美國海軍對有人-無人系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)的演練

2021年3月，美國海軍發(fā)布《無人作戰(zhàn)框架》，旨在大國競爭的背景下推動(dòng)在更廣闊區(qū)域內(nèi)增加海軍能力的需求，對此美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)需加速交付更多的無人系統(tǒng)，使其與有人平臺共同進(jìn)入艦隊(duì)。自主系統(tǒng)提供了額外的作戰(zhàn)能力和規(guī)模，可增強(qiáng)傳統(tǒng)作戰(zhàn)力量，允許選擇承擔(dān)更大的作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)保持戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略優(yōu)勢。

美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已經(jīng)在使用部分無人系統(tǒng)，未來將尋求在所有領(lǐng)域內(nèi)都實(shí)現(xiàn)有人-無人力量的無縫集成。因此，無人平臺的應(yīng)用已是時(shí)間問題，而且需在資源有限的環(huán)境下考慮盡快部署使用。

為在競爭預(yù)算優(yōu)先級的環(huán)境下以技術(shù)發(fā)展速度交付無人能力，美國海軍制訂了無人作戰(zhàn)計(jì)劃，將開展協(xié)同和可行的工作，重點(diǎn)是在未來海上作戰(zhàn)中實(shí)現(xiàn)和維持有人-無人編隊(duì)。對此美國海軍展開一系列演習(xí)演訓(xùn)來對無人系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證。

美國海軍近年的無人系統(tǒng)演習(xí)

“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習(xí)

2021年4月19日—26日，美國海軍在加州圣迭戈外海舉行了為期一周的“無人集成作戰(zhàn)問題”-21（UxS IBP 21）演習(xí)。這是該軍種首次舉行涉及多個(gè)作戰(zhàn)域的有人-無人系統(tǒng)大規(guī)模編隊(duì)協(xié)同演習(xí)，也是其在今年3月發(fā)布《無人作戰(zhàn)框架》后舉行的首次大型演習(xí)，動(dòng)用數(shù)十型無人系統(tǒng)，目的是在真實(shí)、復(fù)雜的任務(wù)場景中探索有人與無人系統(tǒng)如何在空中、水面和水下實(shí)現(xiàn)密切跨域協(xié)同，使后者成為顛覆性的能力倍增器。該動(dòng)向表明，美國海軍正扎實(shí)有序地推進(jìn)無人作戰(zhàn)力量建設(shè)，力圖打造有人-無人協(xié)同體系優(yōu)勢，對潛在對手的傳統(tǒng)海上對抗模式構(gòu)成了全新挑戰(zhàn)。

此次演習(xí)中，有人系統(tǒng)主要選取現(xiàn)役裝備數(shù)量較多、代表性較強(qiáng)的型號，無人系統(tǒng)則在納入部分技術(shù)較為成熟的型號之外，還動(dòng)用了部分在研甚至保密項(xiàng)目的階段性成果。

在有人系統(tǒng)方面，演習(xí)出動(dòng)了涵蓋除大甲板艦艇（航母和兩棲攻擊艦）、彈道導(dǎo)彈核潛艇和作戰(zhàn)支援艦艇外的幾乎全部?？罩鲬?zhàn)平臺。其中，包括一艘加裝有大型球形天線罩的“朱姆沃爾特”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，該天線很可能用于無人系統(tǒng)指控任務(wù)；其他出動(dòng)的軍艦包括裝有“海軍光學(xué)眩目攔截器”（ODIN）艦載低功率激光器的阿利·伯克級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、提康德羅加級導(dǎo)彈巡洋艦、自由級和獨(dú)立級瀕海戰(zhàn)斗艦等，以及部分軍用飛機(jī)和直升機(jī)。

在無人系統(tǒng)方面，演習(xí)共動(dòng)用29型無人裝備，其中50%的型號為無人水面艇系統(tǒng)、30%為無人潛航器，其余20%為無人機(jī)系統(tǒng)。其典型裝備包括中型無人水面艇兩艘、“人魚海神”水面/水下雙模無人航行器、“伊弗”-4無人潛航器、MQ-8B艦載無人偵察直升機(jī)、MQ-9A Block 5無人機(jī)、“香草”無人機(jī)以及首次曝光的由海軍研究辦公室（ONR）開發(fā)的“超級蜂群”等。

