波音公司2014年度宇航防務領域開發與拓展研究

2016-12-11  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

波音公司2014年度宇航防務領域開發與拓展研究

張京男 蔡聞一 李東昊

波音公司是美國從事宇航防務領域的第二大軍工企業,其國防地位與綜合能力僅次于洛馬公司。波音公司宇航防務業務集中于防務、太空與安全分公司,包括軍用飛機、網絡與太空系統、全球服務與保障3個事業部。2014年,在火箭、導彈、航天器、航空、前沿技術以及對外合作方面的重要成果值得關注。

1 運載火箭與導彈系統

2014年,波音公司正式成為美國航空航天局(NASA)深空探測火箭“航天發射系統”(SLS)的主承包商,并啟動了未來科學探測任務:一是木衛二任務,預計2022年發射,2024年到達,探測冰殼表面下可能存在的大量涌動的液態水;二是木星特洛伊(Trojan)小行星任務,用10年時間分別將3.97t、7.59t有效載荷送至小行星探測木星星系;三是土星任務,4年內將有效載荷送至土星進行大氣探測;四是彗星67P/楚留莫夫-格拉西門克(簡稱67P彗星)采樣返回任務,任務往返共用11年,其中有效載荷彗星探測用時26個月;五是日地拉格朗日點2(L2)任務,將直徑8m的單片空間望遠鏡發射至L2點,飛行時間為100天,若用其他火箭則需要多次發射至目的地,再進行鏡片的拼裝。

波音公司2014年火箭與導彈系統主要進展

裝配中的GPS-2F-5

美國空軍大約平均每年組織波音公司團隊試射一次民兵-3導彈,及時驗證戰備值班性能。2014年,空軍授予波音公司490萬美元合同,在空軍小山試驗場用新的導航數據獲取系統(GDAS)測試在輻射、振動、電磁環境下對民兵-3導彈導航系統工作的影響;還授予波音公司4680萬美元合同,明確波音公司成為民兵-3核心導航系統NS50的唯一一家供應商,并提供維護與服務。

波音公司從2001年開始即作為美國陸基中段防御系統主承包商,到2004年開始正式運行。2008年至2013年底共進行了3次試驗,都以失敗告終。2013年的失敗是由于大氣層外殺傷飛行器電池設計問題,使其未能與助推器正常分離。

美國導彈防御局與以色列國防部聯合完成了箭頭-3攔截導彈的第二次飛行試驗。該導彈由波音公司與以色列宇航工業公司導彈與太空分部聯合研制。此次試驗從以色列國內靶場發射,飛行終點為地中海上空。2013年進行的首次飛行試驗也取得了成功,但距離作戰水平尚遠。

2 航天器

2014年,波音公司軍用衛星僅有一項取得較大進展,即GPS-2F衛星,保持著快速而穩健的生產節奏。該衛星是美國第4代GPS系統,擁有更先進的原子鐘和抗干擾能力,還增加了第3個L5頻段的民用信號。其中,GPS-2F-5和6由德爾他-4火箭發射,GPS-2F-7和8由宇宙神-5火箭發射。

波音公司太空情報部門研制的“天基空間監視系統”(SBSS),通過其天基優勢與機載探測器的快速轉動能力,相比于以往以地基觀測器為主的觀測模式,觀測數量提高了5倍。“天基空間監視系統”由波音公司與鮑爾宇航公司(Ball)聯合設計研制,2010年交付了首顆衛星。目前,波音公司繼續履行空軍合同,負責提升地面上與機載的信息處理能力。

波音公司2014年航天器主要進展

商業衛星方面,502 Phoenix小衛星發射后,HySpecIQ公司負責全球民用與商業市場管理與銷售,如:石油、天然氣、采礦、農業等行業,波音公司專門負責為美國國防部、情報機構以及國際客戶提供軍事相關服務;國際移動衛星-5最大的應用服務商是歐洲阿斯特留姆公司(ASTRIUM),未來該公司將利用國際移動衛星-5星座向整個歐洲政府與海事部門提供應用服務,進而擴展至全球工業部門。

