作為支持軍事活動的工具,無人機群正變得越來越受歡迎,但在它們變得多得難以控制之前,必須考慮一些關鍵因素。
在過去幾年中,無人駕駛飛行器(UAV)的使用案例和創新呈指數級增長。2014 年之前,只有中國、英國、以色列和美國擁有武裝無人機項目,特別是 MALE 無人機,但到 2023 年,這一數字已從 4 個國家增加到 37 個國家。 無人機的影響力已顯著擴大,無人機類型及其能力的變化也是如此。
現代戰爭研究所認為,向無人機發展的主要動力來自第三個無人機戰爭時代,即利用自主設備、飽和攻擊以及 “在陸、海、空范圍內提高精確度和射程 ”的時代。毫無疑問,無人機仍將是各國優先考慮的投資項目--無人機的無處不在是難以超越的--但如何使用無人機以及使用的數量將完全取決于國家、預算和面臨的挑戰。
隨著無人機的功能越來越強大、越來越容易獲取,解讀無人機群帶來的挑戰以及為保護公民和國家而進行強有力控制的必要性變得越來越重要。另一方面,了解無人機如何發展--而且發展速度有多快--以滿足不斷變化的行業需求也很有趣。
很難想象,由 20 架或更多無人機組成的機群可以由一個開箱即用的解決方案來控制,但這正是 無人機公司已經在做的事情。Geoscan 公司提供具有基本功能的無人機群入門套件,而 Red Cat 公司則將六架無人機送至家門口,隨時可以起飛進行勘測和攝影。雖然這些產品更適合無人機群的商業用途,但它們也是該技術適應性及其對軍事價值的一個例證。
有趣的是,這些工具包的用途還可以擴展到大型無人機群的管理和維護,從而降低軍方高昂的擁有成本。如果團隊可以輕松地更換零件或管理維護,那么也將減少野外停機時間。
在最近一篇關于無人機群戰略的論文中,研究人員發現,無人機群可以完成單機無法完成的任務。另一篇發表在《科學直通車》(Science Direct)上的論文也呼應了這種無處不在的特性,強調了自主蜂群如何以更快的速度和更好的效果智能、可靠地掃描一個區域。
無人機的自主能力正在改變使用案例和創新的形態。美國海軍最近利用海空無人機群收集數據,管理敵方艦隊的航行。在最近的一篇文章中,Defense One 采訪了一位負責自主無人機行動的指揮官,他介紹了陸地和水上無人機如何相互協作和溝通,以提供更全面的環境和態勢視圖。
未來幾年,自主無人機技術很有可能取得長足進步,從而在降低風險的同時實現更好的控制和更大的規模。
一些國家很容易就能投資購買能夠提供空中支援、執行任務或處理戰況的高端無人機群;而另一些國家則負擔不起。有些國家擁有抵御無人機群的技術,有些國家則沒有。權力的天平一直掌握在那些擁有最大玩具的人手中,但無人機群確實給這種一邊倒的天平增加了一些砝碼,并可能帶來倫理風險,需要在全球監管范圍內加以解決。比如,是否應該限制分配給每個國家的無人機群陸軍的規模?
在監管和法律框架內,尤其是圍繞國際戰爭法和平民保護,就無人機的開發和部署進行討論也至關重要。
利用蜂巢思維的綜合智慧,無人機群具有巨大的威力。一個大型蜂群可以為載人任務開辟道路,可以用來收集數據,可以進行戰術演習,還可以提供遠程武裝支援或防御。然而,挑戰也是存在的:
在構建無人機群時,團隊必須考慮以下幾點:
毫無疑問,無人機群為軍方提供了巨大的潛力,同時也帶來了自己獨特的挑戰和考慮因素。在軍事機構展望未來時,他們希望無人機群解決方案既能幫助他們實現目標,又能幫助他們克服這些挑戰,而這正是馬里斯-技術公司(Maris-Tech)的用武之地。
尖端人工智能和視頻流技術可提供智能解決方案,增強無人機群的實時能力,在支持創新方面發揮著舉足輕重的作用,能夠創建可靠執行復雜任務的無人機群,提供低延遲視頻編碼和解碼技術,因此數據的傳輸和接收幾乎是瞬時的--這對無人機群來說是一項至關重要的能力,因為它能確保無人機群在動態且往往是敵對的環境中有效協調和運行。
參考來源:MARIS
在過去十年間發生的國際沖突中,小型無人航空系統(sUAS)日益增強的軍事能力已得到有力證明。這些系統能夠執行監視和偵察、動能攻擊和其他任務,因此構成了日益嚴重的威脅。對付無人航空系統的方法對各級軍事力量來說越來越重要,但由于無人航空系統的特征小、廣泛的商業可用性和低成本,這些方法仍然具有挑戰性。本文探討了小型無人機系統日益增長的威脅,以及過去十年國家和非國家行為者如何在特定沖突中使用小型無人機系統。本文還回顧了作為反無人機系統(CUAS)任務一部分的與感知和影響無人機系統相關的技術,強調了這些技術的優缺點以及潛在的應對措施。報告還審查了澳大利亞陸軍行動中反無人機系統方法的現狀。對澳大利亞陸軍和整個政府機構提出的建議包括:投資于探測和影響無人機系統的分層方法,為所有陸軍士兵提供有關反無人機系統方法的培訓,組建一個反無人機系統卓越中心,并為在澳大利亞領土上反無人機系統分配明確的角色和責任。通過采納這些建議,澳大利亞國防軍(ADF)和澳大利亞其他政府機構將能夠更好地應對無人機系統帶來的快速增長的威脅。
對技術和近期國際作戰行動的回顧表明,無人機系統對軍事力量構成了重大挑戰。大多數現代防空系統都是為抵御截然不同的威脅而設計的:快速移動的載人戰斗機、旋翼機和中高空轟炸機。小型無人機系統由于體積小、速度相對較低,探測起來尤其困難。這些因素的結合導致其在許多雷達波段和其他現象中的特征相對較小。小型無人機系統還能在低空飛行,并能利用地形和樹葉隱藏其存在。
雖然現有的一些短程防空系統在適當的幾何條件下可以有效地瞄準無人機系統,但其中許多系統在任何成本強加戰略中都是錯誤的。例如,“愛國者 ”導彈有能力擊落 “沙赫德-136”,但一枚 “愛國者 ”導彈的價格為 400 萬美元,而 “沙赫德-136 ”的價格僅為其 1%至 3%。此外,與這類精良防空系統相關的探測系統和發射器成本高昂,這不可避免地限制了在任何戰場上可用來對付 sUAS 的此類能力的數量。以上就是必須探索 CUAS 替代解決方案的幾個原因。
CUAS 解決方案往往分為兩個不同的類別--主動防御,直接對抗無人機系統;被動防御,降低無人機系統行動的可能性和影響,而無需與無人機系統本身交戰。被動防御包括一系列措施,如偽裝和隱蔽、欺騙、分散、位移和加固。主動防御和被動防御對任何遭遇無人機系統的單元都很有用,本節將對這兩種防御方式進行探討。還應注意的是,商用無人機系統制造商有可能在軟件中編入地理柵欄,禁止在某些區域或超出某些高度或距離的情況下飛行。這對商用系統來說是一種能力拒絕,但通過黑客攻擊或其他技術(至少對大疆無人機來說是如此)很容易消除這種限制。
美國陸軍部總部于 2017 年首次發布了一份文件,詳細介紹了 “拒止敵方無人駕駛飛機完成任務 ”的技術,作為陸軍技術出版物(ATP)系列的一部分,更新版于 2023 年 8 月發布。該出版物名為《反無人機系統(C-UAS)》,ATP 3-01.81,針對旅級及以下級別。它包括對威脅無人機系統的審查、為減輕威脅可采取的規劃措施,以及在遇到無人機系統時單元可采取的進攻和防御措施。ATP 3-01.81 認識到沒有一種防御措施是萬無一失的,因此強調采用分層方法執行 CUAS 任務,并審查了主動和被動防御措施。
