全国咨询热线:

010-82318291-826

行业资讯

征稿启事:

诚邀专家学者及军民融合领域从业者,围绕国内外军民科技重大政策、热点事件及创新应用案例,撰写兼具战略高度与实操价值的深度文章。

投稿咨询电话:

010-82318291-826

透视美国低成本装备建设:进展明细梳理与发展路径解析

美国发展低成本装备的背景

近年来,俄乌冲突的爆发彻底打破了传统战争形态的固有格局,诸多全新的战争特性纷纷显露,成为推动现代战争形态演进的关键转折点。其典型特征之一是低成本技术与新战争理念深度交融,在抗衡传统高成本技术模式时成效显著。俄乌冲突中,双方大量运用低成本、可消耗系统,有效制衡了对方的高技术装备,那些造价不菲且补充周期冗长的装备,给后勤保障体系与国家财政均造成了难以负荷的沉重压力。

与此同时,俄乌冲突中双方的装备损耗量极为惊人,以顿巴斯战役为例,乌克兰每日消耗炮弹6000至7000发,而俄罗斯的火炮发射量更是高达每日4万至5万发。美国持续向乌克兰输送军备资源,导致自身远程弹药库存不断减少,也引发了外界对弹药消耗过快和补充库存能力不足的强烈担忧。对此,美军也开始重新审核视在现代战争形态下的军事资源配置,并逐渐意识到,在高端战争中若要占据优势,不能仅依赖造价高昂的高性能武器,还需配备数量庞大的廉价武器,构建多样化作战能力体系。

在此背景下,2023年2月美国正式提出“低成本威慑”概念,谋求非对称发展,对作战对手实施“成本强加”。这一概念是美国综合考量军事战略转型、应对多域作战需求及控制军事成本等因素后的战略抉择,此后低成本装备在军事发展领域的重要性被提升到前所未有的高度,美军各军种也陆续升级作战体系以强化低成本威慑能力。

为更好的支撑低成本装备的发展,美军近年来也提出了多个项目计划。2024年1月,美国防部发布首个《国防工业战略》,明确鼓励国防工业加大在导弹、潜艇、无人机以及反无人机武器等关键产品领域的生产力度。同时着重强调要着力协调解决供应链中存在的瓶颈问题,全力打造具备高度弹性的供应链体系。其核心目标在于确保国防工业基础能够以快速、规模化、低成本且安全可靠的方式,生产并提供当下以及未来所需的各类产品、先进技术和优质服务。2023年8月和2024年9月,美国防部分别提出“复制者倡议”战略1.0版和2.0版,该计划旨在快速、低成本地大规模生产一系列智能化、小型化且具备一定作战能力的装备,1.0版聚焦领域为全域可消耗自主系统,2.0版则聚焦加强反无人机能力。根据美国防部最新公开的数据,截至2024年11月已为“复制者”计划筹集到近10亿美元资金,签订了30个不同的硬件与软件合同以及50多个主要分包合同,涵盖无人飞行器项目、无人航行器项目和软件平台项目三大类项目。


美军发展低成本装备的当前进展梳理

(一)现阶段美军低成本装备进展情况

为有效应对低成本装备带来的威胁,美国空军、陆军、海军及太空军等军种,相继对作战体系展开升级。在无人化作战平台、通用化装备、单兵设备、智能弹药、电子对抗以及卫星探测等多个关键领域,积极推行降低成本的措施。不过,当下美国军方最为关注的仍是可消耗型精确制导武器。在现代战争形态下,这类武器发挥着举足轻重的作用,但其高昂的成本也制约了其大规模运用,在短期冲突中,这种成本压力尚可承受;但在长期战争或高强度对抗下,弹药消耗呈指数级增长,成本问题便迅速凸显,成为左右战争走向的关键因素。

美国国防部、国防创新局、海军颠覆性能力办公室、空军生命周期管理中心军备局等多个单位都在不同项目中参与其中,共同推动美军低成本装备的发展,具体项目梳理如下:

39d004dbd0e5f4d4ae4ef6b11182cb4d.jpg

(二)美国低成本装备发展的总体思路

在系统归纳前文内容的基础上,对已披露的美军武器装备各项参数进行了严谨且全面的整理,据此形成美军在低成本装备方面的发展思路总结如下:

1.产品类型“多”:构建多维打击体系

美军以构建多维打击体系为核心目标,积极投身于多类型低成本装备的研发工作。在空中,大量装备低成本的无人机,涵盖侦察、攻击等多种用途,可在高风险区域执行任务,降低有人机损耗;在海洋领域,研发低成本无人舰艇,凭借其低运营成本与高机动性,执行巡逻、侦察等任务,与大型舰艇协同构建海上防御与打击网络;不同类型弹药各司其职,构建起全方位、多层次的精确打击体系,满足陆、海、空多军种不同作战需求。

