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World File Search System续航能力
运行能源需求
摘要 2018 年《国防战略报告》将美国国防重点从伊拉克和阿富汗的应急行动转向与近乎同等竞争对手的战略竞争，并引入了分布式作战概念。这一转变要求重新评估海军作战行动的几乎每个方面，但很明显，维持海军行动将是一项艰巨的挑战。自 2018 年《国防战略报告》以来，已发布了多份海军战略文件，使海军与海军部和国防部的战略保持一致。然而，在最新的非机密战略 2022 年海军作战计划中，海军作战司令部描述了在所有领域、与联合部队集成以及在有争议的战场上进行前沿、分布式作战的意图。他还描述了扩大部队并增加无人和定向能能力的意图。这些要求加剧了补给挑战，并特别强调了海军的作战能源网络。作战能源的要求是什么？在短期内与势均力敌的竞争对手作战肯定需要更多的常规燃料，因此需要更多的后勤能力，包括指挥和控制。然而，展望 2035 年以后，考虑到脱碳目标以限制温室气体排放对气候的影响，替代能源选择实际上可能提供更有效的手段来维持作战行动，并降低任务、我们的水兵和海军陆战队的风险。能源储存和发电方面的进步已经使小型无人能力成为可能，并且只会扩大规模以支持更大的系统。此外，合成燃料发电还可以利用可再生能源并提供替代燃料选项。在未来 30 年内，这些进步将使某些能力摆脱传统燃料后勤链的束缚，扩大覆盖范围和跨多个领域的续航能力，从而最大限度地减少前沿和分布式作战的挑战。实现未来部队概念将需要在整个采购过程中以作战能源需求为中心进行部队设计。
使用 Matlab/Simulink 和飞行模拟器进行飞行控制联合仿真的教程和评论
摘要：在真实的三维虚拟环境中进行飞行测试越来越多地被认为是一种安全且经济高效的评估飞机模型及其控制系统的方法。本文首先回顾并比较了迄今为止最流行的个人计算机飞行模拟器，这些模拟器已成功与 MathWorks 软件对接。这种联合仿真方法可以将 Matlab 工具箱的功能优势（包括导航、控制和传感器建模）与专用飞行仿真软件的高级仿真和场景渲染功能相结合。然后可以使用此方法验证飞机模型、控制算法、飞行处理特性，或根据飞行数据执行模型识别。然而，缺乏足够详细的分步飞行联合仿真教程，而且很少有人尝试同时评估多种飞行联合仿真方法。因此，我们使用 Simulink 和三种不同的飞行模拟器（Xplane、FlightGear 和 Alphalink 的虚拟飞行测试环境 (VFTE)）演示了我们自己的分步联合仿真实现。所有这三种联合仿真都采用实时用户数据报协议 (UDP) 进行数据通信，每种方法都有各自的优势，具体取决于飞机类型。对于 Cessna-172 通用航空飞机，Simulink 与 Xplane 的联合仿真演示了成功的虚拟飞行测试，可以精确地同时跟踪高度和速度参考变化，同时在任意风况下保持侧倾稳定性，这对单螺旋桨 Cessna 来说是一个挑战。对于中等续航能力的 Rascal-110 无人机 (UAV)，Simulink 使用 MAVlink 协议与 FlightGear 和 QGroundControl 连接，从而能够在地图上精确跟踪无人机的横向路径，并且此设置用于评估基于 Matlab 的六自由度无人机模型的有效性。对于较小的 ZOHD Nano Talon 微型飞行器 (MAV)，Simulink 与专为此 MAV 设计的 VFTE 连接，并与 QGroundControl 连接，以使用软件在环 (SIL) 仿真测试先进的基于 H-infinity 观察器的自动驾驶仪，从而在有风条件下实现稳健的低空飞行。然后，最终使用控制器局域网 (CAN) 数据总线和带有模拟传感器模型的 Pixhawk-4 迷你自动驾驶仪将其扩展到 Nano Talon MAV 上的硬件在环 (HIL) 实现。
安全与防御 欧洲
