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美國海軍陸戰隊（USMC）正在通過其垂直起降（VTOL）飛機計劃投資航空技術，以增強任務優勢和戰爭主導權。美國海軍陸戰隊的一項計劃舉措是從未來的載人 VTOL 飛機上發射無人機系統 (UAS)，以執行混合（載人和無人）協作任務。這種混合 VTOL-UAS 能力將支持美國海軍陸戰隊的情報、監視和偵察 (ISR)、電子戰 (EW)、通信中繼和空對地動能打擊任務。

該畢業設計項目通過基于模型的系統工程分析、協同設計相互依存性分析以及建模和模擬實驗，研究了未來混合 VTOL-UAS 能力所涉及的復雜人機交互。頂點項目重點關注打擊協調和偵察（SCAR）任務，其中涉及載人 VTOL 平臺、VTOL 發射無人機系統和地面控制站（GCS）。該項目提出了系統要求和架構、概念設計，以及對未來 VTOL 能力的人機協作方面的實驗見解。

主要發現是，無人機系統擁有高水平的數字自動化，并與其人類伙伴有機地共享，這也意味著人類的計劃和執行必須以數字方式捕獲。這確保了合作伙伴之間能夠相互觀察、預測和指導，從而建立信任。第二個發現是，整個團隊需要一個安全冗余的主要、備用、應急和緊急（PACE）通信計劃，以支持彈性任務規劃、執行和任務后分析。最后，這項研究證明了使用網絡模擬器探索、評估和衡量人機協作效率的有效性。

研究建議美國海軍陸戰隊采取一項戰略，采購能夠進行自然語言處理、任務評估和政策更新協議的高級自主無人機系統。接下來，在使用 VTOL 和 UAS 時，繼續使用相同的技術對 USMC 的其他任務集進行評估。最后，進行更多分布式模擬實驗和評估。

圖：美海軍正在開發未來垂直升降（海上打擊）系統，以執行獨特的海上任務，主要從水面戰斗艦艇（DDGs、FFGs、LCS）執行任務。

圖：2021 年，在亞利桑那州尤馬試驗場進行的測試中，"蒼狼 "2C 無人機攔截器的兩種變體被發射。動能攔截器為美國陸軍提供了靈活的短程反無人機系統能力。（照片由美國陸軍提供）。

戰爭的新特點之一是單向無人機系統（UAS）的擴散。在烏克蘭和伊拉克/敘利亞，正在進行的戰斗由廉價生產的無人駕駛飛機組成，這些飛機裝滿炸藥，通過全球定位系統（GPS）或全球導航衛星系統（GLONASS，相當于俄羅斯的全球定位系統）飛行到距離安全發射點數百公里之外的精確目標位置。然而，現有的用于對抗敵方無人機系統的任務式指揮系統缺乏必要的技術能力，無法在當今戰場上充分捍衛戰斗力。用于反無人機系統（C-UAS）的任務式指揮系統需要人工智能（AI）、機器學習和自動化來協助操作員做出決策，并能同時使用擊潰機制。此外，當前的實戰系統缺乏與新興工業探測和擊潰系統的數據互操作性，導致基地防御操作中心（BDOC）擁有多個 "封閉 "網絡來擊潰共同的威脅。

本文明確了在美國陸軍 C-UAS 任務式指揮系統中實施人工智能、機器學習和自動化的要求。當前的 C-UAS 任務式指揮系統依賴操作員完成手動識別和交戰過程，該過程針對每個威脅按順序進行，對于試圖壓倒防御能力的多個威脅的場景來說不切實際。通過實施本文中的建議，美國陸軍將擁有一個在應對當前和未來敵方無人機系統威脅和戰術方面具有競爭優勢的任務式指揮系統。

人在環內與人在環上

在現代戰爭背景下，"人在環上 "和 "人在環內 "指的是人類參與決策和控制利用人工智能或自動化的系統的程度。這兩種方法的區別在于賦予系統的自主程度以及人類的監督和控制水平。

人在環內。人類直接參與決策過程，并 "完全控制 "系統 "開始或停止執行的任何操作"。這種方法通常在安全、任務精確度、責任和控制方面更受青睞。然而，在有些情況下，人在環內可能并不實用或有效。目前的 C-UAS 流程就是人在環內的一個例子，操作員必須執行每一項任務和參數輸入，才能由系統創建一個動作。

人在環內（HOTL）。人類對自動化系統進行監督，但自動化系統可以在未經人類預先批準的情況下采取行動。這種方法可以加快決策和響應速度，這在威脅迅速演變的未來至關重要。在影響人類運用微觀運動技能和正確判斷能力的高壓力情況下，有監督的自主模式（HOTL）將比完全依賴人類決策更加有效。海軍艦艇上使用的宙斯盾作戰系統和 MK 15 法陣近程武器系統就是 HOTL 防御武器系統的典范。這些系統一旦啟動并在人員的監督下，就能獨立攻擊對艦艇或其他受保護資產構成威脅的導彈、直升機和飛機。

反無人機系統流程

C-UAS 流程采用主動防御措施，包含四個不同的要素：檢測、識別、決定、擊敗。這一順序為評估無人機系統在不同作戰環境中造成的威脅以及應用自動化加強操作員行動的可能性提供了一個有用的框架。在聯合部隊中，這一流程在 BDOC 中得到了積極應用，BDOC 是 C-UAS 資產和系統的負責協調、管理和使用節點。

圖：反無人機系統流程

檢測。C-UAS 流程的第一步是探測行動區域內是否存在空中航跡。這可以通過各種雷達傳感和跟蹤方法來實現，包括空中和地面傳感器。例如，雷神公司開發了 360 度 AN/MPQ-64 Sentinel 雷達，可探測無人機系統、旋轉翼飛機和固定翼飛機，并具有敵我識別詢問功能。雷神公司還開發了 360 度 Ku 波段射頻系統 (KuRFS)，可感知和跟蹤飛機、火箭、火炮和迫擊炮。KuRFS 雷達支持多種動能和非動能 C-UAS 武器系統，如 Palletized 高能激光器、陸基 Phalanx 武器系統和雷神蒼狼攔截器。

識別。探測到空中航跡后，下一步是分析航跡，確定是敵是友。這是通過使用具有識別敵友能力的雷達（如上文提到的 Q-64）、空域控制機構（空中交通管制、聯合空中作戰指揮）或敵方特征對航跡進行識別敵友詢問來完成的。區分友方和敵方威脅航跡是一個復雜的過程，需要使用兩種方法之一，即正面識別和程序識別。正面識別是最可取的方法，不需要目視識別就能確定可疑航跡--利用已知的敵方特征進行數字識別（基于物理），可用于確定航跡是否為敵方無人機系統。程序性識別使用地理位置、航向時間和飛機飛行路徑來確定敵友--通常與空中任務指令和/或作戰圖形相配合。

決定。在此階段要做出兩項決定：第一，確定是否需要交戰（交戰規則、地緣政治形勢、戰術形勢等）；第二，確定使用何種方法攔截威脅。如果操作員確定空中航跡具有敵意，則決定使用動能或非動能武器攔截已確定的威脅。對每個威脅的方位、高度、射程和速度進行評估，以確定交戰要求，并使用適當的武器進行最有效率和效果的交戰。

擊敗。在這一階段，操作員成功地對確定的敵方航跡造成動能或非動能影響。在這一階段，目視確認攔截或數字確認是確定成功或失敗效果的方法。如果敵方航跡未被擊潰，操作員將動用更多資產，直至擊潰威脅或擊中預定目標。

手動交戰的挑戰

前沿區域防空指揮與控制（FAADC2）是美國陸軍目前的任務式指揮系統，它提供了探測、識別和使用動能和非動能擊潰效果的網絡架構。FAADC2 自 1989 年以來美國防部一直在使用。

FAADC2 系統目前在識別、決定和擊潰階段使用手動交戰流程，這極大地阻礙了切實有效地擊潰敵方威脅，尤其是在僅有幾秒鐘時間做出決定的情況下。操作員必須手動查詢每條雷達軌跡，并針對敵對目標手動處理每個防御系統，既耗時又容易出現人為錯誤。

圖：前沿區域防空指揮與控制用戶界面提供共同空中圖像。

這種人工操作過程無法同時進行戰斗，而在快速演變的戰斗場景中需要同時進行戰斗。手動交戰所耗費的時間將使無人機群能夠不受阻礙地攻擊和穿透防御層。在同時應對多個無人機系統的攻擊、潛在的友軍空中交通、武器系統之間的轉換、評估其他威脅和管理當前交戰時，BDOC 操作員經常面臨任務飽和和人為錯誤可能性增加的問題。

FAADC2 系統要求操作員進行手動交戰，這分散了操作員對關鍵空中航跡識別的注意力，進一步加劇了人為錯誤，降低了擊敗無人機系統的效率。威脅無人機系統攻擊速度的提高（噴氣式 "沙赫德-238"）和使用地形遮蔽以避免早期雷達探測，進一步削弱了人工方法的有效性，并將導致 C-UAS 攔截成功率的下降。

推進 C-UAS 任務式指揮系統的建議：人工智能輔助識別

應將人工智能集成到任務式指揮系統中，以提高探測敵機航跡的作戰效率。這種集成可為操作人員提供持續的分析能力，對基地防區內的空中軌跡進行詢問。人工智能的優勢在于能夠從先前記錄的數據中分析和識別模式。C-UAS 任務式指揮系統應將先前記錄的威脅數據存儲在秘密的云存儲庫中，以便人工智能識別系統在整個戰區范圍內訪問，以人類操作員無法達到的速度和精度整合空中軌跡數據。

人工智能識別和鑒定威脅空軌并及時向人類操作員發出警報的能力將降低任務飽和度，并使操作員能夠保留最終的空軌鑒定權。將人工智能納入航跡識別將提高操作員識別的準確性，并縮短識別威脅所需的時間，增加向地面部隊發出迫在眉睫的威脅警報的時間，從而保存戰斗力。

機器學習算法將在識別階段發揮重要作用，通過分析基于物理的雷達軌跡數據、全動態視頻和其他形式的探測數據，增強任務式指揮系統的能力，幫助操作員在一段時間內區分敵方和非敵方空中軌跡。機器學習算法將提高人工智能提醒操作員注意威脅航跡的能力，同時還能確保操作員根據識別的數據特征了解可能的友軍航跡。

如果不能將人工智能和機器學習算法集成到任務式指揮系統中，那么 BDOC 的性能將與人類操作員的性能相當，無法發揮系統的最大潛能。缺乏人工智能和機器學習工具的人類操作員處于不利地位。他們有可能無法快速識別航跡，也有可能無法確保成功攔截敵方航跡，以防止無人機系統打擊預定目標。雖然人類可以手動執行詢問和識別任務，但他們無法像人工智能一樣精確、快速、一致地執行任務。

自動交戰：推進決定和擊敗階段

為解決目前 FAADC2 人工交戰流程的局限性，一旦操作員確認空中航跡具有敵意，美國陸軍應在決定和擊敗階段實施自動化流程。通過采用自動化，FAADC2 系統將自動使用適當的方法進行交戰，直至擊敗威脅。這種自動交戰能力將大大縮短交戰響應時間，使操作員能夠集中精力識別威脅和消除空域沖突，而系統則會選擇和監控擊潰方案，以最有效的方式進行攔截，避免人為錯誤。此外，C-UAS 流程保留了 HOTL，以確保仍有人參與發射決定。

自動交戰將不再需要人類操作員手動選擇每個單獨的軌道，并執行多步驟的順序過程，以發射攔截器，并針對每個評估的威脅發射陸基 "法陣 "武器系統或托盤式高能激光器。有了自動判定和擊潰能力，操作員就可以對人類確認的敵方軌跡進行人工監督，而 C-UAS 判定和擊潰系統則有能力使用多種武器系統同時進行攻擊，以大規模打擊多種威脅，實現真正的聯合武器防御火力。自動擊潰能力將增加對無人機系統的攔截，縮短交戰時間，大幅減少人為失誤，并顯著提高擊潰無人機群攻擊的概率。

自動交戰的反對者可能會提出，操作人員需要手動與已識別的威脅交戰，以確保系統在武裝沖突法律和交戰規則范圍內行動。然而，這些保留意見在 C-UAS 流程的識別階段得到了緩解，在這一階段，由人工確定威脅是否具有敵意，并指揮機器進行干預。我們建議，除非操作員(1) 確認軌道為敵方軌道，(2) 授權系統交戰（人在環上與人在環內），否則敵方軌道不會交戰。

C-UAS 的未來：人工智能輔助識別，自動化決定勝負

人工智能將為人類操作員提供在雷達的全部潛能范圍內識別擁擠空域中多條航跡的能力。威脅識別的唯一限制將是雷達在探測試圖規避或掩蓋其特征的無人機系統方面的性能。人工操作員仍可手動詢問航跡，并保留將空中航跡劃分為友好或敵對航跡的最終權力。

決定和擊敗階段的自動化將提高 C-UAS 任務式指揮系統的效率，在人工確認空中航跡為敵方航跡后，可自主同時與無人機系統交戰。通過云存儲庫存儲的實時數據融合，以及隨著威脅戰術、技術和程序不斷發展的先進機器學習算法，將使自動化系統能夠評估被人類操作員標記為敵對的空軌所構成的威脅級別，并確定適當的應對措施，如使用攔截器等動能系統或啟動電子戰對抗措施。這種自動化不僅能節省寶貴的交戰時間，還能減輕人類操作員的負擔，使人類能夠專注于威脅識別和挫敗監督。

