歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)與有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)樣式淺析

張峻，徐王強(qiáng)，何飛

1.空軍駐江西地區(qū)軍代表室

2.航空工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)

世界各軍事強(qiáng)國對有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式、體系、平臺等多個方面開展了大量研究。本文梳理歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，基于空客公司的公開資料，對歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)涉及的有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)典型樣式進(jìn)行分析，提煉其關(guān)鍵技術(shù)。分析結(jié)果可為我國構(gòu)建有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)體系，研究有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)能力提供參考。

在信息化、網(wǎng)絡(luò)化及體系化對抗環(huán)境中，有人機(jī)/無人機(jī)編隊協(xié)同作戰(zhàn)既可彌補(bǔ)傳統(tǒng)無人機(jī)指揮、決策能力的不足，也可拓展有人機(jī)的作戰(zhàn)范圍，提升作戰(zhàn)效能。隨著無人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及戰(zhàn)場環(huán)境的日趨復(fù)雜，有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)已逐漸成為無人機(jī)作戰(zhàn)運(yùn)用的一種重要模式。

歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCAS）是法國、德國、西班牙等國家聯(lián)合開發(fā)的下一代空戰(zhàn)體系，其愿景是利用下一代戰(zhàn)斗機(jī)（NGF）、下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)（NEFE）、下一代武器系統(tǒng)（NGWS）、傳感器、作戰(zhàn)云等重要領(lǐng)域的技術(shù)突破，構(gòu)建整個空中作戰(zhàn)體系，最終實(shí)現(xiàn)天空地海一體化作戰(zhàn)體系的全面融合。該空戰(zhàn)系統(tǒng)以下一代戰(zhàn)斗機(jī)為中心，包括了作戰(zhàn)云、無人機(jī)、衛(wèi)星等其他系統(tǒng)?；谧鲬?zhàn)云及先進(jìn)傳感器技術(shù)，現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)、下一代戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)等系統(tǒng)之間能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，所有節(jié)點(diǎn)可共享信息，作戰(zhàn)效能將大幅提升。

項目發(fā)展歷程

圖1 歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)以下一代戰(zhàn)斗機(jī)為中心，包括了作戰(zhàn)云、運(yùn)輸機(jī)、無人僚機(jī)、太陽能無人偵察機(jī)、衛(wèi)星等其他系統(tǒng)。

為擺脫美國的制約，確保未來歐洲在國防和安全領(lǐng)域擁有全國產(chǎn)化武器裝備，維護(hù)歐洲防務(wù)的獨(dú)立性，2017年法國與德國宣布，兩國聯(lián)合研發(fā)下一代戰(zhàn)斗機(jī)，以替換“陣風(fēng)”及“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)，在2018年中旬形成下一代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)路線圖。

2018年4月，法國達(dá)索公司和空客公司在柏林航展正式宣布，雙方就未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項目展開合作。與此同時，MTU航空發(fā)動機(jī)公司公布了下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)項目。

2018年6月，法國和德國簽署合作備忘錄，宣布由達(dá)索公司主導(dǎo)歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項目的開發(fā)，并在2019年初啟動該項目。

2019年2月，空客公司與達(dá)索公司聯(lián)合開展了項目概念研究，完成了10種未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計方案。經(jīng)過進(jìn)一步論證和技術(shù)改進(jìn)，雙方于2020年9月提交了其中5種方案。

2019年2月，西班牙國防部宣布參與未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項目，作為觀察員國家簽署了加盟該項目的協(xié)議。西班牙英德拉公司加入了聯(lián)合驗證團(tuán)隊，與達(dá)索公司及德國FCMS集團(tuán)聯(lián)合開展傳感器技術(shù)研究。例如，對分布式互聯(lián)傳感器、未來傳感器等架構(gòu)進(jìn)行研究。

2019年6月，歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)公布下一代戰(zhàn)斗機(jī)的各種空射武器方案。

2020年2月，達(dá)索公司“神經(jīng)元”無人戰(zhàn)斗機(jī)驗證機(jī)開展了飛行試驗。

2020年7月，法國、德國政府向空客、達(dá)索、賽峰、泰雷茲等6家公司組成的聯(lián)合團(tuán)隊授予第一階段演示驗證合同，總金額達(dá)1.55億歐元。

