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摘要

加拿大陸軍(CA)目前缺乏地基防空(GBAD)能力,使地面部隊和重要設施容易受到現代空中威脅。本報告通過概述和分析現代空中威脅、最近使用這些威脅的沖突以及能夠對抗這些威脅的戰術級GBAD系統,來幫助CA采購決策。分析的重點是研究每個系統能夠有效地對付和擊敗哪些空中威脅類型。這項研究將進一步幫助開發GBAD的兵棋推演和戰斗模擬實驗。

對國防和安全的意義

加拿大國防政策“強大、安全、參與”(SSE)已經將購買GBAD系統和相關彈藥確定為一個高度優先的國防目標(第34號倡議)。新的GBAD能力應該有能力在遠征和國內軍事行動中提供戰術級防空,以應對日益多樣化和技術先進的空中威脅。本科學報告(SR)對現代空中威脅和地基防空系統進行了最新的審查和分析,以幫助實現這一關鍵目標。

1 引言

加拿大陸軍(CA)目前缺乏地基防空(GBAD)能力,使地面部隊和重要設施容易受到現代空中威脅。加拿大國防政策“強大、安全、參與”(SSE)已經將購買GBAD系統和相關彈藥確定為高度優先的國防目標(第34號倡議)[1]。新的GBAD能力應該有能力在遠征和國內軍事行動中提供戰術級防空,以應對日益多樣化和技術先進的空中威脅。

戰術級防空的高度重要性已經在最近的幾次沖突中得到了證明。這包括俄烏戰爭、2020年的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭和2021年的以色列-巴勒斯坦危機。這些沖突的特點是廣泛使用現代火箭、火炮和迫擊炮(RAM)彈藥,以及武器化和監視無人駕駛飛機系統(UAS)。

為了實現這一目標,加拿大陸軍的陸地需求主任(DLR)目前正在探索GBAD的采購方案。為此,DLR要求CA作戰研究和分析小組(CA ORAT)進行兵棋推演和作戰模擬實驗,以評估不同的GBAD系統方案在不同的作戰情況下的相對有效性。本報告支持這一目標,提供了對現代空中威脅的最新審查和分析,以及描述能夠對抗這些威脅的各種GBAD系統方案。

本報告的分析范圍集中在戰術級的空中威脅和防空系統上,這些威脅歷來屬于CA的職責和組織結構。因此,這里不考慮作戰級別的高空威脅,如彈道導彈。

報告首先分析了每個相關的空中威脅類型。描述了每種威脅的現代(即最先進的)版本,并提供了近期沖突中使用這些威脅的例子。然后探討了戰術層面的地基防空系統選擇。分析的重點是研究每種系統能夠有效地對付和擊敗哪些空中威脅類型。研究報告最后提出了發展的步驟。這包括進行桌面兵棋推演和研討會討論,以更徹底地研究本報告中提出的威脅和系統選項

2 高度優先的空中威脅概述

2.1 火箭彈、火炮和迫擊炮(RAM)

火箭彈、火炮和迫擊炮(RAM)彈藥由于被歸類為間接火力威脅,所以傳統上被歸為一類。

火箭彈是短程無制導的發動機推進彈藥,帶有高爆炸性的彈頭,從滑膛管發射[2]。這種廉價和簡單的發射機制使火箭的使用對常規和非正規戰爭(如叛亂)都很有吸引力[3],因為叛亂部隊能夠發射大量的火箭彈(盡管往往精度有限),然后在反炮擊之前迅速撤退。此外,火箭彈及其相關的發射器具有高度的機動性,國家和非國家行為者都很容易獲得,使其高度擴散[4]。火箭彈經常被用來瞄準集結區、防空地點、防御陣地和其他關鍵空間[4]。

多管火箭系統(MLRS)的發展為解決單個火箭彈精度不足的問題提出了一個解決方案,允許以密集的射速提高單個目標或目標區域的整體命中概率。多管火箭炮系統包括一個移動平臺,通常是一輛軍用卡車,可容納多個發射器、一個重新裝載平臺和不同類型的火箭,以及一個火控系統[5]。最近開發的俄羅斯9A52-4 "龍卷風 "取代了傳統的BM-30 "斯默奇",代表了多管火箭炮技術的最新成果。它包括一個自動數字火控系統,用于自動獲取目標和瞄準,可以在乘員艙內進行[5]。這使得 "龍卷風 "可以在10秒內完成一次火箭彈發射。然后,卡車平臺可以迅速重新定位,以避免反擊,并重新裝彈,準備進行另一次攻擊[6]。基本的 "龍卷風 "火箭彈的最大預期射程是90公里,它們可以使用高爆反坦克(HEAT)子彈藥來擊潰裝甲車輛[7]。升級后的 "龍卷風-S "火箭彈使用全球導航衛星系統(GLONASS)制導,推測射程為120公里[6]。這些多管火箭炮的升級版目前由俄羅斯軍隊使用[8],也可用于出口[9]。第2.3節介紹了多管火箭炮最近是如何與先進的情報、監視和偵察(ISR)能力相結合以達到破壞性效果的。

火箭彈在最近的一些沖突中發揮了關鍵的作用。卡薩姆火箭彈是在加沙地帶生產的短程火箭彈,在正在進行的以色列-巴勒斯坦沖突中被哈馬斯武裝分子廣泛使用[10]。此外,2021年8月,伊斯蘭國呼羅珊(ISIS-K)組織對阿富汗的哈米德-卡爾扎伊國際機場發動攻擊,發射了大約6枚107毫米的火炮火箭彈[11]。其中一枚火箭彈沒有擊中機場目標,落入喀布爾的街道,危及平民。

火炮是由榴彈炮發射的彈丸、炸藥或引信。它們通常被用于步兵支援,以削弱對方的力量[12],并經常針對人員以及輕型和裝甲車輛。與迫擊炮系統相比,榴彈炮通常具有中等角度的彈道和更長的射程。

中國的SH-15是一種最先進的自行式1榴彈炮,射程為50公里。它可以使用各種先進的制導炮彈,射速在4到6發/分鐘之間[13]。同樣,俄羅斯的2S35 Koalitsiya-SV自行榴彈炮可以在超過70公里的范圍內保持高射速[14]。榴彈炮組可以由人員牽引或安裝在車輛上,可以快速部署[13]。

迫擊炮是典型的便攜式炮口武器,從光滑的炮管中以高爆彈道發射射程較短的爆炸性彈丸。迫擊炮的射擊通常比火箭彈更精確,但其成功操作更復雜,發射器也更昂貴,因此與火箭彈相比,非國家行為者較難獲得迫擊炮[3]。迫擊炮的射程比其他間接火力系統短[15],通常用于對付區域目標,如暴露的部隊或停放的飛機[3]。迫擊炮通常比榴彈炮更輕,更便于攜帶,而且經常被嵌入到步兵部隊中。

中國的PLL-05自行火炮-迫擊炮系統是一種車載迫擊炮發射器,大約從2005年開始使用。迫擊炮彈聲稱最大射程為9.3公里,可以穿透90毫米的常規鋼裝甲[16]。PLL-05能夠發射GP120A制導迫擊炮彈,其特點是射程為2到7.5公里,據說對緩慢移動的坦克的命中率為90%[16]。最近開發了一個更新的型號,據說在2021年初的實彈演習中進行了測試。據稱,更新后的模型更加精確,射速比前一代更高。它還具有提高速度、機動性和使用簡單的特點,其弧形彈道使其適合于在山地的應用[17]。俄羅斯的迫擊炮載具2S4 Tyulpan可以容納240毫米的重型迫擊炮,可以用來對不動的堅固防御陣地達到高度破壞性的效果[18]。2B9 Vasilek是一種更便攜的82毫米自動快速發射迫擊炮,射程超過4公里。它在敘利亞內戰期間和俄烏沖突期間被雙方廣泛使用[19]。中國的W99迫擊炮在外觀上與Vasilek相似,特點也近乎相同。

RAM是一類高度擴散的空中威脅,使得加拿大陸軍可能會越來越多地遇到它們。它們對人員、設施和車輛構成重大威脅,這使它們被歸類為極高風險[20]。

2.2 無人駕駛飛機系統(UAS) 1級(小型)

無人機系統是由北大西洋公約組織(NATO)分類系統根據其大小和重量進行分類的無人機[21]。較大的UAS分類由固定翼飛機組成,屬于第2和第3類(如全球鷹)[22]。第1類無人機系統是指150公斤及以下的無人機系統,該類別進一步細分為小型(20-150公斤)、迷你(2-20公斤)和微型(小于2公斤)[21],最近又增加了納米類別,包括重量只有幾克的無人機系統(例如,黑蜂)[23]。2級和3級無人機系統通常是極其昂貴的資產,而較小的無人機系統則相對便宜,并且容易被大量的國家和非國家行為者獲得。小型無人機系統對游擊隊組織特別有吸引力,因為其成本相對較低,便于攜帶,能夠從任何地方發射,而且可探測性低。

無人機系統可用于執行情報、監視和偵察(ISR)行動,可為情報、監視、目標獲取和偵察(ISTAR)提供目標和跟蹤支持,并可用于探測敵方資產,通過將敵方位置傳回總部來提示RAM攻擊。2014年7月,由64輛坦克、BMP戰車、工程車和卡車組成的三個烏克蘭軍隊旅在烏克蘭Zelelonpillya村附近遭到攻擊,這證明了使用UAS發揮ISR作用的潛在影響[24]。俄羅斯軍隊使用Orlan-10無人機進行ISR[24]。烏克蘭部隊成功擊落了其中一架無人機,但是俄羅斯人獲得了烏克蘭旅的位置坐標,并使用多管火箭炮從俄羅斯境內向烏克蘭營地發射了一連串122毫米的格拉德火箭。這次攻擊使該旅陷入癱瘓,并導致兩個營的車輛和設備被毀[24]。

另外,無人機系統也可以被用作武器平臺,要么通過運輸要發射或投擲到目標上的彈藥有效載荷,要么通過直接與目標相撞的裝有爆炸物的無人機系統(即游蕩的彈藥或 "自殺式無人機")[3]。武器化的無人機系統可用于攻擊廣泛的資產,包括設備(降落的飛機、輕型車輛)、油箱、軍事和民用設施以及人員。游蕩彈藥(LM)可以從遠處發射,打擊各種地面目標,如雷達裝置、防空系統和車輛。LM通常包括一個攝像機有效載荷,使LM操作員能夠定位并監視潛在目標。然后,LM能夠選擇一個最佳的目標和時間,在高空盤旋時進行攻擊[25]。由于與其他具有類似效果的武器選擇(例如,空對地導彈)相比,LM的成本相對低廉,因此其使用量激增[25]。

在2020年阿塞拜疆和亞美尼亞的沖突中,沖突雙方都廣泛使用了無人機系統進行ISR、空中打擊以及LM[26]。亞美尼亞部隊使用了本土的HRESH LM,而阿塞拜疆的機隊則由以色列開發的各種LM(Harop、Orbiter和SkyStriker),以及一些以色列的監視UAS和土耳其的Bayraktar TB2戰斗UAS組成[26]。阿塞拜疆部隊使用的優勢和更多樣化的無人機系統艦隊確保了他們在戰場上的主導地位,使他們能夠摧毀亞美尼亞的防空系統和地面資產[27]。

小型無人機系統可以通過同時引導大量裝載一次性彈藥的無人機系統對目標進行蜂群攻擊[3]。UAS群是最近的一種現象,由于UAS控制系統的自主性不斷增強而得以實現,而且隨著技術的進步,它們的復雜程度也將不斷提高。先進的無人機系統群能夠交換實時數據,并作為一個單一的實體運作,自主導航并保持空間以避免碰撞[28]。最近的蜂群事件包括2018年1月自由阿拉維派運動對敘利亞境內俄羅斯軍事資產的攻擊。10架無人機系統瞄準了俄羅斯的赫梅門空軍基地,而3架無人機系統同時襲擊了塔爾圖斯海軍設施[29]。這些無人機系統每個都裝有10枚簡易空投彈藥,并被預先設定為在俄羅斯基地釋放其有效載荷。據報道,在2021年,以色列軍隊使用了一群無人機系統來定位和擊敗哈馬斯的目標[28]。

總的來說,第1類無人機系統由于其相對較低的成本、高可用性、低可探測性、不可預測的飛行軌跡和蜂群能力,對陸地部隊構成了重大的現代威脅。

2.3 旋轉翼(RW)和固定翼(FW)飛機

旋轉翼(RW)飛機是指軍用或民用直升機。旋轉翼飛機可以懸停,并有能力靠近地面飛行,使其具有探測和攻擊的挑戰性。它們可用于ISR任務,或作為槍支、火箭和導彈(包括制導和非制導)等武器的平臺。RW經常針對暴露的部隊、輕型和裝甲車輛、車隊和指揮中心[4]。大多數國家都擁有一支軍用直升機機隊,其中最大的三支機隊由美國、俄羅斯和中國持有[30]。

另外,固定翼(FW)飛機使用機翼來產生升力,包括轟炸機、戰斗機、偵察機和監視機。轟炸機可以在離目標很遠的地方保持一個安全的高度,從那里它們能夠投擲遠距離空射武器,如巡航導彈或空對地炸彈[3]。轟炸機通常以港口、后勤地區、人口中心、輕型和裝甲車輛或人員編隊為目標[4]。戰斗機由于其電磁(EM)特性而更難被發現,因此通常比轟炸機更具生存能力[31]。它們可以深入到被防御區域,投擲短程武器,如制導彈藥和無制導炸彈,同時還可以進行ISR[3]。以對地打擊能力為特征的軍用FW的成本通常對較小的組織來說是難以承受的,但許多國家擁有一支機隊。

RW和FW飛機經常在現代軍事行動中發揮突出作用。中國的機隊包括現代化的成都殲-20隱形戰斗機,它具有先進的隱形和精確打擊能力[33]。殲-20的雙座型將使第二名飛行員能夠執行補充任務,如對隨行的無人機系統群提供指揮和控制[34]。

在2008年俄格戰爭期間取得有限的空中成功后,俄羅斯也升級了他們的RW和FW飛機[35]。蘇-57是一種多功能戰斗機,目前正在進行測試。它代表了俄羅斯空軍的第一種隱形作戰飛機。據報道,雙引擎設計、尺寸和形狀使其具有與美國F-22隱形戰斗機相媲美的特性。俄羅斯將繼續依賴他們的現代非隱身蘇-35S戰斗機和蘇-30SM2攻擊機,直到蘇-57達到全面生產,預計在20世紀中期[35]。在RW飛機方面,俄羅斯一直在通過升級米-24和米-28攻擊直升機以及采購新的卡-52偵察-攻擊直升機來實現其機隊的現代化。

2.4 空對地導彈和炸彈(ASM&B)