人工智能(AI)已經以各種方式影響著 21 世紀的生活。現在,機器和技術已經能夠像真人一樣 “思考”、預測和決策,各行各業的許多任務都交給了人工智能系統和技術。美國空軍也不例外。截至 2023 年 12 月,美空軍有 44 個活躍的人工智能項目,其中包括先進作戰管理系統(ABMS),該系統有助于促進作戰行動的決策制定過程。人工智能對于空軍乃至整個美國軍隊都有其合理的用途:保持對世界主要對手的優勢,確保國家為未來的沖突做好準備。人工智能具有許多能力,無疑將幫助美國實現這些目的;然而,也存在一些需要考慮的缺點和局限性。本文旨在討論人工智能及其將如何影響美國空軍--其核心任務、作戰條令以及作戰指揮官可能面臨的挑戰。
《入伍部隊結構》描述了空軍的六項核心任務: 空中優勢(Air Superiority)、情報、監視和偵察(ISR)、快速全球機動(Rapid Global Mobility)、全球打擊(Global Strike)以及指揮與控制(Command and Control)。人工智能有能力以各種方式加強這些核心任務。根據 AFDP 3-01《反空襲》的定義,空中優勢是指 “一支部隊對空中的控制程度,允許其在特定時間和地點開展行動而不受空中和導彈威脅的干擾”。
簡單地說,空中優勢指的是空軍執行任務的能力;它并不一定意味著對手沒有能力執行自己的行動。從理論上講,隨著人工智能在空軍行動中的比重越來越大,空中優勢的實現將更加簡單快捷。傳統的人工控制航空資產與人工智能系統相結合,將為作戰指揮官塑造空戰空間環境提供更大的靈活性。此外,人工智能系統還能讓指揮官在確保空中優勢的同時,不將過多的空軍人員置于危險境地。
為實現這些目標,五角大樓層面的一項名為 “復制者”(Replicator)的具體計劃已經到位。據國防部副部長凱瑟琳-希克斯(Kathleen Hicks)稱,“Replicator ”是一項旨在與作為主要對手的大國保持同步的計劃,其首次迭代的重點是在未來兩年內在各個領域部署數千套自主系統。事實上,在不久的將來,人工智能將成為實現空中優勢的主要手段。
情報、監視和偵察(ISR)是指用于支持軍事行動的許多 ISR 組件的組合。隨著人工智能系統的出現,這一核心能力應能蓬勃發展,因為人工智能收集方法將能比過去的技術更快地處理和過濾關鍵情報信息。ISR 任務密切遵循情報周期,該周期由五個主要步驟組成:規劃和指導、收集、處理、分析和制作以及傳播。傳統上,空軍的許多情報工作都集中在周期的收集階段;確保收集工作按部就班地進行。
由于許多收集工作已經實現自動化,人工智能系統的興起可能會在未來承擔大部分收集階段的工作。有幾家合同公司為美國情報界提供服務,其中包括博思艾倫咨詢公司(Booz Allen Hamilton)。除其他目標外,博思艾倫公司還致力于開發能夠收集有洞察力的數據并自動執行常規任務的人工智能技術。這項工作和類似工作將使更多的 ISR 飛行員能夠專注于處理和分析等階段,從而使飛行員能夠更好地了解整個情報情況,并節省制作高質量情報產品所需的時間。
全球快速機動能力是衡量空軍(乃至整個美軍)如何快速有效地部署到任何必要地點的標準。自 20 世紀初以來,這一核心能力得到了極大的提升。飛機的發明以及軍方隨后對飛機的使用,意味著全球機動性可以比以前更快地實現。后來,無人駕駛飛行器(UAV)的出現意味著空軍可以在不嚴格要求每次任務都需要飛行員和機組人員的情況下進行有效動員。人工智能將進一步改變全球機動性,因為人工智能將非常適合幫助指揮官規劃戰區內的抵達和持續行動。諸如時機(了解對手何時最不可能察覺到飛機的抵達)、當前的戰斗序列或敵方能力、天氣條件,甚至法律因素等基本要素,都是人工智能系統可能用來加強空軍全球快速機動任務的領域。
全球打擊 “的核心能力建立在 ”全球快速機動 "的前提之上。沒有強大的機動性,全球打擊就更難實現。然而,人工智能技術將改變空軍的全球打擊能力,因為未來大多數資產都可能或多或少地采用人工智能。此外,空軍必須始終確保任何用于 “全球打擊 ”的資產都能完全勝任任務,就像飛行員必須保持任務準備狀態一樣。考慮到空軍全球打擊司令部與 Virtualitics 公司合作對轟炸機、戰斗機和導彈系統等資產進行預防性維護評估,人工智能已經在增強這種能力。人工智能可以預測和估算空軍資產的磨損程度,以便及時維修或更換,從而確保部隊盡可能具備最強的執行任務能力。此外,人工智能系統還將幫助指揮官決定什么時候瞄準什么目標。
除美空軍核心能力外,人工智能還將對作戰條令產生一定影響。根據《空軍條令入門》,條令 “由基本原則組成,軍隊據此指導行動,支持國家目標”。簡而言之,條令解釋了空軍集體相信和認可的東西,同時規定了某些事情應該如何發生。在作戰方面,人工智能將影響空軍的許多條令類別。本文范圍太窄,無法考慮人工智能可能影響條令的每一種方式,但將重點討論一些具體問題。接下來的幾段將討論人工智能對反空、反陸、化學、生物、輻射和核(CBRN)以及法律支持等作戰條令的影響。
空軍條令出版物(AFDP)3-01 《對空作戰》討論了空中力量的指揮與控制概念。傳統上,指揮與控制的理念側重于集中指揮、分散控制和分散執行。分散執行一直允許在作戰環境中靈活創新。然而,隨著人工智能的出現,空軍將能夠在某些情況下利用集中執行。例如,被派去實施空襲的遙控飛機今后可能主要在人工智能技術下運行,從而可以在集中地點執行任務。Counterair 還討論了交戰規則,指出過于嚴格的規則會適得其反,因為它們可能導致不作為。
人工智能盡管有其優勢,但也有缺點,因此有必要制定更嚴格的交戰規則。例如,人工智能系統并不總能考慮天氣、國際法甚至行動的實用性等因素。因此,由于人工智能的局限性,需要在每個具體實例中對交戰規則進行審查。AFDP 3-01 還討論了戰區空中控制系統 (TACS) 及其眾多組成部分,包括空中作戰中心 (AOC) 和作戰控制中心 (BCC)。在 BCC 內部,通過人工智能技術,數據鏈路的管理可能會變得更加無縫。例如,在情報學科中,傳統數據鏈接系統的一個常見問題是,雖然流程(如情報循環)中兩個不可分割的部分能夠高效快速地流動,但不同系統之間并不總是能很好地相互通信。在情報周期中引入人工智能后,就能很好地糾正溝通方面的不足,并促進向 AOC 和更高層次提供重要信息。
總之,在使用人工智能后,TACS 可能會更加高效。未來的防空條令應強調人工智能對 TACS 結構的積極影響。
關于 AFDP 3-03《反陸》,人工智能將影響兩個基本原則:近距離空中支援和空中攔截。近距離空中支援是指在作戰環境中為地面部隊提供直接支援的航空資產,而空中攔截則是指利用飛機來拒絕、削弱或破壞敵軍的目標。空中攔截目前由一名指揮官負責,他可以利用和協調相關部隊。人工智能有可能使問題復雜化。例如,人工智能可以根據敵方陸軍、資產、資源和支援人員的布置情況,判斷敵方已做好攻擊準備。