“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習(xí)主要由三個(gè)場景組成，包括復(fù)雜的進(jìn)攻性實(shí)彈發(fā)射演練、有人-無人協(xié)同的情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）演練、有人-無人編組作戰(zhàn)概念演練，但就公布的信息中，僅進(jìn)攻性實(shí)彈發(fā)射演練的場景得到部分披露，其他兩個(gè)場景保密程度較高，僅透露使用了“多域多型無人系統(tǒng)與有人艦機(jī)協(xié)同演練”。此外，美國海軍在該場景中還完成了無人蜂群系統(tǒng)反艦?zāi)芰ρ菔?，演示中使用一艘無人水面艇作為ISR平臺，將目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至艦隊(duì)海上作戰(zhàn)中心（MOC），最終形成火控?cái)?shù)據(jù)發(fā)射無人蜂群系統(tǒng)完成打擊。

“國際海上演習(xí)2022”

2022年1月31日—2月17日，美國海軍中央司令部在中東地區(qū)舉行了“國際海上演習(xí)2022”（IMX 2022）演習(xí)。演習(xí)由60多個(gè)國家和國際組織的9000余名人員和50余艘艦艇參與。本次演習(xí)是當(dāng)時(shí)世界上最大的海上無人系統(tǒng)演習(xí)，涉及10個(gè)國家的80多型無人系統(tǒng)，進(jìn)行了14個(gè)場景的演習(xí)，其中無人系統(tǒng)和人工智能技術(shù)得到演習(xí)的關(guān)注。美國海軍參加演習(xí)的無人系統(tǒng)主要包括以下型號。

（1）“魔鬼射線”T-38（Devil Ray T-38）無人艇。一種無人水面艦艇，設(shè)計(jì)速度超過150km/h，可以高速轉(zhuǎn)彎，可用作情報(bào)、監(jiān)視和偵察平臺，用于集結(jié)和部署其他無人駕駛車輛和武器。

（2）“特里同”水面水下混合艇（Triton hybrid surface and undersea vessel）。一種水面和水下混合的無人系統(tǒng)，能夠水面航行3個(gè)月，水下航行8天。系統(tǒng)和有效載荷由安裝在船帆上的太陽能電池進(jìn)行供電。該平臺能夠自主插入、回收、充電和重新部署REMUS無人水下航行器。

（3）“帆船探險(xiǎn)家”（Saildrone Explorer USV）。一種高耐久性、太陽能和水力驅(qū)動(dòng)的情報(bào)、監(jiān)視和偵察無人水面艦艇，由風(fēng)力驅(qū)動(dòng)，單次工作時(shí)間長達(dá)12個(gè)月。其傳感器包括氣象儀器、底部掃描聲吶、自動(dòng)識別檢測和360°情報(bào)、監(jiān)視和偵察攝像機(jī)。1月27日，美國海軍中央司令部在巴林海岸附近的阿拉伯灣開始對該艇進(jìn)行操作測試，以便把無人系統(tǒng)和人工智能整合到美國第五艦隊(duì)之中。

（4）“蝠鲼”無人艇（Martac Mantas USV）。一種多用途無人水面艦艇，能夠從陸地、載人艦艇或更大的無人艦艇上進(jìn)行部署，采用模塊化設(shè)計(jì)，可以快速定制傳感器包以滿足特定的操作要求。

（5）“彈簧刀”300無人機(jī)?！皬椈傻丁?00是一種輕便型無人機(jī)，可以配備一個(gè)情報(bào)、監(jiān)視和偵察相機(jī)，用于實(shí)時(shí)全動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)測，也可以搭個(gè)爆炸性有效載荷，用于動(dòng)能攻擊。在后來的俄烏沖突中，該機(jī)主要作為巡飛彈使用。

（6）“幽靈”4（Ghost 4）無人機(jī)。該機(jī)專為情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)設(shè)計(jì)的垂直起降無人機(jī)，配備情報(bào)、監(jiān)視和偵察攝像頭，能夠提供長達(dá)85min的實(shí)時(shí)視頻。

“環(huán)太平洋”2022演習(xí)

2022年6月29日—8月4日進(jìn)行的“環(huán)太平洋”2022演習(xí)也有較大規(guī)模無人系統(tǒng)參與。本次演習(xí)由26個(gè)國家參加，有38艘水面艦艇、4艘潛艇、9國陸軍部隊(duì)、170多架飛機(jī)和約2.5萬人參與演習(xí)。

