俄烏軍事行動再次證明了軍用地面無人車輛(UGV)的重要性。即使在高技術條件 下,陸上軍事行動由于涉及大量人員和復雜環境,往往面臨較高的人員傷亡風險, 而在現代政治環境中,人員傷亡往往是軍事行動中需要考量的重要因素,較高的生 命損失會另軍事行動的成果大打折扣,也會限制主體利用軍事實力達到政治目的和 國家意志的作用。此次俄烏軍事行動,隨著大范圍地面作戰的推進,俄烏雙方損失 的人員持續提升,到了非常可觀的程度。在精確制導反坦克武器遍布戰場的情況 下,強如 T-90M 主戰坦克的戰場生存性同樣岌岌可危。因此,陸軍的無人化系統和 體系有望成為未來行業發展的重點。
俄羅斯和美國等軍事強國在軍用無人車輛方面具備大量的技術型號積累、豐富的實 戰經驗和長期的官方主導的產業發展規劃。俄羅斯研制了包括天王星-9 在內的多款 無人軍用車輛,并且投入了實戰。早在 2015 年,俄軍就將一個帶有實驗性質的無人 平臺連投入任務,并在俄敘聯軍行動中完成了包括直接殺傷在內的軍事行動目標。 俄軍表示,2025 年前其內部各類無人武器的裝備比重將可能達到 30%,并專門成立 多個較大規模建制的無人作戰單位,其內部不同的平臺也將各司其職。美國制定的 長期無人軍用系統發展規劃,從需求、技術、培訓、后勤等多方面指導引領產業發 展。美軍對無人系統的發展具備嚴肅全面的關注和超長期的產業技術布局,至今發 展出了包括班組任務保障系統(SMSS)平臺在內的多類型平臺,并也投入實戰。
我國通過防務展和軍方宣傳資料也展現了眾多的軍用無人車輛型號和應用實踐。在 “中國人民解放軍英文介紹宣傳片”中,官方對外展示了解放軍陸軍無人駕駛技術 軍事應用。片中素材取自解放軍和地方院校聯合舉辦的 2016 年“跨越險阻”地面無 人平臺挑戰賽(這一年度賽事一直延續)。其中部分裝備為民用汽車改型而來,部 分裝備為軍用傳統車輛平臺改進而來,部分裝備為全新研發的無人載具。而在 2020 年“央視軍事”發布的一段我軍舉行的多兵種聯合立體渡海登陸演練的視頻中,再 次出現了包括 2017 年視頻中出現過的類似無人地面裝備的眾多無人車輛。從演習情 況看,此次無人載具應用場景更加貼近實戰。同時,我國多個軍工企業在防務展上 也展出了眾多的地面軍用平臺。而軍用無人車自動駕駛技術難度較高,中國在這方 面得益于龐大的民用無人駕駛產業,有望保持在全球第一梯隊。
無人駕駛航空系統和其他相關技術的發展,包括人工智能、數據和云網絡、自主控制系統和系統/武器/傳感器的小型化和網絡化,以及增加昂貴的載人平臺艦隊數量的需要,推動了許多武裝部隊和工業界積極嘗試有人無人機編隊(MUM-T)。除非任務目標或載人平臺的生存需要,否則在有人平臺之外部署無人駕駛、"低成本 "和 "可損耗 "但不 "可拋棄 "的戰斗飛行器,可以最大限度地發揮其作為力量倍增器的價值,在高度競爭的空域提高殺傷力和生存能力。盡管自主技術和人工智能的引入正在徹底改變全域作戰,但新的自主平臺和武器系統的交戰規則正在通過嚴格的倫理考慮和評估來發展,其中人在環路上繼續發揮重要作用。本文希望對MUM-T方案和活動做一個整體的、非詳盡的分析。
天堡(Skyborg)是美國空軍 "先鋒 "計劃中迅速投入使用的三個技術項目之一,它是一個架構套件,旨在為自主可損耗的機身設計,根據該服務,它將能夠以足夠的節奏進行姿態、生產和維持多任務飛行,以挫敗對手在有爭議和高度爭議的環境中采取快速、決定性行動的企圖。天堡自主核心系統或ACS于2019年首次曝光,由Leidos公司開發,已在2021年的多月測試活動中得到驗證,在此期間,它被成功整合到兩個不同的無人平臺上,即Kratos UTAP-22 Mako和通用原子-航空航天系統公司的MQ-20,證明了政府擁有的自主核心的可移植性,使其在未來整合到不同平臺上。一個關鍵的活動里程碑是參加了 "橙旗21-2 "演習,這是美國在2021年6月進行的首要的大型部隊多領域測試活動,其中Skyborg ACS被集成到一個MQ-20中,成為在這種復雜活動中自主操作的無人車的首次飛行測試。由空軍研究實驗室(AFRL)進行,根據服務文件,Skyborg被組織成三個主要的努力方向(LOE)。LOE 1開發、演示和原型化由天堡自主架構和軟件組成的ACS,實現機器-機器和有人-無人的合作,同時也確保天堡自主任務系統套件的開放性、模塊化和可擴展性。ACS LOE還開發、演示和試制所需的硬件組件和開放架構標準,以便在系統集成實驗室和平臺上將模塊化傳感器、通信和其他有效載荷集成到Skyborg自主性和車輛架構中。