來源：DARPA、智能巔峰
轉自：新材料在線
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DARPA 作為美國最尖端的科技研究機構，長期以來都被全球所關註。在成立至今的數十年間，DARPA 的很多項目為全球的科技發展做出瞭巨大貢獻。
根據 DARPA 發佈的報告《國傢安全突破性技術》，將陸續向大傢介紹 DARPA 在精確制導武器、隱形技術、無人機 ( UAVS ) 、信息偵察監控技術、紅外夜視技術、全球定位系統 GPS、個人電子技術基礎、人工智能等 8 個領域所取得的科技成果。
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圖片來源：《國傢安全突破性技術》
美國國防高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，英文縮寫 DARPA）是美國國防部屬下的一個行政機構，成立於 1958 年，主要負責研發用於軍事用途的高新科技。
圖片來源：DARPA 官網
1 精確制導武器 需求與機遇
冷戰期間，蘇聯精銳的坦克部隊，曾對美國和北約在歐洲的軍事力量構成瞭嚴重的威脅。雖然美國擁有核武器，能夠抵消這種不平衡，但是軍事指揮者認識到，通過第二梯隊坦克的侵入，蘇聯能對美國造成大范圍的威脅，而精確制導武器 ( PGMs ) 也就產生瞭非核抵消的作用。在越南戰爭中，為瞭降低損傷，迫使美國對炸彈進行引導或采用 " 智能武器 "，以更準確地打擊目標。
炸彈的精確度高，就能夠對橋梁等基礎設施進行目標性打擊，從而實現對部隊、雷達、綜合防空系統、指揮控制中心和機場的隔離作用。此外，如果炸彈一經發射就能夠自行導引，那麼就可以從更遠的地方發射，從而降低飛行員與飛機的風險。
2013 年，空軍武器負責人在阿富汗的一架 A-10C 上裝載精確制導彈藥
近些年來，隨著美國在 PGMs 方面取得的成功，對手也已經相應地改變瞭策略，例如，城市區域采用分佈式作戰，這就要求美軍需要進一步的提高武器精度。如今，隨著戰場和敵人越來越分散和難以捕捉，對 PGMs 的需求比以往任何時候都更加迫切。
DARPA 的解決方案
20 世紀 60 年代和 70 年代初，DARPA ( 美國國防部高級研究計劃局 ) 開始致力於 PGMs 的研究。其中，包括激光器、光電傳感器、微電子、數據處理器和雷達在內的一系列技術工作，最終成為第一個精密系統的重要組成部分。1978 年，DARPA 實施瞭 " 突擊破壞者 " 計劃。該項目在四年的時間裡，將許多這樣的技術進行整合，從而為最終取得成功的幾個智能武器系統奠定瞭技術基礎。
其中包括，將 PGM 與先進的 ISR 系統集合起來的聯合監視目標攻擊雷達系統（JSTARS）；全球鷹無人機；一種具有終端引導子母彈的空對地導彈；具有全天候、日夜能力、能夠遠程有效對抗機動目標且反應迅速的地對地陸軍導彈系統；以及通過在機翼上安裝聲音傳感器，來探測和瞄準坦克的反裝甲坦克（BAT）子母彈。
美國 BAT 智能反裝甲子彈藥
20 世紀 80 年代，DARPA 開展瞭對 GPS 接收器進行小型化的開創性工作，並與慣性導航方面的研究相結合。通過諸如 " 螺栓連接 " 聯合制導攻擊武器（JDAM）等各項創新，不斷增加 PGMs 的數量，同時提高激光制導彈藥的精確度。而取得這些發展的關鍵在於，用於單片微波集成電路程序的砷化鎵芯片的開發，並且這也使用於精密武器所需的毫米波電路成為可能。
