美國未來空軍替代力量結構的比較

作者： 臨風

2019年10月，CSIS發布報告《The Air Force of the Future: A Comparison of Alternative Force Structures》。報告中首先評估了美國空軍的發展狀況，並且對比了美國空軍、Mitre以及CABA對空軍未來部隊結構的三項研究，對美國空軍未來發展提出了建議。

1.美國空軍現狀

儘管預算起伏不定，空軍2020財年的需求依然接近歷史最高水平，但以庫存中的人員和飛機數量來衡量，空軍的規模一直在穩步下降。本章考察了總體預算的趨勢、庫存中飛機的組合、運營成本、飛機利用率、事故率和任務能力率。這些趨勢共同為評估未來部隊的規模、組成、可負擔性和可持續性提供了重要背景。

（一）預算和部隊結構趨勢

與國防部的總體預算一樣，空軍的預算自1947年成立以來經歷了四個完整的繁榮和蕭條周期，現在正處於或接近另一個預算周期的頂峰。經過十多年的年度削減，空軍總預算，包括分類和轉帳資金，在1997財政年度達到了730億美元（2020財政年度為1130億美元）的冷戰後最低水平。

如圖1所示，1998財政年度預算開始溫和增長，在911恐怖襲擊後增長加快。從2000財政年度到2010財政年度，空軍的總預算增長了61%，扣除通貨膨脹因素，雖然其中一些增長是由於在伊拉克和阿富汗行動，但大部分增長（65%）是在空軍的基本預算中，其中不包括海外應急行動（OCO）的資金。從2010財年到2013財年，預算實際總額短暫下降了17%，但從2014財年到2019財年，預算又恢復增長。美國空軍提出的2020財年預算要求，將使總預算實際水平高於2010財年伊拉克和阿富汗戰爭最激烈時的水平，也將是美國空軍歷史上第二高的水平。

圖1:空軍預算管理局總額

圖2:空軍飛機總庫存

然而，空軍的力量結構確有著不同的趨勢。與預算的起伏相反，在過去30年中，飛機的總現役庫存和空軍的最終兵力逐漸下降。如圖2所示，飛機數量從1986財政年度的最近高峰下降到1997財政年度的34%。同期，現役軍人人數下降了38%，文職專職同等人員人數下降了32%。隨著預算在20世紀90年代末和整個21世紀初開始增長，人員和飛機數量都在持續下降。當空軍最近一次預算周期在2010財年達到頂峰時，飛機庫存創下歷史新低，現役兵力在2015財年達到3111，000人的歷史低點。

圖3:空軍軍力

Ø 需要越來越多的資金來支撐不斷萎縮的力量，這種趨勢不太可能長期持續下去。

「接近歷史最高水平的預算和接近歷史最低水平的部隊結構」的這種趨勢表明，空軍如今面臨著一系列預算和部隊結構挑戰，與過去完全不同。當空軍預算在1985財年達到2100億美元（或994億美元）的歷史最高水平時，有9400多架飛機（TAI），現役兵力為602000。2020財年的預算與1985年相仿，為2050億美元，但僅能支持約5300架飛機、333000名現役軍人和179000名文職全職員工。而如今，空軍僅有近一半的飛機和現役軍人，其經費水平與冷戰時期的最高水平大致相同。這是因為隨著時間的推移，部隊的運作、人員配置和裝備費用變得越來越昂貴。所以需要更多的資金來支持不斷縮小的部隊，但是，這種趨勢不太可能長期持續下去。

圖4：美國空軍當時（1985財年）與現在（2020財年預算要求）的比較

（二）生產成本

在預算接近歷史最高水平的情況下，部隊規模變小的原因之一是，作戰與維護（O&M）成本的增長速度快於預算的其他部分。在20世紀80年代，美國空軍平均每年將26%的預算用於O&M，而採購支出為36%。但在20世紀10年代，O&M的預算提高到35%，而採購支出為25%。

