波音公司2014年度宇航防务领域开发与拓展研究

2016-12-11  by:CAE仿真在线  来源:互联网

波音公司2014年度宇航防务领域开发与拓展研究

张京男 蔡闻一 李东昊

波音公司是美国从事宇航防务领域的第二大军工企业,其国防地位与综合能力仅次于洛马公司。波音公司宇航防务业务集中于防务、太空与安全分公司,包括军用飞机、网络与太空系统、全球服务与保障3个事业部。2014年,在火箭、导弹、航天器、航空、前沿技术以及对外合作方面的重要成果值得关注。

1 运载火箭与导弹系统

2014年,波音公司正式成为美国航空航天局(NASA)深空探测火箭“航天发射系统”(SLS)的主承包商,并启动了未来科学探测任务:一是木卫二任务,预计2022年发射,2024年到达,探测冰壳表面下可能存在的大量涌动的液态水;二是木星特洛伊(Trojan)小行星任务,用10年时间分别将3.97t、7.59t有效载荷送至小行星探测木星星系;三是土星任务,4年内将有效载荷送至土星进行大气探测;四是彗星67P/楚留莫夫-格拉西门克(简称67P彗星)采样返回任务,任务往返共用11年,其中有效载荷彗星探测用时26个月;五是日地拉格朗日点2(L2)任务,将直径8m的单片空间望远镜发射至L2点,飞行时间为100天,若用其他火箭则需要多次发射至目的地,再进行镜片的拼装。

波音公司2014年火箭与导弹系统主要进展

装配中的GPS-2F-5

美国空军大约平均每年组织波音公司团队试射一次民兵-3导弹,及时验证战备值班性能。2014年,空军授予波音公司490万美元合同,在空军小山试验场用新的导航数据获取系统(GDAS)测试在辐射、振动、电磁环境下对民兵-3导弹导航系统工作的影响;还授予波音公司4680万美元合同,明确波音公司成为民兵-3核心导航系统NS50的唯一一家供应商,并提供维护与服务。

波音公司从2001年开始即作为美国陆基中段防御系统主承包商,到2004年开始正式运行。2008年至2013年底共进行了3次试验,都以失败告终。2013年的失败是由于大气层外杀伤飞行器电池设计问题,使其未能与助推器正常分离。

美国导弹防御局与以色列国防部联合完成了箭头-3拦截导弹的第二次飞行试验。该导弹由波音公司与以色列宇航工业公司导弹与太空分部联合研制。此次试验从以色列国内靶场发射,飞行终点为地中海上空。2013年进行的首次飞行试验也取得了成功,但距离作战水平尚远。

2 航天器

2014年,波音公司军用卫星仅有一项取得较大进展,即GPS-2F卫星,保持着快速而稳健的生产节奏。该卫星是美国第4代GPS系统,拥有更先进的原子钟和抗干扰能力,还增加了第3个L5频段的民用信号。其中,GPS-2F-5和6由德尔他-4火箭发射,GPS-2F-7和8由宇宙神-5火箭发射。

波音公司太空情报部门研制的“天基空间监视系统”(SBSS),通过其天基优势与机载探测器的快速转动能力,相比于以往以地基观测器为主的观测模式,观测数量提高了5倍。“天基空间监视系统”由波音公司与鲍尔宇航公司(Ball)联合设计研制,2010年交付了首颗卫星。目前,波音公司继续履行空军合同,负责提升地面上与机载的信息处理能力。

波音公司2014年航天器主要进展

商业卫星方面,502 Phoenix小卫星发射后,HySpecIQ公司负责全球民用与商业市场管理与销售,如:石油、天然气、采矿、农业等行业,波音公司专门负责为美国国防部、情报机构以及国际客户提供军事相关服务;国际移动卫星-5最大的应用服务商是欧洲阿斯特留姆公司(ASTRIUM),未来该公司将利用国际移动卫星-5星座向整个欧洲政府与海事部门提供应用服务,进而扩展至全球工业部门。