美軍 " 傑達姆 " ( JDAM ) 聯合制導攻擊武器
DARPA 在 20 世紀 70 年代中後期實施的 Tank Breaker 項目，對自導式標槍反坦克導彈系統的概念和技術的形成起到瞭重要作用。 DARPA 通過不斷的嘗試與努力，在標槍反坦克導彈的設計中加入瞭紅外線成像陣列，特別是在導彈的導引頭中成功加入二維陣列。DARPA 還資助瞭用於焦平面陣列的備用源，這對標槍反坦克導彈的成功設計起到瞭至關重要的作用。
美國進行 bgm-71 陶氏反坦克導彈實彈訓練
DARPA 研制的其他現代武器還包括先進中程空對空導彈 ( AMRAAM ) 、傳感器引信武器、以及管發射和光學瞄準的陶式 ( TOW ) 反坦克導彈和巡航導彈。
美國 CBU-97 傳感器引信炸彈
技術影響
隨著越來越精確的制導武器的開發和使用，美軍能夠在更遠的距離攻擊和消滅更困難的目標，且能夠保證更高的成功率。這些能力在冷戰期間、海灣戰爭以及如今美軍應對的分散且難以捕捉的敵人中，起到瞭極大的作用。簡單來說，飛行員從以前討論的每個目標的飛行次數，改成瞭現今的每次出擊的目標。
例如，20 世紀 90 年代，在對伊拉克和巴爾幹進行的 PGM 行動中表明瞭，巡航導彈和激光制導彈藥在連續且高效的目標打擊中的有效性。精確制導武器通過增加命中目標的可靠性，降低美國部隊損失和目標附帶損失的風險，從而擴大美國領導人在這些沖突中的外交政策和軍事選擇空間。
尤其在伊拉克戰爭中所使用的 PGM，包括首次亮相的標槍反坦克導彈，證明瞭其至關重要的作用。在沖突初期，通過精確打擊，使伊拉克的綜合防空系統、地面部隊以及飛機失靈。在整個戰役中，具有 GPS 增強功能的 JDAM，很大程度上提高瞭美國對主要固定目標攻擊的精確性和有效性。
美標槍反坦克導彈
通過對 DARPA 開發的 PGM 技術的不斷改進和使用，對美國與阿富汗的戰爭中具有重大貢獻，為美國飛機的高效飛行和地面部隊的空中支援提供瞭便利。
技術轉移
DARPA 開發的 PGM 技術已經在海軍、陸軍、空軍和海軍陸戰隊中使用。
下一步目標
目前，DARPA 正與海軍研究室合作，加快研制和部署 " 遠程反艦導彈 " ( LRASM ) 。這種精確制導反艦導彈，旨在能夠穿透敵方防空導彈系統，從而滿足形勢發展的需要。基於已成功的空對地導彈擴充系統（JASSM-ER），通過 LRASM 減少電子戰中對 ISR 平臺、網絡鏈路和復雜的外部導航的依賴。
LRASM 遠程反艦導彈
此外，DARPA 的近距離持續空中支援計劃，通過改進裝置，目前已能夠使地面部隊能夠請求空中的 PGM 支援。該計劃與海軍合作，研制這些瞄準設備被證明對現今的戰場是非常有利的，並且進一步的改進正在進行中。
駐阿富汗海軍遠征旅的軍械技術人員在坎大哈機場向 AV-8B 裝載聯合制導攻擊武器
2 隱形技術 需求與機遇
20 世紀 70 年代初期，美國在軍事上的優勢受到威脅，迫使其引入先進的防空導彈系統。這些綜合防禦系統包括雷達制導的地對空導彈（SAMs）和裝備有雷達制導導彈的現代戰鬥機，其中，導彈與預警、采集和瞄準雷達聯網，並由復雜的指揮和控制網絡協調。美軍在越南遭受重大損失後，采取手段打入對方的綜合防空系統，攻擊這些系統的關鍵點，使美國的空中力量能夠很快的進入被敵方保護的目標，從而保證美國空軍的優勢。