“ALS” 也为未来的设计带来了新的和扩展的功能。例如，有源频率选择表面材料 (AFSS) 由一层非常薄的半导体组成，该半导体层足够灵活，可以应用于飞机外壳。AFSS 将记录和识别传入的雷达信号，并发送定制的回复，使原始信号无效。其他形式的主动涂层甚至可以抑制或“隐藏”红外和光学特征。目前，亚音速飞翼被认为是隐形飞机的最佳形式。这种设计能够实现的功能显然非常适合远程战略轰炸机的角色。美国空军似乎对 B-2 SPIRIT 非常满意，以至于选择了类似的设计，即 B-21 RAIDER，作为其继任者。战斗机或战斗轰炸机则不然。因此，F-22 和 F-35 与其前身 F-15 和 F-16 的相似性要高于 B-2 与 B-52 的相似性。尽管第五代战斗机和战斗轰炸机的设计似乎为了更好的灵活性而牺牲了隐身性，但 F-22 和 F-35 都因无法在视距空对空作战中击败第四代对手而受到批评。不管这种说法有多合理，它仍然表明高气动性能和极低的可观测性是相互竞争的设计原则。当避免早期雷达探测比高敏捷性更重要时，隐形战斗机处于最佳状态，即在超视距空对空作战或穿透复杂的综合防空系统时。战斗机和战斗轰炸机所需的高敏捷性也意味着它们的整体尺寸必须相对较小。非隐形设计通过将大部分燃料和武器作为外部存储来弥补这一点。但是，外部存储和隐形是不相容的。为了实现隐身，飞机必须在内部携带燃料和武器，这会减少它们的航程，并减少一次出击可以击中的目标数量。这只能通过改变空中作战的总体性质和组成来改善。使用“武库飞机”增加可用武器的数量，使用加油机扩大射程和续航能力，将提供一些解决方案，但如果这些飞机的隐身性不如它们所支持的飞机，也会带来新的挑战。目前的想法似乎集中在使用隐形飞机作为一种“先锋”，突破对手的防御，并利用其传感器和网络能力来发现、识别和
BAA 呼叫 N00014-23-S-BC09 - 海军研究办公室
研究机会：“舰载机器人维修和维护科学与技术” I. 简介 本公告描述了海军和海军陆战队科学与技术长期广泛机构公告 N00014-23-S-B001 下名为“无人水面舰艇和小型战斗艇”的技术领域，可在 https://www.nre.navy.mil/work-with-us/funding-opportunities/announcements 上找到。提案的提交、评估和合同的签订将按照上述长期广泛机构公告中所述进行。发布此公告的目的是引起科学界对以下方面的关注：(1) 待研究领域、(2) 在 2023 年 4 月 4 日海军海空空间会议和展览会上的海军小型企业展示会上发表演讲的机会，并有机会直接与项目官员交谈，与对此领域感兴趣的人进行对话，以及 (3) 提交白皮书和完整提案的计划时间表。II. 主题描述提议的主题将探索和利用机器人技术在无人值守、任务持续时间以周或月为单位的海上船舶上进行维修和维护。该计划将致力于开发用于对船上系统进行维修的机器人技术。背景：海军研究办公室 (ONR) 与小企业计划办公室 (OSBP) 联合希望收到有关探索和利用机器人技术在无人值守、任务持续时间以周或月为单位的海上船舶上进行维修和维护的提案。海军正在开发中型和大型无人水面舰艇 (USV)，这些舰艇将连续运行数周或数月，无需人员登船，并且仅通过低带宽的视距通信链路与远程操作员进行通信。虽然此类舰艇的机动自主性已取得重大进展，但实现长达数月的任务目标的一个重大障碍是需要在这些延长的任务期间进行维修和维护。如今，已有或正在开发可以处理可能发生的一些故障的方法。这些方法包括，例如，监控船上机械和电气系统数据流的软件，以诊断故障并重新配置受影响的系统以减轻故障的影响；以及设计有足够冗余或容量以提供必要舰艇续航能力的船上系统。后者的例子包括多个发电机和增加的油底壳容量。这些方法需要
核动力海军推进系统
核电站运行的最大经验是核海军推进，特别是航空母舰和潜艇。这些积累的经验可能成为拟议的新一代紧凑型核电站设计的基础。核动力潜艇的任务正在根据信号情报收集和特种作战重新定义。核动力舰艇约占美国海军作战舰队的 40%，包括整个海基战略核威慑力量。美国海军的所有作战潜艇和一半以上的航空母舰都是核动力的。这里的主要考虑因素是核动力潜艇不像传统动力装置那样消耗氧气，并且在燃料补给之前具有较长的续航能力或任务时间；仅受船上可用的食物和空气净化用品的限制。另一个独特的考虑是使用高浓缩铀 (HEU) 来提供紧凑的反应堆系统，该系统具有足够的内置反应性，可以克服氙气反应堆的死区时间，从而实现快速重启和加油之间的长燃料燃烧期。在第二次世界大战期间，潜艇使用可以在水面运行的柴油发动机，为大量电池充电。这些可以在潜艇潜水时使用，直到放电。此时，潜艇必须重新浮出水面为电池充电，并且容易受到飞机和水面舰艇的探测。尽管使用特殊的通气管装置将空气吸入和排出浅潜于水面以下的潜艇，但核反应堆理论上为其提供了无限的潜水时间。此外，核燃料的高比能（即每单位重量的能量）消除了跟随水面或水下海军舰艇舰队的脆弱油轮舰队不断加油的需要。另一方面，核反应堆一次加油足以满足长时间的需要。现代海军反应堆的浓缩度高达 93%，U 235 能够达到 97.3%，设计为在其 20-30 年的使用寿命中每隔 10 年或更长时间才加油一次，而陆基反应堆使用的燃料浓缩度低至 U 235 的 3-5%，需要每隔 1-1 1/2 年加油一次。新反应堆的设计使用寿命为航母 50 年，潜艇 30-40 年，这是弗吉尼亚级潜艇的设计目标。核心中含有可燃毒物，例如钆或硼。这些允许较高的初始反应性，以补偿裂变产物毒物的积累