然而,有關敵方戰斗序列的情報報告可能與人工智能的預測相沖突--敵方可能只是在強化自己的陣地,考慮到其他因素,空中攔截可能是不必要或不恰當的。同樣,在提供近距離空中支援時,也不能總是依賴人工智能做出的判斷;許多敵方資產看起來與美軍或盟軍的資產非常相似,美國不能攻擊錯誤的目標。造成這種情況的部分原因是 “群體外同質性偏差”,當人工智能系統不能準確地對其被指定評估的多數群體之外的物體或實體進行分類時,就會出現這種偏差。因此,在反陸戰行動中,人工智能將是一個非常有用的工具;但也可能需要任命一名下屬軍官,負責監督人工智能的貢獻,并向負責空中攔截和近距離空中支援的高級指揮官報告。
人工智能對 AFDP 3-40《反大規模毀滅性武器行動》具有重要意義。該出版物討論了醫療規劃問題,具體而言,空軍醫療規劃人員應對作戰環境中已確定的 CBRN(化學、生物、輻射和核)威脅進行醫療評估。隨著人工智能的出現,人們可能會認為各種類型的 CBRN 威脅已經存在。
例如,前蘇聯在 20 世紀 70 年代就開始研究和測試天花武器化的可行性;到 1990 年,蘇聯已經開發出一種天花武器,并幾乎被納入其軍事裝備。這幾乎是 35 年前發生的事情,而隨著人工智能的日益普及,不能排除有一天對手可能會將人工智能用于化學、生物、輻射和核相關研究或開發的可能性。此外,敵方可能并不總是遵守戰爭法或武裝沖突法,隨著人工智能技術的進一步發展,必須假定敵方很可能正在利用人工智能研發或幫助研發對其有利的化學、生物、放射性和核子武器。
人工智能將影響的另一條作戰條令是 AFDP 3-84《法律支持》。具體而言,戰爭法有五項首要原則:軍事必要性、人道、相稱性、區別和榮譽。本節將重點介紹軍事必要性和區別。軍事必要性原則是美國使用一切必要手段迅速擊敗敵人的正當理由,只要所使用的方法不違反戰爭法本身。區分是另一項重要原則,是指美軍有責任區分平民與合法戰斗人員,區分合法目標與非法目標。AFDP 3-84 指出,“軍法檢察官和律師助理協助指揮官制定法律上可接受的計劃和命令”。
雖然該條令的意圖和目的可能不會有大的改變,但人工智能將增加復雜程度。法務官和律師助理將需要了解行動中所涉及的任何特定人工智能系統的能力和局限性,并據此向指揮官提出建議,特別是有關軍事必要性和區別的建議。對于未來的人工智能武器系統來說,兩個設施可能看起來幾乎完全相同;但其中一個被敵人用來儲存武器,而另一個則是醫療設施。根據戰爭法,前一個目標是合法的,而后一個目標則不合法。因此,今后法律支持的作戰條令應強調在作戰行動中認識到人工智能系統的局限性和不完善性的重要性。
戰爭一直是人類的業務,并將永遠如此。盡管人工智能技術將為戰時工作提供幫助,但人工智能系統本身不會打仗。因此,在作戰方面,美國空軍(以及國防部其他部門)不能過分依賴人工智能,以至于空軍人員缺乏對任何行動都至關重要的技能和知識,無論它是否支持戰爭。與 “應試教育 ”不是真正學習的可行模式這一概念類似,在軍事行動中增加人工智能也不會讓飛行員變得懶惰;相反,他們必須比以往任何時候都更加專注。作戰層面的指揮官必須了解人工智能是如何工作、計算和決策的,這為武裝沖突增添了一層前所未有的復雜性。在戰爭中,了解敵人非常重要,但具有諷刺意味的是,人工智能將使美軍和盟軍有必要了解自己。
作戰領導者面臨的另一個挑戰是,人工智能的決策和計算并不總是正確、實用,甚至在道義上是站得住腳的。人工智能系統同樣容易受到偏見和成見的影響。例如,在戰斗識別(CID)中,就有可能出現 “確認偏差”,即系統嚴重依賴先前存在的信念或趨勢。其結果可能是錯失積極識別的機會,或者無法識別對手的新趨勢或模式。結合所有其他人工智能原則、考慮因素和要素,可能有必要由一名軍事指揮官主要負責人工智能監督工作。
最后,與人工智能有關的一個明確的作戰挑戰是競爭的可能性。聯合國大學強調,人工智能系統的軍事化有可能造成美國與其對手之間的 “人工智能軍備競賽”,類似于冷戰時期的核軍備競賽。美國在人工智能方面試圖 “跟上 ”其主要對手的任何需要,都可能將人們的注意力從軍隊目前面臨的其他問題上轉移開,如招募不足和留住人才問題。盡管人工智能必將變得至關重要,但它仍然只是一種工具,一種達到目的的手段。它永遠無法取代空軍最重要的資產:空軍飛行員。各級作戰領導人將不得不尋找創新方法來平衡這些問題。
人工智能可能是自飛機發明以來美國軍事領域最大的發展之一。戰斗機和轟炸機的出現使美國擁有了比以前更大的機動性,軍事條令必須適應它的存在和使用。同樣,有了人工智能,空軍將獲得更多的資源來完成作戰任務,但人工智能對條令的影響也有許多考慮和影響。隨著能力的發展,美國空軍必須適應這些變化,才能保持優勢,完成飛行、作戰和打贏的使命。
參考來源:美國空軍
美國陸軍即將發布關于使用大型語言模型(LLM)和生成式人工智能(AI)的新政策指南。此舉正值五角大樓尋求利用人工智能的變革潛力,同時解決安全問題并確保該技術滿足美國防部(DoD)的獨特需求之際。隨著人工智能的不斷發展,陸軍旨在利用其能力來提高作戰效率、決策和整體任務成功率。
大型語言模型,如 OpenAI 的 GPT-4 和谷歌的 Gemini,因其能夠根據提示和訓練數據生成類似人類的文本、音頻、代碼、圖像和視頻而備受關注。這些模型已在從內容創建到復雜問題解決等各種應用中展示出令人印象深刻的能力。然而,它們的廣泛應用也引發了有關數據安全、道德考量和潛在濫用的關鍵問題。
認識到生成式人工智能的潛力和挑戰,陸軍將發布新的政策指南,以確保負責任地安全使用這些技術。據陸軍首席信息官(CIO)利奧-加西加(Leo Garciga)稱,即將發布的指令將為如何將 LLM 集成到陸軍行動中同時保護敏感信息提供明確的指導。這項政策預計將涉及幾個關鍵領域:
生成式人工智能在各種軍事應用中大有可為。一些潛在用例包括
雖然生成式人工智能的潛在效益巨大,但陸軍必須克服幾個挑戰,以確保成功實施:
美陸軍即將發布的關于大型語言模型和生成式人工智能的政策指導,是利用人工智能的力量進行軍事應用的重要一步。通過解決安全問題、定制滿足作戰需求的解決方案以及促進道德使用,陸軍旨在利用人工智能提高任務成功率并保持技術優勢。
參考來源:Indigo Monser
美陸軍深入探索了影響作戰環境的問題,特別是那些直接影響美陸軍在當代作戰空間中的行動問題。在過去的十多年里,國家和非國家行為者越來越多地將軍民兩用自動化技術武器化,使空中、陸地和海洋領域的作戰能力擴散化。 在空中領域,無人駕駛航空系統(UAS)最初提供的是情報、監視和偵察(ISR)能力,而無需運營有人駕駛平臺所需的相關成本和基礎設施。 最近,目睹了 ISR 和打擊能力在小型無人機系統(sUAS)中的融合,使較小的國家也有能力識別、接近和打擊目標--“降低了聯合作戰的‘入門費’”。
幾乎任何人都將 “能夠利用這些小型、廉價、可單獨消耗的平臺,幾乎不間斷地收集實時情報,并選擇時間和地點,通過龐大的數量壓垮對手的防御”--用美瘋狂科學家扎克里-泰森-布朗(Zachery Tyson Brown)雄辯的話來說,這就是 “喬米尼的復仇”(Jomini's Revenge): 大規模反擊!