增強未來戰爭能力

美國陸軍應立即將機器學習和自動化融入 FAADC2 任務式指揮系統的識別、決策和擊敗階段。通過利用當今可用的自動化、人工智能和機器學習技術，任務式指揮系統可以適應和學習在戰斗中觀察到的當前威脅，并提高無人機系統攔截的成功率。商用汽車技術也取得了類似的進步，配備人工智能和機器學習技術的車輛可實現自動駕駛功能。利用人工智能和機器學習技術的車輛能夠從周圍環境中學習，通過存儲庫實時訪問數據，改進決策，學習物體分類，并向操作員發出警報。美國國防部也有自動化流程技術，只要看看美國海軍的宙斯盾戰斗系統艦艇就知道了。我們必須應用新興技術來推進我們工業時代的系統，以戰爭的速度進行創新。

通過自動化縮短威脅識別時間、增強攔截能力和提高精確度，將為應對新興無人機系統技術和威脅提供戰術優勢，特別是那些針對戰略資產、部隊集結地和高優先級地點的威脅。隨著對手不斷創新和部署無人機系統，包括噴氣式 "沙赫德-238 "無人機系統，操作人員將有幾秒鐘的時間來正確探測、識別、判斷和擊敗敵方空中航跡。美國陸軍必須走在威脅的前面，而不是等待適應。

結論

自 1989 年以來，FAADC2 任務式指揮系統在應對空中威脅和管理空域方面發揮了至關重要的作用。然而，我們當前系統所使用的工業時代人工交戰流程對烏克蘭、伊拉克和敘利亞戰場上觀察到的當前戰術、技術和程序的效率構成了挑戰，并最終威脅到我們人員的生存能力。通過整合人工智能、機器學習和自動化技術，FAADC2 系統將提升 C-UAS 的作戰能力，使其超越對手的威脅能力。將操作員置于環內的自動交戰可實現 C-UAS 聯合武器防御，其戰術和技術決策速度是人類操作員無法獨立完成的。

不推進 C-UAS 任務式指揮系統和維持人工 C-UAS 流程的風險，將使惡意的國家和非國家行為者能夠以相對低成本/高回報的權衡方式，在沖突連續體上與美國競爭。正如最近在中東發生的事件中看到的那樣，惡意的國家和非國家行為體有能力利用低成本的無人機系統對美軍實施精確打擊，這給部隊帶來了具有戰略影響的風險，并使我們的國家利益受到威脅。在大規模作戰行動中，任務的風險在于從港口到前線部隊的編隊減員。缺乏數字時代速度和精度的干預能力將無法防止后勤節點和戰斗力的大規模破壞，需要作戰指揮官投入更多資源才能實現預期的軍事最終狀態。將人工智能、機器學習和自動化融入 C-UAS 戰斗是一項高度優先的工作，需要立即關注，以便在這個快速發展的威脅環境中保持領先對手。

圖：美國空軍NGAD第六代戰斗機被期望在2030年服役，替換F-22猛禽戰斗機

下一代空中優勢（NGAD）是美國空軍（USAF）的一項高度機密計劃，旨在提高殺傷力并確保空中優勢。

該計劃采用系統方法而非單一平臺，徹底改變了美國空軍的現代化計劃。

一架第六代戰斗機將成為網絡連接的 NGAD 系統家族的核心。它將由多架有人駕駛飛機、忠誠僚機式無人機以及先進的指揮、控制和通信系統加以補充。

作為 NGAD 計劃的一部分，美國空軍于 2020 年 9 月試飛了一架全尺寸飛行驗證機。

現代第六代戰斗機預計將于 2030 年開始取代 F-22 猛禽戰斗機。

美國空軍打算最初采購 200 架 NGAD 戰斗機和 1,000 架無人協同作戰飛機 (CCA)，假設每架 NGAD 戰斗機使用兩個 CCA 平臺，300 架 F-35 第五代戰斗機每架使用兩個 CCA 平臺。

2024 年 2 月，RTX 的子公司普惠公司與美國空軍合作，成功地對其下一代自適應推進（NGAP）解決方案進行了關鍵評估，推動了該計劃最終完成詳細設計審查。

該團隊目前正集中精力對名為 XA103 的 NGAP 原型機進行地面測試，測試計劃定于 2020 年代后期進行。

項目背景

NGAD 計劃源于美國國防部高級研究計劃局于 2014 年完成的 "空中優勢倡議 "研究。

美國空軍于 2016 年 5 月發布了《2030 年空中優勢飛行計劃》。該飛行計劃強調了通過更敏捷的采購流程開發多領域解決方案的必要性。

"空中優勢2030"發展成為以系統方法為核心的NGAD計劃。

NGAD 計劃發展詳情

NGAD 計劃將為美國空軍提供第六代作戰飛機，與執行任務的無人駕駛平臺以及先進的武器、電子戰系統和傳感器組成一個團隊，以便在高度競爭的戰場上成功執行任務。

美國空軍部長弗蘭克-肯德爾于 2022 年 6 月宣布，該計劃已準備好過渡到工程、制造和設計開發階段。

2023 年 5 月，作為 NGAD 戰斗噴氣機平臺工程和制造開發合同來源選擇過程的一部分，空軍部向工業界發出了招標書，該合同預計將于 2024 年授予。

下一代自適應推進計劃

戰斗噴氣機將由下一代自適應推進（NGAP）計劃開發的先進發動機提供動力。

2022 年 8 月，普惠公司、通用電氣公司、洛克希德-馬丁公司、波音公司和諾斯羅普-格魯曼公司分別獲得了為期十年、價值 9.75 億美元的 NGAP 計劃合同。

合同涉及技術成熟和降低風險活動，包括設計、分析、原型發動機測試、鉆機測試和武器系統集成等各個階段。簽約公司需要為下一代戰斗機開發原型發動機。

該計劃開發的技術將為增強生存能力、提高燃油效率以及可靠的動力和熱管理提供解決方案。這些技術對于提供必要的航程、武器和傳感器能力，以及未來空中優勢平臺滿足不斷變化的作戰要求所需的續航能力至關重要。

從美國空軍 "自適應發動機過渡計劃"（AETP）中獲得的洞察力非常有益，目前正在對集成到 NGAP 計劃中的技術和架構產生影響。

2023 年 11 月，通用電氣航空航天公司（GE Aerospace）報告稱，其 XA100 發動機在去年完成所有 AETP 測試后，又與美國空軍合作完成了其他測試。從該測試中獲得的見解將有助于 NGAP 計劃。

NGAD 戰斗機詳情

NGAD 戰斗機將用于執行對空作戰任務。它將執行空對空打擊以及攻擊地面目標，為聯合部隊提供空中優勢。

該飛機將提供更強的生存能力、適應能力、持久性和空域互操作性。

由于該計劃的保密性質，飛機的詳細設計和規格尚未公布。

技術和采購政策變化

該計劃從數字工程的使用中獲益匪淺，數字工程有助于加快飛機的研發和生產，降低成本。

美國空軍對可變循環發動機進行了投資，以提高發電量，同時改善冷卻效果。

NGAD 計劃的采購戰略旨在拓寬工業基礎，更快地為部隊提供創新作戰能力。

其主要目標之一是減輕美國空軍近期采購計劃中遇到的挑戰。NGAD 將采用開放式結構標準，以實現未來的升級。

開放式結構平臺將在整個生命周期內最大限度地提高升級的競爭性，同時降低與維護和保養有關的成本。

協同作戰飛機

據估計，NGAD 戰斗機的單機成本高達 3 億美元。鑒于采購下一代有人駕駛飛機的成本巨大，美國空軍正計劃部署更多成本較低的 CCA，這些 CCA 可與有人駕駛的 NGAD 戰斗機協同作戰或自主作戰，從而在戰斗場景中提供可負擔得起的大規模作戰能力。

與載人戰斗機一起飛行的 CCA 可以無縫接收和執行飛行員的指令。預計它們將攜帶先進的傳感器、電子戰包或額外的彈藥，以增強戰斗機的能力，并發揮不同的作用，包括作為射手、干擾機或傳感器。

NGAD 計劃的資金和預算申請

據估計，從現在起到 2028 年的未來五年內，NGAD 計劃將需要 160 億美元用于研究、開發、測試和評估。

美國空軍在 2024 財政年度（FY24）的預算提案中要求為該計劃撥款 23 億美元。預算申請包括進一步開發戰斗機和 NGAP 動力裝置的投資。

在 23 財年的預算申請中，美國空軍為 NGAD 計劃撥款約 17 億美元。其中包括 NGAD 技術成熟和降低風險活動所需的資金，以及進一步研發先進傳感器、彈性通信和飛行器技術所需的資金。

2021 年 11 月 18 日，通用原子航空系統公司 (GA-ASI) 在無人機系統 (UAS) 技術領域實現了一個重要里程碑。 GA-ASI 采用兩套復仇者（Avenger?） 無人機系統（每套均配備洛馬Legion Pod?），成功演示了如何將遠程空中威脅數據傳輸至指揮中心。這一壯舉標志著首次利用行業資助的資產，通過先進的算法來展示被動捕獲的傳感器數據的融合。

GA-ASI 高級項目高級總監 Michael Atwood 強調了這一成就的重要性，他表示：“這次由行業資助的首次飛行測試展示了 UAS 平臺和傳感器提供融合傳感器數據的成熟能力。” GA-ASI 和洛克希德·馬丁公司之間的合作取得了可喜的成果，表明具有先進傳感功能的協作自主平臺具有增強持久、共享空域態勢的潛力。

在南加州高沙漠上空的兩個小時飛行中，配備軍團吊艙的復仇者無人機檢測到附近有多架快速移動的飛機。 Legion Pod 的 IRST21? 紅外搜索和跟蹤系統與洛克希德·馬丁公司的融合軟件相結合，實時無縫集成兩個吊艙的傳感器數據。隨后，復仇者聯盟將這些融合數據傳輸到地面站，展示了協作工作的有效性。

洛克希德·馬丁公司傳感器和全球保障高級項目總監 Scott Roberson 強調了這一成就的重要性，他表示：“這是多架自主飛機上的 IRST 系統首次向地面用戶提供合并的空中威脅數據。”這些進步有助于制定通用作戰圖，從而增強跨領域聯合作戰的態勢感知。

本次演示中展示的融合技術此前曾在今年早些時候的“北方邊緣”作戰演習中進行過測試，當時該技術被集成到配備 F-15 的軍團吊艙和數據鏈中。 Legion Pod 是一種經過驗證的遠程無源 IRST 傳感器，已部署在各種平臺上，包括不同類型的“復仇者”無人機。隨著生產已經開始，Legion Pod 隨時準備在緊急情況下根據美國政府客戶的判斷來執行現實世界的任務。

未來，洛克希德·馬丁公司計劃擴大軍團吊艙技術的應用，即將進行的測試旨在將其與 F-16 進行集成，并探索 F-15 和 F-16 之間的傳感器融合。該傳感器的開放式設計有助于支持聯合全域作戰要求，適應替代數據鏈路架構。

此外，IRST 還提供了雷達的補充功能，可以被動掃描威脅而不發射電磁輻射，從而降低向對手發出警報的風險。當集成到多個聯網并向前運行的“機外傳感站”無人機（Off-Board Sensing Station，OBSS）中時，IRST 系統可以快速對潛在威脅的位置進行三角測量。然后，這些信息可以轉發給戰斗機、防空系統或其他無人機，以進行有效的對抗。

Legion Pod 傳感器的**開放任務系統 (OMS) **架構允許跨不同飛機平臺快速集成，從而降低與新平臺集成工作相關的復雜性和時間安排。這種多功能性強調了該技術在滿足不斷變化的任務需求方面的適應性。

GA-ASI 是一家領先的遙控飛機系統設計商和制造商，不斷突破無人駕駛航空領域的創新界限。憑借以 捕食者（Predator?） RPA 系列和 Lynx? 多模式雷達為代表的良好業績記錄，GA-ASI 始終致力于提供配備集成傳感器和數據鏈路系統的長航時、具有任務能力的飛機。

同樣，全球安全和航空航天公司洛克希德馬丁公司繼續引領技術系統和服務的進步。洛克希德·馬丁公司在全球擁有約 114,000 名員工，其對創新的承諾凸顯了其在塑造航空航天和國防未來方面的關鍵作用。

美國空軍分享了對機外傳感站（OBSS）計劃的新見解，揭示了其秘密發展和目標，這是一項重大啟示。此次披露是在通用原子公司的 XQ-67A 無人機首次飛行之后進行的，XQ-67A 是根據 OBSS 計劃開發的無人機。值得注意的是，一種名為“機外武器站”（OBWS）的伙伴無人機的存在已得到承認，該無人機配備了增強的性能和武器部署能力，盡管其目前的狀態仍然籠罩在神秘之中。

1 隱形守護者：探索 OBSS 計劃和 Gambit 無人機的神秘世界

自兩年多前啟動以來，OBSS（進攻性對空傳感器系統）計劃一直處于保密狀態，使得分析師和愛好者只能從有限的信息中拼湊出其目的和功能。 OBSS 最初被認為是旨在擴大載人戰斗機傳感器覆蓋范圍的努力，特別是在空對空任務中，現已暗示將重點關注紅外搜索和跟蹤（IRST）系統等尖端技術。

通用原子公司是無人機系統領域的先驅，通過其隱形“復仇者”無人機一直處于展示 OBSS 相關功能的最前沿。這些配備吊艙 IRST 傳感器的復仇者無人機與其他各種平臺一起參加了嚴格的真實和模擬測試場景。這些測試特別深入研究了自主和人工智能支持的作戰領域，特別是在空對空作戰場景中。