近幾十年來，每架飛機的平均維護成本也顯著增加。粗略衡量，當部隊規模標準化時，運營空軍機隊的成本如圖6所示，總庫存中每架飛機的平均運行和維護成本（經通貨膨脹調整後）隨著時間的推移而穩步上升，雖然成本上升的一部分原因是伊拉克和阿富汗戰爭的行動速度加快。當這些行動的速度開始放緩時，運營和維護成本並沒有回到戰前的水平。按實際價值計算，目前每架飛機的平均運營和維護成本比2001財年高出74%，飛機運營成本上升似乎是新常態，歷史數據顯示，未來每架飛機的運營維護成本可能繼續上升。

圖5：按頭銜劃分的空軍預算權份額

圖6：每架飛機的空軍運維成本

由於部件和系統越來越先進，現代飛機的採購成本通常更高。且新飛機在最初幾運行成本更高，用新飛機替換舊飛機極有可能增加總體運營成本。此外，在過去20年中，傳統飛機的每飛行小時成本也有所增加。因此，新飛機更沒有大量增加到機隊中，如今空軍近四分之三的庫存是20年前的飛機。

運營成本增長的另一個可能原因是空軍庫存中飛機的使用年限不斷增加。然而，美國國會預算辦公室（CBO）2018年的一項研究分析了歷史空軍成本和飛機壽命數據。在分析的9種飛機類型中表明，飛機的使用年份與每飛行小時成本的年增長率之間沒有顯著的相關性（相關係數為0.14）。相反，國會預算辦公室發現，每飛行小時成本的增長似乎與總預算的增長有關。據估計，由於預算的增加，運營成本的年增長率平均大約高出0.9%。

圖7：選定戰機每飛行小時償還率

圖8：所選空運和加油機的每飛行小時償還率

圖9：選定ISR/C2飛機每飛行小時的補償率

圖10：每架飛機的年總擁有成本

（三）收購

空軍的這幾項採購是建立其未來部隊結構的關鍵。三大優先採購項目是F-35A、B-21和KC-46A計劃。此外，還計劃通過陸基戰略威懾(GBSD)計劃取代現有洲際彈道飛彈機隊，購買新的訓練機隊(T-7A)，開發下一代紅外(下一代OPIR)飛彈預警衛星等等。空軍面臨的挑戰是在管理預算上所有其他壓力的同時，資助和執行這些項目。

歷史上，空軍的採購預算是高度循環的。然而，在過去的20年里，這一趨勢已經被空軍採購帳戶中機密資金的增長所改變。如圖11所示，過去20年來，分類採購資金的實際價值增加了一倍多。即使在2010財年至2015財年國防預算總體下滑期間，空軍的分類採購資金也基本上沒有變化。相比之下，從2008財年到2014財年，飛機採購資金減少了一半，因為F-22、C-17和其他主要項目的採購結束，F-35的採購被推遲。此後，飛機採購資金有所恢復，但自2010財年以來，海軍每年在飛機採購上的支出超過了空軍。

圖11：空軍採購資金總額

如圖12所示，在過去五年中，空軍分類RDT&E資金實際增長了52%，在2020財年的申請中達到創紀錄的184億美元。同期，先進部件開發的資金也大幅增長，2020財年的申請達到85億美元。表明：新的啟動計劃如B-21和GBSD，開始在收購系統中發揮作用。

圖12：空軍RDT&E經費總額

（四）戰備和作戰節奏

評估空軍現狀的另一個重要因素是空軍的戰備和作戰節奏。國防戰備報告系統（DRRS）中使用的戰備度量試圖使用代理度量來估計戰備狀態，例如用於生成戰備狀態的輸入，評估合格人員的數量、現有設備和供應品的數量、執行的維護量和執行的培訓量。在這項分析中公開使用的指標包括：部隊的總飛行時間、每架飛機的平均飛行時間、任務能力率和事故率。

圖13：空軍總飛行時間和每架飛機的平均飛行時間

圖13顯示了過去30年43架不同飛機的年飛行小時總數，這些飛機占空軍庫存的90%以上。正如所料，冷戰結束時，部隊飛行總小時數下降了，與部隊規模的總體減少成比例。自上世紀90年代中期以來，飛行總時數保持相對平穩，除了2002年和2003年阿富汗和伊拉克戰爭國模臨時增加。自上世紀90年代中期以來，每架飛機的年飛行小時數略有上升，但仍在歷史標準之內。即使是在伊拉克和阿富汗作戰的每架飛機飛行小時數的增長，在2003財年也相對較小，比歷史趨勢線分別增長了7%和13%。

