“混亂計(jì)劃”旨在為美國(guó)空軍提供一種能夠執(zhí)行偵察和打擊任務(wù)的高超音速無人機(jī)。
該項(xiàng)目的正式名稱是“消耗性高超音速多任務(wù)情報(bào)、監(jiān)視、偵察和打擊”。顧名思義，無人機(jī)將承擔(dān)偵察和戰(zhàn)斗任務(wù)。作為一種高超音速飛行器，它將比其他有人或無人ISR系統(tǒng)具有更高的生存能力，并且能夠比傳統(tǒng)動(dòng)力飛機(jī)更快地提供態(tài)勢(shì)感知或目標(biāo)數(shù)據(jù)。作為攻擊平臺(tái)，該飛機(jī)將具有比美國(guó)空軍（USAF）目前正在開發(fā)的高超音速巡航導(dǎo)彈概念更大的有效載荷能力。在這兩種任務(wù)模式中，“混亂”預(yù)計(jì)將增強(qiáng)對(duì)流動(dòng)和發(fā)展的戰(zhàn)術(shù)情況的短期反應(yīng)。盡管武器系統(tǒng)的名稱中包含“消耗品”，這架高性能飛機(jī)并未被指定為一次性自殺式無人機(jī)。相反，該術(shù)語(yǔ)反映了這樣的現(xiàn)實(shí)：軍方更愿意派遣無人機(jī)（UAV）執(zhí)行一些高風(fēng)險(xiǎn)任務(wù)，在作戰(zhàn)回報(bào)較高時(shí)接受飛機(jī)的潛在損失。
該計(jì)劃的存在于 2020 年 8 月通過向業(yè)界發(fā)出的初始信息請(qǐng)求 (RFI) 首次公開披露。當(dāng)時(shí)它被指定為“一次性高超音速多任務(wù)吸氣飛行器”，沒有具體提及任務(wù)概況。當(dāng)前的指定和雙任務(wù)配置的披露于 2021 年 12 月宣布。該計(jì)劃宣布后，又發(fā)布了幾份 RFI，并于 2022 年 3 月發(fā)出了招標(biāo)。后者最終導(dǎo)致 2022 年 12 月授予該項(xiàng)目Leidos Inc. 作為主承包商提供設(shè)計(jì)和系統(tǒng)開發(fā)合同。
正如 2022 年 4 月更新的行業(yè)招標(biāo)中所述：“混亂計(jì)劃的重點(diǎn)是提供更大型的吸氣式高超音速系統(tǒng)，能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的有效載荷接口執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，從而提供重大的技術(shù)進(jìn)步和未來能力。標(biāo)準(zhǔn)化的有效載荷接口將為同一高超音速系統(tǒng)中的各種有效載荷集成創(chuàng)造多種機(jī)會(huì)。”
高超音速2.0
雖然技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)在才使可操作的高超音速系統(tǒng)變得可行，但這個(gè)概念和愿望并不新鮮。美國(guó)空軍早在 20 世紀(jì) 60 年代就開始試驗(yàn)載人高超音速飛機(jī)。目前載人動(dòng)力飛行的世界速度紀(jì)錄是由當(dāng)時(shí)的威廉·奈特少校于 1967 年 10 月 3 日駕駛 X-15A-2 創(chuàng)下的，達(dá)到 7,274 公里/小時(shí)或 6.7 馬赫。北美 X-15 是一架火箭動(dòng)力飛機(jī)，由 B-52 轟炸機(jī)機(jī)翼下方攜帶，發(fā)射高度約為 13,000-14,000 米?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)最多點(diǎn)火120秒，將飛機(jī)推向非常高的速度，之后飛行員繼續(xù)進(jìn)行高速滑翔機(jī)動(dòng)，然后通過收放起落架著陸。盡管推進(jìn)結(jié)果令人印象深刻，
人們對(duì)高超音速技術(shù)的興趣仍在繼續(xù)。NASA 在 2001 年至 2004 年期間建造并測(cè)試了三架 X-43 無人高超音速飛機(jī)。這架 3.7 m 長(zhǎng)的飛機(jī)通過 B-52 發(fā)射，并通過助推火箭推進(jìn)到高超音速。助推器分離后，實(shí)驗(yàn)性超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火約 10 秒。第三架也是最后一架 X-43 于 2004 年 11 月 16 日達(dá)到了 9.68 馬赫。X-43 被設(shè)計(jì)為單飛飛機(jī)；所有示威者在試飛后都被故意墜入太平洋。