核动力海军推进系统
核电站运行的最大经验是核海军推进，特别是航空母舰和潜艇。这些积累的经验可能成为拟议的新一代紧凑型核电站设计的基础。核动力潜艇的任务正在根据信号情报收集和特种作战重新定义。核动力舰艇约占美国海军作战舰队的 40%，包括整个海基战略核威慑力量。美国海军的所有作战潜艇和超过一半的航空母舰都是核动力的。这里的主要考虑因素是核动力潜艇不像传统发电厂那样消耗氧气，而且它们在燃料补给之前具有很长的续航能力或任务时间；仅受船上可用的食物和空气净化用品的限制。另一个独特的考虑因素是使用高浓缩铀 (HEU) 来提供紧凑的反应堆系统，该系统具有足够的内置反应性，以克服氙气反应堆的死区时间，从而实现快速重启和加油之间的长燃料燃烧期。第二次世界大战期间，潜艇使用可以在水面运行的柴油发动机，为大量电池充电。这些电池随后可以在潜艇下潜时使用，直到电量耗尽。此时潜艇必须浮出水面为电池充电，并且容易受到飞机和水面舰艇的探测。尽管使用特殊的通气管装置将浅潜水下的潜艇吸入和排出空气，但核反应堆理论上可以为其提供无限的下潜时间。此外，核燃料的高比能或每单位重量的能量消除了跟随水面或水下海军舰艇舰队的脆弱油轮舰队不断加油的需要。另一方面，核反应堆一次加油足以满足长时间的需要。现代海军反应堆的浓缩度高达 93%，铀 235 的浓缩度可达 97.3%，设计为在 20-30 年的使用寿命中每 10 年或更长时间更换一次燃料，而陆基反应堆使用的燃料浓缩度低至铀 235 的 3-5%，每 1-1.5 年需要更换一次燃料。新堆芯的设计使用寿命为在航母上 50 年，在潜艇上 30-40 年，这是弗吉尼亚级潜艇的设计目标。堆芯中加入了可燃毒物，如钆或硼。这允许较高的初始反应性，以补偿裂变产物毒物在反应堆寿命期间的积累
DSBSS15.pdf - 国防科学委员会
图 1 国防部正越来越多地在各种系统中采用自主能力。........................................................................................................................... 5 图 2 全球自主初创企业映射（顶部）；初创企业机会目标分类（底部） ...................................................................................................................... 7 图 3 机器智能生态系统 ...................................................................................................................... 8 图 4 自主性在一系列重要的国防部任务中获得作战价值 ........................................................................ 12 图 5 战斗老兵刷新无人机技能 ...................................................................................................... 18 图 6 “在环”监督为人机合作提供了更多机会 ............................................................................................. 19 图 7 建立对自主系统的适当信任校准 ............................................................................. 22 图 8 用于系统 V&V 和性能增强的在线处理器 ............................................................................. 