 2016年提出MQ-25替代UCLASS，需求发生重大调整
2016年1月，美国国防部长办公室（OSD）在完成无人机情报、监视和侦察（ISR）联合投资项目审查后，指示美国海军将注意力集中于研发舰载无人空中加油系统，该系统被命名为“MQ-25”（“黄貂鱼”）。

这表明美军舰载无人机系统项目需求发生明显变化[1]。

此前，美国海军一直致力于发展具备ISR和空对地打击能力、且可在未来实现空中加油能力的无人机系统（也就是UCLASS系统）。

该系统的目标是在高强度作业环境下实现ISR及精确打击能力，并具备后期升级加油功能的能力[2]。

而在MQ-25项目下，美国海军的重心在于研发和生产可在航母作业及起降的无人加油机。

该系统在许可环境下为海军舰载机进行空中加油并具备有限的ISR能力，主要目标是延伸航母航空联队的作战能力，并增加用于打击作战任务F/A-18E/F的数量。

图1为美海军舰载无人系统需求论证演变历程。

第41 卷 第 5 期舰 船 科 学 技 术Vol. 41, No. 5 2019 年 5 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY May , 2019
收稿日期: 2019 – 01 – 28
作者简介: 陈松云(1975 – )，男，工程师，主要从事装备数据库的整理和装备展览展示设计。

1.2 MQ-25最终需求明确为航母适配性和空中加油
2017年7月，联合需求监督委员会（JROC）批准了MQ-25系统的需求。

在项目的能力需求文件中，美国海军对MQ-25系统的2项基础需求为航母适配性和空中加油。

由美国海军定义的航母适配性，是指新研无人机要具有在现有及规划中的航母上高效作业和起降，并能够集成到航母航空联队中作业的能力[3]。

空中加油能力是指新研无人机将作为海基加油机，为其他舰载飞机开展加油作业[4]。

目前该项工作由海军F/A-18E/F“超级大黄蜂”完成。

同时，美国海军还期待MQ-25系统可以具备情报、监视和侦察（ISR）能力，但这些需求不作为原始需求。

MQ-25系统主要包含飞行器部分（MQ-25）、控制系统和连通部分（CS&C）、航母本舰部分3部分。

如图2所示。

飞行器部分需要研发一种舰载无人飞行器及相关的支撑系统；控制系统和连通部分需要与现有的命令和控制系统之间建立接口，并且建立任务分配、处理、说明和分发系统；航母本舰部分需要在现有航母设施的基础上进行升级改造以支持无人机系统。

美国海军舰载无人飞行项目办公室将扮演主要系统集成商的角色对3个部分进行统一管理和集成。

2 美海军将在MQ-25项目上持续投入25亿美元
2017–2022年之间，海军安排预算25亿美元用于继续研发MQ-25系统航母部分和控制系统部分，并且开始飞机部分的研发。

这个时间段内，每年用于MQ-25系统的年度经费需求从8 900万美元上升至5.546亿美元，如图3所示。

2018财年第一季度，海军计划从4家竞标厂商征集MQ-25飞机提案。

海军在2018年夏季开展里程碑B审查以评估海军是否准备好进入飞机部分采办流程中的工程和制造研发阶段，并且从4家竞标公司（波音公司、通用原子航空系统公司、洛克希德·马丁公司和诺斯罗普·格鲁曼公司系统公司）中选择了波音公司。

3 美海军将基于知识的采办策略应用于MQ-25
项目，降低项目风险
美国海军建立了用于MQ-25飞机采办的基于知识的方法。

比如，美国海军计划采用一种随时间不断增长的方法来发展和演化MQ-25。

更确切说，海军希望在关键决策点时通过采用基于知识的规范评估项目，达到在项目过程中只采用成熟度高的技术。

在2018年里程碑B审查（研发过程的开始）时，MQ-25项目的终极胜利很大程度上依托于海军提出可执行业务方案以及高效执行计划的能力。

图 1 舰载无人系统需求论证演变历程
Fig. 1 Evolvement of ship-borne unmanned system requirement
demonstration
图 2 MQ-25系统的三大组成部分[5] Fig. 2 Three key segments of the MQ-25 system
图 3 海军MQ-25系统研发投入情况
（2017财年-2022财年）[6]
Fig. 3 Navy′s MQ-25 investment
plan（FY2017-FY2022）
第 41 卷陈松云，等：美舰载无人机MQ-25航母适配性研究· 155 ·
3.1 国防部采办流程
在新研产品的决策审查阶段（里程碑B），国防部需要作出重要投资的提案，以授权海军进入国防部采办流程的工程和制造研发阶段，同时选择研发承包商并与之签订合同。