以下是關于 sUAS 在當代帶來的真實威脅、從當前和最近的沖突中看到的趨勢,以及陸軍、聯合部隊和整個國家應如何應對的關鍵見解:
-** 俄羅斯/烏克蘭沖突是 sUAS 平臺發展的最新實驗室,尤其是第一人稱視角 (FPV) 無人機技術的發展--利用虛擬現實技術駕駛無人機精確打擊目標**。無人機系統技術的發展可以追溯到 2021 年的以色列/哈馬斯沖突、2020 年的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突、2014 年最初的俄羅斯/烏克蘭沖突以及 2010 年的伊拉克沖突。
隨著高精尖軍用無人機的出現,戰場動態發生了革命性的變化。在過去五年中,發生了四場重大的國家間戰爭:利比亞、敘利亞、納戈爾諾-卡拉巴赫和正在進行的烏克蘭沖突,無人機在這些戰爭中發揮了決定性作用。2024 年 2 月 2 日,美國國防部宣布批準向印度出售 31 架 MQ-9B 捕食者無人機,預計耗資 39.9 億美元。此舉旨在加強印度的監視能力。印度正在投入大量資源采購軍用無人機,以幫助確保其地區外安全需要,并對巴基斯坦構成威脅。在無人機戰爭的新時代,巴基斯坦也在發展自己的本土無人機。
無人駕駛飛行器(UAV)或無人機通過其嵌入式系統內的軟件控制飛行計劃進行遠程或自主駕駛。這些飛行計劃與機載傳感器和全球定位系統(GPS)相協調。它利用空氣動力來實現飛行器的升力。2010 年代,無人駕駛飛行器作為相對廉價的武器在軍事領域大放異彩,具有巨大的破壞穩定潛力。無人機旨在為指揮官提供戰區空中觀察系統,通過提供飛機和衛星系統無法提供的可靠實時情報來降低傷亡風險。無人機在反恐戰爭中得到了廣泛應用。除了最初的情報、監視和偵察(ISR)能力外,無人機現在還配備了導彈,以進一步執行反叛亂、部隊保護、基礎設施防御和關鍵目標攻擊等任務。成本低廉、技術先進、易于使用是無人機在世界各地廣泛應用于作戰目的的一些特點。
無人機使戰場更加透明,從而改變了 21 世紀戰爭的特點。一位烏克蘭軍事指揮官最近表示,與俄羅斯的沖突已經陷入僵局,任何一方都無法取得戰略突破。在俄烏戰爭中,無人機正被用作重要的戰術工具,幫助進行炮火瞄準、戰場觀察和敵方車輛攻擊。俄羅斯政府于 6 月 28 日批準的《2030 年前無人航空發展戰略》聲稱,俄羅斯國有企業和公共機構在 2018 年至 2022 年期間將花費超過 130 億盧布(超過 1.9 億美元)購買無人機。
由于意識到武裝無人機在近期戰場上的重要性,一些國家正在推進無人機的采購和研發工作。無人機正被用于在世界各地執行軍事任務。美國在無人機的研發和創新方面有著悠久的歷史,其 MQ-1 "捕食者 "和 MQ-9 "收割者 "已被用于全球軍事行動。最近,美國在尼日爾恢復了無人機的情報搜集和監視行動。中國的 CH-4 "彩虹 "和 WJ-700 "飛馬 "無人機因其高效率和低成本而備受認可,這表明中國在技術創新方面突飛猛進。以色列和英國也積極參與無人機的生產和研發。以色列和英國也在積極參與無人機的生產和研發。土耳其已研發出幾種性能極為強大的無人機,如 Anka-3 和 Bayraktar TB2。
資料來源 "誰擁有武裝無人機?" 英國無人機大戰。2024 年 2 月 13 日。
土耳其的無人駕駛飛機因其經濟實惠和高效率,在世界各地的沖突中越來越常見,尤其是在中東地區。無人機襲擊使阿塞拜疆在第二次納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭中取得了重大優勢,并證明了世界各地生產的無人駕駛武裝無人機正在如何改變戰場。襲擊目標是亞美尼亞和納戈爾諾-卡拉巴赫士兵,摧毀了坦克、大炮和防空系統。阿塞拜疆在連接亞美尼亞和被占領的納戈爾諾-卡拉巴赫的重要的拉欽路線上迅速取得進展,要歸功于土耳其的TB2無人機。
在利比亞內戰中,無人機,特別是土耳其制造的 Bayraktar TB2 無人機,通過改變軍事戰略對沖突進程產生了重大影響。無人機為 "民族和睦政府"(GNA)部隊對抗哈利法-哈夫塔爾將軍領導的 "利比亞國民軍"(LNA)提供了必要的支持。Bayraktar TB2 型無人機具有精確打擊、實時監視能力以及瞄準 LNA 關鍵陣地的能力,在將沖突勢頭轉向有利于 GNA 方面發揮了關鍵作用。無人機已成為敘利亞沖突中不可或缺的工具,重塑了戰爭,加劇了戰爭的復雜性。它們影響了戰場上的軍事戰略和戰術,并在阿勒頗和拉卡圍城等重大沖突中發揮了重要作用。這些沖突表明,無人機已成為游戲規則的改變者,重塑了戰場的態勢。
無人機正在通過提供更多的監視和偵察來加強邊境和海上安全。這對戰場上的數據收集方法、態勢感知和更有效的信息收集技術產生了深遠影響。日本部署了美國制造的高精尖 MQ-9B 無人機,用于日本海和太平洋的海上監視。與戰斗機相比,無人機成本低廉,因此各國紛紛投入巨資采購這些技術,以加強邊境和海上安全。
采購軍用無人機的競賽已經波及南亞。印度長期以來一直渴望獲得配備智能炸彈和空對地導彈的遠程捕食者無人機。印度通常依賴以色列獲取無人機技術。印度正將大量軍事預算用于購買無人機和彈藥。最近,印度投資約 39.9 億美元從美國采購了配備 MQ-9B 捕食者武器的無人機。這些無人機配備地獄火導彈和智能炸彈,專為遠程高空作業而設計。它們可用于加強印度在印度洋地區的監視能力。印度空軍新增了四架新型蒼鷺 Mark-2 無人機,它們可在空中停留 36 小時以上,并可沿巴基斯坦和中國邊境實施打擊和監視。由于兩國互不信任,印度在無人機等新興技術方面的進步令巴基斯坦十分擔憂。本圖顯示了 2022 年至 2030 年全球無人機按地區劃分的出貨量。根據這項研究,亞洲是增長最快的市場,歐洲和北美緊隨其后。
資料來源 "2023 年全球無人機送貨按地區估算的市場規模",Statista,2023 年 5 月 2 日。
到 2013 年,巴基斯坦軍方已自主研發出具備偵察能力的無人機。名為 "Buraaq "和 "Shahpar "的無人機是首批本土研發的偵察無人機。它們是與巴基斯坦民間科研機構國家工程與科學委員會(NESCOM)合作研制的。巴基斯坦通過一架配備 Barq 導彈的 "Buraaq "無人機進行了首次空襲,在北瓦濟里斯坦的 Shawal 谷殺死了 3 名武裝分子。無人機高效打擊恐怖主義威脅的能力使其具有巨大的戰略用途。無人機高效打擊恐怖主義威脅的能力使其具有巨大的戰略用途。正因如此,無人機被視為外交政策的有力工具。
在無人機戰爭的新時代,巴基斯坦正在研發本國的無人機,以避免在沖突中處于不利地位。巴基斯坦于 2021 年推出了本土作戰無人機 Shahpar-II,目前正在研發中。這一進步凸顯了無人機在軍事領域內外發揮著越來越重要的作用。印度最近在實現高精尖無人機方面的投資和進步對巴基斯坦構成了威脅。巴基斯坦一直在與土耳其等合作,以推進出于防御目的的無人機采購合作。