IRST 的重要性在于其不受射頻干擾的影響，并且能夠檢測避開傳統雷達檢測的隱形目標。在隱身技術在有人和無人飛機以及巡航導彈中激增的時代，IRST 在態勢感知方面提供了至關重要的優勢。此外，它們的被動掃描功能降低了向對手發出警報的風險，提供了更隱蔽的監視手段。

部署多架配備 IRST 的 OBSS 無人機在網絡環境中運行具有巨大的戰略價值。通過對潛在威脅的位置進行三角測量并將這些信息迅速轉發給戰斗機、防空系統或其他無人機，OBSS 有能力徹底改變態勢感知和響應機制。

除了 IRST 之外，OBSS 無人機還可以集成大量其他傳感器，包括模塊化雷達和電子監視措施套件。此外，它們可能在推進合作自主概念方面發揮關鍵作用，其中無人駕駛戰斗機與有人平臺無縫協作。這些無人機可以充當分布式傳感器節點、電子戰資產，甚至可以在人類操作員的監督下執行動能攻擊。

圖：通用原子航空系統公司 (GA-ASI) Gambit 1 自主傳感平臺的藝術渲染。圖片：GA-ASI

2 紅外搜索和跟蹤 (IRST) 系統：徹底改變現代戰爭和監視

紅外搜索和跟蹤（IRST）系統的開發和部署代表了軍事監視和作戰策略領域的關鍵進步。與依靠無線電波來檢測和跟蹤目標的傳統雷達系統不同，IRST 系統利用紅外技術來識別和監控熱特征。這種方法在隱身性和精確性方面具有顯著優勢，使 IRST 系統成為現代戰爭武器庫中的重要組成部分。本文深入探討了 IRST 系統的演變、運行機制、戰略重要性和未來前景，全面概述了它們在塑造當代和未來軍事能力中的作用。

2.1 歷史沿革與技術發展

IRST 技術的誕生可以追溯到冷戰時期，即 20 世紀 50 年代和 1960 年代左右，當時超級大國之間的緊張局勢不斷升級，對先進監視和瞄準系統的需求變得顯而易見。主要目標是設計一種能夠探測飛機而不發出可能被敵人攔截或干擾的可探測信號的系統。第一代 IRST 系統很初級，提供的范圍和精度有限。然而，紅外技術在隱形作戰中的潛力是不可否認的，并引發了持續的研究和開發。

幾十年來的重大技術進步極大地提高了 IRST 系統的功能。現代 IRST 系統配備了高靈敏度紅外傳感器和先進的信號處理算法，即使在具有挑戰性的環境條件下，也可以遠距離檢測和跟蹤多個目標。將 IRST 系統集成到戰斗機、海軍艦艇和地面監視平臺中，顯著增強了探測能力，同時又不影響這些資產的隱身性。

2.2 運作機制及優勢

IRST 系統的工作原理圍繞著檢目標體發射或反射的紅外輻射。每個溫度高于絕對零的物體都會發出紅外輻射，這些系統可以檢測和分析。 IRST 系統的核心是其紅外傳感器，通常是冷卻或非冷卻焦平面陣列，能夠檢測物體與其背景之間的細微溫度差異。

IRST 系統相對于雷達的主要優勢之一是其無源特性。由于 IRST 系統不發射任何輻射，因此敵軍幾乎無法察覺它們，從而提供了顯著的隱形優勢。這一特性在空對空作戰場景中特別有用，在空對空作戰場景中，避免被發現可能是成功與失敗的區別。此外，IRST 系統不受雷達干擾和欺騙技術的影響，使其在電子戰環境中可靠。

2.3 現代戰爭中的戰略重要性

IRST 系統在現代戰爭中的戰略重要性怎么強調都不為過。在空戰中，配備 IRST 的戰斗機可以在視距之外探測并交戰敵機，而不會暴露其位置。這種能力對于獲得空中優勢至關重要。在海戰中，IRST 系統可以檢測和跟蹤反艦導彈和隱形飛機等來襲威脅，提供關鍵的早期預警信息。

此外，IRST 系統與雷達和電子戰系統等其他傳感器技術的集成可以實現全面的態勢感知，從而增強決策和戰術規劃。在傳統雷達系統受到損害或無效的環境中有效運行的能力凸顯了 IRST 技術在當代沖突場景中的戰略價值。

2.4 未來的前景和挑戰

IRST 技術的未來似乎充滿希望，正在進行的研究旨在進一步提高靈敏度、范圍和辨別能力。緊湊、節能系統的開發將實現跨一系列平臺的更廣泛集成，包括無人機（UAV）和小型戰術單位。人工智能和機器學習算法的發展也為改進目標的自動檢測和分類、減少操作員的認知負擔和增加反應時間提供了機會。

然而，IRST 技術的進步并非沒有挑戰。隱形技術和對抗措施的日益復雜需要 IRST 傳感器功能和信號處理技術的不斷創新。此外，將 IRST 系統集成到現有和未來的平臺中需要仔細考慮重量、功耗以及與其他系統的互操作性等因素。

3 探索通用原子公司的 XQ-67A OBSS 和 Gambit 無人機

通用原子公司開發的 OBSS（機外傳感站）計劃和 Gambit 系列無人機代表了美國空軍無人機能力的重大飛躍。 OBSS 計劃由空軍研究實驗室 (AFRL) 發起，旨在部署能夠領先于戰斗機的無人機，將目標信息和其他關鍵威脅數據傳遞回有人戰斗機。

2024 年 2 月，通用原子公司推出了該項目的無人機產品 XQ-67A，并準備進入飛行測試。該飛行器是為空軍協同作戰飛機 (CCA) 計劃提出的 Gambit 系列飛機的一部分，展示了無人駕駛作戰飛行器的未來，重點關注速度、加速設計流程和實質性能力增強??。

2021 年 10 月，AFRL 授予通用原子公司和 Kratos 相同的價值 1770 萬美元的 OBSS 開發合同，開發周期為 12 個月。通用原子公司提交的產品“Gambit”經過了嚴格的設計審查，最終決定繼續生產和飛行測試。 OBSS 計劃被描述為尋求一種維護成本低的模塊化、消耗性無人機，旨在通過飛行演示驗證可消耗級飛機的低成本設計和制造方法。

通用原子公司于去年 3 月推出的 Gambit 無人機系列展示了獨特的無人機設計方法，強調模塊化和執行各種任務的能力。 Gambit 系列圍繞通用核心模塊構建，包括多種不同的飛機，每種飛機均設計用于特定任務，例如偵察、戰斗、訓練和隱形任務。這種模塊化方法，其中一個通用的 Gambit Core 封裝了基本功能，并占各種型號價格的大約 70%，旨在降低成本、提高互操作性并加強變體的開發。四個初始模型——Gambit 1（偵察和監視無人機）、Gambit 2（空對空戰斗機）、Gambit 3（訓練工具）和 Gambit 4（戰斗偵察模型）——展示了多功能性無人系統可以為現代空戰和偵察任務帶來的戰略能力??。

這種無人機系統的創新方法將 OBSS 計劃的戰略能力與 Gambit 系列的模塊化設計相結合，凸顯了軍事航空領域的重大轉變。通過利用先進的傳感、自主操作和模塊化設計，這些項目旨在增強美國空軍執行復雜任務的能力，提高效率、安全性和戰術優勢。

XQ-67A OBSS 設計和 Gambit 無人機之間的聯系雖然沒有得到官方證實，但通過通用原子公司的各種元素和披露強烈暗示。 XQ-67A 是為空軍研究實驗室的機外傳感站 (OBSS) 項目開發的，與 Gambit 系列無人機共享關鍵設計原則和技術基礎。 OBSS XQ-67A 和 Gambit 無人機的模塊化和適應性設計方法證明了這種聯系。

通用原子公司的 Gambit 系列由圍繞通用核心模塊開發的無人機組成，旨在執行多種任務，包括空戰、偵察和監視。這個通用核心模塊封裝了起落架、航空電子設備和其他關鍵系統等基本功能，在各種型號的成本和設計中占據了很大一部分。 Gambit 系列的模塊化特性可實現規模經濟、互操作性和簡化變體開發??。

OBSS 計劃旨在制造一種能夠在戰斗機之前飛行以中繼目標和威脅數據的無人機，與 Gambit 無人機提供的戰略能力相一致。 XQ-67A 專為 OBSS 計劃而設計，具有 Gambit 系列核心的模塊化、低成本和適應性強的設計理念。這種協同作用表明 XQ-67A 和 Gambit 無人機的技術和設計方法存在顯著重疊，表明通用原子公司采取了更廣泛的戰略，在不同的軍用無人機項目中利用通用系統和設計理念????。

圖：GA-ASI 的 Gambit 系列飛機的藝術渲染圖。圖片：GA-ASI

4 OBSS 的起源：從 LCAAT 到突破性技術

OBSS 的根源可以追溯到 2014 年啟動的空軍研究實驗室 (AFRL) 低成本可飛行飛機技術 (LCAAT) 計劃。AFRL 航空航天系統理事會的領軍人物 Doug Meador 詳細闡述了這些系統的演變，強調飛行器框架內的自主性、傳感器和武器有效載荷以及通信的集成。 LCAAT 計劃尤其催生了低成本可攻擊演示機 (LCASD) 項目，根據該項目，空軍推出了 XQ-58 Valkyrie 無人機，標志著自主協作平臺 (ACP) 的開始。

OBSS 計劃從 LCASD 過渡而來，借鑒了經驗，旨在通過低成本可消耗飛機平臺共享（LCAAPS）戰略重新定義飛機采購。 OBSS 項目經理 Trenton White 強調了 LCAAT 背后的意圖，即促進多方面的航行器開發方法，在證明航行器準備就緒的情況下集成先進技術。

5 創新飛機采購：轉向快速、經濟高效的開發

LCAAPS 計劃標志著向更加動態和高效的飛機開發方法的關鍵轉變，挑戰了傳統繁瑣的流程。通過采用汽車和其他行業的做法，空軍旨在提高上市速度，同時減少與軍用飛機開發相關的成本上升和延誤。這種方法有望徹底改變飛機的概念??化和制造，利用開放系統進行硬件和軟件集成，從而加速實現作戰能力的進程。

OBSS 和 OBWS 在 LAAPS 下作為不同但互補的概念出現，OBSS 側重于續航力和傳感器容量，OBWS 側重于速度、機動性和打擊能力。這種分歧凸顯了空軍利用標準化組件和系統的戰略，類似于汽車行業的生產線方法，以促進不同飛機型號的快速組裝和部署。

6 OBSS 和 OBWS：模塊化協作戰斗機的愿景

OBSS 的首次飛行和 OBWS 的存在強調了空軍對探索模塊化和協作戰斗機解決方案的承諾。雖然 OBSS 充當“獵人”，收集情報并提供監視能力，但 OBWS 作為“殺手”的潛力，配備與對手交戰，代表了無人機作戰戰略的重大進步。兩種無人機使用通用底盤或核心的概念證明了創建多功能、可擴展且經濟高效的戰斗平臺的富有遠見的方法。

通用原子公司于 2022 年推出的 Gambit 系列無人機符合 OBSS 的基本原則，表明這兩項舉措之間存在共生關系。 AFRL 通過 OBSS 和 OBWS 倡議倡導的模塊化概念反映了空軍協同作戰飛機 (CCA) 計劃的目標，該計劃強調負擔得起的大規模生產和快速部署，以滿足未來的作戰需求，特別是在太平洋地區的潛在沖突中。

7 未來之路：發揮 OBSS 和 OBWS 的潛力

美國空軍研究實驗室 (AFRL) 通過其機外傳感站 (OBSS) 計劃和機外武器站 (OBWS) 計劃積極致力于推進模塊化無人機技術。這些努力代表著在增強無人機在各種軍事行動中的能力和應用方面取得的重大進展。

OBSS 項目專注于開發無人機的先進傳感功能，使它們能夠從周圍環境中收集有價值的信息。這包括集成攝像頭、雷達、激光雷達和其他遙感設備等傳感器，為無人機操作員和軍事人員提供全面的態勢感知。通過為無人機配備這些傳感功能，AFRL 旨在提高其有效執行偵察、監視和情報收集任務的能力。

此外，OBWS 計劃雖然更加神秘，但建議開發可以通過無人機遠程部署和控制的機外武器系統。這代表了無人機戰爭的重大進步，使無人機能夠精確、敏捷地攻擊目標，同時最大限度地降低人類操作員的風險。

AFRL 對推進無人機技術的工作強調了其在現代戰爭中保持技術優勢的承諾。通過投資模塊化無人機平臺和場外系統，空軍旨在增強其作戰能力并領先于潛在對手。

技術特性方案表：

計劃/倡議	機外傳感站 (OBSS)	機外武器站 (OBWS)
目的	無人機先進傳感能力的開發	無人機外武器系統的開發
技術集成	攝像頭、雷達、激光雷達、遙感設備	武器系統、遙控系統
應用領域	偵察、監視、情報收集	精準瞄準、空戰
主要特征	全面態勢感知，實時數據采集	遠程武器部署，最大限度地降低人類操作員的風險
意義	增強無人機在軍事行動中的能力	推進無人機作戰，保持技術優勢

該方案表總結了 AFRL OBSS 計劃和 OBWS 計劃的關鍵技術特征，重點介紹了它們的目的、集成技術、應用、關鍵特征以及在推進無人機技術軍事應用方面的意義。

美國空軍研究實驗室 (AFRL) 通過其機外傳感站 (OBSS) 項目和相關但更為神秘的機外武器站 (OBSS)，在先進模塊化無人機技術的開發和應用方面取得了重大進展。 OBWS）倡議。這些努力象征著軍用航空向敏捷性、適應性和創新的更廣泛轉變，有望在未來幾年重塑空戰。