然而，近年來一些類型的飛機的使用率高於正常水平。例如，B-1成為在阿富汗和伊拉克作戰的主力。20世紀90年代，B-1平均每架飛機每年飛行276小時，但從2002財年到2015財年，平均每架飛機飛行354小時，增長28%。相比之下，A-10飛機每架飛機的年飛行時間普遍下降，1990年代平均每架飛機335小時，而2010財年至2017財年為292小時。

在情報、監視和偵察（ISR）和指揮控制（C2）飛機中，無人飛機（RPA）的利用率高於載人飛機。從2013財年到2017財年，RQ-4平均每架飛機每年898小時，而U-2平均611小時M/RQ-1和MQ-9是空軍庫存中使用率最高的飛機，從2013財年到2017財年，每架飛機平均使用時間分別為1079和1288小時。從長遠來看，MQ-9的平均機身每年飛行量是A-10的4倍多，是F-15和F-16的6倍多，而MQ-9的償還率大約是這些其他飛機成本的十分之一或更少。

圖14：選定平台每架飛機的平均飛行小時數

另一個衡量指標是事故率，表示為每100000飛行小時發生的A級和B級事故數。2000年的總體事故率平均是1990年代的三倍。造成事故率較高的主要原因之一是B-1：它占2000年所有A級和B級事故的9%，但只占飛行小時的1%。更高的事故率可能是由於阿富汗和伊拉克，其中涉及比和平時期更危險的行動。儘管事故率在20世紀10年代恢復到較低水平，部分原因是報告a級事故的閾值發生了變化，它仍然是1990年代的近兩倍。21世紀初的災難激增和此後更高的穩態水平表明，空軍現在比1990年代有更多的戰備問題影響飛機的安全運行。

圖15：空軍飛機事故率

Ø 在可獲得數據的35種不同平台類型中，29種平台的平均任務執行率低於80%。

任務能力執行率是衡量飛機準備執行分配給它們的任務的時間分數。2014至2018財年的任務能力率數據顯示，設備的總體任務能力率正在下降。所有空軍飛機的綜合任務能力率從2014財年的73.7%穩步下降至2018財年的70.0%。如圖16所示，在有數據的35種不同平台類型中，29種平台的平均任務執行率低於80%。MQ-9是唯一一個任務執行率逐年上升的平台，從2014財年的86.1%上升到2018財年的90.2%。在分析的五年中，平均任務能力率高於80%目標的飛機是MQ-1B、MQ-9A、MC-130J、C-17A、AC-130U和UH-1N。

如圖17所示，大多數空軍飛機的任務能力率繼續下降。從2017財年到2018財年，T-6A、E-3G和CV-22B的任務能力下降幅度最大，而B-2A和AC-130U的改進幅度最大。重要的是，對數據的分析沒有發現任務能力率與飛機平均壽命或機隊規模之間的相關性。例如，F-35A和CV-22B是機隊中最新的飛機之一，但它們的任務能力率最低。

圖16：選定飛機的空軍任務能力率

圖17：2017財年至2018財年的任務能力比率變化

（五）結論

儘管美國空軍的預算處於全速和接近創紀錄水平，但飛機和人員較少，每年完成的飛行總時數較少，任務能力下降，事故率較高。因此，需要重新評估其計劃的部隊結構、正在部署的新能力以及將保留在其庫存中的遺留飛機的組合。數據顯示，小型飛機機隊的運營和維護成本高昂。在可能的情況下，將小型專用平台車隊組合成大型多任務平台車隊可能會降低總體運營成本。

2.比較研究

考慮到未來作戰環境，美國空軍的研究使用了作戰指揮作戰計劃和聯合開發的場景，但由於這些計劃是保密的，因此沒有詳細說明使用了哪些特定場景。這份非機密報告指出的重點是「空軍部門需求最高」的情況下所需的飛機庫存。