有必要增加對本土無人機技術的投資,以開發精確制導的武裝無人機,并升級現有的防空系統,以應對敵方的無人機襲擊。巴基斯坦必須努力應對無人機技術在安全手段方面面臨的挑戰,如缺乏投資。由于無人機在最近的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突和正在進行的烏克蘭沖突中發揮的作用,無人機的重要性在近期得到了廣泛提升。包括印度在內的一些國家的無人機擴散正在塑造地緣政治舞臺。
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:
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
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
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
最近的沖突,如烏克蘭戰爭和2020年納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭,表明無人機的重要性日益增加。無人機是現代戰場上的持續威脅。這些平臺進行偵察,攻擊地面目標,并充當游蕩彈藥。它們的范圍從低成本的商用現成設備到國防工業產品,如伊朗的Shahed-131。據估計,無人機的數量如此之多,以至于僅烏克蘭軍方每月就損失了一萬多個平臺。一些烏克蘭軍隊報告說,敵對無人機每天飛越 20 次或更多次并不罕見。這些平臺的可用性和功能以一種全新的方式使戰場變得危險。
當然,有人試圖擊敗這一新威脅。有些人求助于傳統的防空系統,例如 ZU-23-2 高射炮、小型武器或地對空導彈。這些方法有時是有效的,但并不理想。用相對較大的口徑子彈擊中一個非常小、快速的目標具有挑戰性。或者,在每枚導彈上花費數千美元(如果不是數百萬美元)來消除廉價的無人機在經濟上是一件虧損的事情。擊敗這種日益增長的威脅的其他方法包括使用電磁頻譜的設備。這可能從干擾系統(GPS拒絕,通信鏈路拒絕)到激光和微波等定向能武器。雖然有時有效,但這些設備也有一些權衡,例如干擾友軍系統,以及一旦檢測到信號,就會大聲邀請對方火炮。無論選擇哪種防御機制,都沒有足夠的系統來提供足夠的保護來抵御成群的無人機。防空系統通常部署的數量剛好足以防御高價值目標,而不是其他太多。解決這一困境的辦法是采取無人機進化的下一步:空中優勢無人機(或戰斗機無人機)。
要清楚地了解為什么空中優勢無人機是自然的下一步,人們只需要檢查相對較新的戰斗動力飛行歷史。在萊特兄弟成功證明動力飛行是可行的后不久,世界各國軍隊開始研究在戰斗中使用這種新技術。開發飛機、飛行員和供應鏈以大規模制造系統成為許多國家的優先事項。
動力飛行戰斗應用的第一步是偵察。對于飛機來說,這是一項顯而易見的任務,因為氣球已經在以前的沖突(包括美國內戰)中證明了其作為信號和瞄準平臺的價值。在戰前的 1911 年至 1914 年,開發用于偵察的飛機很重要。隨著第一次世界大戰的開始,飛機在探測敵人動向、引導炮火以及執行其他情報、監視和偵察任務方面的價值變得清晰起來。隨著塹壕戰的盛行,傳統的偵察兵(騎兵)已經失去了價值。需要其他偵察手段。
戰爭開始沒多久,飛行員就開始將他們的任務范圍擴展到對地攻擊角色。盡管缺乏專門開發的轟炸機,但飛行員開始使用飛機攻擊地面目標,使用從手投的飛彈到手榴彈再到小口徑炮彈的物品。這很快導致對地攻擊角色被故意納入軍事空中行動。由于地面部隊暴露于空中偵察平臺和新興的地面攻擊系統,防空機制成為一個重要的發展領域。當然,地面系統(防空武器)是這種新型防御技術的一個組成部分。與此同時,開發了旨在擊敗敵機的戰斗機。這最初是機組人員簡單地攜帶小型武器,然后演變為集成自動武器。軍隊不再僅僅依靠地面防御,而是意識到了空中防御對空中威脅的價值。從那時起,動力空戰系統的一個關鍵組成部分是空中優勢戰斗機,其任務是在飛行中擊敗敵機。
現代戰斗中的無人機遵循與有人駕駛動力飛機相似的軌跡。首先是情報、監視和偵察無人機。然后是地面攻擊系統。鑒于這條道路以及地面系統無法保衛天空免受無人機群的攻擊,下一個合乎邏輯的步驟是戰斗機無人機。烏克蘭無人機首次有記錄的空對空交戰和烏克蘭對戰斗機無人機發展的研究證明了這種需求。
對自主戰斗機的研究并不新鮮。系統已經在試驗中,例如自主僚機和用于自主戰斗機的空戰進化人工智能。然而,所有這些努力都集中在大型、昂貴的平臺上,這些平臺可以攻擊和防御現代空軍中的傳統噴氣式飛機。當然,這些系統將在未來的沖突中發揮作用,它們在應對傳統和未來空戰威脅方面發揮著重要作用。然而,它們并不能解決現代戰場上最低層次的問題。
軍隊迅速需要的是小型、廉價(又名一次性)平臺,這些平臺可以抵御戰場上籠罩的眾多商用現成無人機。在這一領域,領先于軍方的是空中運動聯盟的無人機格斗游戲,它讓兩架小型無人機在殊死搏斗中相互對抗。該領域也出現了一些小公司,以填補 DroneHunter F700 等產品的空白。無論開發路徑是什么,這些系統的成功都需要一些重要的功能。
空中優勢無人機的第一個可能也是最重要的方面是它們必須價格低廉且幾乎是一次性的。當威脅廉價而有效時,軍隊無法負擔數量上傳統定價的飛機。以這種方式進行防御可能暫時可行,但在長期沖突中不會成功,因為資源會限制可用性。低成本還將有助于確保最低級別的單位能夠獲得以前只能用于保護更有價值的資產的防御能力。
接下來,這些戰斗機系統將需要很大的自主性。至少,他們應該能夠在沒有用戶干預的情況下飛行巡邏模式,檢測威脅飛機,計算攔截路線,并以現代技術的速度將情報數據傳輸到相關系統。理想情況下,這些飛機還能夠與其他戰斗機無人機合作,以消除目標沖突,識別優先目標并自動應對威脅。鑒于威脅同樣是無人駕駛的,與自主瞄準相關的道德和挑戰應該不那么難以克服。在銷毀無人駕駛無人機時所犯的錯誤不應成為重大的道德或法律問題。總體而言,這些飛機應該像自動執行許多飛行任務的商用無人機一樣易于使用。這些無人機的通用用戶界面(例如智能手機、平板電腦)應為準,并使用點擊式路線設置。士兵不應該需要數天和數周的訓練來使用這些系統。
小型無人機戰斗機(和其他無人機)發展的最后一個挑戰是融入戰場環境。這些系統不應由傳統的空中優勢服務擁有,而應由任何需要無人機防御的地面單位擁有。鑒于其他空中平臺的存在,空域管理將變得更具挑戰性,特別是因為新的飛機所有者將不屬于現有空域規劃工作的一部分。為了在保持其他飛機安全的同時實現戰斗機無人機的密度和有效性,需要制定空域使用規則。無論是通過高度、時間還是位置來消除沖突,新規則都需要為天空提供一些組織。這些規則將在設計上保護其他空域用戶,因為空中優勢無人機是消耗品。此外,戰斗機無人機應納入整體防空共同作戰圖景。空中防御者應該知道系統的位置,以及它們將防御能力同步到最大潛力的能力。這將有助于保護友軍地面部隊免受這種不斷變化的威脅。