DARPA 的解決方案
DARPA 通過將多種發展戰略與技術相結合，降低雷達可探測性，否則美國飛機會暴露給敵方而受到攻擊。經過努力的研制，作為 20 世紀 70 年代中期一個初步整合的成果，DARPA 開發並展示瞭世界上第一款實用型戰鬥隱形飛行器 "Have Blue"。該突破得益於新的設計理念，新的雷達截面預測工具，新材料以及新戰術。Have Blue 直接促使 F-117 隱形戰鬥機的產生。
世界上第一款實用型戰鬥隱形飛行器 "Have Blue"
傳奇 " 夜鷹 " ——洛克希德 F-117 隱形戰鬥機
在 20 世紀 70 年代中後期和 80 年代初期，DARPA 研制出瞭第一架配備雷達的隱形飛行器 " 沉默之藍 " ( Tacit Blue ) 。 這種飛行器具有操作雷達的能力，能夠在威脅頻率上保持足夠小的雷達截面，從而獲得具有高價值的目標。這個計劃為空軍的 B-2 隱形轟炸機的產生奠定瞭基礎。
美國隱形飛機 " 沉默之藍 "
DARPA 開發的低可觀測性技術主要包括：用於減少雷達橫截面、雷達吸收材料、紅外屏蔽、散熱、減少視覺特征、低攔截雷達、入口屏蔽、排氣冷卻等的曲面以及擋風玻璃塗層和計算能力。
技術影響
裝備瞭隱形設計和技術的美軍，迅速突破瞭敵方的防空力量，摧毀瞭伊拉克 ( 1991 年沙漠風暴和 2003 年伊拉克自由行動 ) ，阿富汗 ( 2001 年持久自由行動 ) 和利比亞 ( 2011 年 ) 的重要目標，徹底改變瞭這些戰爭的局勢。這些任務中，采用隱形技術能夠取得成功的關鍵是，美國國防部利用其他技術 ( 包括由隱形和非隱形飛機部署的 DARPA 精確制導彈藥 ) 進行補充與配合。通過這些技術的聯合，能夠更精確地打擊目標，同時最大限度地減少附帶損害。即使到現在，盡管對手在網絡防空系統上投入瞭大量資金，但仍很難抵禦美國隱形部隊的夜間空襲。
DARPA 研制的世界上第一款實戰隱形飛行器 "Have Blue"
在射頻頻譜上的簽名管理技術，已經成為幾代美國空軍作戰飛機 ( 包括 F-117、B-2、F-22 和 F-35 ) 的重要設計特征，同時也是行業研發的重點。目前，隱身技術已廣泛的應用於武器系統和軍事平臺，其中包括導彈、直升機、地面車輛和艦船，如實驗型海上隱形艦和 DDG 1000 型驅逐艦。
美國海軍 " 朱姆沃爾特 " 號導彈驅逐艦（USS Zumwalt DDG-1000）
技術轉移
DARPA 開發的隱身技術已經轉移並應用到戰鬥機和轟炸機。在 "Have Blue 與 Tacit Blue" 的研制中，DARPA 通過與空軍收購和運營公司 ( 特別是洛克希德公司和諾思羅普公司 ) 密切合作，從而使他們能夠快速將概念轉化為產品。
美軍 B-2 隱形轟炸機空中加油
下一步目標
目前，對手正在不斷地深入加強綜合防空系統，通過利用所謂的弱點，以減弱美國的隱形優勢。鑒於此，DARPA 將繼續探索突破性技術，從而進一步提高美國軍事力量能夠發動戰略突擊的能力。
3 無人機 ( UAVS ) 需求與機遇
無論是情報、監視和偵察 ( ISR ) 、戰鬥損失評估、地面或海上部隊支援，還是空中打擊，領空對於一個國傢的安全來說都是至關重要的。但是，航空本身就是有風險的，在有爭議的空中飛行風險會更大。因此，幾十年來國防部一直努力需求在無人機（UAV）方面的突破，以增加領空對抗能力。