最初處于操作保密狀態的 OBSS 計劃最近因通用原子公司的 Gambit 無人機預計將于 2024 財年上半年進行首次飛行而成為頭條新聞。這一里程碑是 AFRL 雄心勃勃的項目的一部分，該項目旨在展示無人駕駛飛機高水平的自主性和先進的傳感器套件能夠超出當前一代戰斗機的視線范圍，從而增強態勢感知和瞄準能力??。

OBSS 計劃的進展與低成本可消耗飛機平臺共享 (LCAAPS) 計劃密切相關，該計劃旨在基于通用核心底盤創建多種飛機變體。這種策略通常被 AFRL 描述為“屬/種”方法，具有多種用途。首先，它能夠在利用共享基礎的同時快速開發具有不同功能的多樣化系統系列。其次，它強調向模塊化、具有成本效益的解決方案的戰略轉變，以適應不斷變化的作戰需求。

圖片：GA-ASI 的可認證地面控制站 (CGCS) 設計用于與遙控駕駛飛機系統 (RPAS) 配合使用，特別是 MQ-9B SkyGuardian/SeaGuardian——世界上第一個設計和制造用于在非隔離空域飛行的 RPA。其架構將飛行和關鍵任務功能分開。飛行關鍵功能是使用運行 GA-ASI 可認證設計保證級別軟件的現成航空電子設備和飛行計算機來執行的。 CGCS 采用柯林斯航空航天公司的 Pro Line Fusion? 集成航空電子系統、Abaco FORCE2C 飛行計算機以及 MQ-9B 的所有傳感器和附加有效載荷控制。其通用操作畫面 (COP) 和改進的顯示技術提供了顯著改進態勢感知并減少飛行員的工作量。其直觀的界面可幫助飛行員更快、更輕松地識別潛在危險情況，從而增強決策過程。 2019年，CGCS成功完成了MQ-9B的首次端到端飛行。

CGCS 可以改裝為現有的美國空軍、美國國土安全部、英國皇家空軍、意大利空軍、法國空軍和 NASA 固定設施以及部署的移動 GCS 掩體。

OBSS 與 LCAAPS 計劃的整合表明 AFRL 共同努力，最大限度地提高無人機技術開發的效率和多功能性。通過建立一個共同的核心底盤，LCAAPS 計劃簡化了多種飛機型號的設計和制造流程。這種通用性允許跨不同平臺共享組件、子系統和制造技術，從而減少開發時間和成本。

此外，“屬/種”方法意味著設計無人機平臺時采用類似分類學的方法，其中核心底盤充當屬或共同祖先，從中衍生出各種物種或專門變體。這種模塊化框架支持快速原型設計和迭代，以及新技術和功能的整合。

此外，強調成本效益是 AFRL 戰略的一個重要方面。通過利用模塊化設計和共享組件，LCAAPS 計劃旨在降低無人機系統的整體生命周期成本。這不僅使無人機技術更易于使用，而且還具有更大的可擴展性和靈活性，可以適應不同的任務要求。

總體而言，OBSS 與 LCAAPS 計劃的集成代表了一種推進無人機技術的整體方法，包括傳感器開發和平臺設計。通過采用模塊化、成本效益和適應性，AFRL 旨在保持無人機系統開發的前沿，并滿足現代戰爭不斷變化的需求。

技術特性方案表：

計劃/倡議	低成本可消耗飛機平臺共享（LCAAPS）
目的	從通用核心底盤創建多種飛機變體
技術集成	共享組件、子系統、模塊化設計
應用領域	具有不同功能的多樣化無人機系統系列
主要特征	開發速度快、性價比高、適應性強
意義	設計和制造的效率以及無人機技術的多功能性

該方案表總結了 OBSS 計劃和 LCAAPS 計劃之間集成的關鍵技術特征，強調了它們的目的、集成技術、應用、關鍵特征以及在推進無人機技術軍事應用方面的意義。

雖然有關 OBWS 的細節仍然很少，但概念基礎表明 OBSS 是一個補充平臺，旨在提高性能和武器部署能力。 OBWS 的存在，加上 OBSS 計劃的進步，表明 AFRL 及其行業合作伙伴共同努力探索模塊化無人機技術在增強美國空軍作戰能力方面的全部潛力。

與通用原子公司的合作以及 OBSS 計劃的成功進展，以及即將進行的 Gambit 無人機的飛行測試，都表明了軍用航空領域更廣泛的趨勢。這一趨勢強調快速、經濟高效的開發周期和自主系統的部署，以擴展有人駕駛飛機的作戰能力，從而確保在未來沖突中的競爭優勢。

隨著 OBSS 計劃越來越接近充分發揮其潛力，隨著 Gambit 無人機的首次飛行即將到來，對空戰和模塊化軍事技術的未來影響將是深遠的。 OBSS和推測性OBWS計劃的持續發展不僅凸顯了空軍戰備的創新方法，而且標志著無人系統戰略整合所定義的空戰新時代。

OBSS 計劃的進步和 OBWS 的推測性開發代表了軍用航空的變革階段，強調了模塊化設計、自主性和成本效率的重要性。隨著這些項目的發展，它們將重新定義空戰范式，強調先進無人機技術在塑造未來軍事能力方面的關鍵作用。

AFRL 披露 OBSS 計劃和引入 OBWS 概念標志著軍用航空技術發展的關鍵時刻。通過采用模塊化設計原則并利用快速、具有成本效益的開發戰略，美國空軍準備重新定義空戰的未來，確保面對新出現的全球威脅時做好準備并保持優勢。

自動駕駛和無人系統技術的進步提供了一個重要機會，可將第五代戰斗機的殺傷力與旨在破壞和擊敗大國反空作戰行動的協同作戰飛機（CCA）結合起來。而且，與許多正在研發中的先進系統不同，美空軍擬在本十年內開始大規模采購 CCA，而不是在遙遠的未來。

美國米切爾研究所進行了兵棋推演和相關研究，以評估無人協同作戰飛機家族如何提高空軍空優部隊的殺傷力、生存能力和在高度競爭環境中作戰的能力。長期以來，向遙遠戰區投射決定性軍事力量一直依賴于空軍通過執行進攻性和防御性反空任務來擊敗對手的戰斗機、地對空導彈、戰斗管理機和其他防空威脅，從而實現空中優勢的能力。

建立有效的空中優勢是擊敗對手在任何聯合作戰中的基本要求。美國空軍將這一任務定義為實現 "一支部隊在空戰中的優勢程度，使其在特定時間和地點開展行動時不受空中和導彈威脅的嚴重干擾"。然而今天，由于美國近幾十年來未能實現空軍空中優勢力量的現代化，跟不上對手前所未有的軍事集結步伐。

在 "沙漠風暴 "空襲行動取得成功后，美國空軍通過研制第五代 F-22 制空戰斗機和新型空對空武器，繼續對其空中優勢力量進行現代化改造。但兵力結構和項目削減嚴重削弱了空軍的空中優勢能力。從 20 世紀 90 年代初開始，五角大樓的一系列決策基本上凍結了美國空軍的現代化進程。美國防部加快了越戰時期 F-4 和當時的早期型號 F-16 等戰斗機的退役速度，還指示空軍將隱形戰斗機 F-22 的采購計劃減半再減半，而 F-22 是空軍未來空中優勢力量的基礎。

美空軍最初計劃購買 648 架生產型 F-22，接近于以一換一的方式替換其 F-15A/D 庫存。《自下而上評審》將這一目標定位降至 442 架 F-22，1997 年的《四年防務評審》又將其進一步削減至 339 架，主要原因是美國防部希望減少開支，實現冷戰后國防預算的 "和平紅利"。2008 年，美國防部長羅伯特-蓋茨在空軍總共只購買了 187 架 F-22 之后終止了該計劃，理由是當前的作戰行動并不需要 F-22，而當時正在研制的 F-35 將在未來提供足夠的超額戰力來對付較弱的對手。蓋茨認為，對手在 2020 年之前不會擁有一架隱形戰斗機，而根據當時的計劃，美空軍屆時將擁有 400 架 F-35 戰斗機，而且每年還將增加約 80 架。

為了應對 2001 年美國遭受的恐怖襲擊以及隨后的反恐/反叛亂行動，美國防部也改變了其部隊設計的優先順序。在 2000 年和 2010 年的大部分時間里，國防開支的增加并沒有幫助美國陸軍維持在伊拉克和阿富汗的安全行動，而是建立新的能力以威懾同行對手。美國防部指示其他軍種對遙控飛機（RPA）等能力進行投資，以支持這些正在進行的行動。

與此形成鮮明對比的是，對手在 "沙漠風暴 "之后迅速實現了軍事現代化，建立了目前世界上最先進的綜合防空系統。大國調整了作戰戰略和反介入/區域拒止（A2/AD）戰略，以利用美軍的局限性，使自己的部隊能夠：

• 在美國和盟國的軍事增援部隊從本土和其他地方部署到戰場之前，迅速在戰場上占據優勢地位。
• 在空中使用攜帶世界上最先進空對空導彈的遠程反空戰斗機等先進力量，在地面直接攻擊美國戰區空軍基地，給美國空軍造成不可接受的損失率。
• 重點攻擊最稀有、最有價值、最難替代的美國航空資產。這可以從對手對各種武器的投資中看出，這些武器旨在攻擊美國航母和預警機等高價值機載資產（HVAA）。
• 削弱美國機載作戰管理和指揮控制網絡以及其他獲取信息優勢的手段。
• 通過打擊美軍空軍基地和地面支援能力，削弱美軍的出動作戰能力。對手空軍基地攻擊的另一個目標是迫使對方空軍將其高價值資產從太平洋第一島鏈重新部署到更遠的基地，從而增加其飛往戰場的距離，降低出動率。
• 對手確保自身的高價值資產成為美軍的高風險目標定位。

大國軍事現代化運動的一個重要因素是發展新的空中優勢能力，如第五代隱形戰斗機，以及完成遠程空對空殺傷鏈所需的先進導彈。對手的遠程隱形攔截機，旨在攔截美國第五代戰斗機。根據英國皇家聯合軍種研究所（RUSI）的一份報告，"其被動傳感器、AESA雷達、[低可觀測性]特征、內部燃料航程和遠程導彈的組合，使對手的攻擊機比以往任何非西方作戰飛機都具有更大的質的威脅"。

與此同時，在冷戰結束 33 年后，美國空軍的空中優勢力量主要由 20 世紀 70 年代和 80 年代首次加入作戰部隊的相同戰斗機、任務系統和武器組成。雖然這些系統不斷從升級中受益，但這支部隊的規模并不適合同級沖突，其戰斗機庫存的平均年齡超過 28 年，是有史以來最老的。這支高風險部隊將很難在與大國發生沖突時那種高度競爭的環境中有效作戰。

然而，美國國防戰略的一個關鍵目標是通過建立一支有能力使對手無法迅速實現其作戰目標的部隊來威懾對手。為實現這一威懾效果，美國空軍致力于發展和獲取顛覆性的非對稱能力和概念，以實施反空作戰。美國不能以飛機對飛機、導彈對導彈、艦艇對艦艇的方式與大國對抗。即使這是一種可取的方法，美國防部也不可能擁有足夠的資源--資金和人員--或時間來做到這一點。

美空軍的空中優勢戰斗機庫存目前包括 179 架老舊的第四代 F-15C/D 和 185 架第五代 F-22。其中約 20% 的 F-22 是訓練、測試或備用庫存飛機，沒有戰斗編號。空軍的 F-35 部隊正在緩慢擴充，能夠執行一系列進攻性和防御性對空作戰任務，包括機載電子攻擊和空對空交戰，但規模仍然很小。截至 2022 財年末，空軍僅有 334 架 F-35A，而在 2023 日歷年度，空軍收到的 F-35A 數量約為原計劃每年采購 80 架的一半--這在很大程度上也是由于預算不足造成的。這些部隊由服役已進入第四個十年的 E-3B/G 預警機提供支持。2023 年初，空軍授予了一份預警機替換合同，該合同以澳大利亞和英國購買的 E-7 "楔尾 "飛機為基礎，但這些噴氣式飛機需要數年才能加入部隊。

正如馬克-凱利將軍在 2023 年中期解釋的那樣： "我們實際上吃掉了空軍的肌肉組織，表現為戰斗機能力下降，戰備狀態降低，老舊飛機的里程數增加，推動了更廣泛的維護工作"。由于飛機老化和其他原因導致戰斗機能力不足，因此空軍被迫在2022年下半年從戰略上至關重要的沖繩嘉手納空軍基地撤出F-15C/D戰斗機，而沒有直接、永久分配的后備飛機。只是沒有足夠的戰斗機可用，所以單元必須在未來幾年內輪換到該基地，直到新的噴氣式戰斗機可以駐扎在那里。

美空軍的 "下一代空中優勢"（NGAD）系列系統對于保持對大國的作戰優勢至關重要，但 NGAD 的載員部分可能要到 2030 年代才能大量投入使用。但 NGAD 系列系統的其他部分--支持人工智能的 CCA--可能會更早面世。再加上在下一個 "未來幾年防御計劃 "中最大限度地采購 F-35A，這將降低本十年的風險。凱利說："大量分析明確顯示，目前的戰斗機機隊不會成功"。空軍 "現在就必須做出改變，在預算緊張的情況下，以最經濟的方式提供能力和能量，以應對同行的威脅"。