空對地導彈(ASM)是從空中平臺發射的精確制導彈藥,針對地面目標,如民用基礎設施(如橋梁)、裝甲車輛、監視和探測站、點狀目標或防空系統[4]。反坦克導彈的攻擊范圍可因其復雜程度而有很大不同。由于生產國的大量出口,許多國家的空軍都擁有ASM[4]。

美國的 "地獄火 "導彈是一種被二十多個國家采用的反坦克導彈,它可以從RW或FW發射,可以瞄準固定和移動目標(包括坦克和掩體),最大射程為7至8公里[36]。俄羅斯的Kh-59MK2反艦導彈是由Kh-59MK反艦導彈改編的最先進的對地攻擊反艦導彈。它具有雷達和光電(EO)制導功能,據說最大射程為285公里[37]。

空對地炸彈是從飛機上投放的,通常用于攻擊人員和物資。通用航空炸彈可以是自由落體的,也可以是精確攻擊的制導炸彈。俄羅斯的FAB-500ShN就是一個傳統的通用自由落體航空炸彈的例子,它含有218公斤的高爆炸力[38]。

2.5 超視距反坦克制導導彈(BLOS ATGM)

超視距反坦克導彈(BLOS ATGM)是用于精確攻擊固定或移動點目標的制導導彈,使其在打擊高價值目標如裝甲車輛、著陸飛機和結構物時特別有效[3]。與其他機載武器相比,BLOS反坦克導彈通常非常昂貴[3]。

現代BLOS反坦克導彈的特點是技術水平越來越高,使其成為一種重要的空中威脅。歐洲的Moyenne Portée導彈(MMP)是一種最先進的BLOS反坦克導彈,可以作為一種便攜式武器使用,也可以安裝在車輛上以提高機動性。MMP具有很高的彈頭穿透力,使其對裝甲車輛(采用頂部攻擊飛行模式)和加固結構下的目標(采用直接攻擊飛行模式)非常有效[39] 。MMP使用紅外尋的器來識別和鎖定目標,然而,最近的進展允許補充使用觀測無人機,即小型無人機系統,它能夠準確地確定目標位置,以便更準確地進行反坦克導彈瞄準[40]。MMP的最大射程為6公里[39],但類似的BLOS反坦克導彈,如Rafael的Spike非視線(NLOS),可以實現高達30公里的擴展射程[3]。俄羅斯的9K129 Kornet反坦克導彈是一個類似的先進系統,使用激光束騎射的視線制導。Kornet系統是便攜式的,有效射程從100米到10公里,并由一些非北約國家和各種非國家行為者操作[41]。在2021年底,俄羅斯國防部發布了視頻資料,證明他們的獵戶座作戰無人機系統能夠發射新的空射型Kornet反坦克導彈[42]。

2.6 巡航導彈(CM)

巡航導彈(CM)是依靠空氣動力升力維持飛行的制導導彈,直到擊中其地面目標。目標通常包括地緣政治中心、人口中心、民用或軍用機場和海港、指揮所或暴露的部隊[4]。炸彈可以從各種平臺發射,包括飛機、艦艇、潛艇和地面發射器[3]。由于CM的電磁橫截面小,其近地飛行模式,以及從任何方向攻擊的能力,因此檢測和攔截CM具有挑戰性。此外,如果CM具有超音速,就像許多現代CM的情況一樣,潛在的攔截窗口就會大大縮短[3]。集束彈藥價格低廉、堅固耐用、能夠進行精確攻擊,因此在全球范圍內被廣泛使用[4]。

在2020年美國國會的一系列會議上,人們認識到中國人民解放軍目前在陸基巡航導彈射程方面比北約國家有很大優勢[43]。中國的CJ-10(地射型)和CJ-20(空射型)是亞音速巡航導彈,據推測射程超過1500公里[44]。CJ-100是一個超音速版本,據說射程為2000至3000公里。預計它將在2023年全面投入使用。其他最先進的巡航導彈包括Hoveyzeh(或Soumar),這是一種伊朗地面發射的CM,帶有常規彈頭,聲稱射程為2000至3000公里[45]。3M-22 Zircon(或Tsirkon)高超音速導彈是一種俄羅斯巡航導彈,目前正在開發中。據稱 "鋯石"的最大速度為8-9馬赫,最大射程為1000公里[46]。

3 戰術級地基防空系統概述

3.1 短程防空動能系統

短程防空(SHORAD)系統采用動能武器,在相對較短的距離(幾公里或更短)內對付空中威脅。這里將描述三種類型的SHORAD,即速射炮系統或自動炮,固定或安裝的地對空導彈(SAM),以及可拆裝的便攜式短程地對空導彈。

3.1.1 速射炮系統

速射炮系統GBAD的概念類似于更成熟的海軍炮基近程武器系統(CIWS),但被調整為陸上作戰。CIWS使用雷達探測和跟蹤威脅,安裝的火炮組件自動瞄準并攻擊探測到的威脅。陸基法蘭克斯武器系統,也被稱為 "百夫長",是由雷神公司在傳統的MK 15法蘭克斯CIWS基礎上開發的。它已被用于各種戰區(如伊拉克、阿富汗),以防御基地的RAM威脅[47]。“百夫長”系統是移動式的,安裝在有輪子的拖車上,使用一門六管加特林炮,可以以每分鐘3000至4500發的速度發射彈藥。目前正在開發一種可能的高能激光(HEL)輔助系統,如果百夫長炮的彈藥耗盡,它將提供補充支持[47](關于激光系統的更多信息,見第3.3.1節)。“百夫長”在短距離內對RAM和UAS威脅是有效的。該系統的移動式卡車安裝選項也可以實現快速部署[48]。“百夫長”目前被美國和英國軍隊使用,2018年,其制造商雷神公司贏得了與美國軍隊的反RAM(C-RAM)合同,以提供“百夫長”系統,以及相關的培訓和后勤支持和維持[49]。

3.1.2 基于固定地對空導彈的系統

基于薩姆的固定式GBAD系統一般由傳感器、地面發射器、攔截薩姆和發射單元組成。本節所考慮的基于薩姆的系統是戰術級的短程GBAD系統,而不是較長距離的地面發射導彈系統,如美國的愛國者、終端高空區域防御(THAAD)系統、以色列的大衛吊索或挪威的NASAMS。

美國陸軍最近一直在探索各種GBAD系統選項,以支持他們的間接火力防護能力(IFPC)計劃,該計劃旨在對抗CM以及UAS和RAM威脅[50]。在IFPC項目中考慮了兩個系統。鐵穹,由以色列國防公司Rafael開發,與美國公司Raytheon合作,后者將提供導彈攔截器(用美國開發的SkyHunter攔截器取代以色列的Tamir攔截器)。"持久之盾",由美國國防公司Dynetics提出,也是與雷神公司合作,后者將提供不同的導彈攔截器(空對空AIM-9X "側衛 "導彈),而擬議的發射器將是先前被美國陸軍放棄的多任務發射器(MML)項目的改進版[52]。為了支持美國陸軍的決策,2021年在新墨西哥州的白沙導彈發射場舉行了一次 "射擊 "實彈比賽。在這次演習中考慮的標準包括系統當前和未來擊敗CM和RAM威脅的能力、系統的技術成熟度、以及貨幣成本[53]。美國陸軍最終表示擔心,鐵穹系統將難以與現有的美國陸軍戰斗管理系統整合[53]。據推測,這就是Dynetics-Raytheon團隊最終贏得IFPC合同的主要原因[53]。鐵穹 "和 "持久之盾 "系統都將在以下章節中介紹。

"鐵穹"是一種SHORAD系統,最初由拉斐爾公司于2005年開發。自2011年被以色列國防軍部署以來,它已被證明能有效地攔截火箭彈[54]。這在最近2021年巴勒斯坦團體哈馬斯和以色列之間的沖突中得到了強調。在不到兩周的時間里,哈馬斯從加沙地帶向以色列領土發射了3150多枚火箭彈。據報道,部署在以色列領土上的 "鐵穹 "電池攔截了大約90%的入境火箭彈威脅[55]。鐵穹半移動電池由多個部分組成:靜態多功能雷達,稱為探測和跟蹤雷達(DTR);三個或四個導彈發射單元(MFU),每個單元攜帶20枚塔米爾導彈攔截器;一個導彈補給車(MSV),攜帶兩批20枚塔米爾導彈;電源單元;通信站;以及戰斗管理和控制(BMC),作為指揮所[54]。鐵穹電池的安裝時間,從定位到準備就緒,估計為45分鐘[54]。一旦投入使用,鐵穹的功能如下:DTR掃描威脅,一旦發現潛在的目標,DTR就會對其進行跟蹤和分類,并將數據發送給BMC,后者提供交戰授權,并選擇一個MFU進行發射(取決于所選擇的模式)[54]。一枚 "塔米爾 "導彈被發射出去,并得到來自DTR的中途制導修正的幫助,直到 "塔米爾 "自身的主動雷達尋的系統獲得目標。使用比例導航制導邏輯,"塔米爾 "被引導到計算出的目標未來位置的方向。塔米爾 "11公斤高爆彈頭配備了激光接近引信,以確保導彈一旦接近目標就會引爆,以增加攔截的概率[54]。塔米爾導彈的有效射程為1至10公里,最大高度為3000米,最高速度為755米/秒(2.2馬赫)[54]。鐵穹 "對RAM、CM、UAS、精確制導導彈有效,并具有日/夜和全天候的能力[56]。為了減少攔截導彈的開支,鐵穹可以被設置為不攻擊那些被計算出彈著點在定義的保護區域之外的潛在威脅[56]。為了應對美國陸軍應對CM攻擊的緊急能力缺口,最近購買了兩座鐵穹炮臺[57],其中一座將部署在關島進行鐵島行動[58]。美國海軍陸戰隊(USMC)正在測試將 "鐵穹 "的組件整合到他們自己的空中防御架構中,用于其中程攔截能力(MRIC)項目[52]。美國海軍陸戰隊版本的鐵穹被稱為SkyHunter系統,可以安裝在拖車上(例如,奧什科什公司的中型戰術車輛替換拖車),或安裝在聯合輕型戰術車輛上以提高機動性[59]。目前正在進行測試和開發。

“持久之盾”是Dynetics和雷神公司為完成美國陸軍IFPC項目而提出的建議。它將被整合到綜合防空和導彈防御作戰指揮系統(IBCS)中,由現有的美國哨兵雷達系統作為傳感器。地面發射器以多任務發射器為基礎,這個項目在之前由于關鍵的設計問題而被放棄后被重新利用[60]。據報道,Dynetics公司已經對設計問題進行了研究,結果是重新設計了堆棧系統并簡化了生產[53]。用于 "持久之盾 "的導彈攔截器是AIM-9X "側衛",這是一種傳統的空中發射導彈,由雷神公司開發和生產,最大射程為10公里[61]。它配備了成像紅外(IIR)歸位(熱成像),用于導彈制導。彈頭由194根鈦合金破片組成的高爆(HE)破片組成,并配備了名為光學目標探測器(OTD)的激光接近引信[61]。AIM-9X "側衛 "是作為空對空導彈(AAM)開發的,但在 "持久之盾 "項目中被應用為SAM,導致成像紅外尋的器可能出現加熱問題[60]。據稱,"持久之盾 "對CM和UAS是有效的,而C-RAM能力則計劃在以后的階段開發[62]。

3.1.3 多效應器系統

萊茵金屬防務公司開發了一種多效應器防空系統--歐瑞康天盾C-RAM,它將歐瑞康左輪手槍C-RAM系統(見3.1.1節)與其他效應器如薩姆地面發射器(見3.1.2節)相結合。歐瑞康火力中心控制這兩個系統,并決定用最合適的效應器來對付特定的空中威脅[63]。據報道,使用這種多效應器的方法,"天盾"可以在高達4公里的范圍內攻擊RAM、UAS、CM、制導導彈、智能炸彈、RW和FW[63]。Oerlikon Skyranger是該系統的移動式車載版本,它將速射炮與額外的導彈攔截器相結合[64]。

3.1.4 可拆卸的便攜式短程攔截器

可拆卸式短程攔截器GBAD的概念是基于便攜式防空系統(MANPADS),由便攜式短程地對空導彈發射器和導彈組成,這些導彈通常配備有制導能力。美國陸軍遺留的便攜式防空系統是 "毒刺"發射器和相關導彈,在未來幾年內將被淘汰。美國陸軍目前正在探索替代系統的方案,該系統將能夠對付FW和RW飛機,以及1級和2級的UAS[65]。

歐洲MBDA導彈系統公司的米斯特拉系統是一種輕型(約40公斤)便攜式防空系統,其發射器安裝在一個三角架上,采用的是 "米斯特拉"導彈[66]。米斯特拉導彈具有熱尋的能力,對低紅外信號的飛機如無人機系統很敏感。它的導航依賴于帶有陀螺穩定功能的紅外尋的系統,同時一個可移動的鴨舌帽控制飛行[67]。最新的Mistral-3導彈最大速度可達930米/秒(2.7馬赫),對FW和RW飛機以及UAS的有效射程為0.5至7.5公里,可達到5公里的高度,并具有改進的圖像處理能力[67]。高爆裂Mistral彈頭重3公斤,有一個激光近炸引信和一個接觸引信以確保引爆[66]。MBDA公司的文獻聲稱,其Mistral MANPADS使用Mistral-3導彈對付包括UAS、FW作戰飛機和RW在內的各種威脅,證明其交戰率為97%[66]。Mistral單兵攜帶防空系統目前已被許多國家使用(或已簽署交付合同),包括新西蘭、匈牙利、愛沙尼亞和塞爾維亞[67]。

泰利斯集團開發的便攜式防空系統被稱為下一代輕型多管發射器(LML-NG)。LML-NG由一個三角架和一個頭部組件組成,總重量為53公斤[68]。該發射器的負載能力為三枚 "星痕 "導彈,可以快速連續發射[68]。LML-NG使用激光束騎射系統,擁有日夜自動跟蹤目標的能力,可選紅外攝像機,并具有可選識別敵我的能力(IFF)。光學頭包含Starstreak激光制導模塊和光學穩定系統,用于獲取和跟蹤目標,而控制手柄用于導彈發射和控制。LML-NG有自動和手動目標跟蹤模式[68]。Starstreak導彈的射程為7公里,最大高度為5公里,最大速度為1029米/秒(3馬赫)。它可以對付FW和RW飛機以及UAS。LML-NG目前由英國武裝部隊使用[69],它建立在他們以前的Blowpipe和Javelin地對空導彈之上。