隨著技術的改進，無人機的任務組合和可以運行的戰術條件范圍已經逐步擴大。但是，隨著無人機系統能力的不斷提高，對這些資產的戰略需求也不斷增加。 其中包括，迫切需要比目前更可靠的無人機系統；有更大的范圍、有效載荷和耐力；能夠在有爭議的領域中運行的先進的通信鏈接；能夠支持更多的戰術作戰任務的系統體系結構。
DARPA 的解決方案
20 世紀 60 年代，DARPA 開始致力於無人機的研發。雖然，這一時期軍界對使用無人機的概念是普遍表示懷疑的，但是，從今天來看，DARPA 對無人機的遠見和不懈的努力，包括對結構、推進、指導、傳感器、通信和自主性的研究，、推動瞭無人機的革命。
1962 年，DARPA 開創瞭早期的無人垂直起降技術（VTOL），並與美國海軍合作，開發 QH-50 無人機反潛直升機（DASH）。該技術使驅逐艦可以攜帶反潛魚雷，從而能夠攻擊敵方潛艇，遠遠超出反潛火箭的范圍。後來，在越南戰爭中，DASH 裝備瞭用於 ISR 的攝像機，美軍還給其起瞭一個綽號 " 史努比 "。
QH-50" 無人反潛直升機 "（簡稱 DASH）
20 世紀 70 年代，DARPA 啟動瞭 Teal Rain 項目。該項目的主要目標是提高無人機發動機的性能和設計。以及此外，為瞭提高在操作所需的持續時間內，攜帶有效載荷的能力，還實施瞭 Praeire 和 Calere 項目。與此同時，DARPA 開始為海軍研制第一臺小型、低可觀測遙控飛行器（RPV）。 在那之後的十年中，DARPA 投入瞭用於無人機的小型機載傳感器技術的研究，其中包括小型化穩定系統、移動目標指示器、雷達和抗幹擾數據鏈路，提高瞭裝備的生存能力。
MQ-1" 捕食者 " 無人機
20 世紀 80 年代，DARPA 的支持促進瞭琥珀長距離無人機的發展，後來其技術被 Gnat 和 MQ-1" 捕食者 " 所應用，從而推動瞭 MQ-9 收割者 ISR 和打擊平臺的產生。 此外，在此期間，DARPA 還支持瞭 CONDOR 飛行測試計劃，增強瞭無人機 ISR 的能力。
20 世紀 80 年代，DARPA 對長距離無人機的研究，推動瞭 MQ-9 收割機 ISR 的發展
20 世紀 90 年代，DARPA 資助瞭 RQ-4" 全球鷹 " 的研制，這是世界上第一個也是唯一的一個在伊拉克、阿富汗和世界其他地區廣泛使用的高空長航 ISR 無人機。1996 年，DARPA 實施瞭研究小型無人機系統的微型飛行器 ( MAV ) 計劃，旨在偵察當地的地形。T-Hawk 無人機是一種直徑為 13 英寸的風管式飛行器，配備有攝像機和紅外傳感器，在伊拉克的和其他 ISR 任務中用於搜尋炸彈。
RQ-4" 全球鷹 "
MAV 計劃的另一個成果是黃蜂，它的翼展隻有 16 英寸，重量不到一英鎊，可以以 20-40 英裡 / 小時的速度飛行一個小時。黃蜂的靜態推進系統能夠安裝在背包裡，可以輕松地手動啟動，從而實現對開放及城市區域的實時偵察。
21 世紀初，為瞭促進合作任務規劃，飛機自主和有人無人合作的作戰概念，DARPA 啟動瞭一個示范無人機計劃。在海軍和空軍的投入下，該計劃演變為聯合無人作戰空中系統計劃，這又使得海軍的 X-47B 無人作戰飛行器運載示范裝置得以研制，而且這些裝置已經完成瞭在美國航母上的運行。
2012 年 11 月 29 日，美軍 X-47B 無人戰機首次陸基彈射起飛