X-43 的主要目的是作為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的試驗(yàn)臺(tái)。該計(jì)劃的成功者是無人駕駛的 X-51 Waverider，它也是從 B-52 發(fā)射的，在啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)性超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)之前借助助推器加速。2010年至2013年間進(jìn)行了四次動(dòng)力飛行測(cè)試，每次都以計(jì)劃中的墜機(jī)告終。只有最后的測(cè)試才被認(rèn)為是完全成功的，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了 210 秒的推進(jìn)，并在此過程中達(dá)到了 5.1 馬赫。雖然進(jìn)展緩慢且有限，但前幾十年的實(shí)驗(yàn)最終為今天的高超音速項(xiàng)目鋪平了道路。
戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)
隨著所有三個(gè)主要軍事強(qiáng)國(guó)以及幾個(gè)次要強(qiáng)國(guó)都在開發(fā)或至少研究高超音速軍事系統(tǒng)，部署這項(xiàng)技術(shù)正變得更加緊迫。迄今為止，俄羅斯和中國(guó)一直致力于開發(fā)高超音速滑翔飛行器和高超音速巡航導(dǎo)彈。美國(guó)武裝部隊(duì)正在效仿，但也有興趣購(gòu)買高超音速飛機(jī)。Project Mayhem 尋求開發(fā)技術(shù)來支持后一個(gè)目標(biāo)。
作戰(zhàn)角度來看，高超音速 ISR/Strike 飛機(jī)將為指揮官提供快速更新態(tài)勢(shì)感知的能力，包括定位高價(jià)值移動(dòng)目標(biāo)并在其重新定位之前將其摧毀。可重復(fù)使用的高超音速攻擊機(jī)可以有效地將常規(guī)空對(duì)地炸彈和導(dǎo)彈轉(zhuǎn)變?yōu)楦叱羲傥淦?，方法是攜帶它們穿過敵方防空網(wǎng)絡(luò)并將其部署在靠近目標(biāo)的范圍內(nèi)。如果編程目標(biāo)發(fā)生移動(dòng)，飛機(jī)也將能夠更靈活地做出反應(yīng)。此外，高超音速飛機(jī)將比傳統(tǒng)超音速飛機(jī)更適合躲避敵方防空導(dǎo)彈。
與高超音速導(dǎo)彈（包括巡航導(dǎo)彈）相比，高超音速飛機(jī)還具有多種優(yōu)勢(shì)。最大的優(yōu)勢(shì)是，在大多數(shù)情況下，他們會(huì)在任務(wù)結(jié)束后返回基地。指揮官將或多或少無限期地保留資產(chǎn)（減去戰(zhàn)場(chǎng)消耗），允許每個(gè)單位多次出動(dòng)。除了提高戰(zhàn)備能力外，可重復(fù)使用的飛機(jī)比一次性高超音速導(dǎo)彈更具成本效益。五角大樓 2021 年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，為海軍和陸軍開發(fā)的高超音速導(dǎo)彈每枚的成本可能在 8,960 萬(wàn)美元至 1.06 億美元之間，與一架 F-35 戰(zhàn)斗機(jī)相當(dāng)或更高；國(guó)會(huì)預(yù)算辦公室 2023 年的報(bào)告假設(shè)單位成本僅為 4100 萬(wàn)美元，這仍然是一個(gè)很大的數(shù)字。這一成本因素將限制可用性。例如，
能力簡(jiǎn)介
混亂計(jì)劃的許多細(xì)節(jié)仍然保密。新系統(tǒng)將是一個(gè)大型版本，在射程和有效載荷能力方面超越當(dāng)前正在開發(fā)的高超音速系統(tǒng)。Mayhem 的技術(shù)將提高美國(guó)空軍攻擊更遠(yuǎn)距離或高度防御的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的能力，特別是在時(shí)間緊迫的情況下?？哲娺€明確表示，目標(biāo)飛機(jī)將是無人駕駛的，并且（作為高超音速系統(tǒng)）能夠達(dá)到最低 5 馬赫的空速。一些非官方消息來源估計(jì)空速可達(dá) 10 馬赫。
空軍于 2021 年 12 月 14 日發(fā)布的一份信息請(qǐng)求 (RFI) 公開披露了表明目標(biāo)能力概況和作戰(zhàn)概念的細(xì)節(jié)。之前的 RFI 已經(jīng)提到需要一個(gè)能夠容納三個(gè)有效載荷的模塊化有效載荷艙。2021 年 12 月 14 日的通知指定了完成“三個(gè)關(guān)鍵任務(wù)目標(biāo)”所需的三種不同的有效載荷類型：“區(qū)域效應(yīng)有效載荷”、“大型單一有效載荷”和“響應(yīng)式”ISR 有效載荷。RFI 表示：“該系統(tǒng)的目標(biāo)是攜帶五倍于當(dāng)前技術(shù)能力系統(tǒng)質(zhì)量的有效載荷，并將范圍擴(kuò)大一倍。” 盡管這些數(shù)據(jù)被特別指定為“受控非機(jī)密信息”，但僅三天后（2021 年 12 月 17 日）就發(fā)布了新的 RFI，省略了這些細(xì)節(jié)。
