近年来，美军不断优化创新机制，推进采办程序改革，推出了多种类型样机研发工作。在采办寿命周期的不同阶段，美军推行概念样机、研发样机、生产样机和作战样机。概念样机是处于方案设计阶段的数字模型、概念模型和分析模型；研发样机是处于研究开发与型号研制阶段的物理模型、数字模型、概念模型和分析模型；生产样机是处于小批量和大批量生产阶段的物理模型、数字模型、概念模型和分析模型，作战样机是处于作战应用阶段的物理模型和分析模型。在武器系统或项目构成上，美军推行武器系统级样机、子系统级样机、部件级样机和技术样机。在样机的表现形态上，美军推行实体样机和虚拟样机。实体样机是指物理模型，虚拟样机是指数字模型、概念模型和分析模型。上述多样化样机丰富了美军研发与采办模式，使装备研发途径更加灵活多样。
舰艇、飞机、坦克及火炮等大型武器系统研发与采办周期较长，通常需要10到20年时间。采用各种类型的样机，可以在不同采办阶段、或者系统构成的不同等级，灵活、迭代、快捷地开展样机研发与演示验证，可以较快地验证各种新概念、新技术、新组件和新系统的技术成熟度，又可以较快地开发并验证针对作战能力差距的技术解决方案。特别是结合联合能力技术演示验证机制（JCTD），通过对作战样机的演示验证与作战效用评估，成熟的作战样机可以直接交付作战人员使用，从而加速作战能力生成。
美军针对样机研发的创新性、开放性特点，采用各类灵活、快捷的合同或者协议签订方式。（1）签订其他交易协议，不受《联邦采办条例》等法规约束，军地双方直接签订灵活、快捷的创新协议。（2）授权军种直接采购。《美国法典》第10篇赋予各军种直接采购权限，用于购买实验用零件、部件、器械等，用在样机研发上可以提高采购效率。（3）签订不确定交货、不确定数量（IDIQ）合同。合同签订官采用这种签约方式，可以快速地把样机研发任务订单直接添加到这种灵活、放权的合同中，由于有货品和数量的充分授权，合同签订官可以快速授予样机研发合同。（4）采用其他创新方式，如小企业创新研究合同、合作研究与开发协议等，快速签订各类样机项目合同或协议。美军对样机研发充分放权，采用便捷的各种签约方式，旨在更大范围地吸纳全社会创新力量参与样机研发，增强美军创新活力。
在国防科研程序中，样机研发深嵌入联合能力技术演示验证、新兴能力技术开发、快速创新基金等科研程序；在国防采办程序中，样机研发深嵌于6种采办程序中，特别是中间层采办和应急采办程序中，样机研发成为这两类程序的核心内容。样机研发与国防科研与采办程序的相互渗透与依存，构成了多样化的科研与采办模式，项目管理人员可以根据不同的需求、能力和项目特点，灵活选择适合的科研与采办路径，加速科研向采办转化，科技向作战转化。
作战样机研发成果可直接转化应用于基层作战部队，因此美军在组织管理体系中，注重国防科技、作战和装备采办的密切合作，注重作战部队对样机研发的作战需求牵引与实战应用。如特种作战部队为快速样机研发直接提供资金，通过演示验证、作战实验和红队评估，演示验证和评估新兴技术在特种作战环境中的作战效用；联合参谋部J8设置战争演习激励基金，用来资助分析性作战演习，开展作战样机的桌面演示验证，直接支持作战部队的优先作战任务需求。
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