需求的确认和理解从担保人（通常为海军）提交初始功能文件开始。

初始功能文件提供能力缺口、缺口存在下的作业风险，以及弥补该缺口的推荐解决方案。

可选方案评估在国防部采办流程的技术成熟和风险降低初始阶段开展。

根据国防部采办指南，可选方案评估过程要评估潜在装备方案的成本和优势。

潜在装备方案具备的条件是可以弥补初始功能文件中提到的能力缺口，并且满足成本最低方案需求。

首选方案的作战需求在能力开发文件草案中进行定义，该草案发布前要经过美国海军及国防部级多个阶段的审查和验证。

GAO在产品研发最佳体验项目的工作发现，项目需求的清晰理解和稳定对建立可执行的业务方案有关键作用。

图4为美国国防部采办流程。

3.2 美国海军采用基于知识的采办策略
2017年4月，海军领导层确认的MQ-25采办策略，很大程度上反映了基于知识的采办方法。

在美国海军还在发展、重新定义和完善大部分采办文件，以完成项目可执行方案的同时，GAO通过对采办策略和其他可用文件的审查发现海军采用了基于知识的方法，且该方法与GAO的项目研发最佳实践相一致。

基于知识的采办策略主要体现在以下3个方面：
1）采用开放的系统标准和评估方法
海军计划采用开放的系统标准和评估方法开展MQ-25全寿期过程的研发、试飞和部署。

海军对该项目的要求，首先是实现初始的空中加油和部分ISR能力，同时采用开放的系统标准以支撑后续的增值能力升级，比如增加接受燃油、武器及升级雷达系统的能力。

2013年7月，GAO曾指出在国防采办中采用开放式的系统标准可以有效地降低时间和经济成本。

此外，采用不断进化和增值更新的方法可以更好地获取设计及制造的知识，并可以增加提供及时且经济上可负担的能力的可能性。

2）采用基于知识的标准评估进展并给出关键决策
在MQ-25飞机研发过程中，海军为各个关键点制定了基于知识的标准。

这些关键点包括：研发合同授予、系统设计审查、低利率生产合同以及初始作战试验开展等。

在每一个关键点，海军都要依据建立的标准开展项目过程评估，并且在项目进入下一个研发阶段前为主要领导提供简报。

如果该过程得以实现的话，基于知识的方法与GAO的项目研发最佳实践相一致。

而且，产品研发过程中采用基于知识的方法可以获得积极地项目成果，同时证明在关键节点获得了更高层次的知识。

3）开展独立的成本评估
国防部长办公室的成本分析和项目评估办公室开展的成本分析是MQ-25飞机独立成本评估的一个过程。

联邦法规、国防部采办指南以及项目研发最佳实践表明拥有独立的成本评估对于确定新研项目的业务方案是十分重要的[8]。

成本分析和项目评估办公室解释说，目前他们还未完成成本评估工作，这项工作会在2018年夏天海军开展MQ-25里程碑B审查之前完成。

采用基于知识的采办策略可以有效控制采办风险，主要体现在以下3个方面：
1）督促项目研发计划执行
根据海军采办策略，从MQ-25飞机的产品研发（里程碑B）到形成初始作战能力，海军计划采用6–8年的时间。

基于GAO项目研发最佳实践，将项目计划限制在5–6年的时间是更优的选择，因为这个时间与国防部的财政预算更吻合，而且可以促进关于技术和需求的贸易谈判。

2）限制技术风险
海军希望通过授权的方式在研发阶段可以明显降低技术风险，在这个过程中，MQ-25飞机的技术及子系统必须在设计阶段即完成相关环境下的认证工作。

如果某一项技术确认不满足进度标准，那么美海军计划推迟该项技术的引入，直至达到规定的成熟水平。

联邦法规和产品研发最佳实践表明，在进入国防采办系统的产品研发阶段前进行技术成熟度验证是十分重要的[9]。

正如GAO在2017年的报告中指出的，在开始系统设计研发前技术成熟度不达标，将导致重新设计或经济及时间成本急剧增加，尤其在后续过程中发现需要修订设计方案的时候[10]。