圖：2021 年，美空軍研究實驗室的 XQ-58A Valkyrie 展示了從其內部武器艙發射小型無人駕駛飛機系統的能力。CCA 可以為對手的作戰計算增加巨大的復雜性。美國空軍

兵棋推演透視

在 2023 年 7 月的兵棋推演中，米切爾研究所委派美空軍和國防工業的頂尖操作員、技術專家和工程師評估無機組人員的 CCA 和有機組人員的作戰飛機如何才能達到擊敗同行侵略所需的空中優勢程度。這些專家分成三個 "藍方"美國戰役規劃小組，提出了 CCA 的概念和優先能力，以便在美國戰役的頭兩周開展反空作戰，挫敗并隨后擊敗假想的 2030 年同行對手行動。

每個小組都探討了美空軍如何混合使用低成本和中等成本的 CCA 來擾亂對手的 A2/AD 行動，并使有人和無人飛機能夠在遠距離執行多種對空任務，同時減少損耗。能夠從小型、分散的跑道甚至沒有跑道的地方執行任務的 CCA，有助于在受到攻擊時保持戰斗出動率，并降低飛機在地面減員的風險。從移動斜坡或彈射器上發射某些 CCA 變體，然后用降落傘和氣囊回收，這對于較小的設計可能是可行的，因為回收率低于 100% 是可以接受的。另外，小型飛機也可以設計為使用便攜式降落裝置進行短距離起降，使其能夠獨立于長跑道運行，而長跑道更容易被對手定位和瞄準。此外，由于某些 CCA 可能不需要頻繁飛行來支持飛行員訓練，因此可以像其他預先部署的物資一樣將其部署在前沿地點，從而減少對漫長而昂貴的供應鏈的依賴，因為這些供應鏈在沖突一開始就會受到攻擊。

米切爾 2023 年兵棋推演中最重要的一個見解是，有可能使用 CCA 系列作為先頭部隊，破壞并隨后幫助壓制對手先進的綜合防空系統（IADS）。專家們一致認為，考慮到對手空軍的戰斗機庫存，以及對手空軍將擁有多種 "主隊 "優勢，包括從毗鄰作戰區域的空軍基地作戰能力，在戰場上以戰斗機對戰斗機、以導彈對導彈的方式與對手進行對抗是不可行的。相反，所有三個兵棋推演小組提出的作戰概念最初都是大規模使用 CCA 來破壞對手的 IADS，并與對手空軍形成公平競爭。這反映了美國防部 20 世紀 80 年代的 "突破突擊"（Assault Breaker）計劃和 2014 至 2018 年的 "第三次抵消戰略"（Third Offset Strategy）背后的邏輯，即尋求發展非對稱能力，以抵消同級對手的優勢戰斗力和臨近作戰空間。

重要的是，這三個兵棋推演團隊還選擇混合使用 CCA，包括設計為機載傳感器、誘餌、干擾器或武器發射器的不同變體，以破壞和刺激對手的 IADS，定位其關鍵節點，吸收火力，并在有人飛機之前開始削弱威脅。將這些功能分散到各種 CCA 上，可以提高作戰彈性，增加敵軍必須攻擊的機載 "節點 "數量。與開創精確打擊新方式的遙控飛機（RPA）傳感器射手一樣，CCA 將不僅僅是情報、監視和偵察（ISR）的 "信息收集者"；雖然成本較低的 CCA 可能缺乏第五代戰斗機的任務系統和完整功能，但對手無法可靠地確定 CCA 的裝備情況，必須將其視為威脅加以應對。

圖：作者馬克-岡津格（Mark Gunzinger）啟動了由美國空軍米切爾航空航天研究所主辦的為期兩天的協作式戰斗機兵棋推演，詳細介紹了參與者將在 2023 年 7 月的活動中解決的核心作戰問題。

另一個啟示是，協同作戰能力可以提高空軍在反空作戰中產生致命質量的能力。裝備適當的 CCA 可發揮戰斗力倍增器的作用，增加空軍可投射到有爭議戰場的傳感器和武器數量。它們還能擴大與之配合的隱身有人飛機的傳感器和武器射程，提高其殺傷力和生存能力。 設計出至少具有足夠生存能力的武器化 CCA，使其能夠到達空對空導彈發射點，是兵棋推演中的一個重要見解。鑒于美國防部在過去 30 年中強制削減兵力，導致空軍削減了戰斗減員儲備，因此減少空軍戰斗機及其機組人員的減員將在空戰過程中起到重要的增效作用。需要在高度競爭的環境中開展長期作戰行動。

CCA 將以另一種方式使空軍減少的戰斗儲備成倍增加：讓非隱身戰斗機參與空中優勢的爭奪。例如，可供兵棋推演專家參考的 CCA 概念設計包括一種遠程空射設計，可攜帶兩枚空對空武器或四枚 250 磅級小直徑炸彈。專家們使用第四代 F-15EX 和 B-52 轟炸機發射這些攜帶武器的 CCA，同時保持在對手IADS 的射程之外。由于這些 CCA 也可以通過火箭進行地面發射，無需使用跑道，因此專家們將其預先部署在菲律賓和琉球群島的分布式作戰地點。建立這種分布式態勢的另一個好處是提高了空軍戰斗架次生成行動的彈性。

參加米切爾兵棋推演的專家們還傾向于混合使用被他們歸類為消耗性系統的低成本 CCA 和中等成本的可回收 CCA，后者可在任務需要時在戰區周圍數百英里高度競爭的戰斗空間內進行減員。在空襲行動的最初幾天，專家們選擇大量使用消耗性 CCA 作為誘餌、干擾器、主動發射器，以及在高度競爭環境中可能丟失的其他方式。隨著空戰的推進，專家們轉而使用更多的中等成本的 CCA，這些 CCA 能夠攜帶更大的武器載荷，并能返回前沿作戰地點再生，以進行更多架次的飛行。

最后，兵棋推演專家建議，有必要提出將 CCA 與其他無人飛行器一起執行防空任務的概念，而不是僅僅將其作為載人飛機的輔助工具。值得注意的是，以這種方式操作 CCA 需要為其提供更先進的自主性和其他技術，這將增加其成本。長期以來，各國軍隊一直試圖利用新興技術來略微提高其現有系統的性能，例如在美國軍事航空業發展初期，美國陸軍最初認為固定翼飛機最適合作為支持地面行動的炮兵觀測器。將 CCA 限制為支持載人飛機作戰只會限制其作戰潛力。協同自主的 CCA 作戰將增加對對手的壓力，這是在太平洋等特大戰區進行同級沖突的基本要求。盡管如此，專家們一致認為，CCA 是一種互補和補充能力，不會減少空軍對第五代戰斗機的需求。兩者都是戰勝同級侵略的必要條件。

圖：Skyborg 概念設計展示了一種低成本、可隱形的無人戰斗飛行器，與 F-15 戰斗機編隊飛行。在戰斗中與有人駕駛的戰斗機協同作戰，可降低飛行員的風險。美國空軍插圖

對美國空軍的建議

來自美國空軍和工業界的作戰和技術專家一致認為，應盡快部署用于進攻和防御性對空作戰的 CCA 系列。今天，要在與大國的沖突中取得空中優勢將是一項重大挑戰，而且隨著對手裝備下一代機載和海基傳感器、作戰飛機以及超遠程空對空和地對空導彈，這一挑戰將變得更加艱巨。發展 CCA 作為空軍本十年部隊設計的一部分，是在短期內增強威懾對手侵略能力的一個稍縱即逝的機會。然而，鑒于將這些飛機整合到作戰單元所需的變革規模，快速部署這些飛機將需要立法者、國防部領導層和工業界協調一致的支持。

需要更多的資源來開發、采購、運行和維持混合型 CCA。以下建議基于米切爾研究所的兵棋推演和相關研究：

• 美空軍應進行權衡分析，以確定未來部隊設計中 CCA 的最佳組合。這些分析應尋求建立一個 CCA 類型清單，在其個體屬性（如尺寸、低可觀察性、射程、任務系統和單元成本）與任務需求之間取得平衡。確定這些設計特征之間的適當權衡，將為制定能最大限度提高空軍戰斗力和投資回報的 CCA 部隊設計提供依據。這些 CCA 將是互補和補充能力，不會減少空軍對第五代戰斗機和其他先進載人系統的需求。

• 美空軍應制定作戰概念，使用消耗性和可回收/可隱身的 CCA 作為先頭部隊，破壞對手的防空和導彈防御以及其他 A2/AD 行動。這些作戰概念應涉及 CCA 如何作為先頭部隊，使對手的反空目標定位復雜化，識別其高價值防空節點，并使對手防御系統將其空對空和地對空武器消耗在成本較低的無人系統上。這與利用 CCA 提高空軍打消耗戰的能力不同。無人系統與新的、破壞性的、成本高昂的作戰概念相結合，可以創造出對手難以抗衡的非對稱組合，而不是依靠 CCA 簡單地產生更多的規模性。

• 美空軍應大規模采購 CCA，以提高其向高度競爭地區投射負擔得起的反空力量的能力。CCA 可通過與第五代飛機和其他非載人系統的協作增強戰斗力，同時也可獨立運行，以增加空軍在高度競爭環境中遠距離投射武器和傳感器的能力。能夠充當穿透性 "武器卡車 "的 CCA 設計將有助于抵消對手不斷增長的反空力量，提高空軍第五代戰斗機的生存能力，并增加載人戰斗機的武器數量。這些 CCA 應具備一定的生存能力和航程，以確保它們能到達武器發射點。空軍未來的兵力組合還應包括可從非隱身轟炸機和戰斗機上發射的遠距離 CCA，以干擾對手的防空作戰，并幫助為能力更強的對空飛機鋪平道路。

• 美空軍應裝備 CCA，以減少對印度洋-太平洋和其他戰區大型固定空軍基地的依賴。減少空軍目前在太平洋戰區對擁有長跑道的主要作戰基地的依賴，將提高空軍在遭受攻擊時按照其 "敏捷作戰部署 "概念的設想出動作戰架次的能力。可在短跑道上運行或不使用跑道進行發射的聯合作戰指揮中心將有助于形成更加分散、更具彈性的前沿態勢。分布式 CCA 作戰地點網絡也會使對手發現、固定和攻擊空軍反空力量的能力變得更加復雜，因為此時空軍反空力量正處于最脆弱的狀態：在地面準備出擊。

• 隨著時間的推移，美空軍應通過開發新彈藥或調整現有武器以最大限度地利用其有效載荷能力來提高其 CCA 的殺傷力。空軍在迭代未來的 CCA 設計時，應利用小型發動機、緊湊型火箭發動機和小型化組件等技術，設計出更小的武器，從而增加 CCA 每次出動可攻擊的目標定位數量。這對迅速阻止大國進攻的行動取得成功至關重要。

• 美國防部應與國會合作，增加空軍的資金投入，以建立一支將無機組人員的 CCA 與第 5 代和第 6 代作戰飛機相結合的部隊設計，用于決定性的反空襲行動。數十年的預算不足造成了空軍的高風險，因為它缺乏應對重大同級沖突所需的兵力、現代化能力和戰備狀態。要扭轉這種頹勢，需要在十年或更長的時間內將空軍的年度預算增加 3%至 5%，以采購 CCA，增加 F-35A 的采購量，采購其他新型對空武器系統，并改進空軍基地防御，以應對同級沖突。

• 還需要進行分析，以確定支持和維持前沿戰區高節奏 CCA 行動的能力和作戰概念。這些分析應涉及在印度洋-太平洋地區預先部署 CCA 及其后勤的要求、CCA 發射和回收行動的適當分散地點，以及在同級沖突期間維持大規模 CCA 作戰行動的物資和人員要求。確定 CCA 戰區后勤需求將是確定未來 CCA 設計屬性的關鍵一步。

圖：在 2021 年的一次演習中，通用原子公司的 MQ-20 Avenger 無人駕駛飛行器在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地的飛行測試中準備開始使用 Skyborg 自主核心系統。塔巴莎-阿雷拉諾（Tabatha Arellano）上士

米切爾研究所的兵棋推演和相關研究有力地支持了空軍的主張，即 CCA 將有助于緩解空軍現有的--以及不斷擴大的--威脅其實現空中優勢能力的能力差距。CCA 與有人駕駛的第五代和未來第六代戰斗機相結合，有可能擾亂對手的 A2/AD 行動，然后按照《國防戰略》的要求進行拒止并付出代價。鑒于對手大量裝備新型 A2/AD 武器系統，并將其擴散到威脅美國及其盟友安全的其他行為體，創建這種新型混合部隊設計的利害關系比以往任何時候都要大。

參考來源：Air & Space Forces Magazine

無人機技術已達到先進階段，基于無人機的應用在軍事和民用領域的實用性成倍增加。最近在軍事領域使用無人機系統的一個例子是，在正在進行的俄羅斯-烏克蘭戰爭中，使用經過改裝的消費者無人機在飛近目標定位區域時攜帶和投擲炸彈。這些無人機裝有夜視攝像機，用于監視和投擲特殊炸彈，給俄軍造成了巨大損失。本文將研究多無人機系統的實用性，包括建立高速通信鏈路和高效的協作決策協議，使其高效、穩健和可靠。最近，協調通信的發展勢頭越來越猛，多無人機系統可以通過協調和通信在短時間內共同完成任務，并提高效率和可靠性。報告還概述了單個無人機的效用，以及多無人機系統在聯合通信網絡中的增強效用。最后，還討論了多無人機系統的設計、其局限性以及克服局限性的措施。

