DARPA当前项目

时间:2022-08-11 03:13:50

DARPA当前项目

自适应车辆(AVM)

AVM项目的目标是依托新的设计模式和设计工具,通过虚拟协作以及铸造、生产流程,从而研制一款高性能水陆两栖战斗车辆,并将研制周期缩短为传统研制模式的五分之一。

AVM项目通过互联网组建设计团队,这种群体虚拟设计模式之前已经在DARPA和NASA内部进行了测试,以解决算法问题。但是将这种模式用于战斗车辆的设计,独立设计师被虚拟地集合在一起,并且与传统设计模式相比他们无法获得来自五角大楼的资源和相关支持,因此DARPA会在设计和制造过程中提供专家支持。目前,共有三个团队参与了AVM项目虚拟设计的竞争,在之后的12个月里,他们必须完成设计并制造出一辆样车,然后交由海军陆战队进行测试。

水面/水下无人驾驶舰艇(Actuv)

无论是在水面还是在水下,未来的无人驾驶舰艇在能力上都将有一个跨越式发展。由于现今遥控技术和传感器技术的驱动,发展全自动、长航时的无人驾驶舰艇多个国家观众的重点领域,这种舰艇能够在近海海面巡逻,也能在水下追踪他国潜艇。

基于美国海军的要求,DARPA与科学应用国际公司(SAIC)正在合作开发反潜型连续跟踪无人驾驶潜艇(Actuv)。Actuv采用全自动导航模式,可以躲避其他船只以及海面和水下的潜在危险,其可以对噪声很小的先进柴电推进潜艇连续跟踪80天以上,航程超过6200千米。预计2015年,Actuv首艘试验艇就投入测试。

空中发射辅助航天项目(ALASA)

现代战争中,卫星的作用日益重要,而地面固定方式发射卫星高昂的成本,迫使各国不得不寻求更加多样化的卫星发射方式。特别是发射那些应急性的小卫星。

ALASA项目的目的,是探索并找到一种新的小卫星发射方式(包括发射系统),并使其发射成本较之现在的地面发射降低降低三分之二。目前地面模式发射小卫星的成本为3万美元/磅,未来的目标是降低到1万美元/磅。关于ALASA,DARPA的设想是将一架飞机改造为空中发射平台,这样就可以在世界绝大部分机场起飞并发射卫星。此外,空中发射还不受地理环境的限制,并且更便于卫星入轨。

ALASA项目于2011财年完成了风险评估,并于2012年中授予洛克希德·马丁公司第一阶段研究合同。预计2013年到2015年间,完成发射平台和火箭的制造,并进行首次空中发射试验。

DARPA机器人技术挑战赛 (DRC)

DRC是五角大楼的一项“战略计划”,旨在研制能够在高污染环境以及重大灾害中执行人道主义救援的机器人。所以,DARPA要求参与竞争的机器人方案必须能够完成复杂的动作,包括像人类一样使用各种现代工具,并可以快速转化为运输车辆。

在DARPA看来,未来的机器人要达到上述要求,必须具备很强的感知能力,并可以根据环境自主决策展开行动。除此之外,机器人平台本身还要有灵活的移动能力,强有力的机械臂以及持续工作能力。关于机器人的控制,可以采用人员远程遥控,也可以通过程序设定由机器人自主行动。

在DRC项目中,DARPA要求竞争者必须提供完整的硬件和软件系统,所以包括大型企业,小企业,大学,以及国外的企业和研究机构都可以参与该项目。据DRC项目办公室介绍,该项目于2012年4月启动,竞争者必须在27个月里完成样机的设计并进行测试。

盘状旋翼复合直升机(DiscRotor)

该项目的目标是研制一种能够像直升机那样垂直起飞和降落,并且拥有更大航程和更高速度(300~400节)的新型飞行器。这种飞行器未来的主用用途是军事领域,其不能够用作直升机群的护航机型,还可以凭借出色的战场生存能力,机动性能,任务响应速度等,执行人员和货物运输任务。盘状旋翼复合直升机验证项目,是为未来高速复合直升机进行技术探索。该机将设计有后掠式短翼,以及安装在中机身的盘状旋翼,旋翼桨叶可以伸缩。

极精确任务武器(EXACTO)

EXACTO项目旨在提高狙击手的杀伤效率,并最大程度地保护自身的安全。对于现代狙击步枪来讲,EXACTO无论是在射程还是在精度上都将引起革命性的变化,与现有的点50口径狙击步枪相比,前者在白天和晚上都能达到同样的杀伤效果。