图 4 国防部采办流程[7]
Fig. 4 DOD′s acquisition process
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3）限制设计风险
因为海军决定不开展MQ-25系统级别的初步设计审查，所以，在之前UCLASS 飞机需求的基础上进行修改是最优的方案，这可以让承包商充分利用UC-LASS 项目中获取的设计知识。

除此之外，海军还可以利用从4个风险降低合同以及之前完成的多层次模型机获得的知识。

GAO 在产品研发最佳实践中强调了在开始项目研发之前从之前的设计获取知识以降低设计风险的重要性[11 – 13]。

原型机可以使研发人员更好的理解项目设计需求、提供方案的可行性，以及成本（项目业务方案的关键）[14]。

4 结　语
美国海军一直重视航母舰载无人系统的技术需求。

通过批准舰载航母无人机（MQ-25）项目，美海军确定2个基础需求：航母适配性和空中加油。

未来5年美国将加大对MQ-25项目的研发投入，并采用基于知识的采办策略来有效地控制采办风险。

参考文献：
GAO. Unmanned carrier-based aircraft system: debate over
systems role led to focus on aerial refueling, GAO-16-389[R].Washington, D. C.: March, 2016.
[ 1 ]张鑫博, 谢文娇. UCLASS 项目的性能指标演化过程[J]. 国
际航空, 2014(4): 40–41.
ZHANG Xinbo, XIE Wenjiao. The evolution of UCLASS Requirements[J]. International Avia-tion, 2014(4): 40–41.[ 2 ]王钱生. 航母适配性的基本设计要求[J]. 飞机设计, 2006(2):
32–35.
WANG Qiansheng. Fundamental design require-ments for adaption to aircraft carriers[J]. Air-craft Design, 2006(2):
[ 3 ]32–35.
王瑞, 王伟, 王鹏. 无人机空中加油建模与仿真分析[J]. 计算
机测量与控制, 2011, 19(1): 142–144.
WANG Rui, WANG Wei, WANG Peng. Modeling and Simulation for Aerial Refueling of UAV[J]. Computer Measurement & Control, 2011, 19(1): 142–144.
[ 4 ]GAO. GAO analysis of Navy data (data and im-ages), GAO-
17-647[R]. Washington, D. C.: Sep-tember, 2017.
[ 5 ]GAO. GAO analysis of department of Defense data, GAO-17-
647[R]. Washington, D. C.: Sep-tember, 2017.
[ 6 ]GAO. GAO analysis of department of Defense policy, GAO-
17-647[R]. Washington, D. C.: Sep-tember, 2017.
[ 7 ]A major defense acquisition program may not receive approval
for development start until the milestone decision authority
considers an inde-pendent cost estimate for the program. 10 U.S. C. 2334(b)(1)(B).
[ 8 ]A major defense acquisition program may not receive approval
for development start until the milestone decision authority certifies that the technology in the program has been demonstrated in a relevant environment. 10 U. S. C.2366b(a)(2).
[ 9 ]GAO. Assessments of Selected Weapon Programs. GAO-17-
333SP[R]. Washington, D. C.: March, 2017.
[10]GAO. Major Weapon systems continue to expe-rience cost and
schedule problems under DOD′s revised policy. GAO-06-368[R]. Washington, D. C.: June, 2006.
[11]GAO. Capturing design and manufacturing knowledge early
improves acquisition Out-comes, GAO-02-701[R].Washington, D. C.: July, 2002.
[12]GAO. Better matching of needs and resources will lead to
better weapon system outcomes. GAO-01-288[R].Washington, D. C.: March, 2001.
[13]GAO. Weapon systems: prototyping has bene-fited acquisition
programs, but more can be done to support innovation initiatives, GAO-17-309[R]. Washington, D. C.: June, 2017.
[14]第 41 卷陈松云，等：美舰载无人机MQ-25航母适配性研究
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