34 图 9 廉价系统（例如 Flight Red Dragon Quadcopter（左））和更昂贵的系统（例如 Haiyan UUV（右））都变得越来越强大，越来越可用。............................................................................................................. 43无人机的最大起飞总重量与有效载荷（左）和续航能力（右）进行比较。.................................................................................................................... 44 图 11 该研究评估了许多候选项目，并选择了涵盖一系列自主优势的项目 ........................................................................................... 46 图 12 显示了 ARGUS-IS 广域传感器的元素（左），以及可以实现机载自主性的传感器功能的技术变化速度（右）。.......... 50 图 13 显示了查获媒体的示例（左），以及可以实时理解存储信息的工具（中间）。由此产生的社交网络可以揭示实时威胁（右）。............................................................................. 56 图 15 级联无人水下航行器概念图。................................................................................................................ 52 图 14 当前的水雷对抗能力利用两辆独立的车辆——一辆用于搜索和探测的自主 UUV（左）和一辆由雷区载人船只远程操作的车辆（右）。...................................................... 62 图 16 使用无人机系统进行有机战术地面车辆支援的概念图。...................................................................................................... 66 图 17 完全由火蚁建造的木筏，建筑遵循一些简单的规则，形成了一种浮力结构，使蚂蚁能够存活直到到达干燥的陆地。............ 84 图 18 物联网智能对象的数量和类型都在迅速增加。.................................................................................................................................... 88 图 19 无人机在典型社区中从物联网收集数据的示意图。........................................................................................................................... 89 图 20 联合空中任务周期内的 MAAP 团队职责 .............................................................................. 95
核动力船舶推进
核动力船舶推进 © M. Ragheb 6/21/2021 1.简介 有几种趋势正在塑造海军舰艇技术的未来愿景：全电动舰艇、全封闭喷射泵推进器、定向能激光、微波和电磁武器、高超音速巡航导弹、隐形技术、无人驾驶飞行器 (UAV)、群体水下无人驾驶飞行器 (UUV) 机器人潜艇、推进器喷水推进、磁流体动力推进、濒海舰艇和停泊驳船用于发电。全电动船舶推进概念被采用为未来美国水面战斗动力源。下一个发展或先进电力系统 (AEPS) 涉及将几乎所有船上系统转换为电力；甚至最苛刻的系统，例如航空母舰上的推进器和弹射器。它将包括新武器系统，例如现代电磁轨道炮和自由电子激光器以及飞轮和超级电容器储能系统。美国海军计划到 2030 年代中期将其 284 艘舰艇舰队扩大到 355 艘。