LOE 2開發、演示和原型化新的低成本可移動飛行器的概念和技術,用于遠征的大規模生成,包括架次生成就業概念。LOE 3對可追蹤的、自主的、無人駕駛系統的操作概念和就業概念進行分析和實驗,并評估傳感器和任務系統的開放性、模塊化能力和整合。2021年8月,克拉托斯公司和通用原子公司都獲得了一份合同,以進一步支持將Skyborg分別集成到XQ-58A "女武神 "和MQ-20 "復仇者 "無人平臺,同時在大部隊演習中進行系統實驗。這些額外合同的目的是在資金允許的情況下,在2023年將Skyborg過渡到一個記錄方案。根據USAFRL的計劃,ACS還將從2022年開始在波音公司的隱形空中力量合作系統UCAV(無人駕駛戰斗飛行器)上進行實驗,該系統正在為澳大利亞國防部開發,如后所述。有趣的是,今年3月,AFRL授予藍色力量技術公司一份合同,開發一種支持對手空中訓練任務的無人駕駛飛行器,該飛行器將納入通過Skyborg努力開創的先進技術。2021年12月,空軍部長弗蘭克-肯德爾宣布,該軍種正在研究無人平臺與諾斯羅普-格魯曼公司的B-21 "突襲者 "遠程攻擊轟炸機和主要是下一代空中優勢(NGAD)先進飛機之間的MUM-T新概念方案,但也有可能與洛克希德-馬丁公司的F-22 "猛禽 "和F-35 "閃電II "聯合攻擊戰斗機合作。
圖:在通用原子公司的MQ-20上成功進行了測試,天堡自主核心系統(ACS)由自主架構和軟件組成,實現了機器-機器和有人-無人的合作。
圖:2021年8月,克拉托斯公司和通用原子公司都收到了一份合同,以進一步支持將天堡系統分別集成到XQ-58A "女武神"(此處描述)和MQ-20 "復仇者 "無人平臺上,同時在大部隊演習中進行系統試驗。
圖:去年11月的 "橙旗 "演習涉及F-35A "閃電 "II等飛機和兩架通用原子公司的MQ-20 "復仇者 "無人機,它們攜帶 "天堡 "自主核心系統進行了持續數小時的飛行測試。
美國海軍正在推行不同的高性能無人平臺計劃,以便在航空母艦上服役。在包括無人作戰系統的MUM-T工作中,2020年初,波音公司宣布,海軍作戰發展司令部在海軍作戰發展司令部的年度艦隊實驗中,由第三架飛機成功進行了兩架自主控制的EA-18G "咆哮者 "的演示。該實驗涉及到咆哮者在第三架咆哮者的控制下作為無人系統行動,以證明F/A-18超級大黃蜂和EA-18G咆哮者空勤人員從駕駛艙遠程控制戰斗機和攻擊平臺的有效性。該演示涉及四個架次的21項任務,為波音公司和海軍提供了分析所收集的數據并決定在哪里進行未來技術投資的機會。美國海軍繼續加速開發下一代空中優勢(NGAD)系統家族(FoS),以提供先進的、基于航母的力量投射能力,擴大其航空母艦的航程。當F/A-18E/F Block II飛機在2030年代開始達到使用年限時,NGAD FoS將取代這些飛機,并利用載人無人機組隊(MUM-T)來提供更強的殺傷力和生存能力。F/A-XX是NGAD FoS的攻擊戰斗機組件,根據該部隊的說法,它將成為MUM-T概念的 "四分衛",在戰斗空間的前沿指揮多個戰術平臺。F/A-XX在2021財年開始了概念完善階段,并且仍然按計劃進行。
2021年5月,澳大利亞政府宣布將對 "忠誠僚機"--高級發展計劃追加投資4.54億澳元。自2017年以來,根據澳大利亞皇家空軍(RAAF)計劃,澳大利亞國防部投資超過1.5億澳元,以支持澳大利亞皇家空軍和波音防務澳大利亞公司領導的當地工業團隊的合資企業,該企業設計、開發和生產了Loyal Wingman無人駕駛戰斗飛行器(UCAV),最近被命名為MQ-28A Ghost Bat。據澳大利亞政府稱,在短短四年內,該合資企業已經成功地制造和飛行了50年來的第一架澳大利亞制造的軍用作戰飛機,這可以使該計劃成為關鍵出口市場的重要競爭者。MQ-28A飛機于2020年5月亮相,2021年2月進行了首次飛行,距離項目啟動僅兩年零三個月。第二架飛機已經加入了飛行測試計劃,第三架飛機正準備在2022年晚些時候進行飛行測試。每架飛機的70%以上是在澳大利亞采購、設計和制造的。這項投資將看到該計劃擴大到更多的本地公司,以及國際合作伙伴和盟友,并在布里斯班附近的圖文巴(Toowoomba)建立一個生產設施,以及在今年加速開展側重于傳感器和任務系統能力的活動。除了用于概念演示的三架原型機外,這項投資將增加七架MQ28A,總共十架飛機,并將快速跟蹤 "幽靈蝙蝠 "在2024-2025年的服役情況。制造商所稱的空中力量組隊系統提供了類似戰斗機的性能,其機身長度為11.7米,能夠飛行超過3700公里。該UCAV有一個模塊化和可互換的機頭部分,可以容納集成傳感器包,以支持不同類型的任務,包括情報、監視和偵察、通信中繼以及動能和非動能打擊能力。據RAAF稱,該計劃是整合自主權和人工智能的探路者。