推進(jìn)挑戰(zhàn)
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的速度和航程目標(biāo)，混亂很可能需要采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要推進(jìn)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)不同，傳統(tǒng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用內(nèi)部風(fēng)扇葉片壓縮流入空氣，然后將其與燃料混合并點(diǎn)燃，而超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)利用空氣以非常高的速度（通常為 3 馬赫或更高）進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)生的自然壓縮。這使它們能夠在相當(dāng)大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)持續(xù)的高超音速飛行。由于超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)通常無法在低于 3 馬赫的空速下正常工作，因此該飛機(jī)可能需要聯(lián)合循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)。這將結(jié)合傳統(tǒng)的高性能噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。在這樣的場(chǎng)景下，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)將用于起飛并加速至超音速。當(dāng)飛機(jī)達(dá)到 3 馬赫或更高的范圍時(shí)，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)將啟動(dòng)并加速到高超音速。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)將在任務(wù)結(jié)束時(shí)再次發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)受控著陸。
國(guó)防部 (DoD) 以及航空航天業(yè)目前正在研究此類技術(shù)。制造聯(lián)合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)被認(rèn)為是一項(xiàng)重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。即使是純粹的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)也尚未完全開發(fā)出來。作為國(guó)防部高超音速攻擊武器概念 (HAWC) 巡航導(dǎo)彈計(jì)劃的一部分，美國(guó)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)于 2021 年成功進(jìn)行了自由飛行測(cè)試?；靵y預(yù)計(jì)將直接受益于高超音速巡航導(dǎo)彈研究，但集成傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著不阻礙超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣流以及將重量保持在可接受參數(shù)范圍內(nèi)的困難。據(jù)了解，洛克希德·馬丁公司一直在研究這項(xiàng)技術(shù)，作為 SR-72 計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃早于“混亂計(jì)劃”，并且也渴望開發(fā)高超音速攻擊機(jī)概念。