瑞典航空航天和國防公司薩博已經開發了自己的便攜式防空系統,其中Robotsystem 70 Next Generation(RBS 70 NG)系統是最新版本[70]。RBS 70 NG由支架、瞄準系統和Bolide導彈組成,重87公斤,有一個集成的熱成像儀,可在白天和夜間使用,并具有IFF[71]。在目標交戰過程中,炮手使用拇指操縱桿將目標對準陀螺儀瞄準器橫軸的中間位置,發射博利德導彈并使用拇指操縱桿保持瞄準,由薩博自動跟蹤技術輔助以提高命中概率[70]。博利德導彈的彈頭包括一個多用途破片形炸藥(3000個鎢球)和一個激光近程引信。導彈制導系統采用脈沖激光束騎射技術。Bolide的射程為0.25至8公里,最大高度為5000米,最大速度為2馬赫,對FW、RW、CM和UAS有效[70]。博利德導彈制導系統對干擾等反制措施具有免疫力[71]。RBS 70 NG被各大洲的十幾個國家使用[71]。

3.1.5 基于地對空導彈的掛載系統

在第3.1.4節中提到的大多數便攜式防空系統都有能夠安裝在車輛上的版本,以提高機動性。Mistral有Mistral Atlas RC,它可以安裝在輕型裝甲車上[72]。LML-NG可以安裝在幾種車輛上[68]。RBS 70 NG有一個安裝版本,即RBS 70車載導彈(VLM),用于輪式和履帶式車輛[70]。

美國陸軍臨時機動短程防空(IM-SHORAD)系統使用通用動力陸地系統公司(GDLS)的 "斯崔克 "A1步兵戰車作為移動傳感器和武器平臺,能夠擊敗FW、RW和2類及1類(小型)無人機系統[73]。IM-SHORAD裝備了各種武器,包括雷神公司的 "毒刺 "車載通用發射器(SVUL)的安裝版本[73]。美國陸軍MANPADS "毒刺 "替換項目包括要求導彈與IM-SHORAD SVUL兼容[65]。

3.2 干擾和欺騙

目前大多數的無人機系統都是通過其與操作者的無線電頻率(RF)連接來控制的。另外,它們的飛行路徑可以通過全球導航衛星系統(GNSS)信號進行編程來確定方向。此外,一些彈藥采用近距離引信,使用小型雷達來計算它們與目標或地面的距離,目的是通過在撞擊前引爆來實現最大的破壞[3]。精確制導彈藥也可使用GNSS制導進行瞄準[74]。這包括巡航導彈、彈道導彈、高級迫擊炮彈和飛機投擲的炸彈[3]。用于攔截無人機系統的一種常見技術,也可能對上述其他威脅有效,就是干擾和欺騙它們賴以導航的信號[3]。

干擾是指射頻(包括無線保真[WiFi])干擾或全球導航衛星系統干擾。射頻干擾試圖通過在無人機系統使用的通信頻譜中產生射頻干擾來切斷無人機系統和其操作者之間的聯系[75],導致無人機系統安全著陸或返航[76]。全球導航衛星系統干擾通過破壞其衛星鏈接來阻礙無人機系統的導航[76]。被切斷的UAS要么降落,要么懸停,要么返回。依靠GNSS信號,如美國的全球定位系統(GPS)或俄羅斯的全球導航衛星系統(GLONASS)進行導航的自主UAS有可能受到GNSS干擾[75]。GNSS干擾的一個缺點是,其使用可能會對民用信號造成干擾,特別是在城市地區[75]。使用射頻或GNSS的彈藥也有可能受到干擾,導致其信號中斷并降低其精確度。然而,現代的彈藥通常提供了對干擾攻擊的保護[3]。

欺騙依賴于發射虛假信號,目的是為了控制無人機系統(射頻欺騙),或混淆或破壞其導航(GNSS欺騙)[75]。在這兩種情況下,其目的都是為了安全降落或送UAS威脅回家。

許多現代系統的特點是混合使用攔截技術,以提高反無人機系統(C-UAS)防御系統的穩健性。最常見的組合是射頻干擾和GNSS干擾[76]。這種防御系統的一個注意事項是,無人機系統行業一直在快速發展,以對抗干擾和欺騙攻擊[75]。例如,一些無人機系統可能使用跳頻,在檢測到干擾攻擊時進行規避動作,或者不使用射頻和GNSS,操作者使用具有長期演進(LTE)網絡能力的電話(不受范圍限制)來控制無人機系統[76]。應該注意的是,由于對民用信號的干擾,在城市地區使用這些拒絕技術可能會有問題,但互動半徑有限的定向系統可以為這個問題提供一個解決方案[75],盡管它在對付成群的無人機系統時可能仍然會有問題[76]。下段提供了一些現代干擾和欺騙C-UAS系統的例子。

法國CS集團的Boreades是一個固定的地面系統,可以探測(使用雷達、EO/IR和RF探測)和吸引(使用RF和GNSS干擾)寬度為2米及以下的UAS[77]。澳大利亞公司Droneshield發布了一款定向手持式射頻干擾器,并可選擇GNSS干擾功能,稱為DroneGun MKIII。DroneGun的有效射程為500米,但不具備內在的UAS檢測器,而是依靠操作者的檢測[78]。其預期效果是使UAS降落或將其送回家,和/或中斷對操作員的視頻傳輸[79]。美國陸軍在2021年對DroneGun MKIII進行了評估,以便將來有可能投入使用[80]。美國國防公司雷神公司開發了一個名為Windshear的C-UAS系統,該系統可以檢測(使用射頻、雷達、聲學和EO/IR)并使用射頻干擾、射頻欺騙以及其他可能的效應器在一個開放的架構概念下與廣泛的UAS交戰。人工智能幫助Windshear操作人員確定適用于威脅的最佳效應器[81]。以色列國防公司Elbit提供了一個移動式車載C-UAS系統,即ReDrone Vehicular Tactical System,可以在幾公里范圍內探測(使用射頻、雷達和EO/IR)并與(使用射頻和GNSS干擾以及視頻干擾)UAS交戰[82]。

3.3 定向能系統

定向能(DE)系統的特點是用非動能方法在一定距離上擊敗空中威脅。在這篇關于GBAD系統的評論中,將描述兩種定向能系統:基于激光的系統和高功率微波系統。

3.3.1 基于激光的系統

受激輻射光放大(激光)是一種光學振蕩器,在這種振蕩器中,活性介質被放置在一個諧振器中,并被泵送輸出一束準直的光子,這些光子表現出中心波長(例如光學光譜中的顏色),具有較窄的帶寬[83]。激光器可以在連續模式或脈沖模式(短時)下工作。一些常見的激光器類型包括固態、氣體和染料激光器。它們是一種有用的工具,幾十年來被用于各種應用,包括光譜學、光刻學、通信、光探測和測距(LIDAR)、醫學[83],以及軍事應用。

低功率激光器經常被用來警告或使威脅失效[84]。例如,照亮攝像機或人員視線的激光炫目器是一種破壞性但非致命的技術,可以幫助限制武力的升級[85]。激光炫目器很輕,體積小,可以手持。B.E. Meyers公司的Glare Mout Plus[85]可以安裝在武器上(如P208步槍安裝的炫目器),也可以安裝在車上[86]。美國通用遙控武器站(CROWS)的一個變種集成了各種非致命武器,包括激光炫目器[87]。激光炫目器可用于打擊日益增長的無人機系統的威脅,使其ISR能力暫時失明。

高功率激光器,也被稱為高能激光器(HEL),其工作的功率水平足以對目標造成傷害和摧毀[84]。激光很精確,每次射擊的成本很低[3],如果有足夠的功率(30千瓦及以上),可能對UAS和RAM等威脅有效。極高功率的激光器(大于300千瓦)甚至能夠擊敗CM[88]。基于激光的系統的潛在缺點包括有限的有效范圍,這取決于大氣條件[3](即霧、低云、降水、灰塵和霧霾可以極大地衰減出射的激光束)。此外,HEL系統是有方向性的,需要瞄準和跟蹤在其視線范圍內的目標,因此在不規則的地形如城市環境中效果較差[75]。目前,有幾個防空HEL原型正在開發中。在美國陸軍DE機動短程防空(M-SHORAD)項目中,雷神公司被要求開發一種50千瓦的HEL,安裝在8×8的斯崔克裝甲車上,由KBR公司的Kord作為主要集成商[89]。一次試射演習表明,DE M-SHORAD有能力對付RAM,以及重量從大約10公斤到540公斤的UAS[89]。美國的IFPC-HEL計劃旨在開發能有效對付CM以及RAM和UAS威脅的HEL[87]。Dynetics公司[90]和通用原子公司與波音公司[91]合作,正在開發具有300千瓦理想低閾值功率的HEL系統。這些IFPC-HEL系統將不像DE M-SHORAD那樣具有機動性和可操作性,但將有效地對付更廣泛的空中威脅類型。美國以外的國防公司目前也在開發和推進HEL技術。例如,萊茵金屬公司已經在 "天盾 "炮塔上安裝了一個30千瓦的HEL[92]。在最近的一次現場演示中,Skyshield HEL系統成功地摧毀了1公里范圍內的迫擊炮和UAS。

3.3.2 高功率微波系統

高功率微波(HPM)系統的工作原理是將高強度的聚焦電磁(EM)波脈沖,以錐形光束的形式,指向空中威脅[76]。擊中威脅的微波會損害或破壞其電子系統[75]。在無人機系統的情況下,其電子系統被破壞,而這是繼續運行所必需的,會導致嚴重的飛行損害[93][94]。HPM是對付小型UAS群的一個有吸引力的選擇[94],因為與基于激光的系統一樣,HPM可以快速連續發射,不受彈藥負荷的限制,而是受其動力源容量的限制。然而,與激光器不同的是,激光器一次只能對付一個威脅,而且需要精確瞄準,而HPM以寬闊的錐形光束傳播其能量,可以一次對付多個威脅[95]。更大、更強大的HPM也有可能對付其他空中威脅,如配備了射頻尋的導彈[95]。調諧到與導彈射頻尋的器使用的頻率相似的HPM系統可能會損害尋的器,削弱導彈的瞄準能力。HPM對 "啞彈 "或無制導彈藥(如迫擊炮和炮彈)沒有影響,而CM可能太難用HPM來對付[94]。

美國空軍(USAF)研究實驗室(AFRL)與BAE系統公司合作,一直在開發一種名為 "戰術高功率作戰響應者(THOR)"的地面高能物理系統,以擊敗北約的1級無人機系統[96]。THOR裝在一個可以裝在卡車上的集裝箱箱內,有一個容易部署的天線和一個手持遙控器[96]。美國空軍正計劃在非洲部署THOR,以測試其作為基地防御系統對抗空中威脅的能力,同時還有其他HPM競爭者[97]。美國陸軍也在考慮將THOR用于其IFPC-HPM能力[94]。

美國國防公司雷神公司正在開發自己的地面HPM系統,稱為PHASER。與THOR系統類似,PHASER裝在一個加固的容器中,可以裝在不同的移動平臺上[98]。PHASER雷達探測和跟蹤無人機系統的威脅,而微波發射器則與它們交戰[99]。PHASER系統易于操作,美國空軍人員只需經過一天的培訓就有可能使用它。美國空軍目前正在測試PHASER和THOR HPM系統[98]。

一些國防公司也在開發HPM的版本,其緊湊程度足以成為空中平臺的有效載荷,包括UAS[95]。例如,洛克希德-馬丁公司的MORFIUS由Area-I Altius-600組成,這是一種小型UAS,續航時間為4小時,最大射程為440公里,巡航速度為30米/秒,配備有一個尋的器和一個小型化的HPM[100]。美國陸軍研究實驗室已與洛克希德-馬丁公司簽訂合同,開發一種可與M-SHORAD能力相結合的MORFIUS版本,以對抗UAS群[101]。

4 地基防空(GBAD)系統有效性與空中威脅類型的對比總結和分析

以下各小節展示了總結各種地基防空(GBAD)系統選項對不同空中威脅類型的打擊和擊敗能力的表格。本分析中使用的資料來源包括公開來源的出版物,如Janes和制造商手冊。表1所示的四色方案被用來表示一個系統擊敗每種威脅類型的能力。綠色表示該系統對特定威脅的大多數迭代有效。黃色表示該系統對某一特定威脅的某些迭代有一定效果。灰色表示該系統對某一特定威脅的大多數迭代無效,或者在產品手冊或其他在線來源中沒有提到該威脅。最后,藍色表示該系統目前正在開發中(在某些情況下接近最后的生產階段),或者現有系統應對特定威脅類型的能力目前正在開發中。

表1:顏色編碼評估系統總結。

4.1 速射炮系統

表2總結了速射炮系統對各種空中威脅類型的有效性。傳統上,速射炮系統被用來對RAM威脅提供有效的短程區域防御。它們也提供了對付在其有效范圍內飛行的無人機系統的能力。

表2:速射炮系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.2 固定地對空導彈系統

表3顯示了2個固定式薩姆系統對各種威脅的有效性。事實證明,鐵穹等固定防空系統在擊敗火箭威脅方面非常有效。制造商拉斐爾公司聲稱,鐵穹對所有類型的RAM都有效,但還沒有公開展示過鐵穹擊敗火炮或迫擊炮彈的情況。拉斐爾公司的文獻也表明,該系統在擊敗CM威脅方面取得了一些成功,但其程度仍不清楚。此外,拉斐爾公司聲稱,鐵穹對精確制導導彈和噴氣式威脅也很有效。至于 "持久之盾",它的最初目標是擊敗大型無人機系統和CM威脅。在最近的一次實彈射擊活動中測試了它對空中目標的有效性,但C-RAM和反CM能力仍在開發中。

表3:固定防空導彈系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.3 多效應器系統

表4顯示了歐瑞康 "天盾 "C-RAM多效應器防空系統對各種威脅的有效性。Skyshield結合了速射炮系統(歐瑞康左輪槍)和固定的防空導彈系統。Skyshield的威脅交戰清單包括RAM、UAS、CM、制導導彈、智能炸彈、RW和FW。從資料上看,不清楚哪種威脅是由哪種效應器對付的。對于ASM&B,Oerlikon的交戰清單中提到了智能炸彈,但沒有提到ASM[63]。

表4:多效應器系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.4 可拆卸便攜式短程攔截器(MANPADS)

表5顯示了便攜式防空系統對各種空中威脅類型的有效性。肩扛式防空系統傳統上為地面部隊提供了一種便攜式和可快速使用的解決方案,以擊敗低空飛行的FW和RW飛機。現代便攜式防空系統也可以擊敗單個低空飛行的無人機系統,但是它們在對付多個無人機系統威脅時作用有限。它們也可能有能力對付巡航導彈,但現代巡航導彈的速度可能會使其不實用。

表5:便攜式防空系統對高度優先的空中威脅的有效性總結。

4.5 車載便攜式防空系統(MANPADS)