CST-100與“國際空間站”對接示意圖

3 前沿技術

2014年,波音公司在航天防務領域研發的前沿技術主要涉及激光武器、新概念航空器、空天飛行器、先進技術衛星,進展比較順利。

空天飛行器

在美國國防高級研究計劃局試驗性空天飛機XS-1的第一階段研制中,波音公司取得了400萬美元的初始設計合同。波音公司幻影工廠設計的方案是一子級可重復使用,火箭攜帶上面級,可將1.361~2.268t小型衛星送至近地軌道,并通過高效的地面設施快速維修返回的一子級,減少下次發射前的準備時間。美國國防高級研究計劃局計劃2015年進行第二階段競標,進而授予生產合同,制造飛行器并進行飛行演示。

X-37B經過674天在軌飛行,成功返回并在美國范登堡空軍基地著陸。至此,美國空軍快速能力辦公室與范登堡空軍基地第30太空聯隊聯合管理的3次X-37B入軌飛行演示都取得了成功,共經歷了1367天。波音公司計劃在2015年再進行一次X-37B試飛。

XS-1試驗型空天飛機

先進技術衛星

波音公司取得美國空軍太空與導彈系統中心6個月合同,設計在商業衛星上搭載科學觀測有效載荷的方案,載荷命名為“對流層污染排放監測有效載荷”(TEMPO),用于測量北美上空的大氣污染情況,未來將寄宿于商業衛星上發射入軌。此種方式可以說對美國政府部門與波音公司航天系統部門都帶來益處,能夠以快速、簡易、廉價的方式在軌道監測,而不用單獨制造并發射一顆整星。

5 對外合作

2014年,波音公司宇航防務對外合作形式多樣,按照合作目標與效果可分為三類。

加強網絡技術能力

波音公司與美國root9B技術公司建立合作關系,聯合進行網絡安全訓練與仿真,幫助識別雙方網絡體系中存在的缺陷,提高威脅反應能力。root9B技術公司成立于2011年,雖然時間不長,但擁有世界級的網絡訓練能力,服務于政府客戶與商業客戶。波音公司原有的客戶未來將充分體驗root9B公司的訓練系統以及120項相關課程。

收購了美國馬里蘭州的文圖拉方案公司(Ventura Solutions Inc.)加入至波音公司網絡與太空系統分部,擁有140名員工,主要業務是為政府提供軟、硬件信息安全服務。

波音公司在新加坡建立了在美國以外的首個網絡分析中心,將配備網絡專家開展分析工作,作為波音公司在亞太地區的網絡研發中心以及產業合作伙伴、客戶、科研機構協同創新的平臺,為該地區客戶帶來先進的網絡安全能力。

占領地區防務市場

在兩年一度的范堡羅航展上,波音公司與非洲最大的私人宇航防務公司派拉蒙集團(Paramount)建立合作關系,聯合開發以非洲為主的防務市場,包括邊境安全、反海盜、救災與人道主義援助。派拉蒙集團成立于1994年,為全球30多個國家的政府防務部門提供服務,并且一直在研究如何與外部優質軍工企業建立合作關系,提升非洲防務工業能力,最終確定了與波音公司合作。目前計劃應用的主要項目是波音公司的旋翼飛機、無人機與保障服務,以及派拉蒙集團的地面車輛、宇航系統等。

在與意大利軍事供應商海德意大利公司(Head Italia)簽署的合作協議中,波音公司將提供網絡與數據分析工具、大數據分析服務、網絡訓練與仿真平臺等,從而保護意大利國家信息安全;海德意大利公司提供意大利的國內市場資源、信息技術專家,以及與國內政府、國防部門的合作關系。海德意大利公司一直致力于為意大利政府與防務客戶提供網絡安全方案,如數據、設施等。

波音公司在2014年同時與丹麥的6家防務公司建立了協議合作關系,加強宇航防務制造、保障、軟件、仿真等能力,服務于波音公司重要的商業與軍事裝備,如F/A-18“超級大黃蜂”戰斗機等。波音公司可為這6家丹麥公司提供多樣化的產品、服務、技術與供應鏈,開拓更廣闊的市場。據丹麥一家經濟咨詢公司研究表明,此次合作將為丹麥帶來1萬個工作崗位,在20年內為丹麥GDP增加60億克朗。

聯合挖掘新業務

針對國際移動衛星-5,波音公司在2014年分三步開發了新的商業機遇。首先是波音公司研制的首顆國際移動衛星-5在2013年12月發射入軌,2014年初完成在軌測試;第二步是在2014年3月與擁有政府和商業應用資源的美國TrustCom公司建立合作關系,同時還取得了銷售國際移動衛星公司“全球快訊”網絡服務衛星帶寬的權限;第三步是在2014年7月,將國際移動衛星-5通信帶寬轉售給了美國政府用于Ka頻段軍事通信。此次帶寬轉售是波音公司的首次商業衛星帶寬交易,未來會將更多的衛星帶寬推向市場,解決日益增長的衛星通信需求,同時也反映出美國商業衛星在軍用方面較強的可應用性。