無人機從小到大,改變了現代戰場及其上方的空域。曾經是空戰服務的領域,現在是飛機的公開混戰。防空系統的發展速度還不夠快,無法擊敗這種新的威脅,而且在它們發展的地方,它們被證明是不夠的。現在是開發和部署空對空作戰無人機的時候了。美軍要做好準備,就必須不是用冷戰技術,而是用現代無人機技術來對抗無人機威脅。
參考來源:美國西點軍校現代戰爭學院
在過去的十年里,無人駕駛飛機系統(UAS)已經從主要的國家軍隊擴散到眾多的商業行業、較小的軍隊和非國家行為者。世界上大多數國家現在都在使用軍用無人機系統,而非國家行為者已經將商用無人機系統用于履行軍事職責。最近在中東、烏克蘭和高加索地區的沖突表明,國家和非國家行為者可以在戰場上有效地使用特定的軍事或商業無人機系統。人工智能(AI)控制的無人機群將提供無人機系統發展的下一個飛躍。美國、中國和俄羅斯都在開發利用人工智能的UAS蜂群。這些無人機系統蜂群將改變未來戰爭的特點,并有可能壓倒目前的實地防空系統。本文試圖分析聯合部隊目前的態勢,并確定在應對無人機系統威脅的理論、訓練和物資方面的差距。經過長期的忽視,聯合部隊已經開始重新強調短程防空,以應對目前實戰中的無人機系統;然而,聯合部隊卻無視無人機系統群的迫近威脅。本文建議對條令、訓練和物資進行修改,以充分應對這一迫在眉睫的威脅。
在過去的十年中,無人機系統(UAS)已經從其軍事起源演變為在許多行業中普遍存在。無人機系統技術已經從主要的民族國家軍隊擴散到許多商業行業、小型軍隊和非國家行為者。通常被稱為無人機,這些系統在速度、范圍和有效載荷方面不斷增加。自2010年第一批商業無人機系統問世以來,商業部門已經成為一個價值數十億美元的產業。全球商業無人機系統市場在2020年產生了225億美元的銷售額,預計在2025年將幾乎翻倍,達到428億美元。商業無人機系統的擴散使非國家行為者能夠輕松獲得這一技術。在過去十年中,軍用無人機系統的使用也在擴大,世界各國都將無人機系統納入了他們的武裝力量。2010年,60個國家在其軍事庫存中擁有無人機系統。2020年,這一群體擴大到102個,其中58個擁有或正在開發武裝無人機系統。在低空作業的相對基本的無人機系統已顯示出對現代軍隊的有效性,這在敘利亞沖突和2019年對沙特阿拉伯石油基礎設施的攻擊中得到了證明。事實證明,現代無人機系統是阿塞拜疆對亞美尼亞取得軍事成功的關鍵因素。
與此同時,先進的軍隊也開發了新的系統。一些先進國家已經開始測試與人工智能(AI)相結合的無人機系統,打算建立一個由多個無人機系統自主行動的蜂群,以提高無人機系統的有效性。此外,小型化和使用非雷達反射復合材料來建造這些系統,使得現有的防空系統越來越難以探測。鑒于商業和軍用無人機系統使用的擴大,美國軍方不能再假設它完全控制了天空。聯合部隊最近認識到了當前的無人機系統威脅,并采取措施重新調整其部隊結構和發展方向;然而,對于迫在眉睫的無人機系統群的威脅,它仍然嚴重缺乏準備,必須立即解決理論、訓練和物資方面的不足。
無人機系統的尺寸、重量、范圍、速度、推進力和有效載荷各不相同。美國國防部(DoD)根據重量、工作高度和速度將無人機系統分為五組。第四組和第五組的功能類似于有人駕駛的飛機,具有類似的尺寸、速度、操作高度,并執行類似的任務。通用原子公司的 "捕食者 "和 "收割者 "以及諾斯魯普-格魯曼公司的 "全球鷹 "平臺都屬于第四組和第五組。由于與有人駕駛飛機相似,目前的防空系統、訓練和理論足以應對來自第四和第五組的威脅。
第一、二和三組,包括商業系統和無人機,如波音ScanEagle、AAI Shadow和DJI Phantom,體積較小,飛行速度較慢。第一組到第三組與傳統飛機有很大不同。目前的防空系統很難識別、跟蹤和瞄準這些無人機系統。陸軍訓練出版物(ATP)3-01.08將第一至第三組稱為 "低、慢、小(LSS)"無人機系統。它指出:"綜合防空和導彈防御(IAMD)能力可以有效地對付較大級別的無人機系統,但難以跟蹤、識別和擊敗LSS無人機系統。" 此外,訓練和理論還沒有跟上這些無人機系統類別的發展。
各種推進系統推動UAS的起飛和飛行。內燃活塞式或噴氣式發動機推動第四組和第五組的UAS,與有人駕駛的飛機類似。這些UAS在傳統的航空跑道上起飛和降落。LSS無人機系統有更多不同的推進手段。內燃活塞發動機、電池供電的電動機和火箭發動機推動著各種LSS UAS。這些系統有不同的起飛方式;它們可以使用傳統的跑道,由個別士兵手工發射,從大型飛機上空中發射,從車載管發射器發射,旋轉翼無人機系統可以垂直起飛和降落。
美國防部目前沒有關于人工智能或無人機系統蜂群的標準定義。隨著這些概念的不斷發展,各組織、作者和研究人員都提出了定義。為了本研究的目的,這些概念的簡單定義將提供清晰度和理解。在應用于無人機系統時,人工智能將允許無人機系統通過對環境的變化做出反應,確定最佳行動方案,然后執行該行動,從而獨立于人類的控制。無人機系統群由10個或更多的人工智能無人機系統組成,具有相互通信的能力,并作為一個協調的單位大規模或分散地行動。
最近在中東、烏克蘭和高加索地區的沖突表明,國家和非國家行為者可以在戰場上有效地使用專有的、國家贊助的或商業的無人機系統。這些具體的沖突突出了第一、第二和第三組的無人機系統在情報、監視和偵察(ISR)方面的作用,運送彈藥,或精確打擊目標。中央司令部司令麥肯錫將軍強調了來自這些類別的無人機系統的威脅,他告訴眾議院軍事委員會,"我們積極追求任何能夠提高能力的東西,特別是針對那些第一和第二組無人機系統的能力....。這是我每天在戰場上最擔心的事情之一。它是我們的部隊對那些小型無人機系統的脆弱性"。
由于在全球反恐戰爭(GWOT)期間缺乏空中威脅,美國開始對其在空中領域的統治感到自滿,并開始減少其短程防空(SHORAD)系統的數量。2000年,每個美國陸軍師都有一個SHORAD營的保護。到2017年,十個現役師中沒有一個有專門的、有機的SHORAD營。面對當前的戰爭,陸軍讓其SHORAD部隊陷入了困境。西爾堡防空炮兵學校校長馬克-A-霍勒上校在解釋削減時表示,陸軍用SHORAD營的部隊結構來換取戰斗機動隊的發展,以支持反叛亂斗爭。他進一步指出,烏克蘭沖突給了陸軍一個關于增加SHORAD需求的 "警醒"。
俄羅斯等對無人機系統的獲取和發展進一步突出了先進無人機系統的威脅。這兩個同行的競爭者目前都有大量的第一至第五組的無人機系統,并與美國一起,正在測試人工智能控制的無人機系統。自主性的提高將大大減少操作員的工作量。自主群有可能給軍事行動帶來更加巨大的、破壞性的變化。無人機系統群可以利用更大的質量和協調來壓倒防御,并通過數量上的優勢獲得決定性的優勢。在任何未來的戰斗部署中,美國部隊將不可避免地遇到許多敵對的無人機系統。敵方目前部署了從第一組到第五組的多種多樣的無人機系統。持續的發展只會增加這些無人機系統的能力。為了應對當前的威脅并允許友軍的機動自由,聯合部隊必須發展探測、識別和擊敗戰場上的無人機系統的手段。為了應對未來的威脅,聯合部隊必須開發新的技術和概念來擊敗無人機系統群。沒有單一的解決方案可以擊敗這種威脅;它將需要開發各種物資系統,實施新的培訓,重點是新興技術,并更新理論以指導和指示聯合部隊。