2005 年，DARPA 通過其納米飛行器項目，再次改進瞭無人機的外形，開發瞭具有蜂鳥般外觀的撲翼式懸停系統，可用於室內和室外的偵察。這些飛行器的翼展隻有 6 英寸，重量低於一盎司。該項目首次展示瞭自身載有能源的飛行器系統，能夠受控制的懸停和快速飛行，並且僅用翼的拍動進行推進和控制。
微型無人機 ( MAV )
同時期，DARPA 還研制瞭另一種耐久的高速無人直升機：" 蜂鳥 "A-160。該無人機續航飛行 18.7 小時，在耐久性方面創造瞭世界紀錄，同時為遠程無人駕駛垂直起降操作提供瞭研究方法。
A160 蜂鳥：續航能力達 40 小時的無人攻擊機
技術影響
DARPA 的無人機創新技術徹底變革瞭情報監視與偵察任務，不僅保證國防部的空中優勢而且還保證信息優勢。今天配備情報監視與偵察載荷的無人機可以在更高空間飛行更長時間，為全球作戰收集前所未有的大量數據和高分辨率圖像。無人機操控人員能夠受益於這些先進的飛行器。例如，" 黃蜂 " 使用先進的全球定位系統和微型自動駕駛儀功能，飛機能夠自己飛行，使其操作員可以專註於任務和戰術。2008 年 ," 黃蜂 " 成為美國軍隊使用的第一個微型飛行器。
海軍 X-47B 無人戰鬥飛行器執行載體操作
無人機的案例表明，DARPA 的持續努力可以推動多代專業技術的進步，且每種技術都有其新的能力和過渡的機會。從越南戰爭的早期無人機，到 20 世紀 90 年代提供波斯尼亞火炮位置情報和目標信息的無人駕駛飛機，用於支持聯合國維和部隊執行任務；再到近來阿富汗和伊拉克的情報監視與偵察、目標選擇、打擊和損傷評估任務，DARPA 開發的無人機技術已經證明其對美國的軍事能力和國傢安全是必不可少的。
此外，除美國國防以外，無人機也是創業和投資的焦點，這很大程度上促進瞭民用商業市場。事實上，今天的無人機代表瞭航空航天業中增長最快的部分，這是對 DARPA 付出的努力的肯定。除執法機構和公共安全機構之外，公司正在制定無人機的概念和計劃，為電力線監測、作物評估、野火發現、采礦、采伐以及提供遠程通信鏈路等做出貢獻，更不用說好萊塢相關娛樂行業。
技術轉移
DARPA 的無人機及其相關技術已經在空軍、海軍和陸軍中得到瞭應用，如上所述，無人機已經成為國防部的重要工具。
下一步目標
鑒於軍隊和國傢安全的需要，無人機的能力需逐漸擴大。DARPA 正計劃擴大無人機性能，包括開發吸氣式和非吸氣式推進技術、轉子創新、熱管理、制導、導航、飛行控制、傳感器和有效載荷項目。其他一些 DARPA 項目致力於對無人機的管理和相關情報監視與偵察平臺收集的數據。
目前大多數無人機的起飛和著陸都需要陸基長跑道或航空母艦，因此需要大量資金和安全保障。DARPA 的戰術開采偵察節點項目，將使用小艦船作為固定翼無人機移動起飛和著陸的站點。DARPA 和海軍聯合發起瞭戰術偵察節點計劃 ( Tern ) ，設想將小型艦艇用作中程長距離固定翼無人機的移動發射和停靠站點，即使在不穩定的海域也能夠實現。
DARPA 還設想利用空中可重構嵌入式系統 ( ARES ) 計劃，消除危險和挑戰性地形下作戰人員的風險。預期開發一個無人駕駛垂直起降飛行器，具有裝載、傳送和卸載模塊載荷，比如傳感器包、重要物資作戰裝備的能力。
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