表6總結了第4.3節中描述的各種車載便攜式防空系統的有效性。

表6:車載便攜式防空系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.6 干擾和欺騙

表7顯示了各種干擾和欺騙系統對空中威脅類型的有效性總結。干擾和欺騙提供了一種擊敗無人機系統威脅的手段。雖然這里列出的各種系統針對的是相同的威脅類型,但每個系統都具有獨特的射程、傳感和射擊順序能力。有人認為,使用射頻或全球導航衛星系統的彈藥可能有可能受到干擾,導致其信號中斷并降低其精度,但現代彈藥很可能受到干擾攻擊的保護[3]。無論如何,目前沒有一家開發干擾/欺騙C-UAS系統的公司聲稱對UAS以外的威脅有任何效果。

表7:干擾和欺騙系統對高優先級空中威脅的效果總結。

4.7 基于激光的系統

表8顯示了基于激光的系統對各種威脅類型的有效性。正在開發的高功率激光系統為擊敗RAM和UAS威脅提供了一個令人感興趣的替代解決方案。功率在100千瓦以下的HEL系統目前正在由軍隊進行試驗,以便可能長期投入使用。如果有足夠高的功率,據推測大于300千瓦,這些系統也可能有能力擊敗CM威脅。預計這些系統將在未來幾年內問世。

表8:基于激光的系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.8 高功率微波系統

表9提供了高功率微波系統對不同空中威脅類型的有效性總結。與干擾和欺騙一樣,高功率微波系統是一種專門針對無人機系統威脅的解決方案。有人推測,更大、更強大的HPM(如THOR和PHASER)有可能對付其他威脅,如裝有射頻尋的導彈[95],但目前制造商的文件中沒有提到這一點。

表9:HPM系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.9 地基防空系統(GBAD)有效性總結

表10提供了本報告所考慮的各種GBAD系統方案對不同空中威脅類型的有效性的總體總結。固定式防空導彈系統(如Iron Dome)將提供最全面的威脅覆蓋,但它們的成本相對較高,而且可能難以對抗多無人機系統或多火箭的威脅。具有互補效應器的防空系統(如天盾,具有速射炮系統和防空能力)將提供更多的靈活性。另外,基于高功率激光的系統正在迅速成熟,并可提供一種獨特的解決方案來擊敗各種威脅,包括RAM彈藥、UAS和CM。干擾和欺騙技術以及高功率微波系統提供了一種對抗UAS威脅的手段,但對其他類型的威脅可能沒有用處。最后,肩扛式防空系統為擊敗低空的FW和RW飛機提供了一個經過驗證的選擇,也為對付UAS和CM威脅提供了一些有限的能力。

表10:GBAD系統選項對高度優先的空中威脅的有效性的總體總結。

5 結論和建議

由于缺乏專門的戰術級GBAD能力,加拿大容易受到一些潛在的破壞性空中威脅。本報告詳細介紹了各種相關的現代空中威脅,以及目前可用的或即將開發完成的GBAD系統選項。還對每種系統方案在應對每種威脅方面的有效性進行了評估。在此分析的基礎上,提出了以下建議:

    1. CA GBAD項目人員已經確定RAM彈藥、1級和2級UAS、ASM&B為主要威脅,FW和RW飛機、CM和BLOS ATGM為次要威脅。目前可用的或正在開發的單一系統都不能可靠地對付所有的威脅類型。一個固定的防空系統(如鐵穹)將提供最大的威脅覆蓋范圍,但無法有效地對付所有相關的威脅(如多個無人機系統的威脅)。基于激光的系統有可能提供一種擊敗RAM、UAS和CM威脅的手段,而不會產生單個導彈效應器的成本。干擾和欺騙以及基于微波的系統僅限于擊敗UAS,而便攜式防空系統將主要提供對FW和RW威脅的有效性。建議探索一種多系統分層的方法,以實現完整或接近完整的威脅覆蓋。
    1. 戰爭游戲和計算機戰斗模擬實驗在傳統上為評估不同防御情景下的各種系統選項提供了寶貴的見解[102]。CA ORAT已經進行了戰斗模擬實驗,以評估由單個固定防空導彈、單個炮基系統和兩者組合組成的GBAD系統對RAM威脅的性能[103]。進一步的實驗可以納入更多的GBAD系統選項,并涵蓋更廣泛的空中威脅類型。作為下一步,建議進行一次戰役演習,其中包括桌面兵棋推演和研討會討論。
    1. 一旦知道每個系統選項的成本,建議進行優化分析(例如,使用預算的最大覆蓋率算法),以確定在項目總預算下提供最佳威脅覆蓋的系統組合。這個問題可以通過給每個威脅類型分配一個加權值而得到進一步的限制,根據它是否被認為是主要或次要威脅。加拿大國防研究與發展中心(DRDC)--運營研究與分析中心開發的SPARC 2.0優化工具將允許快速進行這樣的分析,并將其可視化,以幫助采購決策。
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自主系統,如無人駕駛平臺和通信網絡管理系統,可以幫助美國部隊進行更多的分布式行動。無人駕駛平臺可以通過將傳統的多任務平臺和單位的能力分解成更多的功能較少和成本較低的系統,從而實現更多的分布式編隊。

以決策為中心的戰爭假定,在軍事對抗中,通信將是有爭議的,而且經常被拒絕。因此,C2關系將遵循通信的可用性,而不是像網絡中心戰那樣試圖建立一個支持理想C2結構的通信架構。可以說,美國防部建設通信網絡的工作之所以失敗,部分原因正是因為他們試圖通過一個無處不在的彈性網絡來強加一個理想的C2結構,而這可能是無法實現的,也是負擔不起的。

在以決策為中心的戰爭中使用的C2和通信(C3)方法,也被稱為 "以背景為中心的C3",指揮官將對那些與他們進行通信的部隊進行控制。自主的網絡控制將管理帶寬、覆蓋范圍和延遲之間的權衡,以便將通信與指揮官所需的部隊連接起來,完成他或她的任務,并防止指揮官的控制范圍變得無法管理。那些太難到達或對所需任務沒有必要的部隊將被排除在指揮官的部隊之外。

2.2 AI賦能的決策支持

美國軍方將下級領導人在獨立行動中,包括在與高級領導人失去聯系時采取主動的概念稱為 "任務指揮"。然而,按照目前的做法,"任務指揮 "將破壞為獲得對對手的決策優勢所做的工作。初級指揮官將沒有一個規劃人員來協助管理或操作他們指揮的部隊。因此,他們可能會做出錯誤的決策,或者退回到對對手來說更容易預測的習慣性或理論性的戰術。

以決策為中心的戰爭將通過一個新的C2結構來解決任務指揮部的局限性,該結構將人類指揮與人工智能的機器控制相結合。人工智能的決策支持工具將允許初級指揮官控制分布式部隊,適應環境或對手的行動,并對敵人的決策施加復雜性。通過這種方式,指揮官將能夠執行以內容為中心的C3。

人類的指揮和機器的控制將利用人類和機器各自的優勢;人類提供靈活性并應用其創造性的見解,而機器提供速度和規模,以提高美國部隊將多種困境強加于對手的能力。這種方法也將適應在部署人工智能決策支持系統時可能遇到的困難。人類指揮官在發布命令之前將首先仔細檢查和評估來自機器控制系統的建議,允許他們調整或修改作戰計劃。隨著時間的推移,隨著決策支持工具的改進和建立有效的績效歷史,指揮官可能會變得更愿意接受機器建議。

3 馬賽克戰

DARPA的馬賽克戰爭概念為實施以決策為中心的戰爭提供了一種方法。馬賽克戰爭的中心思想是通過使用人的指揮和機器的控制,快速組成和重新組合更加分散的美軍部隊,為美國部隊創造適應性,為敵人創造復雜性或不確定性。實施 "馬賽克戰爭 "或其他形式的以決策為中心的戰爭將需要對美國部隊的設計和C2過程進行重大改變。

3.1 兵力設計

今天,美國部隊主要由有人的多任務單位組成,如飛機、艦艇和部隊編隊,它們是獨立的,或者說是單體的,并包含自己的傳感器、C2能力和武器或電子戰斗系統。單一多任務單位相對不靈活的配置,以及不同單位之間通信互操作性的限制,導致一個特定的部隊組合只能執行小范圍內的效應鏈。這降低了部隊的適應性,使其行動更可預測,并限制了美國部隊迷惑敵人的能力,而這種能力是側重于獲得決策優勢的作戰概念的一部分。

美國防部可以通過將今天的一些單一的多任務單位分解為更多的功能較少的小型元素,從而更好地追求以決策為中心的戰爭。例如,一艘護衛艦和幾艘無人駕駛水面艦艇可以取代由三艘驅逐艦組成的水面行動小組。一部分攻擊型戰斗機可以被作為C2ISR平臺的攻擊型戰斗機所取代,而這一平臺是由一組遠程導彈和裝有傳感器和電子戰裝備的無人駕駛飛行器(UAV)組成的。在地面部隊中,不必依賴大型部隊編隊,小型部隊和分隊可以用中小型無人地面車輛(UGV)和/或無人機來增強其自衛、ISR和后勤能力。

派遣更多的分解單位不需要全盤替換傳統的美國部隊。只有一小部分單元需要退役或被取消,以使大量較小的、較少的多功能部隊能夠被采納和投入使用。一支能夠快速組成和重新組合的分解部隊可以為美國軍隊提供若干優勢:

  • 更容易納入新的技術和戰術。具有較少功能的嵌入式部隊元素不會像多任務單位那樣高度整合。因此,需要對一個平臺或部隊編隊進行較少的修改,以使新的能力能夠被納入。

  • 為美國指揮官提供更大的適應性。與傳統的單一平臺和部隊編隊相比,分散的部隊將能夠以更多的方式進行組合,以實現效果。

-對敵方來說更復雜。敵人將更難評估分布和分解的部隊以確定美國的意圖和效果鏈。

  • 提高效率。指揮官將能夠更精細地調整由分散的部隊組成的部隊包,以匹配行動所需的資源能力和執行能力,以及他們所期望的風險水平。

  • 更廣泛的行動范圍。分散的部隊能夠更精細地適應一項行動,可以減少不必要的過度匹配,使其能夠分散到更多的任務中。

  • 改進行動戰略的實施。更多同時進行的任務,改進的資源能力和執行能力的校準,以及分解部隊中更大比例的無人系統將使部隊能夠更好地進行佯攻,同時進行進攻和防御行動,或高風險/高回報的任務。因此,指揮官可以更好地執行他們的戰略。

馬賽克戰爭所需的部隊設計將需要新的C2方法,能夠組成和重新組成大量的分布式單位。C2流程也需要在給敵人的傳感器和C2流程帶來復雜性的同時,能夠做出更快、更有效的決定。

3.2 C2過程

也許以決策為中心的戰爭最具破壞性的因素是它將如何改變美軍的C2流程。為了充分挖掘分解的和更可組合的部隊的價值,"馬賽克戰爭 "將依賴于人類指揮和機器控制的結合。如果在不改變相關C2流程的情況下實施部隊設計,與傳統部隊相比,指揮官及其參謀部將難以管理分解部隊中的大量元素。如果沒有自動控制系統,指揮官也將更難利用以決策為中心的部隊的可組合性來為對手制造復雜性,或對敵人的防御和反制措施進行重新組合。

在馬賽克戰爭的C2過程中,如圖1所示,人類指揮官為一項行動制定一個總體方針,反映他們的戰略和指揮官的上級提供的意圖。指揮官通過計算機界面指揮機器化的控制系統,分配要完成的任務,并輸入對立力量規模和有效性的估計。機器化的控制系統通過識別通信中的部隊來實施以內容為中心的C3,同時將指揮官的控制范圍保持在一個可控的范圍內。然后,指揮官從通信中的部隊中選擇可用于執行任務的單位。

在以內容為中心的C3方法中,時間將是一個重要的考慮因素。指揮官在行動中需要的部隊可能會離開位置,失去通信,或者在指揮官決定哪些部隊可用于執行任務和審查建議的行動方案時被摧毀。然而,這種延遲可能比使用傳統的計劃程序要少得多。這種潛在的缺點也可能被強加給對手的復雜性對美軍的好處所抵消。

3.3 來自兵棋推演的見解

為了評估以決策為中心的戰爭理論的有效性和 "馬賽克戰爭 "的實用性,CSBA進行了三次兵棋推演,將美國的 "馬賽克 "部隊和C2程序與傳統的美國部隊和C2程序在可信的未來大國和地區沖突場景中的表現進行了比較。演習的目的是測試關于 "馬賽克戰爭 "概念的可行性和作戰效益的五個假設。

1.指揮官和規劃人員可以實現對機器控制體系的信任。

2."馬賽克戰爭"將增加美國一攬子部隊的復雜性,并降低對手的決策能力。

3."馬賽克戰爭"將使指揮官能夠發起更多的同時行動,為對手創造更多的復雜性,并使他們的決策不堪重負。

4.馬賽克式部隊設計和C2進程將提高美國部隊的決策速度,使指揮官能夠更好地運用節奏。

5.與傳統部隊的行動相比,"馬賽克戰爭 "將更好地使美國指揮官實施其戰略。

研討會和兵棋為 "馬賽克戰爭 "假設的許多潛在好處找到了證據,但有一些注意事項。除了對后勤、通信、人工智能和自主系統的假設外,游戲版的機器控制系統缺乏真實控制系統的建模和模擬能力。控制系統所使用的馬賽克部隊元素的特性也是極其簡化的。因此,參與者傾向于接受控制系統提出的COA中的力量組合和隱含的戰術,而沒有提出重要的問題或分析。

4 實行決策中心戰

盡管實施以決策為中心的戰爭不需要取代目前的美國軍隊,但美國防部將需要改變它用來發展軍事能力的許多過程,以部署一支分解的部隊。例如,在一支高度可組合的部隊中,對元素的要求將不會以差距的形式出現,因為機器化的控制系統將組裝定制的部隊包,以盡可能密切地執行指揮官的任務,以滿足特定的情況。與其要求技術專家創造解決方案來填補具體和確定的能力差距,國防部將需要追求新的能力,以便在廣泛的潛在情況和部隊配置中提高性能。

盡管實施以決策為中心的戰爭存在挑戰,但美軍需要采取一種新的方法來遏制侵略并在未來的沖突中取得成功。它在以前的競爭中借助的優勢來源現在很容易被美國的競爭對手獲得,而且戰爭的趨勢正在降低美軍在大規模精確打擊戰爭中的能力和經驗的價值。軍事競爭的下一個主要領域可能是信息和決策,美軍可以通過利用人工智能和自主系統的新興技術在其中建立長期的優勢。

新的作戰概念對于美軍充分挖掘新技術的潛力將是至關重要的。如果國防部繼續把人工智能和自主系統僅僅看作是改進其現有作戰方法的一種手段,那么美國軍隊可能會發現自己是破壞的受害者,而不是把破壞強加給美國的競爭對手。