圖:澳大利亞國防部投資支持RAAF和波音防務澳大利亞公司領導的當地工業團隊的合資企業,該團隊設計、開發和生產了 "忠誠僚機"戰斗無人駕駛飛行器,最近被命名為MQ-28A幽靈蝙蝠。
圖:除了用于概念演示的三架 "忠誠僚機"原型機外,澳大利亞政府去年5月宣布的投資將增加7架MQ-28A,共10架飛機,并將加快 "幽靈蝙蝠 "在2024-2025年投入使用的步伐。
蚊子項目于2019年7月首次由英國皇家空軍快速能力辦公室和國防科技實驗室披露,該項目旨在開發和證明一種技術演示器,作為更廣泛的輕量級廉價新型作戰飛機(LANCA)計劃的一部分,根據公告,。該計劃旨在提供額外的能力,將無人平臺與F-35、"臺風 "和下一代 "暴風雪 "等戰斗機部署在一起,為有人駕駛的飛機提供更多的保護、生存能力和信息,甚至可以在未來提供一個無人駕駛的作戰航空 "艦隊"。有趣的是,2021年7月,英國皇家空軍空軍總司令邁克-威格斯頓爵士在空天力量協會的全球空軍首長會議上談到廣泛的未來戰斗航空系統(FCAS)時說,"與意大利和瑞典等國際盟友合作,我們正在采取一種革命性的方法。我們正在研究改變游戲規則的蜂群式無人機和無機組人員作戰飛機的混合編隊,以及像 "暴風雪 "這樣的下一代駕駛飛機,"這為與上述國家和其他國際盟友開展無機組人員作戰飛機和無人機的潛在共同計劃開辟了道路。
圖:2021年1月,由Spirit AeroSystems公司領導的一個工業團隊獲得了一份3000萬英鎊的合同,以快速設計和制造英國第一個無機組人員的戰斗航空系統的技術演示器,該系統是在 "蚊子 "三年全尺寸飛行測試計劃下的。
圖:"蚊子"將從機場、空客A400M "母艦 "或航空母艦上發射,計劃到2023年底在英國領空飛行。"蚊子"UCAV和Alvina蜂群無人機將支持新一代的 "暴風 "作戰空中平臺。
作為 "蚊子 "項目第二階段的一部分,2021年1月,由英國Spirit AeroSystems公司作為主承包商和機身設計者領導的工業團隊與諾斯羅普-格魯曼英國公司(人工智能、網絡、人機界面)和Intrepid Minds公司(航空電子和動力)一起獲得了一份3000萬英鎊的合同,在為期三年的全尺寸飛行測試計劃中快速設計和制造英國首個無機組人員作戰航空系統(UCAS)的技術演示機,作為目前F-35、臺風和下一代 "暴風 "平臺的補充。無人駕駛作戰飛機主要是為了增加軍方作戰航空部隊的數量,它被設計為與戰斗機一起高速飛行,配備導彈、監視和電子戰技術,以瞄準和擊落敵方飛機,并能抵御地對空導彈。蚊子 "將從機場、空客A400M "母艦 "或航空母艦上發射,計劃在2023年底前在英國領空飛行,但沒有說明實際的首次飛行是否會提前在外國天空進行。2021年,當時的英國國防參謀長尼克-卡特爵士將軍在一次國際戰略研究所的虛擬活動中說,到2030年,今天由8架臺風戰斗機組成的皇家空軍(RAF)戰術編隊將由2架臺風戰斗機、10架蚊式無機組人員戰斗機和100架阿爾維娜蜂群無機組人員飛行器組成,"因為這是產生大量的方式,你可以看到這在陸地和海洋領域也會上演。" 未來的皇家空軍預計將由暴風雪、F-35、蚊子、阿爾維納和保護者組成,其中80%將是無人駕駛或遙控平臺。2021年,空軍總司令邁克-維格斯頓爵士宣布,皇家空軍無人機測試中隊 "已經毫無疑問地證明了我們的阿爾維娜計劃下蜂群無人機的顛覆性和創新性效用"。在英國Alvina計劃的前兩個階段之后,2019年1月授予了第三階段250萬英鎊的合同,用于綜合概念評估活動,以探索協作運行的無人機群的技術可行性和軍事效用,2021年1月成功測試了涉及英國20架蜂群無人機的最大的協作性軍事重點評估。據報道,與正在為皇家空軍開發的 "蚊子 "分開,皇家海軍正在推進其名為 "維克斯 "的忠誠僚機。