演習(xí)共有30多套無人系統(tǒng)完成作戰(zhàn)演練，包括MQ-9“死神”無人機(jī)和4艘大中型無人艦艇。美國空軍在22天演習(xí)中，出動(dòng)了32架次MQ-9無人機(jī)，這是MQ-9無人機(jī)首次參演。演習(xí)中，MQ-9無人機(jī)發(fā)射了16枚“海爾法”導(dǎo)彈，總續(xù)航時(shí)長316h，共執(zhí)行了63次任務(wù)，包括25次海上作戰(zhàn)、7次人道救援、6次敵方作戰(zhàn)和6次情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)。“邁克爾·蒙蘇爾”號驅(qū)逐艦搭載的V-Bat無人機(jī)進(jìn)行海上巡邏，作為該艦遠(yuǎn)程傳感器持續(xù)采集海上信息，提升艦艇態(tài)勢感知能力；“游騎兵”號與“游牧民”號大型無人艦在加州無人操作中心監(jiān)控下，進(jìn)行完全自主的海上巡邏（進(jìn)出港除外）；“海鷹”號和“海上獵人”號中型無人艇分別與“菲茨杰拉德”號和“威廉·勞倫斯”號驅(qū)逐艦組成有人-無人混合編隊(duì)，進(jìn)行了反潛戰(zhàn)與電子戰(zhàn)演習(xí)，重點(diǎn)試驗(yàn)無人艇系統(tǒng)穩(wěn)定性，評估導(dǎo)航、機(jī)電、電子戰(zhàn)、聲吶等系統(tǒng)效能，驗(yàn)證有人-無人艦艇的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

“數(shù)字地平線”演習(xí)

2022年11月23日—12月15日，美國海軍第五艦隊(duì)下屬的第59特遣部隊(duì)舉辦了“數(shù)字地平線”演習(xí)，演習(xí)有15個(gè)不同的無人系統(tǒng)參加，其中10個(gè)系統(tǒng)是首次由第五艦隊(duì)運(yùn)行。在過去的一年里，第59特遣部隊(duì)在中東區(qū)域操作無人水面艦艇超過25000h。參加演習(xí)的一些系統(tǒng)包括多種無人機(jī)和無人船，除這些平臺以外，參與演習(xí)的公司還在演習(xí)中演示了人工智能和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。這些系統(tǒng)增強(qiáng)了第59特遣部隊(duì)為無人駕駛系統(tǒng)建立網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的能力，以便在通信受阻的環(huán)境中向岸上和海上的指揮中心傳送ISR信息。第59特遣部隊(duì)已經(jīng)在巴林和約旦建立了操作中心，該部隊(duì)正在將無人水面艦艇送到海上執(zhí)行長距離的任務(wù)，以建立和保持持久的態(tài)勢感知并訓(xùn)練人工智能。

美國海軍中央司令部正在創(chuàng)建一個(gè)配備人工智能的無人水面艦艇的網(wǎng)絡(luò)，這些艦艇攜帶攝像頭并通過云端傳輸數(shù)據(jù)，并在發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)提醒指揮官。這些無人艦船和使能技術(shù)預(yù)計(jì)將提高海軍在中東附近廣闊水域中的態(tài)勢感知能力。

無人機(jī)的海上反潛

相對于成本高昂的有人駕駛反潛機(jī)，大量使用成本相對低廉的無人機(jī)、無人艇和傳感器來實(shí)施反潛作戰(zhàn)，能夠以比目前有人系統(tǒng)低的多的成本覆蓋相同面積的海域。有分析表明，在某特定場景下，用包括P-8海上巡邏機(jī)在內(nèi)的有人系統(tǒng)巡邏，每月的運(yùn)營成本約為1.2億美元；而用MQ-9或其他無人系統(tǒng)巡邏，每月成本僅為0.4億美元。此外，使用無人系統(tǒng)節(jié)約的采購成本也十分可觀，諸如MQ-9A/B、MQ-8C等較大型的無人機(jī)均可執(zhí)行反潛作戰(zhàn)的某些特定任務(wù)。