圖2:決策中心戰背后的基本原理:行動和制度影響

圖 16:以內容為中心的C3架構

美國戰略與預算評估中心是一個獨立的、無黨派的政策研究機構,它的成立是為了促進對國家安全戰略和投資方案的創新思考和辯論。CSBA的分析側重于與美國國家安全面臨的現有和新出現的威脅有關的關鍵問題,其目標是使決策者能夠在戰略、安全政策和資源分配等問題上做出明智的決定。

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美國導彈防御局(MDA)和空間發展局(SDA)目前正在開發高超音速導彈防御系統的要素,以防御高超音速武器和其他新興的導彈威脅。這些要素包括國防空間架構(NDSA)的跟蹤和運輸層以及各種攔截器項目。隨著MDA和SDA繼續開發這些系統,國會可能會考慮對監督和國防授權及撥款的影響。

背景介紹

高超音速武器,像彈道導彈一樣,飛行速度至少為5馬赫,或大約每秒1英里。與彈道導彈不同,高超音速武器不遵循彈道軌跡,可以在到達目標的途中進行機動。據報道,俄羅斯在2019年12月出動了其第一批高超音速武器,同時一些專家認為,中國早在2020年就出動了高超音速武器。預計美國在2023年之前不會裝備高超音速武器。(關于俄羅斯、中國和美國的高超音速武器項目的概述,見CRS報告R45811,高超音速武器:國會的背景和問題,作者是凱利-M-賽勒)。

高超音速武器的機動性和低飛行高度可以挑戰現有的探測和防御系統。例如,由于雷達探測的視線限制,大多數地面雷達在武器飛行后期才能探測到高超音速武器。這給防御者留下了極少的時間來發射攔截器,以抵消入境武器的影響。圖1描述了陸基雷達對彈道導彈和高超音速武器探測時間的差異。

圖1. 基于地面的彈道導彈探測與高超音速武器的探測

美國國防官員表示,現有的地面和天基傳感器架構都不足以探測和跟蹤高超音速武器;前國防部負責研究和工程的副部長邁克-格里芬指出,"高超音速目標比美國通常通過地球靜止軌道上的衛星跟蹤的目標要暗淡10到20倍。"

國防空間架構

SDA開發了國防空間架構,以 "統一和整合整個[國防部(DOD)]和行業的下一代能力"。NDSA的目標是成為一個 "單一的、連貫的、有七個層次的擴散空間架構",其中包括圖2中描述的數據跟蹤和傳輸層,并在下面討論。其他層包括支持移動地面資產目標的監護層;提供基于空間的指揮和控制的戰斗管理層;提供 "潛在的GPS否認環境的替代定位、導航和授時"的導航層;探測深空潛在敵對行動的威懾層;以及為其他NDSA層促進衛星操作的支持層。一旦全面投入使用,NDSA將包括550顆衛星并提供全面的全球覆蓋。

跟蹤層

跟蹤層是為了 "提供全球指示、警告、追蹤和瞄準高級導彈威脅,包括高超音速導彈系統"。作為該層的一部分,SDA正在開發一個寬視場(WFOV)衛星的結構,最終將提供全球覆蓋。SDA要求在2023財政年度為第0階段跟蹤活動提供8130萬美元,為第1階段跟蹤活動提供4.998億美元(也稱為彈性導彈預警導彈跟蹤-低地球軌道)。

與SDA的跟蹤衛星協同工作的將是高超音速和彈道跟蹤空間傳感器(HBTSS),以前被稱為空間傳感器層,它是由MDA與SDA和美國空軍合作開發。與WFOV相比,HBTSS將提供更靈敏,但更有限的(或中視場[MFOV])覆蓋范圍。出于這個原因,WFOV旨在為HBTSS提供提示數據,然后HBTSS可以為地面攔截器提供更具體的目標質量數據。到2023年,SDA計劃擴大跟蹤層,包括70顆WFOV和MFOV衛星,據SDA主任德里克-圖爾尼爾博士說,"這將使我們在低地球軌道上有足夠的覆蓋面,以便我們基本上可以有區域性的持久性"。MDA要求在2023財政年度為HBTSS提供8920萬美元。

2020財年NDAA(P.L. 116-92)第1682條要求導彈防御局局長 "開發一個高超音速和彈道導彈跟蹤空間傳感器有效載荷"。2021財年NDAA(P.L. 116-283)第1645條確認,MDA局長與SDA局長協調,負責開發和采購傳感器有效載荷,"至少到2022財年"。第1645節還要求最遲在2023年12月31日開始對傳感器有效載荷進行在軌測試,并在 "此后技術上可行的情況下 "盡快將傳感器有效載荷納入SDA更廣泛的天基傳感器架構。最后,2022財年NDA(P.L. 117-81)第1662條禁止MDA主任"[授權]或[承諾]為生產衛星或與此類衛星運行相關的地面系統的記錄計劃提供資金"。如果滿足某些條件,包括確定 "由于技術、成本或進度因素,這種限制會延遲交付可運行的[HBTSS]",空軍負責空間采購和集成的助理部長可以放棄對HBTSS的這種限制。

圖2. NDSA的部分內容

傳輸層

美國防部表示,NDSA的傳輸層旨在將跟蹤層與地面的攔截器和其他武器系統連接起來,將 "加強包括導彈防御在內的若干任務領域"。據國防部稱,SDA已經為運輸層的第1階段授予了三個原型協議,"一個由126個光學相互連接的空間飛行器組成的網狀網絡",將于2024年9月開始發射。運輸層最終將包括一個由大約300-500顆衛星組成的星座。SDA要求在2023財政年度為 "數據傳輸層、傳感器能力和備用位置、導航和計時能力 "提供8.164億美元。

攔截器

MDA已經探索了一些消除對手高超音速武器的方案,包括攔截導彈、超高速彈丸、定向能武器和電子攻擊系統。2020年1月,MDA發布了一份關于高超音速防御區域滑行階段武器系統攔截器的原型提案要求草案。該計劃旨在 "減少攔截器的關鍵技術和集成風險";然而,據當時的MDA主任喬恩-希爾海軍中將稱,它在2030年代的某個時候才會準備好過渡到開發。MDA轉而將重點轉向較近的解決方案,并在2021年4月啟動了滑翔階段攔截器(GPI),它將與宙斯盾武器系統整合,并在2020年代中期至末期提供高超音速導彈防御能力。洛克希德-馬丁公司、諾斯羅普-格魯曼公司和雷神導彈與防御公司已經獲得了GPI的 "加速概念設計 "階段的合同。

此外,2022財年NDAA(P.L. 117-81)第1664條授予MDA主任 "預算、指導和管理適用于 "高超音速導彈防御的定向能源項目的權力。國防高級研究計劃局(DARPA)也正在進行一項名為 "滑翔破壞者 "的計劃,其目的是 "開發關鍵的組件技術,以支持一種輕型飛行器,用于在非常遠的距離上精確對付高超音速威脅。" DARPA要求在2023財年為 "滑翔破壞者 "提供1830萬美元。總體而言,MDA在2023財年為高超音速防御申請了2.255億美元,低于其2.479億美元的2022財年申請和2.878億美元的撥款。

國會的問題

一些分析家認為,天基傳感層--與跟蹤和瞄準系統相結合以引導高性能攔截器或定向能量武器--理論上可以提供防御高超音速武器的可行選擇。2019年導彈防御審查報告指出,"這種傳感器利用了從空間可看到的大面積,以改善跟蹤,并可能瞄準先進的威脅,包括高超音速[武器]。" 其他分析家對高超音速武器防御的可負擔性、技術可行性和/或效用提出質疑。此外,一些分析家認為,美國目前的指揮和控制架構將無法 "快速處理數據,以應對和消除即將到來的高超音速威脅"。

一些分析家還對目前SDA和MDA在高超音速導彈防御方面的分工提出質疑。SDA主任Tournear此前曾對這兩個機構之間可能存在冗余的批評作出回應,稱兩者都向負責研究和工程的國防部副部長報告。然而,從2022年10月1日起,SDA將改為向負責采購和整合的空軍助理部長報告。國會可以監督這種新的報告結構對效率和效能的影響。

國會的潛在問題

  • 加快對高超音速導彈防御方案的研究是否必要且在技術上可行?高超音速導彈防御方案的技術成熟度是否值得目前的資金水平?

  • SDA和MDA是如何在高超音速導彈防御的各種要素上進行合作的?它們目前的作用是增加還是減少了成本以及技術發展的速度和效率?

  • 國防部是否具備執行高超音速導彈防御所需的能力,如適當的指揮和控制架構?

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彈道導彈能力的增長已經威脅到了傳統航母及其機群的作用。在未來的對抗中,目前的平臺將需要被重新評估,并承擔新的和非傳統的角色,以填補傳統上由航母打擊群占據的空白。潛艇將需要一個新的和更具進攻性的理論,作為分布式海上作戰(DMO)的一個組成部分。兩棲平臺將發揮新的作用,成為能夠分散航空資產并為艦隊帶來超視距打擊能力的水面平臺。航空母艦將擺脫傳統的打擊角色,成為指揮和控制(C2)、情報、監視、偵察(ISR)和維持的中心。目前具有綜合能力和創新部署的平臺可以克服遠程陸基導彈防御帶來的威脅。

引言

"這句話不是由機智的馬克-吐溫、深思熟慮的亞伯拉罕-林肯、甚至是聰明的愛因斯坦說的,而是由80年代的電視英雄馬蓋先說的。這部長期播出的節目講述了一個沒有超能力的普通英雄的冒險故事,以及他利用周圍任何東西來解決問題的非凡能力。馬蓋先從未將“回形針”用于其預期目的,而是創造了一個獨特的變通方法來實現預期目標。經過深思熟慮和創造性的再利用,“回形針”找到了新的用途和新的意義。今天,現代軍隊有許多 "回形針 "平臺,它們有各種不同的目的和能力。也許現在是海軍對其平臺采取類似馬蓋先的方法的時候了,以便在與同行競爭者的沖突中發揮能力。

杰拉爾德-R-福特號航母是美國海軍最新和最現代化的航空母艦。一個新的電磁飛機發射系統(EMALS)、經過改造的甲板配置和靈活的電子結構只是這艘價值130億美元的船的一些新升級。在與同行競爭者的現代沖突中,如果美國海軍失去了能力或直接拒絕冒失去數十億美元資產的風險,它將轉向什么?由于航空母艦的脆弱性和其在戰場上可能喪失的能力,美國海軍應該研究現有平臺的額外和非傳統用途,以便在海洋環境中與同行競爭者競爭制海權。首先,核潛艇作為一個能夠爭奪制海權的平臺具有很大的優勢。其次,裝載有飛機和無人機的較小的兩棲艦提供了一個可行的替代方案,可替代在敵對環境中運行的一或兩艘大型航空母艦。最后,提高航母機翼的模塊化程度,可以增強其航程和影響在目前航程不允許使用的地區的行動的能力。

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北約逐步面臨著動蕩、技術先進和不穩定、不確定、復雜和不明確(VUCA)的作戰環境。基于北約聯盟,成員國和盟國可以通過建立共同的目標和相互承諾,通過合作和分享資源和風險,以及通過激發彼此的創新和創造力來應對未來的作戰挑戰。然而,為了實現這些優勢,北約將需要有能力跨越文化和地理界限的領導者,將他們的組織團結起來。他們將需要高度發達的社會、文化和道德能力,以建立作為一個聯盟成功所需的信任和理解。

本報告為北約領導者開發提出了一個綜合能力框架,界定了有效領導多國軍事行動所需的關鍵技能。它還旨在幫助調整個別國家的領導者開發計劃,這些計劃獨立地培養其未來的領導者。與該框架一起,本報告確定并研究了有效的多國領導者開發的關鍵領域。本報告探討了管理和利用形勢、技術和道德復雜性的挑戰,以及促成包容性和創造性文化、建立有效關系以實現和維持未來持久的北約聯盟所需的技能

執行摘要

需要北大西洋公約組織(NATO)成員國派遣部隊的多國軍事行動的數量顯著增加。這是對各種危機的回應,從COVID-19大流行病的回應到救災和地區沖突。事實上,21世紀的全球安全環境是一個VUCA(動蕩、不確定、復雜和模糊)環境。領導者需要在多國的、文化多樣的環境中接受挑戰,這些環境在行動實踐、角色、權力和理論方面存在獨特的差異,可能會影響他們作為軍事行動領導者的有效性。因此,有必要確定軍事領導者所需的關鍵能力,以確保在參與多國行動時的信心、有效性和成功。

成立第286研究小組的目的是考慮多國行動中領導力的當前和新出現的挑戰以及對整個北約聯盟正在進行的軍事領導者開發的影響。其主要目標是為未來的領導力發展需求提供指導,并制定一個領導力發展框架,以支持不斷提供的領導力教育、培訓和經驗。RTG-286匯集了整個北約在軍事教育、領導者開發和培訓、文化能力和社會心理學領域的專家。該小組借鑒了成員國關于當前領導者開發計劃的總結報告、學術研究和北約出版物,如《未來聯盟行動框架》(FFAO,2015;2018),以形成對到2035年作戰環境可能面臨的挑戰的深入理解。

本文提出的領導者開發框架包括未來軍事領導者所需的關鍵能力,涉及六個領域:認知、社會、個人、專業、技術和轉型。一系列的領導能力被進一步分解為其組成部分,以便進行詳細的審查,例如未來的領導者將如何建立信任和關系,這是多國軍事行動的關鍵組成部分。與領導者開發框架一起,RTG-286號文件從主題上探討了多國領導者的未來需求。研究了文化能力和關系建設的作用,以及管理復雜性、利用技術、培養創造力和發展道德領袖所需的方法。

本報告建議北約審查其領導者開發實踐,以應對未來的多國行動需求。報告認為,亟需加強對軍事領導者的多國重點教育和經驗,為文化多樣和技術先進的行動做準備。建議在本報告和領導者開發框架的指導下,將教育、基于演習的經驗和培訓相結合。這將提高領導者在一系列領域的知識和能力,包括技術和文化能力、溝通技巧和決策,并為北約多國行動的未來軍事領導者提供經驗和洞察力。

第1章 - 引言

為了保持軍事優勢并在未來的行動中獲勝,北約部隊必須不斷發展、適應和創新,并具有可信性、網絡化、意識、敏捷和彈性。(NATO Act, 2018)

1.1 領導多國軍事行動的挑戰

進入21世紀以來,北大西洋公約組織(NATO)對基于多國聯軍或聯盟的軍事行動的參與程度大幅提高。同時,在非對稱戰爭的擴散、技術進步、新的作戰概念和世界許多地區日益嚴重的政治不穩定等因素的推動下,這些多國軍事行動的復雜性、多樣性和節奏都在增加。