盡管焦點(diǎn)仍然集中在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上，但可能存在基于更成熟技術(shù)的替代方案。雖然 Hermeus 公司尚未公開提及與“混亂計(jì)劃”有關(guān)的情況，但它正在開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)高超音速的非超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)。Chimera 是一種基于渦輪的聯(lián)合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī) (TBCC)，被描述為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的混合發(fā)動(dòng)機(jī)。向沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的過渡發(fā)生在 2 馬赫和 3 馬赫之間。Hermeus 希望通過 Chimera 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn) 5 馬赫的持續(xù)速度，并將該技術(shù)應(yīng)用于民用和軍用飛機(jī)。該公司計(jì)劃在 Darkhorse 無人機(jī)演示機(jī)上使用 TBCC，該演示機(jī)希望在 2025 年試飛。 Hermeus 專門為軍事和情報(bào)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 Darkhorse，
合同狀態(tài)
政府的承包和主導(dǎo)開發(fā)機(jī)構(gòu)是空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）。該系統(tǒng)開發(fā)合同的競(jìng)爭(zhēng)于 2022 年 3 月啟動(dòng)，并發(fā)布了一份廣泛的機(jī)構(gòu)公告，征求行業(yè)報(bào)價(jià)；鑒于該項(xiàng)目的敏感性，目標(biāo)說明和提案要求僅根據(jù)要求向業(yè)界提供。根據(jù)空軍的定義，該開發(fā)計(jì)劃的重點(diǎn)是提供“更大型的吸氣式高超音速系統(tǒng)，能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的有效載荷接口執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，提供重大的技術(shù)進(jìn)步和未來能力。”
政府收到了六份行業(yè)報(bào)價(jià)。2022 年 12 月 16 日，AFRL 授予 Leidos Inc. 一份針對(duì) Mayhem 項(xiàng)目的無限期交付/無限數(shù)量、成本加固定費(fèi)用的開發(fā)合同。該獎(jiǎng)項(xiàng)的上限為 3.34 億美元，涵蓋 51 個(gè)月的業(yè)績(jī)期，其中包括 45 個(gè)月的訂購(gòu)期。51個(gè)月的表現(xiàn)期分為幾個(gè)階段。Leidos 表示，初始任務(wù)訂單價(jià)值 2400 萬(wàn)美元，用于在數(shù)字工程 (DE) 環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)需求審查 (SRR) 和概念設(shè)計(jì)審查 (CoDR)。該項(xiàng)目的實(shí)施期為15個(gè)月，其中技術(shù)工作時(shí)間為12個(gè)月，最終報(bào)告完成時(shí)間為3個(gè)月。
事實(shí)上，Leidos 已表示將在整個(gè)設(shè)計(jì)和開發(fā)計(jì)劃中應(yīng)用數(shù)字工程（DE）和基于模型的系統(tǒng)工程（MSBE），包括初始概念測(cè)試階段。這符合數(shù)字化設(shè)計(jì)和測(cè)試的最新趨勢(shì)，越來越受到五角大樓的青睞，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)方法相比，它可以顯著縮短開發(fā)時(shí)間，同時(shí)降低成本。這三個(gè)公司將與 Leidos 一起組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)代理（SDA）。
SDA將負(fù)責(zé)當(dāng)前合同下的設(shè)計(jì)工作、原型制作和測(cè)試，最終目標(biāo)是生產(chǎn)和提供高性能高超音速武器系統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)包。根據(jù) AFRL 的系列 RFI 以及公司新聞稿，該套件將涵蓋整個(gè)集成和功能性車輛系統(tǒng)，包括機(jī)身、推進(jìn)系統(tǒng)、助推器、航空電子設(shè)備和車輛子系統(tǒng)。工作將在俄亥俄州賴特帕特森空軍基地和政府確定的其他潛在測(cè)試地點(diǎn)進(jìn)行。2022年12月合同下的工程預(yù)計(jì)將于2028年10月15日完成。
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