美軍有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展動向分析

楊佳會

近年來，美軍將有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)視為奪取未來空中優(yōu)勢的關鍵，積極推進相關技術發(fā)展。2023年3月，美空軍部長肯德爾宣布擬采購1000架“合作式作戰(zhàn)飛機”無人僚機，與“下一代空中主宰”或F-35戰(zhàn)斗機協(xié)同作戰(zhàn)；在2024財年預算申請中提出“毒液”項目，將對6架F-16戰(zhàn)機安裝的自主系統(tǒng)軟件進行試驗和改進，為“合作式作戰(zhàn)飛機”研制奠定基礎。有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)技術發(fā)展，將使美軍空戰(zhàn)體系向智能化演進，值得高度關注。

發(fā)展思路

20世紀90年代以來，飛控導航、數(shù)據(jù)通信、任務載荷等技術不斷發(fā)展，無人機初步具備實戰(zhàn)化運用能力，并在阿富汗、伊拉克等局部沖突中大放異彩，展現(xiàn)出巨大軍事運用潛力。但隨著戰(zhàn)場環(huán)境日趨嚴苛，現(xiàn)有無人機自主性和載荷等能力有限，難以在強對抗環(huán)境下高效遂行復雜作戰(zhàn)任務。在此背景下，美軍聚焦大國競爭，由頂層戰(zhàn)略牽引，布局眾多項目以攻克關鍵技術，探索協(xié)同作戰(zhàn)樣式，謀求形成新質(zhì)作戰(zhàn)能力。

以頂層戰(zhàn)略加強規(guī)劃引導

2000年，美國防部在《無人機路線圖（2000-2025年）》中描述了未來有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)任務構(gòu)想，提出在指控、通信、導航、避障等支持下，密集編隊的有人和無人機可提供增強的突防和情監(jiān)偵等任務能力，并可根據(jù)戰(zhàn)場情況實時調(diào)整任務安排，發(fā)揮更高的任務效能。2013年，美國防部《無人系統(tǒng)綜合路線圖（2013-2038年）》首次明確提出有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)可大幅提升態(tài)勢感知、殺傷力、生存力及保障力，在亞太的“反介入/區(qū)域拒止”高強度作戰(zhàn)環(huán)境中發(fā)揮重要作用。

設立項目推進關鍵技術迭代演進

美國防部、各軍兵種先后開展包括“有人-無人集成能力”、“協(xié)同空域作戰(zhàn)”、“忠誠僚機”、“自主隊友科技”、“分布式戰(zhàn)斗管理”等研究項目，旨在解決包括安全通信網(wǎng)絡、高效互操作的軟硬件、可升級拓展的自主性、高性能機載處理器、人機接口、新型協(xié)同控制算法和網(wǎng)絡任務工具等關鍵技術，探索有人-無人機協(xié)同運用于貨物運輸、空中加油、區(qū)域封鎖、網(wǎng)電攻擊、防空壓制及其它常規(guī)空戰(zhàn)任務的潛力。

最新進展

啟動無人僚機大規(guī)模生產(chǎn)

美空軍通過“合作式作戰(zhàn)飛機”“低成本可消耗無人機技術”等項目，持續(xù)推進無人平臺建設。2023年3月，美空軍在2024財年預算申請文件中首次編列“合作式作戰(zhàn)飛機”項目，未來五年擬投入58億美元，研發(fā)可與下一代戰(zhàn)斗機或F-35協(xié)同作戰(zhàn)的無人平臺，擬采用“一架有人機搭配兩架無人僚機”的組合方式，遂行偵察監(jiān)視、火力打擊、電磁對抗等任務。該系列無人機將采用數(shù)字工程、敏捷軟件開發(fā)、開放系統(tǒng)架構(gòu)等新技術，預期成本在2000-4000萬美元區(qū)間（約為F-35A戰(zhàn)斗機當前出廠單價的25%-50%）。此外，美空軍持續(xù)推進XQ-58A無人機生產(chǎn)制造與交付工作，克拉托斯公司預計2023年內(nèi)完成初始生產(chǎn)批次全部12架機的制造，美空軍第96試驗聯(lián)隊已接受其中的2架無人機。