引言

多無人機系統現在已成為現實需求，多架無人機可以針對特定任務進行無縫通信和協作。無人機協同工作，共享信息，協調活動，實現共同目標。多無人機系統建立的共享和彈性通信網絡和系統為軍事行動和人道主義工作帶來了新的可能性和進步。利用多無人機系統建立的連接和彈性通信網絡正在改變電信領域。多無人機系統連接成一個連續的網絡，共同提供一個彈性和可靠的通信網絡，并實時交換數據、規劃行動和精確執行任務，以實現最終目標。通過共享網絡，無人機可以協同工作、共享信息并作為一個有凝聚力的系統發揮作用，從而實現協同增效。單個無人機作為唯一的跟蹤設備，現在已讓位于多無人機系統，后者利用互聯和協作網絡的力量充分發揮其潛力。

共享網絡使無人機能夠執行多種任務，如航拍、掃描大面積區域和在商業機構中進行高效的商店送貨，從而節省了執行任務所需的安保人力成本。因此，多無人機系統可以收集數據并進行實時處理，這對商業領域以外的共享網絡產生了變革性影響。在軍事行動中，無人機正在徹底改變作戰方式。聯合無人機可以在不危及地面部隊的情況下進行協調監視、情報收集和精確打擊。它們提高了態勢感知能力，為軍方提供了寶貴的情報，同時將附帶損害的風險降至最低。此外，在人道主義行動中使用多無人機網絡可以拯救生命，并在遭受自然災害的地區做出快速反應。配備先進傳感器和攝像頭的無人機可以協同掃描難以進入的大面積地形，快速、全面地評估受損的基礎設施，在難以到達的地區尋找幸存者，并提供緊急援助。無人機之間的持續通信最大限度地提高了它們的效率，使它們能夠在危急情況下充當第一響應者。

然而，多無人機系統的有效通信面臨著許多挑戰，例如飛行環境的動態特性會造成帶寬有限、視線受限、干擾和信號干擾等障礙。這些挑戰要求開發可靠的通信系統，以克服干擾，即使在最惡劣的條件下也能保持連接。其中一些解決方案包括使用多個通信信道、動態頻譜分配、智能路由算法和衛星集成，以確保多無人機系統具有不間斷的連接性和可靠性。具備這種靈活通信能力的無人機即使在最惡劣的地形和環境條件下也能導航和克服障礙。

多無人機系統在民用領域發揮作用的關鍵方向

多旋翼無人機系統可用于需要在最短時間內完成任務且具有突發性質的領域或應用。在這種情況下，多無人機系統可以充當第一響應者，節省時間。多無人機系統在民用領域的用途如下：

在人跡罕至地區的應急通信中發揮作用。在人跡罕至的地形中，由于自然災害造成的破壞，固定電話通信不可靠或無法使用，多無人機系統可以充當救星。在這種情況下，多旋翼無人機系統可以建立關鍵的通信鏈路，從而能夠到達偏遠和交通不便的地區。在地形復雜或人口稀少的偏遠地區，傳統的固定線路通信基礎設施是唯一的通信來源，但由于地形條件惡劣，缺乏技術人員全天候維護，這種通信基礎設施不穩定，容易經常出現故障和中斷。配備通信設備的多無人機系統可充當飛行基站，臨時或永久覆蓋地面基礎設施無法到達的地區。這有助于偏遠地區的人們在惡劣天氣尤其是緊急情況下獲得基本通信服務。在發生自然災害時，可迅速部署多無人機系統，在災區建立通信聯絡，促進實時信息共享，從而為救災行動和受災民眾提供幫助。它們的敏捷性和靈活性使其能夠在關鍵時刻快速設置、即時連接和高效協調。這種能力大大提高了救災行動的效率，使救災工作更快、更有目標定位。

監控關鍵資產。在電信、能源、交通和危險行業（如原子研究和制藥行業），基礎設施的檢查和維護可能既昂貴又耗時，而且對工人有潛在危險。配備監控攝像頭和通信功能的無人機可有效地用于這些場所，提供安全高效的方法來檢查塔架、電線、管道和機械，而不會因為使用無人機執行此類任務而危及工人的生命安全。無人機監控系統可以向地面操作人員傳輸關鍵機械、設備及其運行情況的實時視頻，從而對基礎設施的健康狀況進行實時評估。無人機系統提高了檢測速度和準確性，降低了運營成本，并減少了人工檢測可能對工人造成傷害的相關風險。

人群管理。體育比賽和政治集會中的大型公眾集會由于用戶高度集中在狹小的空間內，往往會對現有通信網絡造成巨大壓力。配備通信功能的無人機可充當臨時網絡節點，減少數據流量，為參與者提供可靠的連接，從而減輕這種負擔。通過創建空中通信接入點，無人機可提高網絡容量，減少擁堵，并在擁堵環境中實現無縫通信和數據共享。

經濟性和可擴展性。多無人機系統為通信提供了具有成本效益和可擴展性的解決方案，因為它比傳統的通信基礎設施更容易安裝、維護，成本也更低，尤其是在偏遠或交通不便的地區。無人機系統可根據需要靈活地增加或減少通信資源，而無需對實體基礎設施進行大量投資。這種可擴展性使其成為短期活動、緊急情況或通信需求快速變化地區的理想選擇。

無人機在國防中的用途

無人機已被廣泛應用于軍事通信和行動中，并徹底改變了部隊在現代戰場上的作戰方式。利用具有監視能力的無人機，指揮官可以在不損害友軍安全的情況下獲得敵方的重要信息。戰場或行動中的一個嚴重缺陷是缺乏可靠的通信。裝有先進通信系統的無人機可為部隊提供更好的態勢感知和作戰準備。無人機在軍事通信和監視方面的作用對現代戰爭有如下重大影響：

實現實時監視和偵察。配備了高分辨率相機、熱成像設備和先進傳感器的無人機可捕捉實時空中圖像，收集寶貴情報，并將重要信息傳送給指揮控制中心的指揮官，后者根據對圖像的分析進一步決定下一步行動方案。這種實時監控使軍事指揮官能夠跟蹤敵人的動向，并迅速有效地做出明智的戰術決策，從而發揮戰斗力倍增器的作用，取得對敵軍的決定性優勢。此外，無人機還能偵測敵方巡邏隊的動向，協助指揮官及時埋伏，高效、及時地消除即將到來的威脅。隨著先進無人機技術的出現，其支持軍事行動、情報收集和監視工作的能力大幅提高。無人機還廣泛應用于軍事通信，為戰場指揮官和部隊提供實時信息、轉播高分辨率圖像和視頻，從而使他們能夠根據精確和準確的信息做出決策。在戰場上使用無人機的最大好處是，它可以減少在具有挑戰性的情況下對部隊人員的要求，避免不必要的生命危險，從而拯救人類生命。

改善通信網絡。無線電和衛星系統等傳統通信方式容易受到干擾和破壞，尤其是在偏遠或惡劣的環境中。然而，無人機可以充當移動通信節點，擴大軍事通信網絡的范圍和可靠性。這樣，即使在最困難的情況下，軍隊也能保持與指揮中心以及相互之間的通信。

軍事通信中的中繼節點。無人機可作為軍事通信網絡的關鍵節點，填補通信覆蓋范圍的空白，擴大現有基礎設施的覆蓋范圍。無人機可用作通信中繼器，在地面部隊、戰艦和空中平臺之間提供持續通信。通過傳輸語音、視頻和數據信號，無人機增加了通信范圍，提高了軍事行動的效率，特別是在偏遠或具有挑戰性的地形中，因為在這些地方，基礎設施和傳統通信層可能受到限制或破壞，這使得無人機和軍事通信近年來日益相互依存。

部署在風險易發或難以進入的地區。將無人機整合到軍事通信中的另一個好處是，無人機能夠在操作員無法進入或危險的環境中工作。例如，可將無人機部署到受化學、生物或放射性物質污染的地區收集情報，而不會危及人的生命。這種能力在時間敏感的情況下尤為重要，例如在救災期間或恐怖襲擊之后。

支持情報、監視和偵察（ISR）行動。無人機由于外形小巧，可以在無人駕駛的情況下長時間飛越大面積區域而不被發現，為情報、監視和偵察（ISR）行動帶來了革命性的變化。配備先進 ISR 技術的無人機可提供持續監視，并能掃描感興趣的目標定位、收集情報和跟蹤潛在威脅，為軍事指揮官和決策者提供寶貴的幫助。這些無人機收集的實時信息可提高態勢感知能力，從而對不斷變化的威脅做出快速有效的反應。

促進目標定位和精確攻擊。無人機配備了目標定位系統和制導彈藥，已成為現代戰爭的一種工具。利用實時信息和監視能力，這些無人機可以非常準確地識別和跟蹤目標定位。先進通信系統的集成使無人機可以與地面或空中平臺進行無縫協調，從而對確定的目標定位進行精確打擊。這種能力大大降低了部隊的風險，最大限度地減少了副損傷，提高了軍事行動的整體效率。

提高部隊保護和態勢感知能力。無人機可為軍事人員提供遠距離空中視角，從而增強對士兵的保護。無人機可用于周邊監視、監測潛在威脅以及偵測軍事基地或設施周圍的未經授權的活動。這種先進的態勢感知能力有助于軍隊發現并應對安全漏洞，同時最大限度地降低人員和資產所面臨的風險。通過部署人工智能輔助無人機來監視無人巡邏的敏感區域，可以輕松克服用于巡邏活動的單元兵力不足的問題。任何入侵企圖都可以通過無人機內置的攝像頭進行遠程檢測，并將入侵者的圖像傳輸到基地，以便采取快速行動。

盡管在軍事通信中使用無人機有很多好處，但也存在一些挑戰。其中一個問題就是無人機可能被黑客攻擊或被對手破壞，從而導致敏感信息丟失。為降低這一風險，必須為無人機配備強大的網絡安全措施，以保護其所依賴的通信網絡。無人機系統的使用也導致了戰場上的道德問題，特別是在目標定位和殺人方面，因為雖然它有助于降低戰場上人命的風險，但也引發了這些行動的問責制和透明度問題。

多無人機系統的概念及在聯合網絡中的應用

多無人機系統導致了通信領域的范式轉變，因為配備先進通信系統的無人機在填補通信空白、擴大通信范圍和改善偏遠或困難環境下的連接方面具有革命性意義。多無人機系統配備全球定位系統以及加速計、陀螺儀和氣壓計等傳感器，可自動穩定和定位空間位置。此外，一些無人機還能承受成像和紅外攝像機等傳感器的額外重量。當使用這些小型無人機以常規圖像分辨率覆蓋大面積區域時，往往需要從數十個單獨的圖像中生成整體圖像。通常情況下，需要使用多架無人機來應對動態環境的時間限制和單架無人機有限的飛行時間。在這種情況下，多架聯網無人機必須在低空飛行，并使用專業軟件將生成的圖像轉換成單一的馬賽克圖像。這一過程被稱為圖像拼接，可生成目標區域的大型概覽圖像，用戶可從中提取所需的信息。目前，無人機在通信方面的應用已不局限于無人機與遙控器之間的點對點通信，而是達到了與移動通信技術緊密結合的階段，如超高頻寬、低延遲、高可靠性和廣覆蓋等。此外，現有的長航時續航能力、安全管理和無人機控制技術等特點也是無人機聯網這一新興領域的推動力。

多無人機系統是指在一個網絡中部署多架無人機，這在覆蓋大面積地理區域的任務中非常有用，因為單架無人機由于功率和承載能力有限，不足以覆蓋大范圍。多架無人機系統由多架聯網無人機組成，可以覆蓋更廣的地理區域。聯網無人機可從不同的有利位置覆蓋廣闊區域，從而提高容錯能力。

多無人機系統的組成部分

多無人機系統的組成部分包括通信、傳感器、調度模塊和無人機平臺。聯網無人機系統的關鍵屬性是耐用性、適應性、可擴展性、協作性、異構性，以及通過整合每架無人機及其導航和通信能力實現的自配置。聯網無人機以集中或分散的方式工作。集中式聯網無人機從環境中收集信息，根據收集到的數據做出決策，然后集中執行任務。在分散式無人機系統中，單個無人機在不同階段共享和整理信息，以完成最終目標。因此，多無人機系統的設計涉及整合單個無人機以完成最終目標。必須對單個無人機的輸出進行整理，以獲得可行和理想的輸出，這就需要對單個無人機的物理控制及其能力進行無縫整合。協作無人機設計的第一個主要要求是在飛艇/固定翼無人機中進行選擇。然而，這里需要考慮的重要設計方面是，每種無人機在尺寸、有效載荷或飛行時間上都有所不同，從而影響網絡壽命、距離機動性和通信距離。第二個需要考慮的方面是許多無人機系統的使用區域，這將進一步決定最終的設計，如低級或高級控制以及軌道規劃、網絡和通信的其他方面。

多無人機系統各組成部分的功能

由于不同子系統之間的協調要求，設計一個以網絡形式運行的多無人機系統以實現預期目標非常復雜。多無人機系統包括多架無人機，這些無人機可感知環境，并通過無人機網絡與其他無人機通信，規劃路徑和分擔任務，以實現最終目標。開發多無人機系統的主要挑戰在于設計用于檢測、通信、聯網的硬件，以及硬件之間的進一步協調。在多無人機系統中，無人機必須觀察周圍環境、整理信息，并以最有效的方式發動所需的攻擊。其主要組成部分包括：

通信子系統。該子系統負責信息交換，并能有效適應各種通信網絡。該模塊負責協調無人機之間的關系，傳輸控制信息和交換觀察結果，以實現最終目標，例如在最短的時間內監視災難發生時的某個地理區域。