美國空軍使用了基於2018年國防戰略的兵力規模結構，該戰略要求在和平時期和戰爭時期不同的任務組合。

報告指出，「主要側重於滿足印度-太平洋戰區持續高強度作戰行動的需求」，「該地區的理論戰有助於規劃2030年空軍的重要情景。」

CSBA研究中規劃了三個主要任務區（戰略威懾、國土防禦和戰勝大國侵略）和三個次要任務區。也包括一些具有核能力的轟炸機、一些具有雙能力的戰鬥機、洲際彈道飛彈部隊以及足夠的支援平台，如空中加油機和指揮控制飛機。CSBA的研究還包括國土防衛任務的部隊，包括航天控制行動、空中巡航飛彈防禦、空運和其他支持民政當局的行動。

表1總結了每項研究為空軍未來部隊結構建議變化。

​轟炸機：每一項研究都建議增加轟炸機總兵力。

美國空軍建議從9個中隊增加到14個中隊，並指出「需要對轟炸機和其他遠程能力進行更大比例的增加」。MITRE的研究建議推遲轟炸機退役，直到至少50架B-21投入使用，這意味著20架B-1的不會在2030年之前退役。CSBA的研究建議通過加速B-21的生產來增加轟炸機的兵力，以便在2030年前部署55架。它還建議繼續執行逐步退役B-1的計劃，並將B-2和B-52艦隊維持在目前的水平。

戰鬥機：戰鬥機仍然是未來部隊結構中最大的一類飛機。

空軍計劃要求戰鬥機數量增加13%，從55個中隊增加到62個中隊。MITRE研究揭示了戰鬥機相對於威脅環境的一些弱點，即：短程，最大戰鬥任務持續時間被人為因素限制在大約10小時；而需要將飛機置於敵方飛彈威脅範圍之外，可能會使戰鬥機超出其有效作戰半徑，儘管如此，建議繼續按照目前計劃的F-35A計劃，採購新的F-15EX替代現有的F-15C/DS和最終F-15ES，繼續執行A-10s和F-16C/Ds作為F-35A交付的退役計劃，MITRE研究提出的戰鬥機庫存最顯著的變化可能是增加了400架F/T-X輕型戰鬥機，這是新T-7A教練機的改進版本，以支持國土防衛任務。

CSBA建議，總體戰鬥機庫存比目前預計的2030年略有下降。它建議退役的F-15C/Ds，而不是取代他們的F-15EX。提議「儘快」將F-35A的交付速度提高到每年70架，到2030年，F-35A的採購總量將比目前的創紀錄計劃所要求的增加149架。它還建議加速新的反空襲/穿透式電子攻擊（PCA/P-EA）計劃，從2024年開始部署作戰飛機，到2030年，總共交付50架飛機。與MITRE研究一樣，CSBA研究建議採購輕型攻擊機，可能是改進的T-7A，對於國土防禦，但它沒有給出具體的飛機數量或採購時間表，輕型攻擊機不包括在其兵力表中。

RPA/輕型打擊

空軍提議將RPA/輕型打擊部隊的整體結構從25個中隊略微增加到27個中隊，但它沒有提供任何關於未來機隊的飛機類型或能力的細節。MITRE指出「當前無人機的長續航力和工作半徑在MITRE研究的場景中不構成基地和生存能力問題。」建議維持現有的MQ-9s機隊，因為戰鬥指揮官對MQ-9s的需求很高，並可能用空對空武器對其進行改裝，以支持國土防禦和戰區空軍基地防禦任務。它還建議空軍開發一種新的多任務穿透式RPA，用於打擊、對空、電子攻擊和其他作戰任務（MQ-X），飛機於2026年投入使用，到2030年共交付40架。

ISR和BMC2：所有研究都認可ISR和BMC2飛機在未來機群中的重要性，以及當今對這些飛機的高要求。然而，它們在這些飛機未來庫存的擬議規模上存在顯著差異。

空軍建議從40個中隊增加到62個中隊，增幅為55%。MITRE沒有提出對這些飛機的任何具體改變，但發現「在A2/AD環境中，這些飛機在越來越長的距離內處於危險之中。」應考慮在未來過渡到更隱蔽、更吸引人的空基平台，如果保留飛機，它應該避免使用小型的單任務飛機，因為它們的成本低。CSBA的研究高度重視向能夠在競爭環境中作戰的ISR和BMC2飛機的過渡。建議按照目前的計劃，到2030年保持E-3機載預警和控制系統（AWACS）飛機機隊並使其現代化，到2020年代中期使E-8聯合監視和目標攻擊系統（JSTARS）機隊退役。

