美国437型“先锋”飞机完成首飞，彰显数字工程的价值

据《空军与太空部队》杂志网站8月30日报道，诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）的437型“先锋”（Vanguard）是子公司Scaled Composites公司合作战斗机项目的潜在演示者，于8月29日在该公司位于加利福尼亚州帕姆代尔的工厂进行了首飞。该公司表示，这架飞机展示了诺斯罗普“数字生态系统”的有效性。

何为437型“先锋”飞机？

437 型“先锋”飞机是“尖端”航空航天公司 Scaled Composites 的最新实验飞机。该型飞机概念是诺斯罗普在2021年首次提出，称其可能应对美国空军的“忠诚僚机”计划（现称为 CCA），以及英国对 F-35 战机可消耗护航的要求。但自那以后，诺斯罗普对该项目一直守口如瓶，在宣布飞机首飞时也只字未提 CCA。

诺斯罗普在新闻稿中披露：“437 型飞机最初是基于 401 型飞机的概念设计，旨在开发一种多任务、低成本、可消耗的飞机。”437 型飞机是“原始概念的载人版本，由一台普惠 535 发动机驱动，推力约为 3,400 磅。”437 型飞机翼展为 41 英尺，机长 41 英尺，最大起飞重量为 10,000 磅。该飞机可搭载一名飞行员，飞行高度为 25,000 英尺。诺斯罗普表示，在扩展包线后，该飞机的航程将达到约 3,000 海里，续航时间为 6 小时。该飞机可以在“多个地点”携带高达 2,000 磅的有效载荷，包括两枚 AIM-120 先进中程空对空导弹（AMRAAM）。

诺斯罗普·格鲁曼公司于 2021 年发布的渲染图，中心是一架完全无人驾驶的 Model 437。诺斯罗普·格鲁曼公司/Scaled Composites 提供，图片来自 Steve Trimble/Aviation Week

437飞机为何选择有人驾驶？

诺斯罗普·格鲁曼公司航空部门工程副总裁科林·米勒在接受媒体采访时介绍了437飞机的有关信息，他说，该项目专为支持我们的战略而打造，而我们的战略的核心是成为客户在自主、无人驾驶团队和可选驾驶飞行器领域需求的主要贡献者。我们坚信……这些领域对国防组合至关重要。我们开发、飞行和交付自主能力已有 80 年，我们打算继续成为该领域的主要贡献者。

试飞员布莱恩·迈斯勒坐在437“先锋”的驾驶舱里。缩放复合材料

当问到与无人驾驶相比，载人飞行器有哪些优势时，科林·米勒说，拥有一个可以载人或有人驾驶的飞行器，可以让你快速地通过测试程序。因此，它允许你用备份来试验新技术和新的做事方法，这让你能够承担比从一开始就完全用无人驾驶时更大的风险。

科林·米勒认为，在无人平台上进行滑行测试通常比在有人平台上花费的时间长得多。因为有了人在场，你可以立即对意外事件做出反应，使用你必须在系统设计中考虑到的判断力，以及如果你完全在无人驾驶的情况下进行所有可能的情况。另一个原因是，当我们开始考虑战术空对空应用时，你必须始终确保飞行安全，可以避免空中相撞，如果你碰巧驶向禁区，你可以接管飞机。因此，拥有人为参与的能力可以让你更快地完成测试程序。他没有透露更多，但表示可以说他确实看到了载人改型的潜力。
 

 

型号437先锋的机身，或代表它的试验品，在飞机生产过程中看到。缩放复合材料

彰显数字工程的价值

Scaled 在其新闻稿中表示，437 型“利用了实验飞机的快速设计、制造和测试方面的丰富经验”。在这种情况下，它涉及“全新的飞机设计、空气动力学和结构分析、机身和尾翼制造、飞机组装、系统集成以及地面和飞行测试执行”。尽管称第一次飞行“平淡无奇”，但作为数字探路者计划的一部分，诺斯罗普·格鲁曼使用先进的数字工具和流程定义、开发、制造和验证了可拆卸机翼组件。”