中繼塊。在某些通信基礎設施較差的情況下，需要一個中繼塊來提供分散在各地的基站之間的連接。眾所周知，由于無線連接和電池壽命有限，無人機的續航能力非常有限。即使在連接不良的情況下，中繼塊也能確保與地面站的連接。

協調子系統。該子系統通過計算無人機的軌跡來執行無人機之間的協調，然后在無人機之間分配任務，以獲得最終結果。這就需要在本地或全球范圍內對無人機進行嚴格的排兵布陣或分工。多無人機系統的這個子系統負責管理無人機和不同的任務。該子系統要解決的主要問題有：

任務分配。必須在該模塊中嵌入決策協議，以便在無人機組之間分配工作，并確保能夠管理模糊信息和動力任務運動。該模塊負責根據無人機的能力為任務需求分配任務。

路徑規劃。該模塊必須集成三向路徑規劃、任務優化、來自多個異構傳感器的高效數據整合技術、數據解釋和反饋機制以及可能的有效防撞和避障系統，以便為高效的多無人機系統進行路徑規劃。

多無人機系統的局限性

小型多無人機系統在多個方面受到資源限制。在惡劣天氣下，無人機上的可用能源直接影響總飛行時間、飛行行為和飛行穩定性。感知和通信能力差阻礙了復雜的車載推理能力。彌補單向的資源短缺往往會影響到其他方面。此外，每架無人機檢測到的數據都會傳輸到基站進行整理，然后向無人機發出完成任務的最終指令。這種方法之所以可行，是因為地面控制的計算能力比無人機更強。

但是，基站和無人機的傳輸能力受到限制。計劃的路線必須確保無人機在地面站或通信塊的通信范圍內，網絡連接必須允許特殊模式操作。

無人機與基站之間的多跳路由是一項基本要求。即使無人機處于中等傳輸范圍內，無線信道的波動也會導致無法接收信號。因此，在多無人機系統中不可能始終保證連接。

高效多無人機系統的基本要求

設計可靠的多無人機系統子系統。通信子系統負責無人機之間的有效協調，因此任務的成功與否在很大程度上取決于該子系統。檢測到的數據將被轉發到基站，任務請求也將傳遞給無人機。無線通信網絡效率低下，在需要傳輸大量數據的情況下可能無法工作，這也會影響任務執行時間。此外，多無人機系統中的無人機數量必須同步，以便多架無人機幾乎在同一時間從不同的有利位置收集數據。此外，多無人機系統中的攝像頭作為傳感器，需要記錄和拼接來自多架無人機的圖像，這也是一個巨大的挑戰。

測試平臺的要求。為了測試多無人機系統各子系統之間相互依存的有效性，可以使用模擬器。更好的建議是使用測試平臺來找出系統的全部功效，這可以測試難以創建的多無人機系統的傳感、通信和網絡參數。解決方案是設計逼真的模型，研究惡劣天氣條件對通信鏈路、大量數據傳輸、短飛行時間和低有效載荷對多無人機系統整體設計的影響。

獨立的用戶界面。多無人機系統內置的應用要求無人機飛行操作具有一定的獨立性。有了高效的用戶界面，用戶就不必關心如何管理單個無人機，這也是確保低用戶參與度的基本要求。

結論

多無人機系統具有廣泛的應用前景，然而，開發這些系統在通信、控制和聯合決策方面面臨著各種挑戰。本文強調了多無人機系統的潛力和挑戰，并討論了可以利用這些系統的各個關鍵領域，包括數據收集和合作決策等任務，從而提高多無人機系統的性能。這些系統在監測、監視和管理方面的先進應用將很快成為現實。一旦克服了多無人機系統的缺點，在不久的將來，它們將在軍事和民用領域提供大量先進的應用。

在 2018 年范堡羅航展上，隨著首個全尺寸概念模型的亮相，"未來戰斗航空系統"（FCAS）計劃正蓄勢待發。在經歷了復雜的啟動過程（主要是由于意大利的承諾有限）之后，這個旨在提供第六代飛機和相關 "系統簇"的項目在日本的參與下于 2022 年走向國際，目前正按計劃順利進行。

在 DSEI 2019 防務展上，意大利和英國簽署了在 FCAS 領域開展合作的意向聲明，隨后在 2020 年簽署了包括瑞典在內的諒解備忘錄（MoU）。因此，羅馬和斯德哥爾摩決定加入倫敦的努力，開發一個 "國際航空項目"，旨在從 2040 年起取代歐洲戰斗機 "臺風"。英國已經在推進第六代戰斗機的國家計劃，該戰斗機在英國被命名為 "暴風雨"，將成為 FCAS 系統的核心。

倫敦從一開始就表明了其在財政和工業方面的承諾，并隨著時間的推移劃撥了大量資金。2023 年 4 月，倫敦承諾向 BAE 系統公司提供超過 7.6 億歐元的資金，這是英國防部宣布的 "下一代戰斗機概念和技術 "延期合同的一部分。這是在 2021 年英國防指揮文件中宣布的更廣泛投資的一部分，包括 2025 年 5 月之前承諾的 20 多億歐元資金。

圖：GCAP 戰斗機信息共享能力效果圖。資料來源：萊昂納多

該計劃在最初階段進展緩慢，主要原因是合作伙伴的資金參與度較低。瑞典于 2019 年 7 月簽署了 FCAS 計劃，但未被正式納入 "暴風雪 "計劃。2020 年 7 月，薩伯公司獲得了一份關于未來戰斗機技術發展的預備性研究合同。然而，瑞典政府將 2025 年設定為制定未來戰斗航空計劃的最后期限，因此瑞典對 FCAS 計劃的參與處于 "休眠狀態"，薩博公司總裁兼首席執行官米克爾-約翰松（Micael Johansson）在 2022 年 8 月如是說。

關于意大利，2020-2022 年國防政策文件（DPP）沒有為 "暴風雪"計劃分配任何資金，但為 "臺風 "戰斗機向 "暴風雪"戰斗機的過渡分配了資金。然而，2021 年情況略有變化，意大利公開確認了對該計劃的財政承諾。2021-2023 年的國防計劃每年為該計劃撥款 2 000 萬歐元，2024-2026 年期間可能增至每年 3 000 萬歐元。關于研發資金，羅馬首先承諾在 15 年內提供 20 億歐元的資金。2022 年底，這一數額被上調至近 40 億歐元，這一數字表明最終的研發預算可能會上調。

2022 年 12 月 9 日是全球空中作戰計劃（GCAP）啟動的重要里程碑。通過這種平等的伙伴關系，日本將其 F-X 計劃的要求和時間表與英國和意大利的騰飛計劃保持一致。在啟動儀式后的聯合聲明中，三位首相強調了分攤人民和技術投資成本的好處，這將使參與者能夠支持其主權能力。英國首相蘇納克強調，GCAP 將使英國 "始終處于國防技術進步的前沿--超越和操縱那些試圖傷害我們的人"。

合作方將 2035 年定為正式服役的關鍵日期。在 2023 年日本 DSEI 會議上，英國國防大臣華萊士指出，應在 2025 年之前共享所有設計，從而啟動 GCAP 的研發工作。研發階段預計耗資 60 億歐元，戰斗機的首飛計劃于 2029 年進行。

主要特征

GCAP 在英國被稱為 "暴風雪 "，但在意大利和日本仍未命名，它將是一種有人/可選有人駕駛的第六代戰斗機。對于英國和意大利來說，它仍將是 FCAS 技術系統的核心，這與第五代戰機所采用的方法如出一轍。最先進的 F-35 比其前輩飛得更遠，其顯著特點，即完全融合的傳感器信息，將飛行員轉變為一個統一的決策者，專注于有限但重要的決策。飛行員接收的是來自戰場的綜合情報，而不是需要匯總和分析的粗略信息，因此他們可以在系統自動提出的方案中選擇最佳方案。多功能高級數據鏈允許與參與任務的其他平臺共享數據，如現代和傳統的攻擊機、空中和地面平臺。

圖：GCAP 戰斗機性能示意圖。資料來源：萊昂納多

該戰斗機可能會采用最初的 "暴風雪 "計劃所概述的大部分功能，即

• 靈活的軟件驅動飛行控制系統；
• 可調整的物理結構，可更換軟件和硬件；
• 生存能力設計，在全面態勢感知、低可觀測性和巨大有效載荷之間實現良好平衡；
• 可擴展的自主性，包括有人-無人團隊合作；
• 高效的電力系統，既能優化飛機性能，又能限制其熱特征；
• 可控制飛行員工作量的 "可穿戴駕駛艙"；
• 先進的集成傳感器、通信和效應；
• 具有自動化支持選項的先進制造。

萊昂納多、BAE 系統公司和三菱重工（MHI）將作為 "首席系統集成商 "開展工作。這意味著它們將監督所有的機身開發，并分別在意大利、日本和英國領導該項目。

現狀

在 2023 年 3 月舉行的日本 DSEI 展覽會上，GCAP 計劃占據了中心位置。在政府方面，三國國防部長舉行了一次會議，重申了他們的承諾。在接下來的兩年里，英國、意大利和日本政府將集中精力確定費用分擔安排，并建立該計劃的管理機構。預計到 2025 年，GCAP 將在一個獨特的聯合實體和共同的資金流下進入全面發展階段。

展會期間，萊昂納多（英國）公司、ELT公司（前身為Elettronica公司）和三菱電機公司簽署了為 "暴風雪 "號開發綜合傳感和非動能效應（ISANKE）及綜合通信系統（ICS）套件的合作協議。有了這些先進的機載電子設備，GCAP 核心平臺將能夠快速管理大量數據。官方新聞稿稱，通過為機組人員提供更多信息和先進的自我保護能力，該系統將實現 "第六代戰術感知"。ICS 系統集成了包括空間和網絡在內的所有作戰領域，將使 ISANKE 能夠作為一個網絡在有人和無人飛機編隊中運行。

在展覽期間，三菱電機防務系統部高級總經理 Masahiko Arai 表示，ISANKE & ICS 將占 GCAP 預算的 25%，但卻能提供該解決方案 50%以上的整體能力。這一比例與傳統飛機相比有很大不同，傳統飛機的電子設備通常占成本和性能的 10-15%。

圖：2019 年巴黎航展上亮相的 SCAF 戰斗機模型。該計劃由法國、德國和西班牙共同開發。它似乎還將與 GCAP 在歐洲層面展開競爭。圖片來源：Giulia Tilenni

勞斯萊斯、IHI 和 Avio Aero 同意匯集各自的專業知識，推進未來發動機的設計、制造和測試。事實上，該計劃是對 IHI 和羅爾斯-羅伊斯公司之間現有合作的改造，這兩家公司自 2013 年以來一直在共享國防設備和技術。2021 年，羅爾斯-羅伊斯公司宣布英國政府已在規劃、數字設計和制造開發方面投資 3500 萬歐元。

2023 年 5 月，BAE 系統公司在倫敦舉行的 "未來空天作戰能力峰會 "上發布了最新版的 GCAP 增強現實駕駛艙概念。最新版本的增強現實（AR）地圖可以從二維視角切換到三維視角。當時，該公司解釋說，駕駛艙將為每個人提供個性化服務，包括生物識別、眼球跟蹤和壓力監測，以感知飛行員是否不堪重負。

2023 年 7 月 14 日，BAE 系統公司在社交媒體上發布了最新消息，介紹了該計劃在英國方面取得的主要進展。來自該公司、羅爾斯-羅伊斯公司和英國皇家空軍的試飛員已經在定制的模擬器上飛行了150個小時，為飛行試驗提供證據支持。BAE 的工程師已經開發了安全關鍵系統軟件，從而能夠在模擬器飛行期間對飛行控制系統進行快速評估。這樣就可以收集到噴氣機在復雜機動中的操控和性能的關鍵數據。空氣動力發動機測試以及與馬丁-貝克公司合作進行的彈射座椅試驗也在進行之中。

新的工業方法

合作伙伴公司正在廣泛開展工作，在保證期限和計劃目標不變的情況下最大限度地增加投資。考慮到項目的復雜性，這種平衡是很困難的，但由于工作環境的深刻轉變和新的管理方法，這種平衡最終可能得以實現。

在英國皇家聯合軍種研究所（RUSI）于2023年1月組織的一次活動中，英國國防部未來戰斗航空總監理查德-伯頓（Richard Burton）重申，合作伙伴們正在汲取以往多國合作項目的經驗教訓，如洛克希德-馬丁公司的F-35 "閃電II "聯合攻擊戰斗機項目和歐洲戰斗機聯盟（Eurofighter consortium）。例如，北約歐洲戰斗機和 "龍卷風 "管理機構（NETMA）的參與減緩了歐洲戰斗機的研發速度，降低了計劃的靈活性。由于北約歐洲戰斗機和 "龍卷風 "管理機構的能力不足以自主管理該計劃，因此由公司和伙伴國接管，但仍需要北約歐洲戰斗機和 "龍卷風 "管理機構來驗證不同的步驟。

為了按計劃進行，GCAP 的合作伙伴正在尋求在政府和行業之間建立深層次的協同關系，為定于 2025 年簽訂的開發合同提供一個完全聯合的國際基礎。

據英國 BAE 系統公司 FCAS 總經理赫爾曼-克萊森（Herman Claesen）介紹，這種結構可能會采取合資企業的形式，并有能力代表相關的三國政府行事。這意味著，一旦任何一個政府和工業合作伙伴共同確定了要求和優先事項，工業合作伙伴將在計劃的技術方面擁有一定的 "行動自由 "和 "修改自由"。