在論證這些觀點時,本論文將采用差距和風險分析方法。第二章的差距分析將側重于過去五年中無人機系統和SHORAD戰爭的真實案例,包括烏克蘭沖突、敘利亞戰爭、對沙特ARAMCO設施的打擊,以及亞美尼亞-阿塞拜疆沖突。本節將分析軍隊如何應對各種類型的無人機系統的威脅,并分析在條令、訓練和物資方面的成功和失敗。第三章將把這些現有和新出現的無人機系統威脅與當前和未來的聯合部隊SHORAD能力進行比較。第四章將分析無人機系統的發展與人工智能的結合,以創建自主的蜂群,以及這些蜂群如何改變戰爭的特征。考慮到目前可能存在的任何差距,結合人工智能和蜂群戰術的影響。第五章將提出建議,以發展條令、訓練和物資等方面,使聯合部隊為擊敗這些威脅做好準備。
自軍事航空業誕生以來,美國軍方一直對遙控飛機感興趣。今天的無人機系統(UAS)通常由一個無人駕駛飛行器(UAV)和一個地面控制站組成。自20世紀90年代,隨著MQ-1 "捕食者 "的推出,無人機系統在美國軍事行動中已變得無處不在。
美國軍方目前采用了幾種不同的大型無人機系統,包括
此外,其他幾個報告的項目計劃要么正在開發,要么目前正在進行試驗。這些計劃包括空軍的B-21突擊機和空軍的RQ-180。
當國會履行其監督和授權職能時,它可能會考慮與無人機系統有關的幾個潛在問題,項目相關的幾個潛在問題,包括
在美國軍方,遙控飛行器(RPV)最常被稱為無人駕駛飛行器(UAV),被描述為單一的飛行器(帶有相關的監視傳感器)或無人駕駛飛行器系統(UAS,或無人機系統),通常由一個飛行器與一個地面控制站(飛行員實際坐在那里)和支持設備組成。當與地面控制站和通信數據鏈相結合時,無人機形成了無人機系統或UAS。
美國國防部(DOD)對無人機的定義,并延伸至無人機系統,是指涵蓋下列特征的飛機:
根據國防部的定義,彈道或半彈道載具、巡航導彈和炮彈不被視為無人機系統。
無人機系統的作用和任務已經隨著時間的推移而演變,從收集情報、監視和偵察到執行空對地攻擊任務。此外,一些分析家預測了無人機系統的未來作用,如空對空戰斗和戰斗搜索和救援。然而,對無人機系統的未來概念和任務的詳細討論超出了本報告的范圍。
無人機系統在第一次世界大戰期間首次進行了測試,盡管美國在那場戰爭中沒有在戰斗中使用它們。美國在越南戰爭期間首次在戰斗中使用了無人機系統,包括AQM-34 Firebee,這一系統體現了無人機系統的多功能性。例如,"火蜂 "最初在20世紀50年代作為空中炮擊靶機飛行,然后在20世紀60年代作為情報收集無人機飛行,并最終在2002年被改裝為有效載荷。
美國軍隊在科索沃(1999年)、伊拉克(2003年至今)和阿富汗(2001年至今)等沖突中使用無人機系統,說明了無人機的優勢和劣勢。(下面討論的MQ-1 "捕食者 "進一步體現了這些優勢和劣勢)。當無人機系統執行歷史上由有人駕駛飛機執行的任務時,它們經常獲得媒體的關注。與有人駕駛飛機相比,它們似乎還具有兩個主要優勢:(1)它們消除了飛行員的生命風險(見關于MQ-4C的討論);(2)它們的航空能力,如續航能力,不受人類限制的約束,并使用對人類來說可能太危險的固有不穩定設計,改進低可觀察技術。此外,無人機系統可以通過執行不需要飛行員在駕駛艙內的 "枯燥、骯臟或危險 "的任務,潛在地保護飛行員的生命。這些任務的例子包括1999年由B-2轟炸機執行的30小時長航時任務(枯燥的任務);空軍和海軍的B-17飛機穿過核云收集放射性樣品(骯臟的任務);以及在存在主動威脅的情況下進行的情報監視和偵察飛行,如便攜式防空系統或綜合防空系統(危險任務)。
此外,無人機系統的采購和操作可能比有人駕駛的飛機更便宜。然而,較低的采購成本可能會與國防部的意見相權衡,即無人駕駛平臺比有人駕駛平臺更有可能發生A類事故,即造成250萬美元的損失、生命損失或飛機毀壞的事故(表1)。當比較事故率時,即以每10萬小時飛行的事故報告,以便對不同類型的飛機進行比較,與有人駕駛的飛機相比,無人駕駛的飛機發生A級事故的可能性要高92%;當MQ-1的事故率從無人駕駛的子類別中刪除時,與有人駕駛的飛機相比,MQ-9和RQ-4發生A級事故的可能性高15%(見表1)。雖然與無人駕駛平臺相比,有人駕駛飛機通常有更多的A類事故,但這一結果可能是由于有人駕駛飛機的數量更多。
表1. 1998至2021財年的軍用飛機失事和毀壞率
國防部通常使用三種模式來操作無人機系統:(1)政府擁有和操作的系統,(2)政府擁有但由承包商操作的系統,以及(3)承包商擁有和操作的系統。當無人機系統首次被引入部隊時,國防部使用了承包商擁有和操作的模式,因為國防部培訓軍事人員來操作這些新型飛機。在培訓了足夠的人員后,國防部過渡到了政府擁有和經營的模式。然而,國防部對分配給承包商運營的飛機(包括政府和承包商擁有的飛機)的任務類型進行了限制,將這些類型的行動限制在情報、監視和偵察的作用。
最早進入軍隊服役的無人機系統之一是MQ-1 "捕食者",當時國防部在1996年選擇了空軍來操作 "捕食者"。根據空軍的說法,"捕食者 "的設計目的是 "向作戰人員提供持久的情報、監視和偵察信息,并結合打擊能力"。20作為國防部高級研究計劃局(DARPA)合同下的先進概念技術示范機,"捕食者 "在1995年仍作為技術示范機進行了首次作戰部署,支持北約對塞爾維亞的空襲。從1999年3月到7月,"捕食者 "在科索沃上空飛行了600多架次,進行實時監視和戰損評估。2001年9月,"捕食者 "被部署到阿富汗,在2001年9月11日的恐怖襲擊之后,為支持 "持久自由行動 "提供長期的情報、監視和偵查。美國軍隊對 "捕食者 "的廣泛使用促進了其他密切相關的無人機系統(如下所述)的發展,這些系統旨在執行各種類型的任務。盡管 "捕食者 "于2018年3月9日正式退役,但美軍目前的大部分無人機系統機隊都是基于相同的技術,包括源自 "捕食者 "的機體。
“捕食者”由加利福尼亞州圣地亞哥的通用原子航空系統公司開發,以其綜合監視有效載荷和武器裝備能力幫助定義了無人機系統的現代作用。捕食者的主要功能是對潛在的地面目標進行偵察和目標獲取。為了完成這一任務,"捕食者 "配備了450磅的監視有效載荷,其中包括兩臺電子光學(EO)相機和一臺用于夜間的紅外(IR)相機。這些攝像機被安置在車頭下的球狀炮塔中。掠奪者 "還配備了一個多光譜瞄準系統(MTS)傳感器球,它在EO/IR有效載荷中增加了一個激光指示器,使掠奪者能夠跟蹤移動目標。此外,"捕食者 "的有效載荷包括一個合成孔徑雷達(SAR),它使無人機系統能夠在惡劣的天氣中 "看到"。捕食者的衛星通信提供了超越(地面)視距無線電的操作。