2020年8月，德國空軍與空客公司合作，測試多數(shù)據(jù)鏈互聯(lián)技術(shù)，驗證未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合能力。在試驗過程中，遠(yuǎn)程艦載平臺與所有德國空軍戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，成為未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項目進(jìn)程中的一個重要節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)空客公司披露的項目研制計劃，未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)預(yù)計在2026—2027年首飛，將對下一代戰(zhàn)斗機(jī)驗證機(jī)、“遠(yuǎn)程航母”（Remote Carrier）即空射無人機(jī)、下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)、作戰(zhàn)云概念和互聯(lián)性、傳感器、隱身技術(shù)以及仿真系統(tǒng)等系統(tǒng)和技術(shù)進(jìn)行測試。未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)原型系統(tǒng)將于2030年開展作戰(zhàn)能力驗證，并于2040年形成作戰(zhàn)能力，同時列裝部隊。

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)樣式

歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)主要執(zhí)行空戰(zhàn)、海上巡邏、對面攻擊、協(xié)同情監(jiān)偵（ISR）等任務(wù)。其作戰(zhàn)特點(diǎn)是，采用作戰(zhàn)云聯(lián)接有人機(jī)、無人機(jī)、任務(wù)載荷和武器系統(tǒng)，使下一代戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員能更快、更有效地獲取信息，以更高的效率執(zhí)行決策、指令分發(fā)等任務(wù)。在有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中，有人戰(zhàn)斗機(jī)作為戰(zhàn)場指揮者，在更加安全的位置規(guī)劃無人僚機(jī)的航線，指揮和控制無人僚機(jī)完成任務(wù)；掛裝不同任務(wù)載荷的無人僚機(jī)與作戰(zhàn)云聯(lián)接，接收有人機(jī)或其他指揮部門的指令，自主完成偵察、火控計算、打擊等任務(wù)。

作為無人機(jī)系統(tǒng)以及作戰(zhàn)云的主要研發(fā)方，空客公司對無人機(jī)系統(tǒng)及作戰(zhàn)云的應(yīng)用提出了一系列設(shè)想?？湛凸菊J(rèn)為，在作戰(zhàn)云技術(shù)支持下，未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)的各分系統(tǒng)將相互聯(lián)接，根據(jù)作戰(zhàn)需要，各分系統(tǒng)之間能實(shí)時共享資源和戰(zhàn)場態(tài)勢信息。

2020年，空客公司發(fā)布未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)概念演示視頻，對該系統(tǒng)的組成平臺、作戰(zhàn)云應(yīng)用、有人機(jī)/無人機(jī)編隊協(xié)同作戰(zhàn)等概念方案進(jìn)行簡要闡述。本文在此基礎(chǔ)上，提煉出2種典型有人機(jī)/無人協(xié)同作戰(zhàn)樣式，并進(jìn)行初步分析。

協(xié)同突防，對地攻擊

在協(xié)同突防、對地攻擊模式下，下一代戰(zhàn)斗機(jī)、空射無人機(jī)、高空無人偵察機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、偵察衛(wèi)星以及地面指揮控制中心通過作戰(zhàn)云相互聯(lián)接，協(xié)同作戰(zhàn)，摧毀敵方地面防空系統(tǒng)和地面目標(biāo)。

下一代戰(zhàn)斗機(jī)依托優(yōu)異的隱身特性突破前沿，進(jìn)入拒止空域執(zhí)行對地偵察任務(wù)，并利用先進(jìn)機(jī)載傳感器組件自主識別目標(biāo)，感知目標(biāo)附近的地面火力威脅。為保證有人戰(zhàn)斗機(jī)和飛行員安全，飛行員駕機(jī)避開威脅區(qū)域，不再進(jìn)一步抵近偵察、打擊。

部署在高空的“西風(fēng)”（Zephyr）太陽能無人機(jī)對潛在的地面威脅區(qū)域進(jìn)行偵察，利用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)（SAR）對潛在目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行成像處理，將目標(biāo)影像下傳至地面指揮控制中心。地面指揮控制中心收到目標(biāo)影像并進(jìn)行分析，確定敵方地面防空陣地的部署情況及威脅空域，并指派載機(jī)攜帶空射無人機(jī)前往支援。其中，空射無人機(jī)掛裝有電子干擾設(shè)備、光電/紅外吊艙等任務(wù)載荷，并外掛或內(nèi)埋小直徑炸彈、空地反輻射導(dǎo)彈等多種對地攻擊武器。

圖2 “西風(fēng)”（Zephyr）太陽能無人機(jī)可對潛在的地面威脅區(qū)域進(jìn)行偵察。

A400M運(yùn)輸機(jī)作為空射無人機(jī)的載機(jī)，接到地面指揮控制中心的任務(wù)指令后，盡可能抵近前線，但不飛越己方安全空域，以保證自身安全。當(dāng)?shù)诌_(dá)前線后，A400M運(yùn)輸機(jī)空射多架無人僚機(jī)，空射無人機(jī)離開載機(jī)后展開折疊的機(jī)翼，根據(jù)地面指揮控制中心預(yù)設(shè)的航線，前往指定空域執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。