提升無人系統(tǒng)自主智能能力

美軍通過“天空博格人”“空戰(zhàn)進化”等項目著力打造人工智能控制算法，提高無人系統(tǒng)自主能力。“天空博格人”項目旨在研發(fā)基于開放系統(tǒng)架構(gòu)的人工智能軟件和控制系統(tǒng)。2021年以來，該項目自主核心系統(tǒng)已在克拉托斯公司UTAP-22、XQ-58A以及通用原子公司MQ-20等無人機上開展大量測試，驗證多項關鍵任務能力。2022年11月，美空軍高層表示，“天空博格人”已完成多輪實驗及軟件的最終演示，計劃于2024財年轉(zhuǎn)入“合作式作戰(zhàn)飛機”項目。2022年12月，美軍使用X-62A“飛行中可變穩(wěn)定性試驗飛機”分別搭載“自主空中作戰(zhàn)行動”和“空戰(zhàn)進化”系統(tǒng)進行與虛擬對手的超視距交戰(zhàn)和近距空中格斗演示驗證，進一步證明自主系統(tǒng)可靠性。

加強人類對無人機信任度研究

美空軍在2024財年預算申請文件中新增“實驗作戰(zhàn)單元”和“F-16實驗及下一代操作模型”（簡稱“毒液”）項目，以推進人機協(xié)同實戰(zhàn)化運用。其中，“實驗作戰(zhàn)單元”旨在探索條令生成、訓練組織、物資保障等相關任務規(guī)劃；“毒液”項目計劃在6架F-16戰(zhàn)斗機上增加自主代碼，實驗中由飛行員駕機起飛，隨后自主軟件在空中接管飛機控制權，通過“人在回路上”的方式演示驗證自主架構(gòu)和自主能力，建立飛行員對自主系統(tǒng)的信任，為“合作式作戰(zhàn)飛機”研發(fā)奠定技術基礎。

推動有人-無人平臺組網(wǎng)通信技術研究

未來有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)需依靠高效可靠的通信技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時共享。為此，美國持續(xù)探索5G、激光、太赫茲通信等新興技術建立高速、安全組網(wǎng)通信環(huán)境的可行性。2022年4月，洛馬公司“軍用5G”多網(wǎng)混合基站集成先進處理機，以將“云能力”引入戰(zhàn)術端，支撐在空、海、陸、天、網(wǎng)等作戰(zhàn)域間實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動決策。2022年9月，通用原子公司完成空對空激光通信演示驗證，以1.0千兆比特每秒的速度保持鏈路暢通并交換多類數(shù)據(jù)，提升無人機低截獲概率/低檢測概率通信的速率和抗干擾能力。2022年12月，美空軍研究實驗室完成首次太赫茲頻段機間通信實驗，為未來戰(zhàn)術級空域保密通信組網(wǎng)與群體智能大帶寬通信網(wǎng)絡建設奠定技術了技術基礎。

未來潛在作戰(zhàn)方式

在“有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)”發(fā)展框架下，具有一定自主性的無人機可作為有人機的“眼線”、“打手”或“助手”，在有人“長機”的指揮控制和其他必要支持下，充分發(fā)揮人的“算計”優(yōu)勢和機的“計算”優(yōu)勢。

偵察監(jiān)視

無人機可攜載紅外/光電傳感器、有源及無源探測雷達等載荷，與F-22、F-35A等隱身戰(zhàn)斗機編組作戰(zhàn)，拓展有人戰(zhàn)機態(tài)勢感知等能力。在低威脅環(huán)境中，RQ-4B、MQ-9A等非隱身無人機可在不同高度對導彈發(fā)射車等地面移動目標進行定位跟蹤，通過衛(wèi)星通信向有人機傳輸前沿態(tài)勢信息，并通過飛行員指揮引導無人機編隊伴飛、規(guī)避威脅和探測目標；在高威脅環(huán)境中，多架隱身無人機可使用被動傳感器從不同角度、不同高度對前沿空域進行探測，監(jiān)視對手戰(zhàn)斗機活動軌跡，第一時間進行識別和響應，減小己方高價值平臺暴露風險。

火力打擊

1架F-22或F-35戰(zhàn)斗機可控制2-5架掛載空空、空地導彈的無人機組成混合編隊。其中，無人機前出約150-200千米巡邏待戰(zhàn)；有人機保持電磁靜默，只接受由無人機、高空偵察機、偵察衛(wèi)星等傳輸?shù)膽?zhàn)場數(shù)據(jù)。進行攻擊時，有人機通過短脈沖信號指揮無人機發(fā)射機載武器，實施火力打擊。此外，美軍也在持續(xù)探索通過KC-46A加油機、C-17A運輸機、E-7A預警機等平臺在安全空域指控低成本可消耗無人機實施集群飽和打擊的可行性。