法國、德國和西班牙,未來戰斗航空系統/未來戰斗系統(FCAS/SCAF)的伙伴國,以及它們各自的產業,正在開發遠程載具(RC)元件,它與可選擇駕駛的新一代戰斗機(NGF)和聯網的戰斗云(CC)一起構成下一代武器系統(NGWS)。RCs的開發是由空中客車防務和空間公司作為主體,法國MBDA公司、德國MBDA公司和西班牙SATNUS技術公司組成的合資公司Sener Aeroespacial、GMV和Tecnobit-Grupo Oesia公司進行的。該工業團隊正在開發一個蜂群和網絡化的飛行器系列,其尺寸從數百公斤的消耗性飛行器到數噸的更復雜和可重復使用的忠誠僚機類型。根據空中客車公司和MBDA之間的合作協議,前者專注于開發可重復使用的遙控飛行器,而后者則致力于開發消耗性的。正在開發的關鍵技術包括人工智能支持的合作算法、穩健和故障安全的數據通信、小型化傳感器、新的驅動技術、獨立于GPS的導航、可擴展的行動手段、低觀測性解決方案和蜂群技術。如果達索航空公司和空中客車公司將很快簽署各國已經達成的協議,遙控飛機技術演示器可能在2027-2028年飛行,但這將取決于發展路徑和時間。遙控飛機的初始作戰能力可以在2030年代達到,以初步補充第四代戰斗機,但這將取決于國家要求和對平臺及其任務套件的修改。FCAS的MUM-T作戰概念(CONOPS)和相關要求,定義了對遙控飛機機體和控制系統能力的要求,正在調查作為發展路徑的一部分,直到技術演示飛行階段。正如在2019年布爾歇航展和隨后的活動中所展示的那樣,RCs被設想為支持載人平臺的空對空和空對地任務,包括海軍領域,以及情報、監視和偵察(ISR)以及電子戰斗序列的繪制,還有干擾/欺騙、壓制和摧毀敵人的防空。MBDA正在利用其所有的經驗和技術,開發更深入的打擊武器系統,如 "風暴之影 "和 "金牛座",以及基于國家計劃的新系列 "長矛"、"智能滑翔機 "和 "智能巡洋艦 "的智能連接武器,以進一步發展這些概念的RCs,其發展取決于MUM-T平臺的選定類型。迄今為止,MBDA已經在2019年公布了其RC100和RC200遠程運載工具的概念,但最終的RC可能會有所不同,并且可以設想更大的一攬子解決方案,包括已經公布的用于攔截針對受保護平臺發射的空對空導彈的短程導彈。空中客車公司正在開發的更大的RC,在2019年提出了早期模擬,需要由運輸機(如A400M)進行空中發射,或從跑道起飛。目前還沒有提供關于忠誠的僚機型UCAV的信息。
圖:法國、德國和西班牙,FCAS/SCAF的伙伴國,以及它們各自的工業界,正在開發遠程載具(RC)元素,這些元素與可選擇駕駛的新一代戰斗機(NGF)和聯網的戰斗云(CC)一起構成了下一代武器系統(NGWS)。
圖:根據空客防務與航天公司和MBDA之間的合作協議,后者專注于開發消耗性遠程運載工具,而空客DS則專注于可重復使用的運載工具。
土耳其Baykar技術公司在2021年7月公布了其UCAV設計。據制造商稱,該平臺最初以土耳其語縮寫MIUS(無人駕駛作戰飛機系統)聞名,2022年3月改名為Kizilelma(土耳其語中的紅蘋果),預計將于2023年飛行。Baykar技術公司公布的概念和模型顯示,單渦輪風扇發動機驅動的CUAV具有隱形設計,其特點是三角翼和鴨翼配置,機身能夠容納一個武器艙。雖然沒有提供關于平臺尺寸的官方數據,但制造商提供了關于主要能力的信息。Kizilelma最大起飛重量為6,000公斤,不僅能夠從短的陸地跑道上起飛和降落,而且還能從甲板上的海軍平臺,如土耳其海軍未來的旗艦LHD Anadolu上起飛和降落,據稱它具有全自動起飛和降落的功能,以及包括主動電子掃描陣列雷達、先進的光電攝像機和電子戰系統在內的任務套件,以及視線內和視線外通信套件。Kizilelma的最大有效載荷容量為1500公斤,據稱能夠達到0.6馬赫的巡航速度和11550米的工作高度,續航時間為5小時,任務半徑為926公里,但沒有公布任務有效載荷。
圖:土耳其Baykar技術公司的UCAV Kizilelma(土耳其語中的紅蘋果),據制造商稱,預計將于2023年飛行。
Baykar技術公司公布的Kizilelma UCAV的概念和模型顯示了一個以單渦輪風扇發動機為動力的平臺,其隱身設計的特點是三角翼和鴨翼配置,其機身能夠容納一個武器艙。
無人機系統(UAS)和其他相關技術(人工智能或AI、無線數據網絡、擊敗敵方電子戰的電子支援措施)已經發展到一個新的地步,無人機系統被認為原則上能夠執行目前由有人駕駛飛機執行的幾乎任何任務。
因此,許多武裝部隊正在積極試驗有人-無人編隊協作(不同的縮寫為MUM-T或MUMT)。通過將有人和無人資產作為一個單位而不是單獨部署,無人機最大限度地發揮了其作為力量倍增器的價值,提高了在高度競爭性空域的殺傷力和生存能力。無人機系統的直接控制權可由飛行中的有人單位或單獨的空中、地面或海上指揮中心掌握。隨著時間的推移,人工智能的進步將允許無機組人員的編隊元素自主地執行大部分任務。這最終可以將人類干預減少到最低,只保留任務目標的輸入、交戰規則的定義和武器釋放的授權。事實上,這種自主能力對于MUM-T概念來說是至關重要的,以防止人類飛行員被控制無人機的額外任務所淹沒。 無人機系統的主要應用包括:
在“武裝護衛”角色中,無人機系統可以在有人平臺執行任務之前壓制敵人的防空設施(SEAD角色),或者作為一個外部武器庫,使單一的有人駕駛飛機在每次任務中能夠攻擊大量的目標。
軍用無人機在戰爭中的使用越來越廣泛,并以其特有的作戰方式和作戰效能在戰爭中發揮了十分重要的作用,甚至多次扭轉戰爭局勢,軍用無人機成為軍事競爭新熱點。軍用無人機是一種由動力驅動、無人駕駛、可重復使用、攜帶任務載荷的執行軍事任務的飛行器,其銷售霸主地位突出,可進一步分為無人偵察機/監視機、無人戰斗機、通信中繼無人機、電子干擾無人機等單一用途無人機,以及偵察打擊一體化無人機等多用途無人機。本文聚焦于中國軍用無人機的發展,將解答以下幾個問題:(1)軍用無人機的發展背景是什么?(2)全球及中國軍用無人機的發展歷程?(3)全球及中國軍用無人機的競爭格局? 軍用無人機的發展背景是什么? 軍用無人機在戰爭中的使用越來越廣泛,并以其特有的作戰方式和作戰效能在戰爭中發揮了十分重要的作用,甚至多次扭轉戰爭局勢,軍用無人機成為軍事競爭新熱點。 隨著軍用無人機在作戰中的作用越來越突出,中國政府也陸續出臺鼓勵軍用無人機產品發展的相關政策,使得中國軍用無人機雖然發展較晚,但后勁十足,呈現出明顯的后發優勢。 全球及中國軍用無人機的發展歷程? 經過100多年的發展,軍用無人機也逐漸從“戰場配角”發展成現代制空的“作戰主體”,其全球發展歷史大致可分為起步階段、實用階段和高速發展階段三個階段;中國無人機研究起步較晚,始于20世紀50年代末,但經過50余年發展,中國已研制出多種規格、多種型號、多種用途的軍用無人偵察機、察打一體無人機等,技術已達到世界先進水平。 全球及中國軍用無人機的競爭格局? 從全球軍用無人機的競爭格局來看,美國處于第一梯隊,占據絕對優勢,中國處于第二梯隊,發展迅速,而從中國的軍用無人機競爭格局來看,中無人機、航天彩虹、航天電子引領發展。
2021年,工業4.0研究院首次發布《數字孿生國防白皮書》(簡稱“白皮書”) ,給出了“數字孿生國防”“數字孿生戰場”“數字孿生裝備”“數字孿生訓練”等新概念及定義,發布了數字孿生國防參考架構,為行業人士進一步開展研究奠定了基礎。 該白皮書受到國內外相關人士的關注,不少讀者來信來電表示贊賞,部分人對其中的結論表示認可,也有一些人提出了不同的意見。 為了進一步推動相關工作,展示數字孿生戰場實驗室對數字孿生戰場、數字孿生裝備及數字孿生訓練等核心主題的最新認識,工業4.0研究院圍繞軍事領域戰場和裝備數字轉型的挑戰,設計了數字孿生靶場概念體系,作為2022年版《數字孿生國防白皮書》的主題。隨著全球軍事格局不斷變化,快速部署裝備及軍隊成為當前主要的軍事需求,迫使各國調整軍事戰略,推動組織變革,加快導入數字孿生體、人工智能、數據科學和物聯網等新一代數字技術。從備戰的角度來看,加快打通戰場建設和裝備研制之間的“堵點”,成為美軍提出面向2035數字孿生靶場的根本動機。基于工業4.0研究院院長胡權在《數字工程:二八定律倒置帶來的數字轉型》一書中對數字孿生裝備的闡述,本白皮書對前向兼容的特點做了介紹,分析了數字孿生模型可信度增長等內容。結合正在研發的數字孿生靶場平臺,本白皮書提出基于數字孿生靶場的試驗鑒定,以便行業人士深入認識裝備數字化新范式。自聯合全域指揮控制(JADC2)提出之后,美軍啟動了全面的數字轉型工作,于2018年公布了《數字工程戰略》。2019年7月,美軍發布《美國數字空軍白皮書》,展望了對未來戰爭的設想,后續進一步發展為“數字空軍+”,力圖成為向上跟太空部隊協同,往下支援陸軍和海軍的未來空軍力量。結合數字孿生戰場實驗室開展的研究工作,本白皮書介紹了數字孿生戰場四方面的前沿課題:**一是指揮控制智能助理;二是基于數字孿生網絡的電子戰;三是裝備系統數字孿生測試;四是基于數字孿生戰場的兵棋推演。**最后,為了便于行業人士了解數字孿生國防相關工作,工業4.0研究院披露了2023年度數字孿生國防計劃部分內容,包括數字孿生靶場共性能力建設,以及正在推進的戰場元宇宙創業項目和數字孿生裝備質量平臺研發計劃等重要任務。工業4.0研究院編寫《數字孿生國防白皮書》,既把它作為跟行業人士交流的一種方式,分享數字孿生國防研究及開發的成果,又希望吸引更多的青年才俊,通過參與開放課題或成為訪問學者等方式跟工業4.0研究院數字孿生國防團隊深度交互。