值得注意的是，诺斯罗普还重点宣传 437 飞机所采用的数字框架，称其是“客户和供应商用户”合作的产物。该公司表示，他们共同开发、分析、制造和测试了飞机的机翼。诺斯罗普无法立即解释飞机为何配备机组人员，但业内官员暗示，飞行员可能在飞机测试各种自主飞行程序时充当不干预的安全监督员。

重要的是“数字探路者项目展示了该公司的全数字工程生态系统如何减少工程返工、加快进度并降低成本，为未来飞机项目的客户带来优势。”该项目采用了“在 B-21 突袭者等项目中获得的实际经验”，这是空军的新型隐形轰炸机。科林·米勒说，这确实将其提升到了一个新的水平，但它建立在 B 21 数字化的巨大成功之上。

科林·米勒表示，公司正在努力“不断改进”其数字工具和能力。他说：“该项目展示了我们数字生态系统中的高保真模型如何作为单一真实来源，以简化未来飞机的测试和认证，从而为我们的客户显著节省成本和时间。”

诺斯罗普表示，“数字方法将工程返工和重新设计减少到不到 1%，而使用传统方法所经历的 15-20% 的返工和重新设计。特别是将制造返工减少了50%以上。未来，这些方法可以“显著减少确定适航性所需的工作量，从而提供进一步的成本和进度节省机会”。

不仅如此，“先锋”号采用的数字生态系统“在虚拟环境中将工程师、客户和利益相关者连接起来，使他们能够尽早主动预见和解决通常在前期困扰采购计划的各种问题，从而大大提高计划绩效”。

 

采用先进的制造技术

新闻稿补充道。“此次演示还采用了先进的制造技术，包括使用等离子弧能量沉积生产钛结构支架。据悉，将这种创新的增材制造技术应用于钛部件的制造在国防工业中尚属首次”。

科林·米勒介绍说，在构建部分，我们在Pathfinder上试验了一些先进的制造技术，并取得了巨大的成功。它包括使用基本的添加型技术，我们称之为SCRAM，代表可扩展复合机器人增材制造。我们还开发和制造了结构钛部件，使用一种叫做等离子弧定向能处理的附加技术来制造结构肋。我们相信这是国防航天领域的首次应用。这确实提供了一个机会，不仅可以节省时间，还可以为我们的客户大幅降低成本。因为钛，第一，非常昂贵，第二，很难加工，第三，会产生大量的废料。因此，使用添加技术，用钛制造出你所需要的东西的能力，特别是对于结构部件，是一个重大的游戏改变者。

 

诺斯罗普的目标与437飞机前景

然而，诺斯罗普公司并未被选中参与 CCA 的第一个量产项目，该项目已分别被安杜里尔公司（其“狂怒”飞机）和通用原子公司（其 XQ-67A 离机传感系统的一种型号）和 XQ-67A 离机传感系统改进型选中。但诺斯罗普公司正在竞标 CCA 第二个增量项目，该项目最早可能在 2026 年被选中。

由于美国空军对CCA计划不断调整，现在设想该飞机不仅要为战斗机提供护航功能，还要执行独立任务。美国空军为 CCA 规划的第一个任务是作为空对空作战平台，可能携带额外的导弹，供有人战斗机瞄准，但也能自主选择和发射空对空导弹。

这无疑给诺斯罗普公司的竞标带来很大变数。但尽管如此该公司仍充满信心，科林·米勒表示，在航天领域，尤其是在国防航天领域这是一个非常重要的时刻。我们与客户，特别是作战人员一起，非常了解他们的需求和他们认为最好的方法，我们如何为他们提供支持，以及应对快速发展的威胁环境。目前，还不清楚下一步到底是什么，但似乎很可能是高低混合，或是有人驾驶和无人驾驶的混合，或是有人驾驶-无人驾驶团队和完全自主能力的混合。因此，我们的目标是，437 将帮助我们在每个领域进行试验并快速将这些领域的能力推向市场。
作者：徐秉君（华语智库高级研究员、新华社瞭望智库特约军事观察员）