無人僚機(jī)抵達(dá)指定空域后與下一代戰(zhàn)斗機(jī)匯合，并編隊組網(wǎng)。無人僚機(jī)前出，距離下一代戰(zhàn)斗機(jī)數(shù)十千米，在抵達(dá)威脅區(qū)域附近后，無人僚機(jī)開啟探測模式，以集群方式協(xié)同執(zhí)行情監(jiān)偵任務(wù)。集群中的各架無人僚機(jī)可共享情報信息，在發(fā)現(xiàn)并定位目標(biāo)后，集群自主規(guī)劃打擊任務(wù)和協(xié)同作戰(zhàn)方案。其中一架電子戰(zhàn)無人僚機(jī)對敵方防空系統(tǒng)的探測雷達(dá)實(shí)施干擾，其余無人僚機(jī)機(jī)動作戰(zhàn)，自主完成目標(biāo)偵察監(jiān)視、目標(biāo)瞄準(zhǔn)計算、武器發(fā)射條件判斷、武器發(fā)射前的參數(shù)加載計算、武器發(fā)射和武器發(fā)射后的制導(dǎo)等工作，最后完成地面目標(biāo)打擊任務(wù)。

某一區(qū)域的敵方防空系統(tǒng)受到電子干擾后喪失攻擊能力，無人僚機(jī)迅速突防，抵達(dá)目標(biāo)位置，自主完成打擊任務(wù)后迅速飛離戰(zhàn)場。戰(zhàn)斗結(jié)束后，偵察衛(wèi)星對戰(zhàn)場毀傷效果進(jìn)行實(shí)時評估，以判斷是否需要二次攻擊。

多編隊協(xié)同偵察

在多編隊協(xié)同偵察模式下，有人機(jī)與無人機(jī)組成多個編隊，利用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)、光電/紅外吊艙等任務(wù)載荷獲取信息，供地面指揮控制中心進(jìn)行研判并形成可用情報?？湛凸镜难菔疽曨l披露，執(zhí)行協(xié)同偵察任務(wù)的系統(tǒng)主要包括下一代戰(zhàn)斗機(jī)、空射無人機(jī)系統(tǒng)以及地面指揮控制中心。

一個偵察編隊有2個偵察編組，每個偵察編組由1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)與3架無人僚機(jī)組成，整個編隊共計2架下一代戰(zhàn)斗機(jī)和6架無人僚機(jī)，最終構(gòu)成一種以下一代戰(zhàn)斗機(jī)為指揮及護(hù)航節(jié)點(diǎn)，以無人僚機(jī)為近距偵察節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)編隊。

在前期戰(zhàn)略情報的支撐下，地面指揮控制中心為有人機(jī)及無人僚機(jī)規(guī)劃初始航路和航線。2個偵察編組分別按2條不同的預(yù)設(shè)航線，前往目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行偵察任務(wù)，無人僚機(jī)在戰(zhàn)斗機(jī)前方飛行，各無人僚機(jī)之間的位置可依據(jù)任務(wù)需求靈活變換，所有偵察單元均通過作戰(zhàn)云的聯(lián)接實(shí)現(xiàn)信息共享。

在飛往目標(biāo)區(qū)域的過程中，編組1的無人僚機(jī)光電/紅外設(shè)備探測到航線前方存在未知障礙，無人僚機(jī)的飛控系統(tǒng)完成任務(wù)重規(guī)劃和生成新的任務(wù)航線，并將航線數(shù)據(jù)傳輸給下一代戰(zhàn)斗機(jī)，無人僚機(jī)編組轉(zhuǎn)彎后，保持編隊隊形并向目標(biāo)區(qū)域飛行。

編組2中的1架無人僚機(jī)利用光電/紅外設(shè)備，探測到航線附近存在可疑目標(biāo)，并將目標(biāo)信息傳輸給下一代戰(zhàn)斗機(jī)，下一代戰(zhàn)斗機(jī)掌握態(tài)勢后指派2架無人僚機(jī)前往抵近偵察，剩余1架無人僚機(jī)按預(yù)設(shè)航線繼續(xù)飛往目標(biāo)區(qū)域。2架無人僚機(jī)臨時編組，自主規(guī)劃臨時任務(wù)航線，抵近偵察，獲取目標(biāo)信息后迅速返回原飛行編隊。