報告建議發展先進的作戰管理系統（ABMS），該系統不是單一的飛機類型，而是一個「多域系統體系」，儘管這種能力要到2030年後才能開始部署。它還建議將RQ-4、U-2和RC-135的ISR飛機機隊維持在目前的水平，並在未來開發一種新的持久性、滲透性ISR平台。報告指出，在未來競爭激烈的環境中，需要穿透性和持續性的情報、監視與偵察，以攔截「入侵北約盟國的高機動裝甲車和其他陸上部隊」，並發現和跟蹤「機動防空飛彈、飛彈發射器和其他高端威脅」。

空中加油飛機：研究一致認為，未來空中加油飛機的需求量將越來越大。

空軍建議將加油機隊的兵力從40個中隊增加到54個中隊，增加35%，不過沒有說明是哪種加油機。MITRE的研究指出，在A2/AD環境下，空中加油飛機的燃料卸載量減少，因為空中加油飛機本身在較遠的基地作業時需要更多的燃料，這導致了對空中加油飛機的更高需求。它建議退出KC-10（按目前計劃），但推遲到KC-46A交付「正常化」。

在最初的179架KC-46A交付後，米特研究建議繼續每年採購10架，以適應更多KC-135的退役。CSBA研究還建議將KC-10的退役推遲兩年或兩年以上，以確保交付足夠的KC-46A。但該公司建議，與其繼續購買更多的KC-46A，不如開發一種新的專用空中加油飛機。這艘未來的空中加油飛機要到2030年才能投入使用，而且可以遠程操作，能夠在有爭議的環境中，從較小的分散基地進行操作。

空運：空軍研究建議從53升至54個空運中隊，而CSBA和MITRE研究都要求維持現有飛機庫存。CSBA的研究報告說，「戰略空運部隊可能是空軍最健康的部隊」，但是MITRE的研究警告說，C-17機隊將需要從20世紀30年代中期開始更換或延長使用壽命。

旋翼機、特種作戰部隊（SOF）和教練機：這些研究通常對旋翼機、SOF和訓練機的未來清單提供的細節較少。

空軍提議將特種部隊和戰鬥搜救（CSAR）中隊的數量增加大約三分之一，並且在其擬議的部隊結構中不包括訓練中隊。MITRE研究不包括SOF或旋轉翼飛機的分析，但建議加速T-7A的生產，以比計劃更快地取代T-38C，並為F/T-X的聯合生產做好準備。它不建議在T-1退役時更換它，而是建議用T-6和T-7A訓練機動性飛行員。CSBA建議戰鬥救援直升機將最終取代HH-60G。它還建議未來購買一架能夠在有爭議地區作戰的CSAR飛機，並繼續進行目前計劃的SOF和訓練飛機的資本重組和現代化。

3. 結論

（1）研究一致認為，重新關注大國競爭，意味著空軍未來的兵力結構應該重新平衡，以支持更多的遠程、遠程平台。這包括遠程轟炸機，遠程RPA，以及支持它們的加油機，基地和其他使能武器。

（2）未來的空軍應該從單任務、以平台為中心的系統轉向更多的多任務、以有效載荷為中心的系統。

（3）威脅環境日益嚴重，需要在更大範圍內行動，對今後的彈藥庫存和能力提出更高要求。未來彈藥所需的能力（例如隱身、速度和射程等）；對峙彈藥與直接攻擊彈藥之間的權衡；支持所用規劃方案所需的不同類型彈藥的庫存；以及穩定生產和激增能力所需的彈藥工業基地。

（4）全面增加空軍的兵力結構。特別是維修人員和飛行員。鑒於空軍在解決目前飛行員短缺問題上遇到的困難，招聘、培訓和留住合格人員的能力可能是空軍發展能力的最終限制因素。

來源：學術plus