美國已經進入了一個大國競爭的新時期。俄羅斯和中國的崛起在全球權力結構中形成了復雜的三足鼎立局面。最近人工智能方面的技術進步使這種多變的國際動態進一步復雜化。學者、政治家和高級軍官已經意識到,人工智能的融入是軍事事務中一場新革命的起源,有能力改變權力的戰略平衡。美國在中東被二十年的反叛亂所困擾,并受到僅延伸至2025年的長期人工智能戰略的阻礙,沒有準備好進入這個 "第六代 "軍事能力,以確保其戰略利益。這種人工智能化的部隊將由半自主和自主系統定義,包括致命的自主武器系統。第一個開發和使用這些武器的國家行為者將在這個新時代獲得對其競爭對手的戰略優勢。雖然美國目前在人工智能方面擁有優勢,但由于缺乏前瞻性思維和重點投資政策,這種優勢正在迅速消失。這是一份旨在解決這一差距的政策文件。20世紀90年代中期的中國軍事現代化模式為美國未來的政策提供了一條潛在的途徑。雖然兩國政府結構存在差異,但其中的幾個基本原則可以在美國的制度框架內適用。因此,美國可以通過制定健全的投資政策、集中的技術發展計劃和新的行動概念來確保人工智能的首要地位,以便在新能力出現時將其最大化。
大國競爭必須相對于其他大國的能力進行評估。因此,沒有一種能力可以被評估為產生可持續的絕對優勢。然而,在潛在的對手獲得同樣的能力之前,開發人工智能技術和應用為21世紀沖突設計的CONOPS的能力將在整個政治/軍事領域產生一個暫時的戰略優勢。美國目前的公共政策和戰略并沒有延伸到25年后。隨著中國準備在2030年成為占主導地位的人工智能大國,美國為了確保長期戰略利益,不能接受人工智能競賽的現狀。由于人工智能領域的技術發展速度很快,人工智能RMA的狀態和抓住初始優勢的能力正在接近一個拐點。建議美國采取側重于美國在人工智能競賽中的首要地位的政策,特別是在致命性自主武器系統的研究和開發方面。美國在這一領域保持優勢的能力對于國家安全和參與21世紀人工智能輔助和/或人工智能環境的準備工作是至關重要的。
由于致命性自主武器系統是一項仍在開發中的未來技術,因此不可能確定致命性自主武器系統對戰略環境的完整影響。本研究承認,對于評估一個未來武器系統的影響沒有預測性的措施,該系統在實現其全部潛力之前還將經過幾代技術的演變。然而,評估投資政策、技術和CONOPS演變的影響以及它如何影響軍事準備、政治資本和戰略環境的能力是有據可查的。
本文的建議將以1990年至今的中國軍事投資戰略為藍本。在此期間,中國國防開支的增加創造了一個前所未有的能力和軍事力量的增長,為美國未來的人工智能政策提供了一個框架。由于全球力量是以相對而非絕對的方式衡量的,美國至少必須在多極環境中與不斷增長的大國保持平等。雖然從美國的角度來看,中國戰略的某些方面,特別是盜竊知識產權的因素是不切實際的,但那些關于教育和貨幣投資的內容可以被納入美國未來的人工智能政策中。這項研究建議:
1.設立一個負責人工智能政策的助理國防部長的新職位,直接負責人工智能的發展和整合到美國防部。
2.指示ASDAI為美國軍隊制定一個關于第六代能力的預期最終狀態,每十年更新一次。
3.建立30年、15年和5年的人工智能目標,每五年更新一次,讓各個機構,如DARPA、JAIC、國防創新部門(DIU)和相關組織負責特定的發展水平。這將使美國政策制定者有能力根據ASDAI評估和更新的多變的戰略環境,為每個機構提供適當的資金。
4.成立一個委員會,負責發展和保留研究生水平的科學、技術、工程和數學(STEM)人才。
5.建立一個戰略規劃組織,負責研究和整合新的人工智能技術,因為它們出現在15年和5年的基準點上,以便在收購過程中納入其中。
對這些政策的評估必須對照美國對手在人工智能領域的成就和進步。建立在美國在人工智能領域的首要地位上的政策應該集中在教育和經濟投資,新的人工智能技術的初步發展,以及新的CONOPS的發展,以便在新的人工智能能力可用時充分和有效地進行。本研究報告的其余部分重點關注中國國防現代化計劃對美國未來人工智能政策和建議的調整。
系統功能和戰術運用不斷增強, 無人機逐步成為主戰裝備。20 世紀 60年代起步階段, 無人機多作為飛行炸彈和靶機使用。隨著照相機等早期偵察設備拍攝質量的提高, 無人機開始在軍事偵察中得到廣泛應用, 戰場上嶄露頭角。2001 年阿富汗反恐戰爭中, 無人機首次攜帶武器攻擊地面目標, 開啟“察打一體” 無人機潮流, 之后的多次局部戰爭中, 各類無人機被綜合運用協同作戰, 從小規模應用的支援性配角成長為常態化運用的主力裝備。我國無人機發展雖然起步晚, 但發展較快, 目前已達世界先進水平。