MQ-8C無人直升機(jī)反潛

在2020年10月的一次試驗(yàn)中，諾斯羅普·格魯門公司和英國的Ultra公司利用貝爾407直升機(jī)進(jìn)行了反潛作戰(zhàn)演示。在演示中，裝有聲吶浮標(biāo)投放系統(tǒng)（SDS）吊艙的貝爾407攜載6枚G型聲吶浮標(biāo)對拖有主、被動(dòng)噪聲信號發(fā)生器的目標(biāo)艇進(jìn)行了探測。此次演習(xí)所布設(shè)的大面積G型聲吶浮標(biāo)場探測到了所有主、被動(dòng)聲信號，同時(shí)成功實(shí)現(xiàn)了多基址探測這一新功能。

之所以采用貝爾407主要是因?yàn)樵摍C(jī)與美國海軍MQ-8C“火力偵察兵”無人直升機(jī)的大小相當(dāng)，因此采用該機(jī)來模擬MQ-8C。MQ-8C目前部署在“瀕海戰(zhàn)斗艦”（LCS）上，裝備有光電和雷達(dá)傳感器，該機(jī)將配合艦上的MH-60R執(zhí)行打擊任務(wù)，其中MH-60R負(fù)責(zé)投放魚雷。

MQ-8C在150km作戰(zhàn)半徑上面的留空時(shí)間可達(dá)12h，遠(yuǎn)超載荷更大的MH-60R（其續(xù)航時(shí)間一般只有4h），因此可采用有人-無人混合編隊(duì)方式，由MQ-8C承擔(dān)長時(shí)間搜索任務(wù)，一旦探測到目標(biāo)，再派出MH-60R直升機(jī)進(jìn)行打擊。因此MQ-8C與MH-60R直升機(jī)配合使用時(shí)可以增加其反潛效能。MQ-8C的吊艙中攜帶40枚G型聲吶浮標(biāo)，可對聲吶浮標(biāo)的水聽器深度和工作時(shí)間進(jìn)行射前預(yù)設(shè)定和實(shí)時(shí)更新，以適應(yīng)水溫剖面的變化。

MQ-9A Block5和MQ-9B無人機(jī)反潛

通用原子航空系統(tǒng)公司于2020年11月演示了MQ-9A Block 5無人機(jī)執(zhí)行反潛任務(wù)的能力。經(jīng)過改裝的MQ-9A Block5裝備有“聲吶浮標(biāo)管理和控制系統(tǒng)”，可監(jiān)控聲吶浮標(biāo)上傳的信號，該機(jī)也可安裝聲吶浮標(biāo)投放系統(tǒng)（SDS）吊艙，每個(gè)吊艙可以可攜載10枚A型聲吶浮標(biāo)或20枚較小的G型聲吶浮標(biāo)。

此次演示試驗(yàn)期間，MQ-9A Block5成功攜載并投放了多枚A型聲吶浮標(biāo)，包括AN/SSQ-36溫深測量浮標(biāo)、7枚AN/ SSQ-53G被動(dòng)定向浮標(biāo)、和2枚AN/ SSQ-62F指令激發(fā)主動(dòng)定向浮標(biāo)。浮標(biāo)收集的溫深數(shù)據(jù)和聲學(xué)數(shù)據(jù)上傳到無人機(jī)，再通過衛(wèi)星下傳至地面站。在演示期間，聲吶浮標(biāo)實(shí)現(xiàn)了對模擬潛艇目標(biāo)長達(dá)3h的持續(xù)跟蹤。

通用原子航空系統(tǒng)公司認(rèn)為，此次試驗(yàn)是無人機(jī)反潛作戰(zhàn)的首次演示試驗(yàn)，它的成功為將來開發(fā)更強(qiáng)大的MQ-9無人機(jī)反潛能力鋪平了道路。

在該機(jī)的基礎(chǔ)上，通用原子航空系統(tǒng)公司開發(fā)了專門執(zhí)行海上任務(wù)的MQ-9B“海洋衛(wèi)士”無人機(jī)，以用于海上監(jiān)視、偵察和反潛任務(wù)，可在規(guī)定的水域長時(shí)間巡邏并搜索各類目標(biāo)。MQ-9B配備了與MQ-9A“死神”無人機(jī)類似的多通道光電系統(tǒng)，包括晝間/紅外攝像機(jī)和激光測距儀。而與執(zhí)行陸地打擊任務(wù)的MQ-9A不同的是，MQ-9B能夠攜帶“Seaspray”雷達(dá)吊艙主動(dòng)搜索水面目標(biāo)。該雷達(dá)配備有源相控陣天線，能夠遠(yuǎn)距離鎖定各類水面艦艇或潛艇的通氣管。