EXACTO的子弹使用一个实时制导系统和一套控制软件,两者配合使用,可以有效跟踪目标,并能在飞行过程中改变路线,正确引导子弹的方向。此外,EXACTO子弹还可以应用于传统的狙击步枪上。

2012年,DARPA在第一阶段工作中研制成功EXACTO子弹的首个演示版,并利用高性能硬件模拟系统实现了概念验证。在目前的第二阶段工作中,DARPA将制造并测试完整的EXACTO系统,包括光学瞄准系统、点50口径制导子弹、光学制导系统以及传感器等。

“伽利略”项目(Galileo)

数年前,DARPA曾发起一项名为“凤凰”的计划,即对地球同步轨道上退役卫星的天线和电池板进行回收,然后与发射到空中的“半成品卫星”组装成新的卫星,节约制造和发射成本。然而,在这个计划中,如何确定退役卫星的准确位置,并确定其天线和电池板是否仍可用,是计划面临的最大难题。

“伽利略”计划就是为解决这个问题而发起的。在“伽利略”计划中,研究人员通过将光线控制技术与长基线干涉测量技术结合起来,从而提高地基天文望远镜的成像水平,而非使用卫星图像来确定哪些退役卫星还可以回收利用。新的技术采用光纤将地面多个天文望远镜联合起来,从而克服单个天文望远镜观测角度的限制,并通过柔软的光纤向多网的望远镜白光干涉仪发送光束来实现高质量太空成像。

国际空间站SPHERES综合研究实验(InSPIRE)

DARPA一直都在寻求降低卫星发射成本,并研制更小、功能更强的卫星系统,InSPIRE计划就是出于此目的。在InsPIRE计划中,研究人员将利用DARPA此前的“同步位置的保持、联通与再定向实验卫星”(SPHERES)平台开展小卫星群编队飞行试验。此外,还将设计和建造下一代SPHERES卫星的样机,在国际空间站内核和站外开展试验。

在SPHERES平台上,每个排球大小的卫星都带有自己的动力、推进、计算与导航软件,2011年,国际空间站利用SPHERES与智能手机结合而成的自由飞行机器人,成功收集了移动数据并向航天员发送信息。

LS3班组支援系统

在现代战争中,单兵装备的多样化和系统化逐渐演变为一种负担,以美国为例其单兵标准作战装备质量已经超过了40千克。因此,美国陆军提出希望能为地面士兵研制一款四足机器人,用于拖运装备以减轻士兵负担,LS3就是因此而生的。

这款名为LS3的四足机器人班组支援系统,源自于DARPA之前的“大狗”项目中的“机器骡子”设计概念,可以携带一个班组近200千克的装备。更为重要的是,LS3并非只作为运输工具,而是能够真正协助班组参战,它能够在崎岖山路上快速行进,24小时行程超过32千米,可以根据对自身的精确定位避开路上的障碍。除此外,LS3还可以与士兵进行简单的语音交流,并具有语音识别的能力。

远程反舰导弹(LRASM)

LRASM项目旨在开发并验证一种全新的远程反舰导弹,导弹射程大幅超过现役反舰导弹,并装备先进的弹载传感器和具备较强信息处理能力,从而减小对情报、监视、侦察系统及数据链、全球定位系统 (GPS)的依赖,可利用主/被动对抗手段突破敌防空系统,对敌舰进行精确打击。2009年,DARPA与洛克希德·马丁公司签订合同,开始LRASM的研制。

洛马下属的两个团队在签订合同9个月之后,分别拿出了自己的方案,即LRASM-A和LRASM-B。2011年初,美国空军和海军参与该计划,LRASM项目进入第二阶段,即对上述两个方案进行样弹制造,并进行发射试验。之后,LRASM-B方案被取消,洛马从DARPA获得新的合同,集中全力研制LRASM-A。

在LRASM-A方案中,导弹的最大射程超过800千米,战斗部超过450千克,可以对超过5000吨级的大型水面舰艇进行远程精确打击。

制作试验和拓展计划(MNETOR)

DARPA 的MENTOR项目旨在培养高中生的工程技术,同时激发他们对于工程,设计,制造和科学相关课程的兴趣。这个项目重点是促进高中学龄的学生完成一系列的设计和制作协调方案,包括使用电脑辅助设计,以及3D打印机的使用等。