察打一體無人機已經成為當前空中作戰力量的重要環節, 基于“有人機/無人機編組技術” 的“忠誠僚機” 是無人機未來發展方向。無人機系統由眾多分系統構成。動力裝置是無人機的心臟, 也是我國無人機產業鏈相對薄弱的環節。任務載荷是為無人機完成特定任務所安裝的設備組合, 決定了無人機的應用價值, 種類眾多, 主要包括了成像偵察類載荷、 電子戰類載荷和武器彈藥類載荷。通信數據鏈是無人機系統的“神經”, 決定了無人機的控制距離。復合材料的應用對無人機結構輕質化、 小型化和高性能化至關重要,無人機未來將向高隱身性發展, 而隱身材料是實現隱身性能的關鍵。隨著人工智能等技術的發展和應用, 無人機將向中高烈度戰爭中與有人機協同作戰甚至完全自主作戰進化。 就全球的軍事預算而言, 各國無人機系統方面的預算將持續增長, 中東地區國家是主要買家, 在中東地區中國穩坐第一大供應商。隨著越來越多的國家從近幾次局部戰爭中吸取無人機參與作戰的經驗教訓, 無人機在全球范圍內開始大規模擴散, 尤其是作為全球“安全洼地” 的中東和北非的阿拉伯國家, 近幾年已成為國際軍用無人機市場上的主要買家。無人機強國美國和以色列由于國防法律法規和政治因素, 嚴格限制了無人機系統向中東地區國家出售, 物美價廉的中國無人機獲得了中東國家的青睞, 面對同樣具備價格優勢的土耳其和伊朗的競爭, 中國無人機具有性能更高和供應鏈自主可控的優勢, 從而穩坐中東地區無人機第一大供應商。 軍用無人機產業鏈下游整機企業處于產業鏈核心地位。軍用無人機產業鏈上游是通用性強兼容性好的原材料、 元器件、 零部件和組件/部件/模塊,集中度低, 參與企業多, 中游分系統雖然整體價值量大, 但分系統眾多, 定制化程度高, 需要按照下游整機企業的技術要求, 完成相應配套, 下游整機企業處于產業鏈核心地位, 是牽引整個產業鏈發展的龍頭。
a.本出版物是通信系統系列出版物的基本文件。它為計劃、執行和評估聯合行動的通信系統支持提供了基本原則和指導。
b.以聯合原則為基礎的一系列信息被用來在軍事行動范圍內運用作戰力量。通信系統提供了同步聯合力的手段。
c.在聯合部隊、多國部隊之間以及與非國防部機構之間進行可靠、安全和同步的信息共享,對于當今網絡環境下的有效指揮和控制至關重要。信息系統和網絡提供了發送、接收、共享和利用信息的手段。先進的通信系統能力和健全的理論的綜合導致信息優勢,這是所有軍事行動成功的關鍵。
該出版物是參謀長聯席會議主席(CJCS)關于聯合行動通信的官方建議,為與政府和非政府機構、多國部隊和其他組織間伙伴的軍事互動提供了考慮。它不限制聯合部隊指揮官以被認為最適當的方式組織部隊和執行任務的權力,以確保統一的努力。
a.本出版物中確立的聯合原則適用于聯合參謀部、作戰司令部指揮官、下級統一司令部、聯合特遣部隊、這些司令部的下級組成部分、各軍種、國民警衛隊和作戰支援機構。
b.本原則構成關于所附主題的正式意見;然而,指揮官的判斷在任何情況下都是最重要的。
c.如果本出版物的內容與軍處出版物的內容發生沖突,將優先考慮本出版物,除非CJCS通常與參謀長聯席會議其他成員協調,提供更及時和具體的指導。
無人機定位在逐漸改變,從輔助力量變為主力力量:相比于研發周期漫長、成本高昂的載人飛行器,軍用無人機具有戰場適應能力強、成本低、配置靈活、任務多元化等優勢。由于戰爭形態的不斷演進和軍用無人機技術的不斷發展,催生了一些以軍用無人機為主戰裝備或重點參與的作戰樣式。由于無人機的技術的升級與作戰模式的不斷多元化,戰爭中的應用增多,依賴性增強,逐漸從輔助力量變為主力力量。 全球軍用無人機市場規模激增:全球無人機市場規模激增,復合年增長率達到8.73%。按照用途、區域、尺度、應用場景、視距范圍等來看,軍用無人機、北美地區無人機、小型無人機、商業領域無人機和超視距無人機復合年均保持較高增速。軍用無人機市場規模復合年增速達到7.90%,北美地區成為2019年最大的軍用無人機市場,其次是亞太和歐洲。目前以色列、美國、中國的無人機出口在全世界范圍占據主導地位,呈現三足鼎立格局。 2023年美軍無人機投入大幅上升,現有無人機數量龐大:隨著無人機的不斷發展,軍用無人機不再僅執行情報收集、長期監視和偵察任務,能夠完成的任務類型已擴展到電子攻擊、火力打擊、破壞敵方網絡節點或通信中繼等領域。美國現役軍用無人機,不僅技術先進,并且種類繁多。截至2019年,美軍無人機裝配數量達到10691架。按照美軍2023財年計劃,其無人機經費將大幅回升,預計支出27.12億美元,同比增長35%,大幅上升。 中國軍用無人機從仿制到自主研發,進入21世紀后開始爆發式增長,市場增速高于全球:中國的軍用無人機主要由各大軍工集團研制,技術水平不斷升級,優勢突出。隨著機械化與信息化的發展觸及天花板,智能化將牽引機械化和信息化向更高水平層次演進,進一步提高作戰效能。