為進一步挖掘太空技術應用潛力,波音公司與美國液體機器人公司(Liquid Robotics)簽署協議,聯合開發、研制、運用海事裝備與服務,打造太空與海上技術相結合的一體化能力。Liquid Robotics公司是制造海上無人設備的世界領先企業,擁有海上搭載傳感器聯網工作的無人設備編隊。其中,“波浪滑翔機”(Wave Glider)海上信息采集無人系統可依靠太陽能在海面持續工作1年以上,直接通過衛星向地面或船只傳輸數據,并且可在海上定點駐留或移動,使海上數據收集與監測更加安全、廉價,有助于打造新型海洋觀測模式。雙方初期合作重點將是反潛作戰、海域感知、海洋防務等業務。

6、啟示

保持傳統航天防務系統的測試、改裝工作,挖掘民用航天市場與新概念航天技術的研發潛力

2014年,波音公司在航天防務領域開展了大量測試、改裝工作,如:民兵-3、“航天發射系統”、陸基中段防御系統、B-52和B-1轟炸機等,實現舊系統的性能提升。大部分傳統航天系統往往技術成熟,且規模大、成本高,不宜輕易搞顛覆性替代,但同時系統任務模式已基本固定,利潤空間也逐漸變得非常有限。因此,傳統航天防務系統未來發展路徑主要以延長服役期限、升級個別部件、保持安全性與穩定性為主。

與傳統系統相比,新的民用航天市場潛力巨大,業務利潤率高,是波音公司未來經營創收的新增長點,是提高經營利潤與凈收入的重要動力。其中,可重復使用的X-37B與XS-1空天飛機、激光武器、高低速兼具的“幻影雨燕”飛機等,不但大大降低航天系統任務成本,還將為軍方作戰模式帶來顛覆性的改變,是美國“抵消戰略”與“非對稱”制衡國家戰略下最易得到投資的創新方向;可大大減少化學推進劑的世界首對純電推進衛星,可實現軍、民、商共用一星的寄宿衛星技術,首例轉售原有衛星帶寬的業務模式等,實現了將航天系統能力在民用或商業領域進行極富創新性的研發與市場挖掘,以深度軍民融合方式,從全球市場爭取經濟效益,為軍工企業創造可觀的經營利潤,提高生存力。

與大量國內外中小型公司合作,開放式地利用外部先進技術,有利于提高技術實力與全球影響力

波音公司對外合作可以說是極具廣泛性的。無論對方的規模大小、業務是軍用或非軍用、國內或國外、政府或非政府,只要是宇航防務或民用領域發展所需,符合公司業務布局與技術戰略,波音公司都會建立深度合作關系。合作對象可能是擁有上百人的私營公司,也可能是大型上市集團的子公司,或者是經濟并不發達的某個地區,亦或者是純粹的民用業務公司,都以合作價值為標準,如:外部產品集成、外部技術引進、內外市場融合、外部市場搶占等。

同時還應看出,波音公司2014年開展的很多合作往往建立在多年來往的基礎上,由淺入深,在某個契機或需求下順理成章地走向深度合作。因此,軍工企業有必要深入研究外部合作實施路徑,持續積累多元化外部關系,在更廣泛的市場上對優質技術與產品持開放接納的姿態,做到兼容并蓄,有效壯大宇航防務實力。

重視并以多種方式打造、驗證網絡安全技術與能力

波音公司與美國各大宇航防務公司一直都擁有先進的網絡安全能力,將其融入了宇航防務裝備能力體系當中。2014年,波音公司以資產收購、對外國防支援、區域網絡中心建設等方式,打造并驗證大數據應用、分析工具應用、網絡仿真訓練等能力,不僅能夠補充公司自身的網絡技術序列與產品組合,還可通過廣泛實踐,驗證公司的網絡設計方案與網絡平臺是否能夠真正發揮國防安全保障作用,從而有針對性地進行持續改進,提高實際應用價值。

(來源:《國際太空》,作者:張京男 蔡聞一 李東昊)

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