CST-100与“国际空间站”对接示意图

3 前沿技术

2014年,波音公司在航天防务领域研发的前沿技术主要涉及激光武器、新概念航空器、空天飞行器、先进技术卫星,进展比较顺利。

空天飞行器

在美国国防高级研究计划局试验性空天飞机XS-1的第一阶段研制中,波音公司取得了400万美元的初始设计合同。波音公司幻影工厂设计的方案是一子级可重复使用,火箭携带上面级,可将1.361~2.268t小型卫星送至近地轨道,并通过高效的地面设施快速维修返回的一子级,减少下次发射前的准备时间。美国国防高级研究计划局计划2015年进行第二阶段竞标,进而授予生产合同,制造飞行器并进行飞行演示。

X-37B经过674天在轨飞行,成功返回并在美国范登堡空军基地着陆。至此,美国空军快速能力办公室与范登堡空军基地第30太空联队联合管理的3次X-37B入轨飞行演示都取得了成功,共经历了1367天。波音公司计划在2015年再进行一次X-37B试飞。

XS-1试验型空天飞机

先进技术卫星

波音公司取得美国空军太空与导弹系统中心6个月合同,设计在商业卫星上搭载科学观测有效载荷的方案,载荷命名为“对流层污染排放监测有效载荷”(TEMPO),用于测量北美上空的大气污染情况,未来将寄宿于商业卫星上发射入轨。此种方式可以说对美国政府部门与波音公司航天系统部门都带来益处,能够以快速、简易、廉价的方式在轨道监测,而不用单独制造并发射一颗整星。

5 对外合作

2014年,波音公司宇航防务对外合作形式多样,按照合作目标与效果可分为三类。

加强网络技术能力

波音公司与美国root9B技术公司建立合作关系,联合进行网络安全训练与仿真,帮助识别双方网络体系中存在的缺陷,提高威胁反应能力。root9B技术公司成立于2011年,虽然时间不长,但拥有世界级的网络训练能力,服务于政府客户与商业客户。波音公司原有的客户未来将充分体验root9B公司的训练系统以及120项相关课程。

收购了美国马里兰州的文图拉方案公司(Ventura Solutions Inc.)加入至波音公司网络与太空系统分部,拥有140名员工,主要业务是为政府提供软、硬件信息安全服务。

波音公司在新加坡建立了在美国以外的首个网络分析中心,将配备网络专家开展分析工作,作为波音公司在亚太地区的网络研发中心以及产业合作伙伴、客户、科研机构协同创新的平台,为该地区客户带来先进的网络安全能力。

占领地区防务市场

在两年一度的范堡罗航展上,波音公司与非洲最大的私人宇航防务公司派拉蒙集团(Paramount)建立合作关系,联合开发以非洲为主的防务市场,包括边境安全、反海盗、救灾与人道主义援助。派拉蒙集团成立于1994年,为全球30多个国家的政府防务部门提供服务,并且一直在研究如何与外部优质军工企业建立合作关系,提升非洲防务工业能力,最终确定了与波音公司合作。目前计划应用的主要项目是波音公司的旋翼飞机、无人机与保障服务,以及派拉蒙集团的地面车辆、宇航系统等。

在与意大利军事供应商海德意大利公司(Head Italia)签署的合作协议中,波音公司将提供网络与数据分析工具、大数据分析服务、网络训练与仿真平台等,从而保护意大利国家信息安全;海德意大利公司提供意大利的国内市场资源、信息技术专家,以及与国内政府、国防部门的合作关系。海德意大利公司一直致力于为意大利政府与防务客户提供网络安全方案,如数据、设施等。

波音公司在2014年同时与丹麦的6家防务公司建立了协议合作关系,加强宇航防务制造、保障、软件、仿真等能力,服务于波音公司重要的商业与军事装备,如F/A-18“超级大黄蜂”战斗机等。波音公司可为这6家丹麦公司提供多样化的产品、服务、技术与供应链,开拓更广阔的市场。据丹麦一家经济咨询公司研究表明,此次合作将为丹麦带来1万个工作岗位,在20年内为丹麦GDP增加60亿克朗。

联合挖掘新业务

针对国际移动卫星-5,波音公司在2014年分三步开发了新的商业机遇。首先是波音公司研制的首颗国际移动卫星-5在2013年12月发射入轨,2014年初完成在轨测试;第二步是在2014年3月与拥有政府和商业应用资源的美国TrustCom公司建立合作关系,同时还取得了销售国际移动卫星公司“全球快讯”网络服务卫星带宽的权限;第三步是在2014年7月,将国际移动卫星-5通信带宽转售给了美国政府用于Ka频段军事通信。此次带宽转售是波音公司的首次商业卫星带宽交易,未来会将更多的卫星带宽推向市场,解决日益增长的卫星通信需求,同时也反映出美国商业卫星在军用方面较强的可应用性。