在DARPA看来,这一计划能够很好地培养学生的一系列工程技能,以助于他们解决在未来设计和工程方面的挑战,这将有助于美国工业的未来发展。比如3D打印技术是未来工程制造领域的关键技术之一,所以被DARPA选中。该项目第一阶段的目标是在20所以上的高中安装3D打印机;该项目的第二阶段从2015年开始,将在1000所高中安装3D打印机,用于培养未来的工程技术人才。

薄膜光学成像器实时应用(MOIRE)

为了保证自身的安全,美国政府需要在任何时候都能获得全球任何地方的实时图像和视频,DARPA的MOIRE计划应运而生。MOIRE计划旨在为基于地球同步轨道卫星的望远镜开发一种大型衍射薄膜光学系统和通信设备,并将其作为美国天基视频监视系统的一部分。美国安全部门认为,由DARPA领衔开发的这种衍射薄膜光学系统将有助于实现低成本地球同步轨道成像,从而可以为作战人员持续提供实时的图像和视频信息。

根据规划,DARPA将先开发20米量级的MOIRE系统,一套该型系统的覆盖面积可以达到150平方千米,并能够对无法进行地面侦察的地区实现连续七天的不间断覆盖,图像质量达到可判读级别。更重要的是,MOIRE单个系统成本非常低,不超过5亿美元。

在MOIRE计划中,关键技术主要包括大型、低成本、轻型衍射薄膜光学元件技术;近实时成像稳定性与战术地理定位;增大光谱带宽的望远镜技术;地球同步轨道内大型结构的稳定与动力,以及高速目标移动探测技术。

任务自适应旋翼 (MAR)

MAR项目的目标是研制一种可变形的旋翼系统,不但能显著提高有效载荷和航程,同时还降低噪声和振动,并且操纵更简便。

按照DARPA的设想,在MAR项目中所研制的旋翼系统中,其桨叶可以改变长度、后掠角、弦长、挠度、桨尖形状、扭转角、刚度、转速及其他参数。这项技术适用于任何旋翼系统,包括倾转旋翼、尾桨、推进器及涡轮机。该技术如果取得突破,将为直升机行业带来革命性的飞越,而当前的直升机旋翼系统已经没有太多潜力可挖。

持续近空支援计划(PCAS)

DARPA的PCAS计划旨在提升呼叫有人和无人机进行空中打击的速度,以更好地为美国及盟国的地面部队提供近距离的火力支援。

在PCAS计划中,将为战术空管人员即联合终端攻击控制员(JTAC)研发全新的可穿戴式数字设备,帮助其快速的选择和指示附近的近距空中支援飞机;同时使支援飞机自主响应JTAC的武器发射请求,以减少请求空中打击到向目标发射武器之间的时间,并可以提高打击精度,减少附带杀伤。

未来为JTAC人员研发的穿戴式数字设备包括智能眼镜以及与之相连的手持终端,包括智能手机或平板电脑等,进而从网络上获取空中平台的位置以及活力配置。这套系统可以与空中有人平台和无人平台之间进行信息交换,一方面可以提高有人平台的任务响应速度,另外与无人平台进行信息交换时,JTAC人员可以直接控制无人平台所携带的武器系统,进行火力打击。

军用太空优先计划(SeeMe)

DARPA主导的“看我”SeeMe项目,目的是使海外战场士兵能够获取当地的近实时卫星图像,从而弥补有人侦察机和无人侦察机在某些地区的信息获取的不足。该项目将制造一大批廉价的一次性卫星,使地面士兵通过手持设备例如智能手机按动指定按钮,在90分钟内接收返回的卫星图像。DARPA认为,目前的卫星无法提供这样的信息,因为这些卫星的轨道不合适,地面部队很难获取其相关数据。

SeeMe系统将使用24颗位于极近地轨道的小卫星,每颗卫星的成本大约为50万美元,该卫星星座90分钟覆盖地球一次,卫星寿命2~3个月。该卫星星座中等寿命和低成本的设计理念是要填补传统高轨成像卫星和无人机之间的空白。

SeeMe项目是对无人机技术的合理补充,将持续提供局部或区域性的高分辨率图像,但由于不能补充燃料所以无法覆盖大范围区域。

“变形者”

(Transformer X)

“变形者”(Transformer X)计划旨在研制一种类似悍马的飞行军车,要求采用轻型材料和结构、高推重比发动机以及自主飞行控制系统等技术,并像军用悍马一样拥有能够经受轻武器攻击得装甲车门、防弹玻璃和结实的车身。