随着高超音速武器运载系统的出现，将美国海军 (USN) 配置为具有远程无人机打击能力的小型核动力平台是未来的潮流。高超音速将由一支由小型和快速舰艇组成的分布式舰队来对抗。任何类型的导弹群威胁都对美国航母构成威胁，而它们可能会变得更小，由一组由人类驾驶的飞机指挥的无人机组成。它们将是垂直发射车，随身携带远程一次性加油机或微型核反应堆，作为长期盘旋和续航的能源。这些舰船将更小，采用核动力。常规舰船每隔几天就需要加油，而且必须配备加油机。核动力舰船的速度和续航能力要快得多。太空是下一个战场，武器平台将更多、更小、无人驾驶。航空母舰是意图和全球野心的声明，也是军事力量的明显投射。它们是一支多才多艺的强大力量，能够进行人道主义和灾难救援以及高端作战。拥有 5,000 名船员的航空母舰正面临脆弱性危机，这将导致小型舰船从分散地点发射无人机。美国海军拥有 10 艘航母，英国有两艘，中国有一艘，正在建造另一艘。一艘美国航母上有 3,000 多名水手。俄罗斯、法国和意大利各有一艘航母，印度也加入了这一行列。美国海军每年要花费 1 亿多美元来维持一艘尼米兹级航母的海上运行，这还不包括飞行作业、弹药和船员工资的费用。它们作为打击群在高威胁地区运作，包括防空驱逐舰、反潜护卫舰和攻击潜艇，以及运载食物和弹药的油罐车和固体支援舰。世界各地的海军都使用三分法则：或者说每艘在海上的船，一艘准备部署，而另一艘则返回港口进行维护。核动力航母（如尼米兹级）的航程不受限制，而常规动力航母（如伊丽莎白女王号）的航程为 10,000 英里。
培训与评估大纲报告
条件：部队接到上级总部 (HHQ) 的命令或指挥官派出任务，要求部队协调对战区部队的支援。指挥官发布在动态和复杂作战环境中协调对战区部队支援的指导。混合威胁在所有五个领域（陆地、海上、空中、太空和网络空间）、所有三个维度（人力、物理和信息）和电磁频谱 (EMS) 中挑战部队的目标。此外，威胁保持与部队维持所有九种接触形式（直接；间接；非敌对；障碍；化学、生物、放射和核 (CBRN)；空中；视觉；电磁；和影响）的能力。PMESII-PT 的所有八个操作变量都存在且动态。HHQ 的命令包括所有适用的叠加和/或图形、作战区域 (AO) 边界、控制措施和后续战术行动的标准。部队修改后的组织和设备表 (MTO&E) 上的所有必要人员和设备都可用。该部队按任务组织，由必要的部队组成，并从上级部队得到增援，以完成分配的任务。该指挥部与下属部队、相邻部队和 HHQ 有通信。指挥官组织了指挥和控制 (C2) 系统的四个组成部分，以支持决策、促进沟通和开展行动。注 1：此任务的条件声明确定了目标任务评估标准矩阵中反映的最高训练条件，这是评估部队获得训练 (T) 评级所需的条件。但是，只有在这些条件下并在外部评估期间执行任务，部队才能获得 T 评级。注 2：使用机密//可发布 (S//REL) 机密任务伙伴网络 (MPN) 执行任务，以实现 C2、决策和与任务伙伴的共同理解（协作以及相关信息的显示和共享），这真实地描绘了任务伙伴环境 (MPE)。陆军可能会在联合战区的 MPE 内对 MPN 进行行动。仅在例外情况下，使用秘密互联网协议路由器 (SIPR) NOFORN（不可向外国人发布）在 MPN 上生成订单和其他工作人员产品。注 3：该单位可能会与部队中的多国组成部分一起执行此任务的一些迭代。演习规划人员应协调多国合作伙伴作为多国特遣部队的一部分参与演习，或应提供资源培训支持以角色扮演和模拟复制多国部队 (MNF)。当该单位在没有多国组成部分的场景中执行此任务时，评估人员应将此任务中仅适用于多国作战场景的步骤评为“N/A”。环境：此任务的某些迭代应在 C2 网络性能下降、EMS 条件下降和/或空间作战环境 (D3SOE) 性能下降、拒绝和中断的情况下执行。此任务不应在 MOPP 4 中进行训练。标准：该部队协调对战区部队的支持，以实现多域作战 (MDO)，并让陆军及其统一行动伙伴 (UAP) 参与整个作战环境 (OE) 中的作战。该部队确保行动自由、作战范围和长时间续航能力。该部队根据 (IAW) ATP 4-92、既定时间表、陆军道德、指挥官的意图、HHQ 的命令和标准操作程序 (SOP) 协调对战区部队的支持。客观任务评估标准矩阵（如下）是陆军的标准评估标准，指挥官使用它来客观评估其部队在集体训练活动期间进行的集体任务训练。任务评估取决于环境、参加训练的领导和士兵的百分比、任务表现和外部任务评估。例如，为了获得完全训练 (T) 评级，一个单位必须在确定的训练环境中执行此任务，其中 75% 的领导（见下一段）和 80% 的士兵参加训练，