为进一步挖掘太空技术应用潜力,波音公司与美国液体机器人公司(Liquid Robotics)签署协议,联合开发、研制、运用海事装备与服务,打造太空与海上技术相结合的一体化能力。Liquid Robotics公司是制造海上无人设备的世界领先企业,拥有海上搭载传感器联网工作的无人设备编队。其中,“波浪滑翔机”(Wave Glider)海上信息采集无人系统可依靠太阳能在海面持续工作1年以上,直接通过卫星向地面或船只传输数据,并且可在海上定点驻留或移动,使海上数据收集与监测更加安全、廉价,有助于打造新型海洋观测模式。双方初期合作重点将是反潜作战、海域感知、海洋防务等业务。

6、启示

保持传统航天防务系统的测试、改装工作,挖掘民用航天市场与新概念航天技术的研发潜力

2014年,波音公司在航天防务领域开展了大量测试、改装工作,如:民兵-3、“航天发射系统”、陆基中段防御系统、B-52和B-1轰炸机等,实现旧系统的性能提升。大部分传统航天系统往往技术成熟,且规模大、成本高,不宜轻易搞颠覆性替代,但同时系统任务模式已基本固定,利润空间也逐渐变得非常有限。因此,传统航天防务系统未来发展路径主要以延长服役期限、升级个别部件、保持安全性与稳定性为主。

与传统系统相比,新的民用航天市场潜力巨大,业务利润率高,是波音公司未来经营创收的新增长点,是提高经营利润与净收入的重要动力。其中,可重复使用的X-37B与XS-1空天飞机、激光武器、高低速兼具的“幻影雨燕”飞机等,不但大大降低航天系统任务成本,还将为军方作战模式带来颠覆性的改变,是美国“抵消战略”与“非对称”制衡国家战略下最易得到投资的创新方向;可大大减少化学推进剂的世界首对纯电推进卫星,可实现军、民、商共用一星的寄宿卫星技术,首例转售原有卫星带宽的业务模式等,实现了将航天系统能力在民用或商业领域进行极富创新性的研发与市场挖掘,以深度军民融合方式,从全球市场争取经济效益,为军工企业创造可观的经营利润,提高生存力。

与大量国内外中小型公司合作,开放式地利用外部先进技术,有利于提高技术实力与全球影响力

波音公司对外合作可以说是极具广泛性的。无论对方的规模大小、业务是军用或非军用、国内或国外、政府或非政府,只要是宇航防务或民用领域发展所需,符合公司业务布局与技术战略,波音公司都会建立深度合作关系。合作对象可能是拥有上百人的私营公司,也可能是大型上市集团的子公司,或者是经济并不发达的某个地区,亦或者是纯粹的民用业务公司,都以合作价值为标准,如:外部产品集成、外部技术引进、内外市场融合、外部市场抢占等。

同时还应看出,波音公司2014年开展的很多合作往往建立在多年来往的基础上,由浅入深,在某个契机或需求下顺理成章地走向深度合作。因此,军工企业有必要深入研究外部合作实施路径,持续积累多元化外部关系,在更广泛的市场上对优质技术与产品持开放接纳的姿态,做到兼容并蓄,有效壮大宇航防务实力。

重视并以多种方式打造、验证网络安全技术与能力

波音公司与美国各大宇航防务公司一直都拥有先进的网络安全能力,将其融入了宇航防务装备能力体系当中。2014年,波音公司以资产收购、对外国防支援、区域网络中心建设等方式,打造并验证大数据应用、分析工具应用、网络仿真训练等能力,不仅能够补充公司自身的网络技术序列与产品组合,还可通过广泛实践,验证公司的网络设计方案与网络平台是否能够真正发挥国防安全保障作用,从而有针对性地进行持续改进,提高实际应用价值。

(来源:《国际太空》,作者:张京男 蔡闻一 李东昊)

相关标签搜索：波音公司2014年度宇航防务领域开发与拓展研究 Fluent、CFX流体分析 HFSS电磁分析 Ansys培训 Abaqus培训 Autoform培训 有限元培训 Solidworks培训 UG模具培训 PROE培训 运动仿真