2.体型要求“小”:强化作战灵活效能

在追求精确打击效能的进程中,美军高度重视弹药的小型化。诸如灰鲭鲨(Mako)、MACE等多款巡航导弹,在研发时便将体型最小化作为关键指标,旨在让F-35战斗机的内置弹舱能够携带多枚,从而提升打击火力密度。再如“梭鱼”系列巡航导弹,凭借紧凑的体型,得以在AH-64直升机等多种武器平台上搭载,极大地增强了武器平台的作战灵活性。这使得作战力量在执行任务时,能够更加隐蔽、高效,有效规避了因弹药体积过大而产生的部署难题,大幅提升了作战行动的自由度与实效性。

3.研发速度“快”:紧扣作战需求节奏

美国国防部和空军积极推动低成本精确制导弹药研发工作。以美国空军研究实验室的“灰狼”导弹科学技术验证项目为例,整个研发进程紧密围绕作战实际需求,高效整合资源,运用先进研发模式与技术手段,大大缩短了研发周期,使新型弹药能够快速列装部队,适应瞬息万变的现代战场环境。同时小型初创防务公司也发挥了重要作用。凭借灵活机制与创新思维,加速研发迭代,以安度里尔、阿瑞斯工业公司为例,这两家初创企业借助金融扶持与产业并购手段,迅速搭建起自身的技术体系,高效且出色地完成了美国军方交付的各项研发任务,一跃成为行业内的典范。

4.成本价格“廉”:实现高效费比作战

在当今复杂多变的军事战略格局下,美军愈发重视发展低成本装备以实现高效费比作战。一方面,通过简化装备设计流程,去除不必要的复杂功能,降低研发成本,同时采用成熟技术,减少技术攻关的时间与资金投入。例如,部分无人机采用现成的商用零部件,既保障性能,又大幅削减造价。另一方面,优化生产环节,扩大生产规模以获取规模经济效益,与供应商建立长期稳定合作关系,确保原材料供应的低成本与稳定性,助力美军在资源有限的情况下扩充装备数量,形成规模优势,并灵活应对不同威胁场景,提升整体作战体系的韧性与适应性。

美国低成本装备发展的现行路径解析

结合美国政府、军工巨头、初创企业等不同单位在具体项目的实施细节与实际操作案例,从局部微观视角切入,对美国发展低成本装备现阶段呈现出的路径进行全面梳理如下:

(一)提速前沿技术应用,加快装备更新换代

1.强化战略执行,完善配套项目保障

自2023年2月提出“低成本威慑”概念以来,美军将小型、廉价、多样化的低成本武器列为发展重点。美国国防部主导的“复制者倡议”项目,计划未来两年采购超1000架低成本小型无人机,该计划意在推动美军装备创新运用,使传统装备向小型化、智能化、低成本化转变,准备在未来18至24个月内采购超1000架低成本小型无人装备,并在2年内投入10亿美元用于支持该计划。此外,美空军主导“快速击沉”项目,为老式炸弹配备滑翔和制导套件,利用低成本全球定位系统制导组件和可跟踪移动物体导引头,将“哑弹”变为制导武器,试图提升反舰作战效能,且计划囤积数千枚,配合远程反舰导弹或“标准-6”舰载防空导弹打击对手舰艇。

2.优化采购流程,快速获取实用装备

为更好的应对技术高速迭代对装备领域的颠覆性影响,美陆军继续推进“接触转型”战略,为旅级及以下作战人员划拨专项经费,使其能直接对接市场采购成熟商用技术和产品。以往美陆军在前沿技术应用方面,从新技术概念提出到装备应用的流程繁琐,至少耗时两年,且在此期间陆军需求易变,常致采购装备与实际需求脱节。而借助“接触转型”,陆军能够直接采购成熟商用技术,大大缩短了采购周期,且商用产品操作简便且不涉密,士兵经过简单培训即可上手,使得前沿技术能够更快地应用于战场,快速取得对抗优势。在美军演习中,通过“接触转型”为50架小型无人机配备的商用WiFi设备,成功模拟地面部队的通信信号并吸引对手超过50%的火力,以不到5000美元的成本,实现了价值上千万美元的装备难以达到的战场效果。

3.锚定寿命周期,重塑装备管理体系

美军高度重视装备全寿命周期内的成本控制,包括研发、采购、使用、维护和退役等各个环节。在设计环节,通过优化装备的可靠性和可维护性,降低使用和维护成本。例如一些低成本无人机采用简单易维护的设计,减少了维护人员的培训成本和维护设备的投入,同时其设计使用寿命为3至5年,在满足作战需求的前提下,避免了过高的全寿命周期成本。美军还重视装备再制造,通过先进技术修复、改造老旧装备,像对“艾布拉姆斯”M1系列主战坦克、C-130“大力神”运输机的再制造,采用固态冷喷3D打印技术对F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机受损的轮胎轮毂修复,不仅节约军费,还延长装备使用寿命,实现作战性能和国防经济效益最大化。