從領導阿富汗的國際安全援助部隊(ISAF)(2003-2014年),到打擊亞丁灣、非洲之角和印度洋周邊海盜的威懾和破壞行動(2008-2016年),北約的行動一直是多樣化的(北約新聞室,2021年8月19日;北約新聞室,2016年12月19日)。2005年,北約對造成超過80,000人死亡的巴基斯坦地震災難作出了反應,空運了近3,500噸急需的物資,并部署了工程師、醫療隊和專業設備,協助救援行動(北約新聞室,2010年10月27日)。最近,在2018年,約有20,000名軍事人員參與了北約在世界各地的復雜行動,包括地面、空中和海上領域以及所有類型的環境。北約一直負責在阿富汗、科索沃和地中海的行動,同時還承擔了大量的培訓任務,以支持伊拉克國防部隊的發展。此外,北約通過執行空中治安任務支持非洲聯盟,并協助應對歐洲的難民和移民危機(北約新聞室,2021年9月10日)。

多國軍事行動,包括人道主義、維和和戰斗任務,是全球安全工作中一個越來越大的特點。它們涉及多個不同文化背景的機構,如北約或聯合國,以及非政府機構,如紅十字會和無國界醫生組織。這種國家和機構之間的聯盟給領導者帶來了復雜的挑戰,影響了決策和任務的有效性。鑒于每一類任務都有獨特的挑戰,無論是地區沖突、城市戰爭、救濟援助還是大流行病,未來的軍事領導者必須以量身定做的方式做好準備,以滿足特定聯盟部隊的需求。

對于每項任務,軍事領導者必須了解每個國家的能力和不足,以及非政府機構如何與有關地區的當地軍隊聯系起來。這是一個巨大的挑戰,需要詳細介紹該地區的關鍵地緣政治和社會文化因素,以及他們將遇到的一系列民間和其他安全及援助組織。這種復雜的信息在接受指揮之前可能并不總是能夠得到。

在組織軍事任務時,與當地國防組織的接觸和協調以及管理區域文化多樣性的復雜性都會發揮作用。如果把與非政府機構打交道的相關問題也考慮在內,這將是一個錯綜復雜的過程。更重要的是,當軍事領導者在外國擔負起領導的重任時,他們是在一個新的、具有挑戰性的環境中進行領導,他們很可能遇到不熟悉的團隊、利益相關者和文化。此外,他們可能沒有完全的指揮權,而是受制于國家的軍事領導,并受制于國家的組織結構、任務目標和規則集。

正如北約職權范圍的多樣性所表明的那樣,領導者需要了解和駕馭他們所參與的行動環境和國家的文化方面,如果他們要最大限度地提高行動效率。此外,相互支持、思想的多樣性、創造性和風險分擔是聯盟成員的許多優勢之一。為了實現這些優勢,北約將需要具有發達的社會技能和建立基于信任、尊重和信心的關系能力的領導者人。他們將需要有能力做出符合道德的決定,并理解他們工作的復雜系統,以便在復雜的作戰環境中促進有彈性的和可信賴的合作關系。

使問題更加復雜的是,未來的領導者將需要了解先進的技術,以及如何最好地實施這些技術和它們產生的信息。隨著支持人工智能和嵌入人工智能的系統在戰斗空間中變得更加普遍,信息管理將在未來成為一個更大的挑戰。信息過載的風險加上這些技術無處不在的傳播,雖然是為了支持領導者,但實際上可能只會增加他們的負擔。此外,對手手中的先進技術將改變和塑造未來的戰斗空間,以及沖突和戰爭的發起和戰斗方式。

網絡空間中這種信息戰的虛無縹緲的性質不是本報告的重點,然而,領導者將需要準備處理信息流,因為它將影響未來的任務指揮。空中空間、衛星和海底空間將越來越多地使用分布式傳感器網絡進行管理,這些網絡是自主監測的。然而,未來的領導者將受制于根據這些系統的輸出作出判斷和決定。因此,他們將需要了解技術的輸出,以及如何對其進行優化,以便為有效決策提供信息。

本報告認為,未來有效的領導者將是具有技術能力、創造性和批判性思維能力的人。他們將了解如何利用技術來實現其決策優勢。未來決策周期的加速和決策精度的提高是決定未來戰爭的最關鍵因素。因為我們知道,我們的對手也在尋求利用這些技術來發揮他們的優勢的方法。我們的優勢是人的因素! 我們的領導者的社會性、創造性和批判性思維能力將意味著決策優勢,并使北約能夠保持信息優勢、總體態勢感知和理解。這一切都與領導者有關,以及他們如何很好地理解他們將在其中運作的環境的細微差別,領導和授權給他們的指揮者。

問題是,鑒于動態和復雜的作戰環境所帶來的挑戰,我們如何使我們的領導者最好地準備好,以便有效地發揮作用?本報告認為,我們有責任確保為我們的領導者做好準備,以應對這些方面的領導問題。沒有簡單的答案,然而,北約可以通過評估和確定他們的需求,并為領導者提供獲得這些需求的機會,來準備教育未來的軍事領導者。

1.2 RTG-286 - 范圍、目標和產出

北約人因與醫學(HFM)研究任務組(RTG)286的基礎是北約HFM-ET-143(2015-2016)對軍事多國行動的領導者開發進行的初步研究。該小組包括來自澳大利亞、捷克共和國和土耳其的代表,確定了探索北約領導者領域現有知識差距的要求。RTG-286進行了合作研究,以評估多國軍事行動中當前和預測的發展(詳見上文)對北約領導者的影響。

RTG-286旨在提高對領導者開發需求的認識,并為提高領導者在多國任務中的表現做出貢獻。RTG-286的目標是:

1)創建一個與北約多國行動相關的當前高級領導者開發主題的摘要。

2)確定未來多國行動中的挑戰以及北約高級領導者取得成功所需的領導能力。

3)確定當前和預期的領導者開發和領導者績效之間的差距,并提出適當的建議;以及

4)為當前和未來的北約多國行動制定一個初步的擬議領導者能力的整體框架。

鑒于多國軍事行動的復雜性,有必要考慮發展領導者的戰略,為這種挑戰做準備。因此,本報告的目的是為多國軍事行動加強每個國家的領導者開發實踐,特別是在作戰指揮層面。本研究考察了有關領導力的學術和軍事學術研究,并審查了當前與北約多國任務中的領導力有關的領導者開發培訓和教育。它還探討了戰略和工具的發展,各國可以利用這些戰略和工具來確定其現有的培訓、教育和發展實踐在多大程度上為其領導者準備了多國任務。

除了提供該研究背景的章節外,RTG-286的顯著成果是為北約多國行動制定了一個領導者開發的綜合框架。北約和伙伴國家可以利用這一框架,為他們專門針對多國行動的領導者開發和培訓活動提供信息。通過一個反復的過程,該框架被開發出來,以包括必要的知識、技能、屬性、經驗和其他因素(包括道德、核心價值觀、身份和對武器職業的承諾)。該框架旨在作為了解和評估北約和伙伴國現有領導者開發活動的參考和資源,并與北約《未來聯盟行動框架》(FFAO)2018年戰略軍事觀點保持一致。

1.3 第286號研究任務組--組建、組成和活動

在完成并提交北約HFM-ET-143報告的結論(包括技術活動建議(TAP)和職權范圍(TORs))后,北約高級小組代表批準了建立北約HFM RTG-286的過渡。北約高級領導層的批準期為2017年6月至2020年6月。RTG-286由來自加拿大、匈牙利、挪威、丹麥、波蘭、瑞典、英國和美國的參與者組成,同時還有來自北約盟軍司令部轉型的代表。美國主席Yvonne Masakowski博士發起了研究計劃,并邀請英國代表Karl Santrian皇家海軍司令擔任該小組的聯合主席,Matt Petersen上校(英國陸軍)于2018年10月接任。

北約STO要求每個RTG在其總部舉行第一次會議,以確保北約的高級領導者能夠參與該小組的初步研究規劃。因此,RTG-286的第一次會議于2017年6月在法國巴黎的NATO STO總部舉行。各國輪流在北美和歐洲主持會議,以確保所有成員都有機會參與。全年通過網絡研討會和電話會議舉行會議,各分組和/或個人參加會議,討論他們的進展和目標。會議在波蘭克拉科夫(2017年12月)、美國洛杉磯(2018年6月)和加拿大渥太華(2018年10月)、英國施萊文漢(2019年3月)和華盛頓特區(2019年6月)舉行。加拿大會議的安排是由于幾個小組成員正在那里參加IMTA會議,它還促進了與倫理和領導力RTG小組的聯合會議。北約HFM RTG-286的最后一次會議于2019年10月在匈牙利布達佩斯舉行,小組參加了北約創新挑戰賽,并商定了最終報告。

1.4 報告的組織

本報告研究了多國軍事行動對領導者開發的要求,涉及六個關鍵領域。對這些領域的分析是與多國領導者開發的新框架同時進行的,這是RTG-286對北約未來領導者開發需求研究的一個重要貢獻。

在這段介紹之后,第2章將首先概述RTG-286在分析未來領導者能力要求方面所采取的方法。它介紹了差距分析的結果和指導這項研究的方法概述,特別是能力框架的設計。

第3章介紹了北約的領導者開發框架。通過這個框架,領導者的能力在五種上層能力下被合理化。專業知識;技術能力;認知能力;變革能力;和社會能力。在RTG-286的研究中,這些能力與其他個人屬性一起被確認為有效的跨國領導力的關鍵要求。他們在該框架中的定義是為了滿足更好地理解這些要求的需要。

在介紹了能力框架之后,第4章將重點討論本報告中考慮的第一個關鍵的行動效率領域,特別是管理和利用復雜性。本章概述了未來北約領導者可能面臨的復雜問題和情景,并研究了一些可用于支持有效的多國指揮的方法和思維技巧。

然后,第5章將探討創造力和創新作為有效領導的關鍵組成部分,強調領導者在為創造力創造條件、解決創新障礙以及促進組織敏捷性和共同復原力方面可以發揮的作用。

第6章探討了最近和未來的技術進步,以及如何利用它們來提高領導者的效率。這將包括研究影響未來行動的先進技術(例如,自主系統、機器人技術)。本章分析了一些可供領導者努力利用技術進步的方法。

然后,第7章從戰略角度闡述了在未來北約多國軍事行動中發展有效伙伴關系所需的領導者能力。本章從內部(建立有凝聚力的聯盟)和外部(非政府組織)的角度,探討了與軍事和非軍事伙伴的關系建設,以及當地的非正式領導和弱勢人群。它試圖確定有效關系的挑戰和基石,以及未來的北約領導者如何建立和維持強大而富有成效的伙伴關系。

跨文化能力是第8章的重點,因為本報告更深入地探討了未來多國行動對北約領導者的社會能力要求。本章認識到北約活動的全球前景,以及國家和非政府組織之間的合作以及與學術界和商界的合作所帶來的軍事優勢。它認為,從制定戰略和戰術到獲得緩和沖突所需的知識,領導者在不同的社會文化環境中理解和有效應對的能力將是所有領域的關鍵。

第9章涵蓋了與未來多國環境相關的新出現的道德挑戰,以及道德推理、身份、氣候和文化的日益重要性。它概述了北約核心價值觀的可操作性的重要性,承認了北約合作伙伴之間可能存在的價值觀趨同和分歧,以及領導者如何管理這些差異。

最后一章綜合了本報告的主要建議,并總結了RTG-286的結論,然后從前面的章節和其他章節中引出一些共同的線索和見解。第十章和本報告的最后,簡要考慮了從RTG-286的結論中引出的進一步研究領域。

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美國海軍的無人作戰框架和智能自主系統(IAS)戰略解析了美國海軍的愿景,即如何通過迭代實驗來發展無人平臺,重點是發展新的作戰概念和實現這些想法的關鍵技術。美國海軍需要制定一個作戰概念(CONOPS),將無人水面和水下航行器(USV/UUV)納入現有情報、監視和偵察(ISR)流程。無人平臺(UV)面臨著操作和續航方面的挑戰,這將使它們在情報周期的處理和開發功能中成為獨特的難點。本文討論僅限于兩個具有顯著續航能力和收集能力的無人平臺,這兩項能力使無人平臺對作戰具有重大影響。這項工作回顧了關于超大型UUV(XLUUV)和中型USV(MUSV)能力和預期任務的非機密文獻,并與MQ-4C海神偵察機的發展進行了比較。確定了海軍在開發CONOPs時應該考慮的幾個因素和解決方案,如何在戰役層面將XLUUV和MUSV集成到ISR中。

1 簡介

“無人平臺在我們未來的艦隊中發揮著重要作用。成功地整合無人平臺——在海面下、在海面上和海面上空——為我們的指揮官提供了更好的選擇,以便在有爭議的空間里作戰和獲勝。它們將擴大我們的情報、監視和偵察優勢......”--美國海軍作戰司令部,2021年航行計劃

美國海軍目前正在開發一系列無人的空中、水面和水下航行器,以滿足其未來部隊需求。海軍的無人作戰框架和智能自主系統(IAS)戰略解析了海軍的愿景,即如何通過反復實驗來開發這些新平臺,重點是發展新的作戰理念和實現這些理念的關鍵技術。無人平臺將支持海軍的目標,即建立一支更加分散的部隊,能夠在通信退化的環境中作戰,同時在受到反介入和區域拒絕威脅的挑戰時能夠應對。雖然海軍的無人平臺仍處于不同的發展階段,但有足夠的數據表明它們的能力,可以提出新作戰概念,將這些新平臺與海軍長期以來的優先事項相結合。

美國海軍需要制定一個作戰概念(CONOPS),將無人水面和水下航行器(USV/UUV)納入現有情報、監視和偵察(ISR)流程中,無論是在戰斗期間還是在日常的非戰斗行動中。這種CONOPs將支持智能自主系統中至少兩個子類——分布式和持久性傳感器,以及戰斗空間的擴展、清晰化和精確化。無人平臺(UV)雖然有潛在的強大的收集能力,但面臨著操作和續航方面的挑戰,這將使它們在情報周期的處理和開發功能方面成為獨特的麻煩。海軍使用無人平臺作為ISR資產的概念將需要納入這些平臺獨特的適合完成的作戰目標,并且應該在這些平臺能力正在形成和實戰化的時候就開始制定。

為了把重點放在戰爭的戰役層面上,討論將限于兩個具有重要續航能力和收集能力的無人平臺,使它們具有實質性的作戰影響。這項工作回顧了關于超大型UUV(XLUUV)和中型USV(MUSV)能力和預期任務的非機密文獻,并與MQ-4C Triton(一種大型海上無人駕駛飛行器)的發展相比較。它確定了海軍在制定將XLUUV和MUSV整合到作戰層面的ISR的CONOP時,應該考慮的幾個因素和解決方案。分析的重點是在以海洋為中心的戰場上使用這些平臺,對手是在海面下、水面、空中和太空領域使用軍事力量的近鄰或同級對手。提到作戰指揮官時,設想了一個戰區聯合部隊海上分指揮官(JFMCC)和情報人員,在岸上或海上作戰中心(MOC)內運作。