在執(zhí)行反潛任務(wù)時(shí)，MQ-9B攜帶2個(gè)或4個(gè)聲吶浮標(biāo)投放系統(tǒng)吊艙。該吊艙使用AN/SSQ-36B型無源聲吶浮標(biāo)、AN/SSQ-53G無源定向浮標(biāo)和AN/ SSQ-62F有源浮標(biāo)。根據(jù)浮標(biāo)規(guī)格的不同，每架MQ-9B按任務(wù)不同可攜帶20～80枚浮標(biāo)起飛。無人機(jī)可從浮標(biāo)獲取數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)鏈向控制站發(fā)送目標(biāo)數(shù)據(jù)，向反潛火力提供目標(biāo)指示。在攜帶4個(gè)浮標(biāo)投放系統(tǒng)時(shí)，MQ-9B可2000～2200km半徑上飛行8h，因此該機(jī)能夠在規(guī)定水域完成長時(shí)間巡邏，等待潛艇的出現(xiàn)。與有人機(jī)相比，完成同樣時(shí)間巡邏的花費(fèi)只有幾分之一。

MQ-9B“海洋衛(wèi)士”于2015年前后投入市場，雖然該機(jī)并未引起美國海軍的興趣，但已經(jīng)得到了幾個(gè)海外用戶的注意。然而雖然該機(jī)具備反潛能力，但目前尚無用戶采購該機(jī)執(zhí)行反潛任務(wù)，只是讓無人機(jī)攜帶光電系統(tǒng)和雷達(dá)以傳統(tǒng)方式搜索水面目標(biāo)。對MQ-9B的反潛型別缺乏興趣可能有以下幾個(gè)原因：首先這是無人機(jī)的新能力，很多潛在用戶沒有決定是否需要傳統(tǒng)有人反潛機(jī)以外的新系統(tǒng)，其次無人機(jī)的載荷能力遠(yuǎn)不如P-8A，而P-8A已被多個(gè)用戶用于反潛任務(wù)，這些用戶已不太可能采購配備浮標(biāo)的無人機(jī)進(jìn)行反潛。

使用MQ-9進(jìn)行反潛任務(wù)實(shí)彈演練

在2021年4月的“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習(xí)中，演習(xí)項(xiàng)目之一是“進(jìn)攻性實(shí)彈發(fā)射”演練。該演練內(nèi)容包括使用有人-無人協(xié)同殺傷鏈，引導(dǎo)一艘導(dǎo)彈驅(qū)逐艦發(fā)射1枚“標(biāo)準(zhǔn)”-6導(dǎo)彈，對模擬潛艇的水面目標(biāo)實(shí)施了超地平線打擊，有效射程超過400km。

在演練過程中，美國海軍采用天基系統(tǒng)負(fù)責(zé)對可疑海域?qū)嵤V域監(jiān)視，采用中型無人水面艇等負(fù)責(zé)搜索與跟蹤，確定目標(biāo)所在海域后由MQ-9A Block 5無人機(jī)從高空投放被動(dòng)聲吶浮標(biāo)，機(jī)載“自動(dòng)識別系統(tǒng)”（AIS）完成精確定位和目標(biāo)識別，隨即與巡邏的P-8A和MH-60R建立了Link 16數(shù)據(jù)鏈通信，并通過其他無人機(jī)搭載的“海軍全球指揮與控制系統(tǒng)”（GCCS-M）完成超地平線瞄準(zhǔn)。將相關(guān)目標(biāo)信息傳輸至導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，驅(qū)逐艦發(fā)射“標(biāo)準(zhǔn)”-6打擊目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)了殺傷鏈閉環(huán)。在整個(gè)殺傷鏈全程未使用任何有源傳感器。此前MQ-9A無人機(jī)還協(xié)助一艘導(dǎo)彈巡洋艦對類似的目標(biāo)實(shí)施了瞄準(zhǔn)，但未發(fā)射實(shí)彈。