(二)深化应有成本管理,高效整合商业资源

1.精准成本审查,保障资源高效利用

在重大国防采办项目启动之初,依据初步作战需求规划与预期技术指标,构建成本估算框架,进而形成“采办项目基线”,并于里程碑A(作战需求明确节点)、里程碑B(大规模采购前节点)以及里程碑C(装备投入实战前节点)等关键阶段,开展严格审查工作,以便及时纠正成本偏差。同时,持续加强造价评估力度,借助鱼骨图等工具深入剖析成本过高的根源,运用鱼骨图、帕累托曲线等技术精准明确成本控制重点,精准找到成本过高却对作战性能提升贡献不大的装备部件,识别过度设计、不合理选材等可优化成本的项目,最终将初期的“将有成本”估算迭代为“应有成本”估算。

2.强化技术融合,导入商业管理模式

美军积极引入商业领域的成熟技术与产品部件,诸如计算机技术、通信技术以及传感器技术等,并将其广泛应用于装备的研发、生产和应用环节。以军事通信装备为例,美军借助商业通信网络庞大的规模效应,其成本相较于专门研发的军事通信设备大幅降低,从而在通信系统建设与维护方面实现了开支的显著削减。在无人机领域,依托民用无人机企业在轻量化材料、高效动力系统方面的技术优势,聚焦军方侦察、打击等作战需求,研发出低成本、高性能的无人机产品。而在电子战装备领域,则由承包商企业整合商业先进电子技术,如高速信号处理芯片、新型射频技术,开发出高性价比的电子战设备。同时,美军通过积极整合商业供应链体系,降低原材料采购成本和运输成本。例如,在“企业测试载具”项目中,美军将原材料供应链的安全性列为设计的主要考虑因素,尽可能使用现有商用组件,以在装备定型后尽快实现高速量产,提高低成本装备生产的稳定性和经济性。

3.扶持中小企业,持续推动商业竞争

美军高度重视对防务领域小型初创公司的扶持与培育,近年来通过“复制者倡议”等项目,鼓励中小企业加大低成本武器的生产力度,期望充分利用这类公司在成本管控以及商业运营等方面的既有优势,以及在技术创新层面展现出显著的灵活性与创新性,与传统老牌军工企业形成产业竞争态势,打破大型军工企业长期以来的垄断局面,进而提升市场竞争的充分程度,实现装备研制及生产成本的有效降低。以“梭鱼”系列巡航导弹为例,该项目由初创企业安杜里尔工业公司独立设计研发并生产,采购成本仅为美军AGM-158巡航导弹单价的六分之一。

(三)革新装备生产范式,提升装备作战效能

1.标准通用引领,发展模块架构产品

美国大力推行开放式架构与模块化设计用于作战装备,提高零部件的通用性和互换性,使得装备的生产可以分解为多个标准化的子系统,不同企业可以同时生产这些子系统,然后进行快速组装。以洛克希德・马丁公司的通用多任务载具(CMMT)为例,其基于模块化架构,机身设有多个标准接口,面对瞬息万变战场局势,执行侦察任务时,能快速搭载高清光学、红外热成像等传感器,在不投入大量资源研发专用侦察装备情况下,实现对目标区域全面监控,为作战决策提供关键情报。执行攻击任务,换装不同弹头,对各类目标精准打击,无需为不同攻击场景单独研制武器,降低研发与装备成本。

2.软件定义赋能,驱动装备数字升级

现代战争的舞台上,数字能力已然成为决定武器效能的核心要素。美军依托其强大的数字产业优势,结合广泛的商用零部件,构建起具备可扩展性、适应性及数字创新的新模式。这一模式使得武器的快速生产、部署与更新得以实现。软件驱动模式显著降低了对大量定制化硬件的依赖,从而有效削减了成本。“梭鱼”系列巡航导弹堪称这一趋势的典型范例,软件定义赋予了“梭鱼”巡航导弹超乎寻常的灵活性与适应性。其众多关键功能与性能指标,皆可借助软件进行精确调控。在复杂多变的战场环境中,美军仅需修改软件代码,便能迅速调整导弹的飞行轨迹、速度与高度,灵活应对不同目标与战场态势。同时,软件定义极大提升了导弹智能化水平,它能实时接收、处理来自其他传感器或指挥中心的数据,精准识别、跟踪目标,极大提高打击的准确性与有效性。

3.制造工艺革新,推动生产降本增效

在低成本装备的发展进程中,生产制造环节至关重要。洛马公司在CMMT导弹中引入了快速制造概念,引入模块化、3D打印、柔性制造、脉动生产线等新技术,实现产能快速爬坡和批量生产,同时导弹也能根据实际情况和任务迅速转换功能和用途。其中3D打印技术于诸多领域强势发力,取得了显著成效。无人机企业Firestorm大力引入增材制造技术,并将可扩展性与快速部署设定为核心目标,借助xCell半自动化3D打印单元,该项目能够在战场前线附近实现本地化制造,显著降低了对集中制造中心的依赖,制造成本大幅降低至20%,运输及仓储成本也显著减少,完美适配供应链分散的复杂作战环境。位于阿拉巴马州的康明斯航空航天公司成功完成了3D打印涡轮喷气式巡航弹药的飞行试验,其精心研制的地狱猎犬S3巡飞弹,作战能力强大,能够对车辆、坦克以及防御阵地实施远程精确打击。