2 背景介紹

美國海軍的分布式海上作戰(DMO)概念是為了在反介入、區域拒止(A2AD)戰場上擊敗競爭對手,它依賴于分布式、網絡化的ISR平臺。ISR資產將定位對手并為武器使用平臺提供目標支持。無人平臺與多域作戰(DMO)概念極其相關,因為DMO設想在對手的對峙或反介入武器的交戰區域內使用海軍資產。海軍23財年的長期海軍建設計劃指出,海軍預計在45財年擁有89-145個無人平臺,并提到更詳細的信息,可在機密的能力發展計劃中獲得。22財年的建設計劃明確指出,海軍正在尋求59-89艘USV和18-51艘UUV。海軍的資金優先級和迭代式無人平臺開發支持CNO將無人平臺作為分布式作戰的一個重要組成部分。

情報、監視和偵察是三個獨立但密切相關的功能,對于軍事行動至關重要。廣義上講,情報是收集和分析與決策有關的信息。監視是使用收集資產來監測一個地點的相關活動,而偵察是將收集資產部署到一個確定的區域,以定位或確認沒有相關活動。當無人平臺用于ISR功能時,將主要作為收集資產來監視或偵察特定區域,尋找相關活動。這些平臺的 "無人"性質,使平臺本身更具有成本效益,不容易被置于危險之中,但卻使其作為ISR資產的有效性變得復雜。采集行動必須以足夠嚴格的方式進行預規劃,以滿足指揮官在不可能重新分配任務的通信環境中繼續生存。此外,收集到的數據必須傳送給有能力將信息開發成情報的分析人員,以便為作戰決策提供依據。

3 MQ-4C "海神"偵察機

MQ-4C "海神"是由RQ-4 "全球鷹 "改裝的大型無人機,用于提供持久的海上ISR。"海神"的開發是為了滿足海軍對持久性ISR的需求,最終被確定為廣域海上監視(BAMS),用于A2AD環境。"海神"在一次任務中可以飛行超過24小時,作戰范圍為8,200海里。為了滿足海軍的要求,對RQ-4進行了具體的修改,最明顯的是要求在惡劣的海上天氣下下降和上升,以便目視識別通過電子信號定位的水面航行器。這一要求需要增加除冰能力、防雷和其他強化措施。

2020年1月,海軍對 "海神 "進行了首次早期作戰能力(EOC)部署,向關島的安徒生機場派出了兩架飛機。該飛機作為CTF-72的一部分,向在INDO-PACOM責任區作戰的聯合部隊提供海上巡邏和偵察,這是ISR的一個方面。在飛行行動中,"海神 "由四名飛行員組成的機組控制,他們在地面控制點進行操作。這些操作員駕駛飛機,不進行情報開發,情報開發由一個單獨的專家小組提供。2020年派往關島的機體并不具備整套預期的收集能力,只有光電/紅外(EO/IR)視頻流和一個海上雷達。海軍目前正在測試 "海神 "的升級版、多智能改進版,它增加了信號情報收集能力,是打算取代有人駕駛的EP-3E Aeries II飛機的平臺。

盡管還沒有完全投入使用,但 "海神 "號的早期使用提供了一些經驗,應該為大型無人水面和水下船只的發展提供參考。首先,"海神"和其他無人平臺所收集的信息將需要傳送給人類分析人員進行開發。雖然存在識別感興趣的信號的自動化程序,但它們還不能將這些信息置于當前友軍和敵軍行動的背景下,并告知決策者。其次,大型無人駕駛系統依賴于岸上的維持和維護。像 "海神 "一樣,任何大型的平臺都需要返回基地或港口進行維修、加油和卸載收集的數據。這些岸上的設施是平臺操作的關鍵要求,可能會受到干擾或攻擊。第三,在建造無人平臺時,應了解任務和有效載荷在未來可能發生變化。為平靜的海況和適度的溫度而建造的無人平臺,在大海里、惡劣的天氣或極端的水溫下,可能不那么有效或無法操作。

4 “虎鯨”超大型無人潛航器(XLUUV)

5個“虎鯨”超大型無人潛航器(XLUUV) 中的第一個,在19財年得到資助。其基于波音公司的Echo Voyager XLUUV進行開發,預計在22財年作為一個測試平臺,用于開發作戰概念和關鍵的使能技術。XLUUV幾乎肯定不會有能力以載人潛艇的保真度來探測、跟蹤和分類聲音。這主要是因為UUV缺乏訓練有素和有經驗的船上潛艇人員的專業知識,而且XLUUV是一個比載人潛艇小得多的平臺,限制了任何船上聲納陣列的能力。然而,XLUUV的模塊化性質擴大了其潛在的收集能力,包括船上攜帶的任何可部署的系統,以及船體安裝或牽引的聲納陣列。下面將討論基于有機傳感器或XLUUV攜帶的有效載荷進行數據收集。

將XLUUV作為ISR資產使用的最重大挑戰是缺乏與地面控制點的頻繁通信。現有的能力并沒有確定XLUUV是否有能力升起一個通信桅桿或浮標來傳輸數據和接收修訂的指令。這樣做會削弱使用水下航行器作為ISR資產的主要優勢,即它的隱蔽性。這為作戰計劃者確定了三種可能的行動方案。第一,XLUUV在其行動期間不能發送或接收任何數據。這將限制XLUUV只執行預先計劃的行動,并剝奪行動指揮官重新分配資產的任何能力。第二,XLUUV可以部署一個僅有接收能力的通信天線。這將允許指揮官重新分配XLUUV的任務,但不允許該資產廣播接收指令,這使得操作人員不確定新的指導是否正在執行。用來傳達這種新指導的廣播有可能揭示UUV或潛艇的行動區域。第三,XLUUV可以采用一個同時具有發射和接收能力的通信浮標。這將使指揮官能夠發布新的指令,并確認XLUUV已經收到并將執行新的任務,但也有可能將UUV的位置暴露給對手。每種方案都是在安全和作戰指揮官的靈活性之間做出的折衷。

繼隱身之后,UUV作為ISR資產的第二個主要優勢是其收集聲學數據的能力。聲學情報,即對這些數據的處理和利用,是一門極富挑戰性的學科。聲學數據需要分析人員花費數年甚至數十年的訓練和經驗來進行分析。由于這門學科的挑戰,海軍應該尋求現有的聲學情報卓越中心來分析XLUUV收集的數據。海軍在弗吉尼亞和華盛頓有兩個海軍海洋處理設施(NOPFs),由聲學和情報專家共同管理。這些設施作為綜合海底監視系統(IUSS)的一部分運作,并對來自海上采集資產的聲學數據進行持續分析使用。對于ISR功能,海軍應考慮將XLUUV作為IUSS資產,并利用NOPFs的常駐聲學情報專家來處理和分析收集的數據。

需記錄的聲學信息通常也會產生大量的數據,覆蓋較長的時間段。可能需要幾周或幾個月的時間來充分開發XLUUV任務的所有記錄數據。當考慮到前面討論的通信挑戰時,使用XLUUV作為ISR資產將需要對XLUUV支持的確切行動目標進行詳細規劃。這種規劃應導致對UUV的反應進行預先規劃,以滿足指揮官意圖的具體檢測。操作員應考慮三種反應,即立即反應、暫時延遲反應,或決定繼續執行任務并在回港后分析數據。

一旦XLUUV檢測到特定的標準,例如特定對手潛艇的聲學特征,它的反應應該由作戰指揮官仔細預先確定。在這種情況下,XLUUV有三種可能的行動。第一,停止其任務,并通過通信桅桿或非系留的單向傳輸浮標,立即向作戰指揮官發出通知,說它已經探測到對手的潛艇。如果敵方潛艇對指揮官的部隊構成危險,并且需要時間敏感的定位信息來使反潛戰(ASW)資產加入戰斗,這種反應可能是適當的。二,XLUUV可以釋放一個單向的通信浮標,在延遲后將探測結果廣播給作戰指揮官。這種折中的反應將為指揮官提供最近的定位數據,并提高他的態勢感知,但也允許UUV離開該地區,繼續執行其任務而不暴露其位置。如果指揮官希望在近乎沖突的時期提高態勢感知,但又不試圖主動瞄準對手的潛艇,這種反應可能是合適的。第三,XLUUV可以簡單地繼續記錄聲學數據,對探測進行日志記錄,并繼續執行其任務。日志記錄將有助于回港后的開發。這種反應在非沖突時期和XLUUV執行一般監視任務或收集作業環境信息時可能是合適的。這些反應選項中的每一個都利用了當今可用的技術,并為作戰指揮官提供了靈活性,以根據作戰需要指揮所需的反應。

波音公司公開的Echo Voyager XLUUV的數據顯示,它的航程為6500海里(NM),最大速度為8.0節,最佳速度為2.5-3.0節。從關島阿普拉港到俄羅斯太平洋艦隊所在地阿瓦查灣約2450海里,到中國南部戰區海軍駐地亞龍灣約2050海里。如果Orca XLUUV的能力與Echo Voyager的能力相近,這將使最有可能收集情報的地點處于部署在關島的XLUUV的行動范圍之內。然而,在離母港很遠的地方使用XLUUV可能會導致在接收和利用收集的數據方面出現重大延誤。根據2.5-8.0節的前進速度,從阿瓦查灣返回關島大約需要13至40天。該平臺漫長的旅行時間,加上分析所收集的數據所需的大量時間,促使XLUUV在ISR中最有可能的用途是對作戰環境的一般性收集,或有可能實施監視任務,將該平臺的長耐久性與前面描述的即時或延遲傳輸通信方法相結合。

作為一個無人平臺,XLUUV在維持和維護方面也將面臨獨特的挑戰,這將影響其作為ISR資產的使用。XLUUV被設想為一種可部署或遠征的能力。對這種能力的討論似乎僅限于單個或少量的船體,然而DMO概念和海軍造船計劃設想了幾十個平臺,所有這些平臺都將需要運輸、地面支持和碼頭空間來運作。任何降低或拒絕完成任務的物質缺陷都需要長時間返回港口或可能返回位于對手威脅范圍之外的水面艦艇。維護和保養的現實需要被納入任何利用無人武器作為ISR資產的作戰計劃中,這可能導致它們主要被用于非戰斗性的情報準備任務,在這些任務中,故障的影響比戰斗行動中要小。

5 中型無人水面艦艇(MUSV)

美國海軍的MUSV目前正在基于最初的原型平臺Sea Hunter(SH1)和Seahawk(SH2)的基礎上進行開發。MUSV的具體目的是發揮ISR的作用,提供一個集成到海軍戰術網格中的無人傳感器和電子戰平臺。MUSV計劃目前在平臺能力方面的定義不如XLUUV,但其發展足以考慮具體的ISR功能和作戰概念。將MUSV作為ISR資產使用的關鍵決定是確定它們是作為獨立的收集器還是作為從屬于有人駕駛的水面艦艇的資產。

無論是哪種使用方式,MUSV都將以類似的方式發揮作用--收集現有的電子數據,進行初步的開發和處理,并將收集的結果轉發給岸上和海上的分析人員和系統。區別在于船上的收集系統在尋找什么信號,以及向誰和如何轉發收集的信息。當MUSV作為載人艦艇的支持力量運行時,它的收集系統應集中于探測和跟蹤來襲的威脅,并為被支持的艦艇提供目標定位的幫助。傳感器包應能同時識別和跟蹤反艦巡航導彈、彈道導彈、高超音速導彈、水面艦艇、有人和小型無人駕駛飛機,并提供潛望鏡探測能力。MUSV應該能夠將其收集的結果直接提供給被支持的艦艇,而不依靠干預的地面站或衛星,然后協助選擇和確定防御措施或反擊的目標。

如果作為一個獨立的收集器運行,MUSV最好配備能夠超越基線追蹤多個空中和地面目標的傳感器,并自動將這些追蹤與已知或可疑的對手平臺聯系起來。這些數據應該被轉發給作戰指揮官,以建立共同作戰圖(COP)。這兩項任務,直接支持載人艦艇或提供COP發展的獨立行動,包含了監視和偵察任務的要素。然而,最佳的傳感器和通信能力在不同的任務之間是不同的,這需要在進一步發展MUSV時予以考慮。

作為主要的電子情報(ELINT)收集器,MUSV將需要依靠現有的ELINT分析員來分析所收集的數據。海軍水面艦艇上一般都有可以進行這種分析的密碼學人員,盡管他們目前的任務是操作和利用其艦艇的有機收集能力。如果MUSV上有足夠的通信能力,那么收集到的數據可以被發送到岸上的分析人員進行利用。在這種情況下,海軍信息戰指揮部(NIOCs)是數據利用的合理地點。將需要開發基礎設施和信息技術,以便將MUSV收集的ELINT納入現有的處理系統。此外,水面艦艇和岸上設施的密碼人員配置將需要反映出增加了一個新的收集平臺,提供多個需要分析的數據流。

6 反論點

像“虎鯨”和MUSV這樣的大型無人平臺被設想為未來技術的一個組成部分,它將實現海軍的DMO概念。這一設想聲稱,從無人平臺收集的數據將通過海軍戰術網格和聯合全域指揮與控制(JADC2)網絡傳達給作戰級指揮官。CNO的NAVPLAN 2021指出,建立一個強大的海軍作戰架構(NOA),這將支持將無人平臺收集的數據納入JADC2,是僅次于調整海上戰略威懾力量的第二大發展重點。目前的ISR平臺開發正在將重點從人力密集型部隊轉向自動化能力,以在有爭議的環境中擊敗同行的對手。AI/ML的使用將導致收集的數據處理和利用的速度呈指數級增長,大大增強作戰指揮官的態勢感知,并減少從檢測到對手到使用武器的時間。對收集到的數據進行網絡化、自動化的利用,將是分布式作戰的一個重要推動因素。

7 辯證

網絡化通信和AI/ML的發展必然會導致無人平臺的有效使用,這有三個原因。第一,作戰藝術取決于對作戰環境、敵方和友方部隊以及作戰目標的深入分析和理解。無論提供何種工具,這種理解和部隊的有效使用將始終取決于一個有能力的作戰指揮官。作為一種ISR資產,無人平臺將依賴于指揮官和情報人員的明確行動任務。第二,目前人工智能/ML工具在情報分析中的狀態是有希望的,但離開始復制人類分析的能力可能還有很長的路要走。人工智能/ML工具只能復制人類思維和行動所形成的模式,而且幾乎可以肯定的是,無論開發何種算法,都會錯過與作戰藝術相關的新趨勢和異常數據。海軍在培訓和保留AI/ML專業知識方面也面臨挑戰。第三,大型UV目前正處于迭代實驗階段,在設計平臺能力的同時,現在就需要制定作戰概念。等到無人平臺達到最終的生產狀態,再為這些新的收集資產制定ISR CONOPs,將使海軍情報專家無法在開發過程中告知滿足作戰意圖所需的傳感器和能力。