DARPA还要求,这种飞行军车在搭载4名士兵和配置的小型武器,或携带450千克有效载荷下,自动快速起飞,从地面起飞升至几千米的空中,飞行距离要超过400千米,然后自动降落。“变形者”不仅具有出色的公路越野性能,还能自动快速起飞,并能迅速变化为一架轻型飞机,以避免路边炸弹、河流和其他危险的障碍 ,从而能为在道路不便、难以到达的区域为士兵运送物资。

DARPA同时表示,这种飞行军车应采用有人/无人驾驶可选模式,制导和飞行控制采用半自动系统,所以驾驶员无需进行飞行员培训就能进行地面和空中驾驶,且能够根据不断变化的任务要求或威胁,更改飞行路线,然后降落。

“轨道展望”(O2)

在人类已经发射的7000多颗/套的各类航天器中,只有1200多颗/套目前仍在使用中,其余的全部变成了太空垃圾,而这些太空垃圾则成为现役航天器乃至地球的威胁。因此,美国组织了太空监视网络(SSN),联合分布在世界各地的29个雷达、望远镜系统来监视这些太空垃圾。

O2项目的目标是通过获取更广泛的数据,进而提供SSN的监视效能,增加人们对太空垃圾、现役航天器在太空中的态势能力。O2项目的主要工作包括为SSN引入新的雷达、望远镜系统;组建数据库,对所有获得的数据进行分析;确定数据的有效性,从而获得关于太空垃圾的准确信息。

三类目标终结者(T3)

许多国家在通过研究美国的军事行动战术和战略之后,开始寻求新的装备来对抗美国的空中优势,这让美国日益感受到威胁。

T3项目的目标,是发展一种超声速远程导弹系统,该导弹系统能够对抗敌人的作战飞机、巡航导弹以及防空导弹等主要作战装备,故而称作三类目标终结者。T3项目中所研发的导弹系统,具有高速高机动性以及网络中心战能力,因此它不但可以更高效地摧毁敌人的各类目标,更重要的是能够提高本方作战平台的战场生存能力。

新的导弹系统可以由F/A-18E/F、F-22、F-35等先进战斗机携带,并可以在空空作战模式与空地作战模式间快速转换。其关键技术包括吸气式发动机技术、多模制导/控制技术、热防护技术等。

“秃鹰”(Vulture)

VULTURE“秃鹰”是超高空、超长航、以耐航速度飞行于战区的无人侦察机系统的英文缩写(Very-high altitude, Ultra-endurance, Loitering Theatre Unmanned Reconnaissance Element),其目的是研制续航能力超过5年的、重于空气的无人飞行器。

DARPA表示,未来的VULTURE要能够携带450千克的载荷连续工作时间超过5年,且任务载荷要具有90%以上的任务可靠性。事实上,VULTURE将是一架具备卫星功能的无人飞行器系统,这对其动力系统等都提出了不小的挑战。

所以,VULTURE计划想有实质性的进展,必须在能量收集、高密度能量储存、高效推进系统、机器人补充燃料和轻型结构等关进技术上取得突破。目前,包括太阳能动力、液氢动力、氢燃料电池动力等技术都在DARPA的考察之列。

高速垂直起降验证机(VTOL X-plane)

不久前,DARPA了一份新X飞机的验证机征询书,要求这种飞机应是综合有直升机的低速灵活性和固定翼飞机性高速性能的垂直起飞和着陆(VTOL)飞行器,最高平速度至少在540千米/时以上,并且比常规直升机有更好的悬停能力,预算资金为1.5亿美元,为期52个月。

DARPA希望,通过竞争竞标人能拿出既不过于复杂,又不用过于激进的方法的新的设计,重点突出新颖的布局、新的子系统、有较高的整体效率,但同时也在仔细地重心评估过去一些被淘汰的技术和方案,看看是否能通过现在发展的新技术,解决导致这些设计失败的缺陷,从而作为X飞机的候选方案。

DARPA对于新的X飞机的要求非常简单,即新颖的气动布局、能够支撑新气动布局的机载系统、良好的操纵性能和效率。DARPA要求新的X飞机设计一定要简洁,而不是为了满足技术上的要求而将各种功能进行“堆砌”使飞机变得无比复杂。具体而言,新的X飞机的飞行速度不低于540千米/时,悬停效率控制在25%,悬停时的升阻比不低于10,有效载荷不得低于其中重量的40%,即对于验证机而言要达到4.5~5.3吨。

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