美国海军DDG(X)加速数字孪生舰艇计划落地
对于大国竞争的趋势,美国海军围绕“第三次抵消战略”,提出了“超越”(Overmatch)项目,对于该战略的内涵,国内外相关人士做了分析。不管怎么分析,“速度”是超越项目的核心,数字孪生舰艇计划即为其选择。
2022年1月12日,在美国水面舰艇协会研讨会上,美国海军展示了下一代驱逐舰DDG(X)的“初步概念设计草案”,该方案将采用分阶段研发模式,初期建造采用成熟技术的基线版本,逐步发展到采用全新技术的未来版本。
数字孪生战场实验室认为,DDG(X)作为面向未来的主战舰艇,体现了数字孪生舰艇的设计思想,通过开放架构、模块化和软件定义等技术,有效平衡了成本和灵活性两大基本要求。
数字孪生舰艇=通用性
美国海军在介绍未来舰艇发展目标时,用了”适配任何舰艇,满足任何需求”(Fits Any Ship,For Any Mission)的口号。这句话体现了数字孪生舰艇的核心价值,那就是通用性,这也是多域作战的基本要求。对于美国海军提出的“超越”计划,大家都比较熟悉,但对于如何来实现这样的目标,则众说纷纭,然而对于美国海军数字作战办公室来讲,它无外乎几个要素:基础设施、数据、网络和工具链,这些要素围绕机器学习,形成了驱动超越战略的完整体系。
如果不能在硬件(装备)层面建立通用体系,那么实现多域作战只能是一个梦。《数字工程战略》明确指出,数字孪生体就是“可信源”。通过为战场环境和武器装备建立数字孪生体,能够满足基础数据的一致性和通用性,这为更高层面的网络、信息和应用提供了条件。在美国国防部OUD(R&E)统一领导下,美国海军提出了海军运行架构(NOA,Naval Operational Architecture)和分布式作战(DMO,Distributed Maritime Operations),这两套体系都是基于数字孪生体来构建的。
毫无疑问,这些作战概念非常吸引人,但要落实下来,没有武器装备的配合,则只能停留在概念阶段,无法产生战斗力。为此,美国海军立足超越计划,在武器装备上主推“数字孪生舰艇计划”,要求各种作战平台引入开放架构,特别是新的舰艇建造,必须采用数字孪生体工程体系,满足模块化要求。例如,雷神公司提供的AN/SPY-6相控阵雷达,采用了“雷达模块化组装”(RMA,Radar Modular Assemblies),这为满足美国海军不断改变的需求提供了可能,这正是灵活性的表现。
DDG(X)到底先进吗?
针对美国海军公开的DDG(X)的“初步概念设计草案”,曾经有分析人员撰文评价,“当基线版本开工建造时,很可能面临‘开工即落伍’的尴尬局面”。作者进一步评价称,“美国海军DDG(X)的前景,并不乐观。”这样的评价不够公平。如果仅仅从传统的装备硬件的角度去看,似乎美国海军DDG(X)没有太大的“创新”,因为没有用上大量的新装备。这样的想法在国内颇有市场,甚至让一些国防人士产生了我国跟美军装备差距不大的幻觉。
据数字孪生战场实验室对标,事实可能并非如此。我们可以对比苹果公司的iPhone,国内不少手机厂商也把硬件作为是否领先的标准,这样的结果是我国不少厂商都比苹果“先进”,然而从实际使用效果来看,苹果iPhone的综合性能比竞品要好不少,这可以从苹果市场份额重回第一就可以看出。简单讲,如果我们从局部以及短期来对比,很容易得出美国军事能力已经不行的结论,但大国竞争显然是一个较长期的对抗,以这样的标准去看美国海军的DDG(X),会得出不同的结论。任何舰艇都是为了作战需要的,除非未来战场是一对一的作战模式,那么简单对比特定装备意义不大,我们应该从体系的角度去看武器装备的定位。
新的装备研制模式
从美国海军公开的DDG(X)特性来看,它将采用“分阶段研发模式”,这实际上意味着,美国海军将实现“边打仗边更新武器装备”的能力,这实际上是一种新的装备研制模式,按照数字孪生战场实验室的提法,那就是达到了不断改进的研制水平。对武器装备研制熟悉的行业人士知道,传统的研制方法周期长,需求更改较为刚性,因为牵一发动全身,当研发设计完成后,通常不允许提出新的不必要修改(不涉及安全等),这实际上限制了新技术的引入能力,不能把新技术列装部队,意味着上战场的士兵的武器有可能比敌人要落后,那么打赢战的希望在哪里呢?
最近20年,中国海军力量发展很快,已经引起了美军的警觉。按照美国国防部通常的做法,它没有完全采用针锋相对的做饭,而是从“科技”要军事优势,即大力引入新型颠覆性技术,改变传统的武器装备和作战模式,以获得非对称的优势。这是值得国内专业人士注意的。在DARPA、AFRL和美国国防部各单位努力下,经过6年多时间,形成了基于数字孪生体的数字工程体系,并形成了国防部文件。为了在各军种落实数字工程,美国国防部还改组原有组织架构,把原来的采办部门分为采办和工程部门,提升了工程部门的级别。据数字孪生战场实验室的跟踪,在推进数字工程体系过程中活跃的国防部专家,开始沉到各军种研发部门,协助他们研制武器装备,下一代驱逐舰DDG(X)就是协作的结果。据媒体报道,DDG(X)主要有通用动力、雷神和洛克希德·马丁等公司参与,如果大家熟悉数字孪生体技术,应该了解这些公司都是数字孪生体的铁杆粉丝,它们在公司内部已经建立了数字孪生体工程体系,正好在DDG(X)中大展身手。
总结
数字孪生体作为新一代数字技术,跟机器学习、数据科学和物联网等融合趋势明显,它们将共同推动作战体系进入数字孪生战场时代。跟传统的认识不同,武器装备在重塑战场的方面开始展现价值,这不同于传统战场环境跟武器装备泾渭分明的体系,前瞻性和预见性认识正在发生的改变,在目前的军事竞争格局背景下非常重要。
基于认识视角不同的流派思路,不利于我们看清当前的变化,深刻认识新型技术带来的变革,是我国国防研究人员应该重视的工作。采用更为包容的思路,重视科技内生创新带来的改变,避免新军事革命给我国国防事业发展带来的不利影响。
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