8 結論

美國海軍情報界需要充分投資于大型無人平臺的發展,特別是發展將這些平臺用于ISR角色所需的能力和概念。海軍在將無人平臺納入ISR過程中的經驗將為利用無人水面和海底艦艇提供參考,但不能直接轉化為利用無人平臺。在通信惡化或被拒絕的環境中運行的無人平臺可能需要大量的岸邊基礎設施來處理和利用收集的數據,對這種基礎設施和人力的投資應該與平臺的開發同時進行。從無人平臺收集的數據可能需要大量的時間來處理和利用,減少了它們在指示和警告(I&W)任務中的作用,并可能引導最佳傳感器套件來支持作戰環境的收集。由于在處理和利用收集的數據方面的挑戰,無人平臺不會取代現有的載人飛機、水面和水下航行器以及國家高空收集的ISR功能,但如果開發和使用正確的能力和作戰概念組合,無人平臺可能會成為發展指揮官態勢感知的有力工具。

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1 引言

在面對同行競爭對手的遠程精確火力威脅時,已經提出了很多關于重新加強西方空中優勢的新作戰概念。大多數專家主張采用更加綜合的軍隊方法,以高節奏的方式將多種軍事困境強加給對手。基于網絡協作的有人和無人資產將重新獲得戰斗力和機動能力。這樣一來,對手將被迫根據不確定的選擇做出決策,從而危及其行動結果。這樣一種新模式涉及多域作戰(MDO)概念。

多域作戰可以被描述為在一個領域內利用來自所有領域的傳感器和效應器產生軍事效果的能力,以及將指揮和控制(C2)下方給盡可能低的級別。倡導平臺整合和C2鏈中的輔助性,構成了重新加強部隊靈活性、復原力和反應力的基線。戰區的聯合部隊指揮官(JFC)將作為MDO的協調者。他們將有能力在戰術指揮官之間分配傳感器和效應器以執行專門的任務,在所有領域之間同步效果,并根據需要將任務的控制權下放到戰術邊緣。

這可以通過一個被稱為多域作戰云(MDCC)的包容信息技術和通信(IT & COM)的生態系統實現,形成一個由跨域的可操作傳感器、效應器和C2節點組成的作戰網絡。利用北約的C3分類法,MDCC將提供一種手段,以實現和加強北約國家和合作伙伴的互操作性,從而提高作戰效率。

下文將通過2040年的一個虛構的作戰場景來說明整合和輔助的原則,并強調其在作戰角度和MDCC功能要求方面的結果。

2 在行動的早期階段,MDCC作為一個包容性的助推器

虛構的作戰場景從"空軍保護"開始,在一個國家對其少數種族進行了令人無法接受的突襲之后,隨后轉變為空中前沿基地作戰(A2BO)。聯合國(UN)授權北約進行一場軍事行動。北約部隊包括一個擁有新一代戰斗機(NGFs)和遠程航母(RCs)的下一代武器系統(NGWS)中隊,一些增強型傳統戰斗機,一個C2機載平臺,加上光學、雷達和通信衛星群,油罐車,網絡資產和地面特種部隊。一個帶有兩棲部隊的航母戰斗群也加入了該作戰區。

關于空軍保護,目標是防止任何空襲和對少數民族聚集地的騷擾進行反擊。在這個階段,聯合部隊司令部決定將空軍指定為受援部分,受援部分是特種部隊和海軍。因此,聯合部隊空軍部分指揮官(JFACC)負責戰術層面上所有空中平臺的指揮。

為了應對襲擊,JFACC需要一個由多領域傳感器輸入(空中、陸地、太空和網絡)建立的完全認可的畫面。探測特定社交網絡上的公眾騷動,結合特種部隊和天基資產的實時情報監視偵察(ISR),就可以從NGWS在動亂地區上空迅速展示武力。此外,任何支援該國家并呼吁對少數種族實施暴力的社交網絡都將受到網絡反擊,使其無法運作。

在行動的這一階段,MDCC是基于共享的開放式IT和COM架構,將所有可用的傳感器互聯起來形成包容性的助推器。它正在提供一個由實時ISR收集和過去情報融合形成的共同畫面。這樣一來,MDCC提供了一個高水平的態勢感知能力,以便根據JFC的指令,從JFACC到未來作戰航空系統(FCAS)任務指揮官層面,可以適當地開發和提出軍事行動選擇。

3 多域作戰中的不同需求

該突襲國家向少數種族聚集地發射了幾枚地對地中程導彈,造成了人員傷亡,局勢迅速惡化。此外,該國家啟動了他們所有的綜合防空系統(IADS),特別是遠程導彈。根據新的聯合國決議,北約立即決定改變其軍事態勢。聯盟下令破壞該國家的綜合防空系統,同時確保北約的戰略主動權,以便在以后需要時進行兩棲攻擊。

總體目標是堅定地應對襲擊,同時保持對升級態勢的控制。JFC收到來自戰略層面的指令,進行空中前沿基地作戰(A2BO),以消除該國家的空軍基地,阻礙其奪取少數種族聚集地控制權的 "既成事實"戰略。這些A2BO的目的是擴大空軍的行動選擇,同時減輕所有航空資產在脆弱作戰基地的風險。A2BO還必須提供更大的靈活性和超越該國家行動的能力。在戰斗附近,分散的空中作業點(AOL)可能有助于空中打擊,但也將有助于對方反介入空中阻斷(A2/AD)。

在從JFC分配額外的資產后,JFACC現在負責用地面、海基NGWS和來自防御與干預護衛艦(FDI)的巡航導彈對該國家空軍基地進行交戰。然而,根據局勢演變和對航母戰斗群可能出現的突發威脅,JFC在JFACC和聯合部隊海上組成部分指揮官(JFMCC)之間保持NGWS和FDI的反應性和動態重新分配。因此,JFMCC在與JFC立即同步后,將能夠向JFACC提出實時空中任務指令(ATO)或空域控制指令(ACO)的變更要求。

因此,這些由北約領導的持久前線空軍必須能夠使用彈性的、低特征的、低維護的、大量的有人和無人駕駛航空資產進行防御性和進攻性反空作戰。其目的是通過建立更加分散的、有彈性的和難以定位的AOL,形成針對A2/AD能力的效果,而不存在力量集中的相關脆弱性。這支部隊包括NGFs、各種RCs(包括傳感器和效應器)、增強型傳統戰斗機和空中戰術運輸機,作為戰區內武器、無人平臺、燃料和后勤支持的運輸工具,所有這些都通過動態利益共同體運作。根據AOL和NGF之間的通信狀態,特定的 "多域戰術功能 "將被委托給駕駛艙,以允許FCAS任務指揮官承擔 "動態目標 "和 "時間敏感ISR "的控制權。由于戰區的延伸,NGF加上衛星群將從擴展的態勢感知中受益,并在需要時承擔更廣泛的控制責任,與C2機載平臺上的 "前線控制小組 "已經承擔的責任并列。

4 復雜MDO中MDCC內的網絡可選系統

將A2BO與JFACC和JFMCC的網絡結合起來,可以在MDCC內實現 "網絡可選系統"。這種 "網絡可選系統 "在可用時利用 "集中式網絡",并在與上級當局隔絕時在戰術邊緣的可用平臺中形成 "機會網絡"。在這里,MDCC是這種復雜MDO的助推器。一方面,MDCC整合了從JFC到戰術指揮官的所有決策過程(從計劃到評估再到執行),包括部隊分配和效果同步,為跨領域的動態支持/支援框架鋪平了道路。另一方面,它提供了所有指揮官之間的輔助性,允許在盡可能低的級別上授權C2,如AOL和NGF。

在成功的A2BO之后,北約希望利用這一情況,并指揮開展兩棲行動,以充分保障少數種族的安全。在這次行動中,JFMCC被指定為被支持的司令部,空軍和特種部隊則是被支持的司令部。所有平臺都有可能在海軍的授權下用于兩棲作戰。MDCC將使JFMCC能夠將所有領域的傳感器和平臺整合到大型海軍計劃演習艦隊中,并在需要時將C2授權給最佳海軍平臺指揮官。

5 結論:MDCC是一個可聯網的按需分配系統

這個虛構的場景說明了通過所有決策過程進行整合和輔助的必要性。這樣做有助于形成一個可靠的技術環境,以高作戰節奏產生全球戰斗力,整合所有領域的機動性,而不存在力量集中的弱點,并因此給對手帶來多種困境。這種技術環境是由MDCC提供的,它可以被描述為一個 "定制網絡系統",包括從后方到邊緣的所有可用平臺。因此,如前所述,MDCC是動態分配部隊和分配C2的MDO助推器。

作為新技術的設計者和提供者,工業界隨時準備支持武裝部隊塑造MDO作為一種新的作戰模式。考慮到利害關系,兩者之間強有力的伙伴關系對于確保徹底掌握需求和設計MDCC而不過早選擇某些技術方案至關重要,因為這將阻礙未來的MDO。在作戰概念和技術解決方案方面,這一旅程仍處于早期階段。只有攜手合作才能應對未來的挑戰。

作者

Brigadier General準將(退役)(法國空軍)1987年畢業于法國空軍學院,2003年畢業于美國空戰學院。他有3000個飛行小時(美洲虎、幻影2000D),執行過122次戰爭任務,并作為總部官員擁有C2專業知識。他于2021年加入空中客車公司,擔任FCAS多領域行動的高級運營顧問。

Thomas Vin?otte上校(退役)(法國空軍)于1987年畢業于法國空軍戰斗機飛行員,2003年畢業于戰爭學院。他有超過3300個飛行小時(美洲虎、幻影F1CR、幻影2000 RDI和幻影2000-5),執行了83次戰爭任務,包括一次彈射,并作為總部官員擁有C2專業知識。他于2019年加入空中客車公司,擔任FCAS高級運營顧問。

Laurent le Quement于1996年畢業于阿斯頓大學。在2010年加入空中客車公司的發射器部門之前,他曾在汽車和轉型咨詢部門工作。在2018年成為FCAS的營銷主管之前,他在業務發展和創新方面擔任過許多職位

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2022年5月,美海軍陸戰隊發布了更新版《兵力設計2030》,在前期關注海軍陸戰隊小型分布式作戰單元殺傷力的基礎上,更加強調隱藏/發現、偵察/反偵察、隱蔽/反隱蔽的重要性。海軍陸戰隊的小型分布式作戰單元必須能夠偵察到更遠的地方,并將非建制的傳感器加以整合,目的是開發一個平衡的能力組合,使得在閉合殺傷鏈以對抗現代、多域對手時有一個完整的工具包。更新版《兵力設計2030》仍強調在殺傷力方面進行投資,尤其是巡飛彈及可增強步兵和炮兵武器射程與精度的技術,旨在為地面部隊提供更多能力,而不是更換任何現有武器或使用這些武器的海軍陸戰隊。此外,更新版《兵力設計2030》要求全面審視海軍陸戰隊的火力情況,找出近年來隨著環境變化而出現的能力差距,并積極彌補這些差距。(中國電科27所 禹化龍 李禎靜)

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摘要

當代和新出現的安全威脅以及從最近的軍事行動中吸取的教訓已經證明,為了在傳統的物理領域(陸地、空中、海上、太空)實現作戰目標,確保在非物理領域的主導地位至關重要,即網絡空間、電磁環境(EME)和信息環境。因此,除了物理作戰領域之外,在非物理領域取得優勢的能力對于實現戰役的軍事和非軍事目標具有決定性意義。

作戰人員將面臨消除沖突,協作,同步和整合行動的挑戰,以實現并發揮協同效應以應對多種威脅,其中可能還包括來自每個作戰領域對手的武裝沖突閾值以下的行動,包括非物質的。

本文探討了作戰環境聯合情報準備 (JIPOE) 作為支持聯合作戰規劃、執行和評估的主要工具的作用和意義,從而有助于多域作戰 (MDO) 的同步和協調。在這方面,基于政治、軍事、經濟、信息、基礎設施-物理、時間(PMESII-PT)方法,不可能將對當代作戰環境(OE)的分析局限于物理領域及其與非物理領域的關系。相反,作者們相信,確定一種合適的方法來關注在非物理領域單獨或聯合進行的活動影響,它們在PMESII-PT所有領域的相互融合和實際操作領域的相關性,將大大有助于友軍識別和評估對手的重心(COG)、關鍵弱點、意圖和行動路線(COAs)的能力,包括各自的指標。JIPOE將為聯合部隊指揮官(JFC)提供OE的整體視圖,將與戰術層面密切合作、共享和開發,通過結合不同領域的能力,應該能夠壓倒對手的部隊。這種集中控制和分散執行的方法將有助于在作戰和戰術層面之間產生協同效應。

引言

未來的軍事行動將以物理和非物理層面的融合為特征,眾多不同的行為者將在其中運作。任何部隊都需要適應極其復雜的作戰環境和大量的作戰變量,需要適應性地使用一系列武器系統來產生致命和非致命的效果。因此,除了物理作戰領域(即陸地、空中、海上和太空),在非物理領域(網絡空間、EME、信息環境)取得優勢的能力將對實現戰役的軍事和非軍事目標具有決定性意義[1, p.280]。

OE是影響能力運用和影響指揮官決策的條件、環境和影響因素的綜合體[2, p.3]。了解OE的因素和條件不僅是所有計劃活動,特別是行動設計的關鍵前提,也是友軍保護和許多其他相關任務的關鍵前提[3, p.41]。

JIPOE代表了一種系統的方法,用于分析有關OE和對手的信息。它可以應用于全部的軍事行動。指揮官和參謀部在危機背景、根本原因和具體動態方面,對戰區形成共同的理解和整體的看法。它使指揮官能夠直觀地看到問題的程度,以及他們如何塑造和改變OE,使之成為他們的優勢,這將為他們的決策提供信息[2, p.3-5]。

JIPOE產品極大地促進了聯合(即作戰)層面的軍事行動的規劃和執行。現代軍隊,特別是北大西洋公約組織(NATO)內的軍隊,幾十年來在討論跨領域(陸、海、空)的協調行動時一直使用聯合這一術語。如今,由于全球安全環境的巨大變化以及俄羅斯和中國日益增長的野心,為了挑戰潛在的同行對手,需要采取多領域的方法。在傳統的戰爭門檻下,盟國及其合作伙伴已經受到了跨越物理和非物理領域的持續攻擊[4, p.2]。MDO一詞不同于聯合行動,因為它旨在關注跨越多個領域的行動,而不考慮服務的歸屬,不一定是由多個部門進行的行動[5,p.49]。

圖1:支持聯合行動的當前JIPOE流程的可視化。

圖2:提出支持MDO的JIPOE過程方案。

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