電磁對抗

隱身無人機可攜帶電子戰(zhàn)載荷與隱身戰(zhàn)斗機編隊，進入對手空域后對陸基雷達實施電磁干擾，壓縮其雷達探測范圍，為隱身戰(zhàn)斗機穿透一體化防空系統(tǒng)制造走廊。電磁型無人機可使用高功率微波、反輻射導彈等軟硬殺傷手段毀傷對手防空系統(tǒng)，隨后有人機編隊立刻切入，實施高強度火力打擊，快速消滅對手陸基雷達、指控中心等目標，遲滯其反擊手段。

影響分析

美軍從頂層戰(zhàn)略規(guī)劃著手，自上至下，廣泛布局有人無人協(xié)同作戰(zhàn)項目，打通技術攻關、裝備研制、作戰(zhàn)試驗、實戰(zhàn)運用鏈條，推動空中裝備體系適應強對抗戰(zhàn)場環(huán)境，塑造復雜戰(zhàn)場任務能力。

形成規(guī)模優(yōu)勢，實現(xiàn)以多打少以弱勝強

在美國國防預算約束下，成本已成為制約其航空裝備發(fā)展的重要因素。一方面，其他軍事強國的先進戰(zhàn)斗機、遠程空空導彈和一體化防空系統(tǒng)性能不斷提升，對美軍高價值隱身戰(zhàn)機構(gòu)成極大威脅，難以保證戰(zhàn)場效費比，大量使用無人裝備可有效降低或避免高價值戰(zhàn)機和飛行員的損失。另一方面，美軍現(xiàn)役航空裝備研制和保障成本不斷提升，飛行員培養(yǎng)和訓練周期持續(xù)增長，無人僚機具有研發(fā)周期短、更新迭代快、應用門檻低等特點，美軍的無人僚機發(fā)展具有數(shù)量規(guī)模大、采用模塊化架構(gòu)、注重成本性能平衡等優(yōu)勢。隨著“合作式作戰(zhàn)飛機”項目的實施，美軍將大幅增加其空中作戰(zhàn)裝備數(shù)量，在短期內(nèi)形成新質(zhì)空中作戰(zhàn)力量體系，實現(xiàn)有人裝備的能力拓展，在數(shù)量規(guī)模層面形成空戰(zhàn)優(yōu)勢。

持續(xù)提升軍事智能技術成熟度，加速新興技術實用化進程

美軍高度重視新興技術在軍事領域的應用發(fā)展，無人裝備和人機協(xié)同成為人工智能等技術的重要發(fā)展方向，美國防部、各軍兵種開展大量項目研究，突破編隊協(xié)同、自主決策等多項關鍵技術，大幅提升體系作戰(zhàn)能力。目前，美軍布局的多個相關項目已取得實質(zhì)性進展，正深度融入其當前軍事作戰(zhàn)體系，凸顯實用化效果。美軍加快在人工智能等多個新興技術發(fā)展，形成對中俄軍事領域技術突襲，逐步形成智能化戰(zhàn)爭背景下新的非對稱優(yōu)勢。

結(jié)束語

美軍加速構(gòu)建有人-無人協(xié)同的新型作戰(zhàn)體系，發(fā)揮有人機決策優(yōu)勢，無人機高機動、成本低、可消耗等優(yōu)勢，實現(xiàn)有人機與無人機之間以及整個作戰(zhàn)體系的信息和資源共享，解決先進有人機機隊規(guī)模與武器掛載能力有限的短板，增強有人機生存能力和作戰(zhàn)效能，同時獲得空戰(zhàn)場對抗的質(zhì)量優(yōu)勢和數(shù)量優(yōu)勢。未來，美軍將構(gòu)建出以有人機為核心、各類無人機為支撐的先進協(xié)同空戰(zhàn)體系，依托低成本可消耗、人機協(xié)同打擊、多輪持續(xù)火力等優(yōu)勢，可能顛覆傳統(tǒng)的“對等消耗”式作戰(zhàn)模式，形成“單向傷亡”的新型作戰(zhàn)模式，顛覆未來空中戰(zhàn)場形態(tài)，奪取未來空中作戰(zhàn)勝勢。