GCAP 不僅將按照新的結構進行管理，還將遵循創新產品設計周期。2020 年，BAE 系統公司 FCAS 總監邁克爾-克里斯蒂說，相關利益方并不急于鎖定設計或試飛驗證機。相反，重點更在于通過基于模型的系統工程和設計來開發相關技術和能力。

利用各種規模的公司、研究中心、大學和初創企業的專有技術，開發工作將嘗試采用最具創新性的方法，如使用 "數字雙胞胎 "或 "共同工作環境"。得益于數字化設計和基于模型的系統工程，"數字雙胞胎 "將使測試變得更快、更便宜。據估計，與傳統項目相比，"數字孿生 "目前可節省 50-70% 的時間和 25-35% 的成本。共同工作環境 "目前正在三個萊昂納多工廠（兩個在意大利，一個在英國）進行測試，這意味著大大減少了數據分析所需的時間。一旦全面投入使用，該系統將簡化不同專家之間的協作，即使在不同的時區工作。

意大利國防部與米蘭理工大學、意大利國家航空航天、國防和安全公司組織（AIAD）、萊昂納多公司、Avio Aero 公司、Elettronica 公司和 MBDA 公司合作推出的 GCAP 加速計劃是如何加快該計劃發展的另一個例子。該倡議采用開放式創新方法，發起了 40 多次技術探索呼吁，為 GCAP 方案的各個組成部分提出解決方案。

效應器和與 SCAF 的可能共性

協作是 "系統簇"的一個重要特征，因此效應器在該計劃的架構中發揮著重要作用。因此，許多國家都在努力開發所謂的 "忠誠僚機"（也稱為 "遠程運載工具"），以集成到有人-無人協同項目中。這些跨音速無人駕駛飛行器（UAV）旨在為作戰飛機提供更強的能力、保護、生存能力和信息，這主要歸功于人工智能（AI）。為此，無人機應能自主（單獨或成群）執行一系列偵察或壓制敵方防空（SEAD）任務，或為有人駕駛飛機發揮輔助作用。

自 2015 年以來，英國一直致力于開發 "忠誠的僚機"，實施了 "負擔得起的輕型新型戰斗機（LANCA）"計劃。2019年啟動的 "蚊子 "項目旨在開發一種能夠為有人駕駛戰斗機提供 "附加能力 "的無人機技術驗證機。然而，英國皇家空軍快速能力辦公室（RCO）宣布，該項目將于 2022 年 6 月 "在設計階段之后 "結束。皇家空軍快速能力辦公室和國防科學與技術實驗室（Dstl）傾向于探索更小、成本更低的 "附加 "能力。

在撰寫本報告時，尚未提供有關 GCAP 效應器的詳細信息，日本也未確定哪家公司將與 MBDA 英國公司和 MBDA 意大利公司合作開展這部分計劃。不過，考慮到有關效應器的合同已授予 MBDA 法國公司和 MBDA 德國公司，這可能是法國、德國和西班牙開發的未來空戰系統（SCAF）計劃的一個共同領域。這兩家公司目前正在開發一種消耗性遙控載具（ERC），作為 SCAF 計劃 1B 階段的一部分。

在2023年巴黎航展期間，MBDA公司的SCAF項目經理Grégoire Faron向記者解釋說，該公司正在集中精力開發一種全尺寸驗證型ERC，它采用緊湊的模塊化設計，擁有非常大的亞音速工作包絡線，并配備了數據鏈和協作功能。該飛行器可能長約 4 米，重 400 千克，續航時間為 1 小時。

在被問及 GCAP 和 SCAF 計劃之間可能存在的共同點時，MBDA 的代表確認，從工業角度來看，這一方案是可行的

展望未來

據長本-華萊士（Ben Wallace）稱，GCAP 計劃將 "連接 "歐洲和太平洋地區，帶來新的技術和出口機會，預計將持續數十年。

事實上，參與該計劃的公司正在利用該計劃作為開發多種技術和開發流程的試驗平臺。這將使他們能夠提高各自在國防領域的專業技能，并對全球知識和工作流程的優化產生有趣的溢出效應，從而使三個國家的數百家公司受益。僅就英國而言，整個計劃涉及近 600 個組織和 2,800 人，"暴風雪"團隊（英國 BAE 系統公司、萊昂納多英國公司、MBDA 英國公司和勞斯萊斯公司）正致力于成熟約 60 項技術演示、數字概念和新技術。

GCAP 也是一項巨大的技術挑戰：這是合作伙伴公司首次合作開發第六代戰斗機，也是飛機系統的一部分。歐洲公司和日本公司都沒有研制過第五代戰斗機。然而，英國、意大利和日本都熟悉 F-35 戰斗機以及這種戰斗機為戰場帶來的新方法。與法國和德國相比，這可能會給它們帶來競爭優勢，前者使用的是第四代戰斗機的升級版，而后者則應在 2028 年達到 F-35 的初始作戰能力（IOC）。

在這項工作中，提出了混合無人駕駛航空器（UAV）--無人駕駛潛航器（UUV）平臺的概念設計方法。隨著任務的復雜性和不同平臺之間的互操作性的需求與日俱增，混合平臺正成為一個重要的解決方案。混合型UAV-UUV可以在空中和水下環境中進行無縫和重復的操作，這一點眾多動物物種已經以優化的方式執行。設計方法從審查少數可用的原型開始，創造最初的設計趨勢，并繼續進行分析計算。這些計算以飛機設計教科書為基礎，并考慮到混合平臺的特殊性進行了修改，如水和空氣之間的過渡手段。混合翼體（BWB）的布局配置被選中，因為它具有許多空氣動力學的優勢。然后通過使用高保真CFD計算來驗證分析計算結果。概念設計階段的結果表明，所提出的混合無人機-UUV配置的方法提供了一個良好的設計精度。最后，這種方法的結果，即混合UAV-UUV平臺，有可能解決包括水下和空中環境的任務的操作差距。

國防無人駕駛飛行器（UAV）的設計是以2008年以來重新興起的反恐戰爭為基礎的，因為2001年雙子塔被襲擊。這種環境有利于無人機的發展和使用，為所謂的馬賽克戰爭概念提供了基礎。這個概念是指導無人機設計和未來使用的主要載體。在這種情況下，新的無人機用戶界面的設計不是基于以前建立的航空顯示概念。原因是這些飛機不是傳統意義上的 "飛行"，而是由地面控制站（GCS）中的飛行員/操作人員指揮的。這是一個必須理解的范式轉變，以提高操作能力和安全性。這種模式的核心是與適當的人機界面有關的問題，以提高態勢感知。本稿討論了這個問題，并研究了與飛行員自主性的適當級別有關的問題；人機界面對決策的影響；自適應界面的設計；使用創新技術進行人機互動；調查無人機與地面部隊和指揮與控制之間的互動。為了闡明這些問題，本稿件提出并描述了一個人機界面原型的構建，以模擬無人機系統在模擬戰斗環境中的操作。調查是基于這樣一個過程：定義場景和任務，建立不同方法的人機界面，設計和分析實驗，用生理傳感器測量人的表現，以便對適當的設計作出定量回答。基于這個過程，預計在關鍵的操作條件下，人的表現可以被評估，并產生最佳的人機界面解決方案，以減少工作量和提高態勢感知。

先進作戰管理系統（ABMS）是美國空軍創建下一代指揮和控制（C2）系統的最新計劃項目。ABMS建議使用云環境和新的通信方法，使空軍和太空部隊系統能夠使用人工智能無縫共享數據，以實現更快的決策。空軍將ABMS描述為其創建物聯網的努力，這將使傳感器和C2系統相互分解（與空軍傳統上執行C2的方式相反）。該計劃是空軍對國防部全域聯合指揮與控制（JADC2）工作的貢獻，重點是使國防部的作戰決策過程現代化。

ABMS最初的設想是取代目前指揮空戰行動的E-3機載預警和控制系統（AWACS）（圖1），但后來有了更廣泛的范圍。前空軍負責采購的助理部長威爾-羅珀指示，該計劃應減少對指揮中心和飛機的關注，而是創造數字技術，如安全云環境，在多個武器系統之間共享數據。羅珀博士表示，2018年國防戰略所設想的有爭議的環境迫使空軍重組ABMS項目。2021年5月，空軍副參謀長大衛-奧爾文將軍在DefenseOne的一篇文章中說："ABMS究竟是什么？它是軟件嗎？硬件？基礎設施？策略？答案是都是"。換句話說，空軍將ABMS設想為一個采購項目，它既要采購東西，又要實施其他非開發性的工作，該部門認為這些工作同樣重要：指揮和控制空軍的新技術。

自ABMS成立以來，國會已經對下一代C2系統的發展表示了興趣。空軍表示，ABMS是一個非傳統的采購項目。因此，國會對空軍替換老舊系統的方法和試驗新興技術的方法提出了質疑。

ABMS的開發工作

迄今為止，空軍已經進行了五次活動，以展示其希望最終投入使用的新C2能力。2019年12月，空軍在其第一次ABMS "on-ramp"（空軍用來表示演示的術語）中，展示了從陸軍雷達和海軍驅逐艦向F-22和F-35戰斗機傳輸數據的能力。這次活動還展示了空軍的統一數據庫（UDL），這是一個結合天基和地基傳感器追蹤衛星的云環境。

2020年9月，ABMS進行了第二次"on-ramp"。這第二次上線演示了通過使用超高速武器作為防御手段，探測和擊敗一個飛向美國的模擬巡航導彈。此外，ABMS還展示了 "探測和擊敗破壞美國太空行動的手段"的能力。根據空軍的新聞稿，"70個工業團隊和65個政府團隊 "參加了這次活動。

空軍在2020年9月下旬舉行了第三次"on-ramp"，以支持珍珠港-希卡姆聯合基地的 "勇敢之盾 "演習。在這次活動中，空軍展示了使用KC-46加油機通過將數據從較老的第四代戰斗機轉發到較新的第五代飛機，如F-22，來執行戰術C2。2021年5月，空軍表示，為KC-46采購通信吊艙將是ABMS項目的第一個能力發布。空軍說："在戰斗中，無論如何，郵機將需要在作戰附近飛行，支持戰斗機，因此將它們作為指揮和控制系統，無論是作為主要的還是彈性的備份，都是有意義的。"

2021年2月在歐洲舉行了第四次"on-ramp"。根據新聞稿，空軍由于預算限制而減少了這次活動規模。這第四次將包括荷蘭、波蘭和英國在內的盟國聯系起來，進行聯合空中作戰。據美國駐歐洲空軍司令哈里根將軍說，這第四次活動測試了美國和盟國用F-15E飛機發射AGM-158聯合空對地對峙導彈（JASSM）執行遠程打擊任務的能力（見圖2），同時利用美國和盟國的F-35飛機執行空軍基地防御任務。

本預計2021年春季進行第五次"on-ramp"在太平洋地區，但由于預算限制，取消了這次活動。

GAO的報告建議

2019財年國防授權法案（NDAA）指示政府問責局（GAO）評估ABMS計劃。在2020年4月的一份報告中，GAO向空軍總設計師建議采取四項行動來提高項目績效。

1.制定一個計劃，在ABMS開發領域需要時獲得成熟技術。

2.制作一個定期更新的成本估算，反映ABMS的實際成本，每季度向國會匯報一次。

3.準備一份可購性分析，并定期更新。

4.正式確定并記錄參與ABMS的空軍辦公室的采購權力和決策責任。

空軍助理部長同意了所有的建議。前空軍參謀長David Goldfein將軍不同意這些建議，他指出GAO的分析沒有反映機密信息。美國政府問責局表示，它可以接觸到機密信息，這些額外的信息并不影響其分析和建議。

ABMS的管理結構

根據GAO關于ABMS的同一份報告，空軍最初確定由空軍總設計師（普雷斯頓-鄧拉普），來協調空軍每個項目執行辦公室的ABMS相關工作。GAO對這種管理結構可能導致ABMS缺乏決策權表示擔憂。然而，在2020年11月，羅珀博士選擇空軍快速能力辦公室作為ABMS項目執行辦公室。首席架構師辦公室繼續開發全軍的架構（即軟件和無線電如何能夠相互連接），以支持ABMS。

國會就AMBS采取的行動

國會已經對ABMS系統的發展表示了興趣。下面的清單總結了國會在前三個NDAA中的行動：

• 2019財政年度NDAA（P.L. 115-232）：

  • 第147節：限制E-8 JSTARS飛機退役的資金可用性

• 2020年國防部（P.L. 116-92）：

  • 第236節：與先進戰斗管理系統有關的文件

• FY2021 NDA (P.L. 116-283) ：

  • 第146節：移動目標指示器要求和先進戰斗管理系統能力的分析
  • 第221節：與先進戰斗管理系統有關的問責措施

2021財年國防撥款法案（P.L. 116-260 C分部）將ABMS的資金從要求的3.02億美元減少到1.585億美元，理由是 "不合理的增長和預先融資"。

在ABMS的整個發展過程中，國會對在確定合適的替代物之前退役舊的C2系統如JSTARS和AWACS表示關注。國會還指示空軍制定傳統的采購理由，如成本估算和需求文件，以確保國會和軍方都了解要采購的東西。這些行動反映了美國政府問責局的建議。

關于國會的潛在問題

• 使用ABMS方法分解指揮和控制的風險是什么？

• 空軍應如何平衡創新、實驗與采購成熟技術？

• ABMS提供了哪些傳統指揮與控制系統無法提供的機會？

• 利用6.8軟件和數字技術試點計劃預算活動代碼中的新預算授權靈活性，ABMS是否會受益？