相較“十三五”規劃強調信息化,“十四五”規劃首次提出加速武器裝備升級換代和智能化武器裝備發展,“二十大”報告提出要加快無人智能作戰力量發展,我國無人化裝備將成為重點發展方向之一。無人機在無人裝備中占據重要角色,是無人智能作戰的主要裝備之一。隨著我國無人機的逐步列裝以及國外軍貿需求不斷提升,無人機產業鏈將充分受益。相比較全球軍用無人機市場,我國軍用無人機市場前景廣闊且保持高速增長,預計未來幾年平均增速超過15%,增速高于全球。 投資策略:在軍用無人機方面,我們建議關注擁有先進無人機整機業務,以及盈利能力強、技術含量高的零部件上市公司,對應標的是中無人機、航天彩虹、航天電子等。民用工業及警用無人機雖然當前國內市場規模并不大,但用途廣泛,未來發展空間巨大。我們建議關注未來有望研制出高水平、細分市場規模大的民用、警用無人機公司,主要標的是觀典防務、縱橫股份等。
軍用無人機概念和應用 無人機系統一般都由飛機平臺系統、有效載荷系統(信息采集系統)和地面控制系統三大部分組成。軍用無人機是一種由動力驅動、無人駕駛、可重復使用、攜帶任務載荷的執行軍事任務的飛行器。 中國軍用無人機戰略發展 2017年7月,國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》,將無人機列入規劃內容中。 2017年12月,工信部發布《關于促進和規范民用無人機制造業發展指導意見》:鼓勵企業與高校、科研機構等開展產學研用協同創新,建立標準體系。 2018年11月,航空工業發布《無人機系統發展白皮書(2018)》:到2025年,集團將建成核心能力突出、產品譜系完備、全面開放融合、具備國際競爭力的無人機系統產業體系;到2035年,在無人機關鍵技術領域達到世界一流水平,滿足建設世界一流軍隊的需要。 2019年7月,《新時代中國國防白皮書》:武器裝備遠程精確化、智能化、隱身化、無人化趨勢更加明顯,要推動機械化信息化融合發展,加快軍事智能化發展。 2020年10月,中共第十九屆中央委員會第五次會議公報提到:加快機械化信息化智能化融合發展。 美國軍用無人機戰略發展 2000年,美國國防部發布《2002-2007年無人機規劃綱要》,指出軍隊在作戰和訓練中要廣泛使用無人機系統,并強調美軍必須在2010年前仔細考慮,如何使用無人作戰飛機對敵方防空系統進行電子打擊和壓制。 2017年,美陸軍新版《機器人及自主系統戰略》提出在2030年實現無人機系統蜂群作戰。 2018年,美空軍《2016—2036年小型無人機系統飛行規劃》提出了多種蜂群作戰構想,規劃在2035年形成蜂群作戰能力。 2018年8月,美國國防部發布了《2017—2042財年無人系統綜合路線圖》,對無人系統的發展提供了總體戰略指南。
21世紀以來,軍用無人機裝備在世界范圍內迅速擴散,作為新興作戰力量,無人機較有人平臺優勢明顯,我們認為,無人機系統將成為未來武器裝備重點采購方向,我國軍用無人機產業將在十四五內加速發展。
當前無人機技術發展迅速,軍用無人機系統與集群控制、目標識別、自動導航等人工智能相關技術的結合,提升無人機的情報獲取與處理能力,探索無人機與其他武器平臺的互操作性。無人機不再是單純的無人運載平臺或武器發射平臺,而是自動化、智能化、載人與無人裝備協同行動的系統平臺。當前軍用無人機正在成為實現國家安全戰略與軍事戰略的重要工具。2018年11月,中國航空工業集團有限公司發布的《無人機系統發展白皮書(2018)》提出,到2025年,航空工業將建立高端突破、體系完備、能力要素健全的無人機系統裝備體系;到2035年,在無人機關鍵技術產品領域達到世界一流水平,具備引領無人機產業發展的自主創新能力,在工業應用領域實現市場領先和產業化發展。
我們認為,我國無人機裝備或經歷三個發展階段:
2007-2022:發展中高空長航時無人機為主,預研無人僚機 2022-2024:長航時無人機加速列裝,無人僚機預研型號陸續確認轉批產,產業加速發展 2025-2035:多型號,多品類無人機大范圍列裝,航空武器裝備向有人無人協同,智能化,自動化方向發展。
無人機由于其特有的低風險(無人)、低成本(較有人機而言)特性及總體尺寸較小的特點,為新材料、新技術的驗證與應用提供了良好平臺。2022年或為無人機加速列裝年,建議關注無人機產業發展機會:主機平臺——中航無人機、中航沈飛、洪都航空、航天彩虹;部組件裝配——愛樂達、立航科技;復合材料-中簡科技、中航高科;機載系統——中航電子、中航機電;隱身材料——光啟技術、華秦科技;發動機配套產業鏈——航發動力、航宇科技、中航重機、宗申動力。