圖3 A400M運(yùn)輸機(jī)在空中發(fā)射無人僚機(jī)的概念圖。

圖4 空客公司為A400M運(yùn)輸機(jī)研制了無人僚機(jī)發(fā)射裝置。

編組1的無人僚機(jī)探測到2條航線中間存在未知目標(biāo)，編組1的無人僚機(jī)向編組2中的下一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)送偵察任務(wù)申請。編組2的下一代戰(zhàn)斗機(jī)收到申請信息后，派遣1架無人僚機(jī)前往新的目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行偵察任務(wù)。當(dāng)完成偵察任務(wù)后，該架無人僚機(jī)就近加入編隊1，形成1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)和4架無人僚機(jī)組成的編組，以及1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)和2架無人僚機(jī)組成的編組，整個編隊返航。

圖5 在多編隊協(xié)同偵察模式下，有人機(jī)與無人僚機(jī)組成多個編隊。每個編隊由1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)與3 架無人僚機(jī)組成。

圖6 作戰(zhàn)云技術(shù)將大幅度提升有人-無人編隊在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)效能。

在任務(wù)執(zhí)行期間，地面指揮控制中心從作戰(zhàn)云中獲取偵察編組的位置信息和態(tài)勢偵察信息，并可隨時為偵察編組規(guī)劃新的航線或指派新的任務(wù)。

關(guān)鍵技術(shù)

作戰(zhàn)云技術(shù)

現(xiàn)代戰(zhàn)場上作戰(zhàn)元素豐富，各類傳感器獲取的海量信息須進(jìn)行處理、計算與融合。作戰(zhàn)云綜合運(yùn)用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式計算技術(shù)及負(fù)載均衡技術(shù)，將分散部署的作戰(zhàn)資源進(jìn)行整合，進(jìn)而形成一種彈性、動態(tài)的作戰(zhàn)資源池，具有聯(lián)通性、分布式計算和按需分配資源等特點(diǎn)。在云技術(shù)支持下，歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)中的裝備能全面共享陸?？仗於嗑S作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場資源整合，形成網(wǎng)狀交互的戰(zhàn)場數(shù)據(jù)。參與作戰(zhàn)的所有節(jié)點(diǎn)均可以共享信息，大幅提升作戰(zhàn)效能。

在有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)中，有人平臺和無人平臺利用作戰(zhàn)云網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)時共享所有平臺數(shù)據(jù)，增強(qiáng)態(tài)勢感知能力、協(xié)同作戰(zhàn)信息傳輸和處理能力。作戰(zhàn)云利用云端的數(shù)據(jù)計算及信息儲存能力，縮短信息傳輸時間以及決策時間，加快觀察—判斷—決策—行動（OODA）作戰(zhàn)環(huán)的判斷及決策，大幅度提升有人-無人編隊系統(tǒng)在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)效能?；谧鲬?zhàn)云，無人機(jī)成為OODA作戰(zhàn)環(huán)中的全程參與者或主導(dǎo)者，任意一架無人機(jī)完成目標(biāo)探測或跟蹤后，都可將信息上傳到云端，由云端挑選最適合的平臺繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

智能指揮、控制和決策技術(shù)

在傳統(tǒng)有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)中，指揮控制和決策很大程度上依賴于人類駕駛員的智慧與經(jīng)驗。未來，戰(zhàn)場環(huán)境日趨復(fù)雜，戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變，作戰(zhàn)云將為駕駛員提供海量信息，這既是優(yōu)勢，也是人類駕駛員進(jìn)行決策的劣勢。因為駕駛員在掌握全部戰(zhàn)場態(tài)勢信息以及戰(zhàn)場資源的同時，也將面臨海量數(shù)據(jù)篩選、判斷帶來的壓力，不利于駕駛員做出有效決策。

因此，需要研究無人機(jī)智能指揮、控制和決策技術(shù)，使無人機(jī)具備指揮控制和決策能力。無人機(jī)利用人工智能技術(shù)處理作戰(zhàn)云傳輸?shù)膹?fù)雜戰(zhàn)場態(tài)勢信息，根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢、多變的飛行環(huán)境和可用的戰(zhàn)場資源進(jìn)行決策，自主預(yù)測敵方行為，完成目標(biāo)分配、任務(wù)航線規(guī)劃等工作，并將指揮控制信息通過作戰(zhàn)云傳輸給各作戰(zhàn)單元?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)，歐洲未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)信息和戰(zhàn)場資源的動態(tài)整合與應(yīng)用，提高OODA環(huán)的作戰(zhàn)效率，進(jìn)而形成有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)的新樣式。