MQ-1捕食者的物理特征:"捕食者"是一種中高度、長壽命的無人機系統。它長27英尺,高7英尺,翼展48英尺,有細長的機翼和一個倒 "V "形的尾翼。"捕食者"通常在10,000到15,000英尺的高度運行,以便從其視頻攝像機獲得最佳圖像,盡管它能夠達到25,000英尺的最大高度。每輛飛行器可以在離其基地500多海里的地方停留24小時,然后返回家園。"捕食者"的飛行員和傳感器操作員從地面控制系統中駕駛飛機。
2001年,作為一項輔助功能,"捕食者 "配備了攜帶兩枚地獄火導彈的能力。以前,"捕食者 "識別目標并將坐標轉發給一架有人駕駛的飛機,然后與目標交戰,但增加反坦克彈藥后,無人機系統能夠對時間敏感的目標發動精確攻擊,并將 "傳感器到射擊 "的時間周期降至最低。因此,空軍將 "捕食者 "的軍事名稱從RQ-1B(偵察型無人機)改為MQ-1(多任務無人機)。
在 "捕食者 "作戰成功后,陸軍和空軍都開發了變種飛機,包括MQ-1C "灰鷹 "和MQ-9 "收割者"(下文討論)。這些飛機使用了原來的 "捕食者 "機身,同時增加了發動機功率和武器裝備。
以下各節概述了國防部目前選定的無人機系統項目。
除了RQ-170 "哨兵 "是一個公認的機密無人機系統項目外,這些選定的系統都有國防部發布的選定采購報告,其中提供了詳細的信息和系統特征。表2提供了這些選定的無人機系統的特征摘要。
表2. 選定的無人駕駛飛機的特征摘要
MQ-1C“灰鷹”(圖1)是MQ-1 "捕食者 "的陸軍衍生產品。根據陸軍的說法,MQ-1C“灰鷹”為作戰人員提供了專用的、有保障的、多任務的無人機系統能力,涵蓋所有10個陸軍師,以支持指揮官的作戰行動和陸軍特種部隊及情報和安全指揮部。 陸軍表示,MQ1C灰鷹能夠以150節的最大速度在25,000英尺的高度飛行至少27小時。它可以攜帶四枚地獄火導彈,以及光電傳感器、合成孔徑雷達和通信中繼器。根據2021財年選定的采購報告,陸軍的MQ-1C“灰鷹”在2019財年飛行了超過494,000小時,實現了92%的戰斗行動可用性。
圖1. MQ-1C “灰鷹”
陸軍總共采購了204架飛機,其中11架是訓練飛機,13架是 "戰備浮動飛機"(即備件)。平均采購單位成本(基本上是每架飛機的成本)為1.275億美元。36 陸軍在2018年8月完成了MQ-1C "灰鷹 "的作戰測試和評估,目前在15個陸軍連隊運營該無人機系統。
MQ-9 "死神"(圖2)--以前是 "捕食者B"--是通用原子公司對MQ-1 "捕食者 "的替代。根據空軍的說法,MQ-9 "死神 "是一種中高海拔、長續航時間的無人機系統,能夠進行監視、目標獲取和武裝對抗。盡管MQ-9 "死神 "借鑒了MQ-1 "捕食者 "的整體設計,但MQ-9 "死神 "長13英尺,翼展長16英尺。MQ-9 "死神 "還采用了900馬力的渦輪螺旋槳發動機,比MQ-1 "捕食者 "的115馬力發動機功率大得多。這些升級使MQ-9 "死神 "能夠達到最大50,000英尺的高度,240節的空速,24小時的續航時間,以及1,400海里的航程。然而,MQ-9 "死神 "與其前輩最不同的特點是其軍械能力。MQ1捕食者能夠攜帶兩枚100磅的地獄火導彈,而MQ-9死神可以攜帶多達16枚地獄火導彈,相當于陸軍阿帕奇直升機的有效載荷能力,或者混合500磅的武器和小直徑炸彈。在2018日歷年,MQ9 "死神 "總共飛行了325,000小時--其中91%的小時,即約296,000小時,是為了支持作戰行動而飛行的。
圖2. MQ-9 "死神"
2021年1月,通用原子公司披露了MQ-9 "死神 "的一個新的海上反水面戰變體。據報道,MQ-9B "海上衛士 "配備了聲納浮標投放(投放旨在識別潛艇的傳感器)和遙感能力(很可能是指 "海上衛士 "用于搜索水面艦艇的合成孔徑雷達),目前正在太平洋地區進行測試。
根據2020財年選定的采購報告,空軍已與通用原子公司簽訂合同,在該計劃的有效期內建造366架MQ-9 "死神"。按2008年美元計算,平均采購單位成本為2230萬美元(或按2022財年美元計算約為2800萬美元)。在2022財年,空軍沒有要求采購任何MQ-9 "死神",但眾議院軍事委員會在其標記中授權額外采購6架飛機。
由波音公司制造的MQ-25 "黃貂魚"(圖3)旨在為海軍的航母航空隊提供空中加油。根據海軍的說法,MQ-25將率先實現有人和無人操作的整合,展示成熟的復雜的海基C4I[指揮、控制、通信、計算機和情報]無人機系統技術,并為未來多方面的多任務無人機系統鋪平道路,以超越新興威脅。MQ-25的要求是解決基于航母的加油和持久的情報、監視和偵察能力的需要。
MQ-25 "黃貂魚 "由一個飛行器和一個控制系統組成,旨在適合航空母艦。它的首次飛行是在2019年9月進行的。MQ-25 "黃貂魚 "目前正處于采購過程的工程、制造和設計階段,海軍計劃在2023財政年度開始采購。根據2021財年的選定采購報告,海軍打算采購76架飛機,平均采購單位成本為1.21億美元。海軍在確定將加油作為其第一個航母上的無人機系統任務之前,研究了幾個無人戰斗飛行器概念。
圖3. MQ-25 "黃貂魚"
諾斯羅普-格魯曼公司的RQ-4 "全球鷹"(圖4)是美國空軍目前投入使用的最大和最昂貴的無人機系統之一。RQ-4 "全球鷹 "集成了多樣化的監視有效載荷,其性能被廣泛認為可與大多數有人駕駛的間諜飛機相媲美或超越。RQ-4全球鷹長47.6英尺,重32,250磅,與一架中等規模的公司飛機差不多大。根據空軍的說法,RQ-4全球鷹的飛行高度幾乎是商業客機的兩倍,可以在65,000英尺的高空停留超過34小時。它可以飛到5,400海里外的目標區域,在60,000英尺高空徘徊,同時監測一個伊利諾伊州大小的區域(近58,000平方英里)24小時,然后返回。RQ-4 "全球鷹 "最初被設計為一種自主的無人機,能夠根據預先編入飛機飛行計算機的輸入進行起飛、飛行和降落;然而,空軍通常在任務控制飛行員和傳感器操作員的配合下操作這些飛機。
圖4. RQ-4 "全球鷹"
RQ-4全球鷹目前以三種配置部署。Block 20、Block 30和Block 40:
20號機被稱為戰場機載通信節點(BACN,發音為 "bacon"),充當地面部隊的通信中繼。目前有四架飛機采用這種配置。
30號機使用合成孔徑雷達(SAR)、光電/紅外(EO/IR)傳感器、增強型綜合傳感器套件(EISS)和機載信號情報有效載荷(ASIP)的組合。Block 30的初衷是為了取代U-2間諜飛機。目前有20架Block 30飛機正在服役。
40號機整合了具有地面跟蹤能力的多平臺雷達技術(可跟蹤地面部隊的雷達,類似于E-8C JSTARS飛機)。10架Block 40飛機正在服役。
截至2016財年的選定采購報告,RQ-4全球鷹已經飛行了14萬小時(其中10萬小時支持作戰行動)。2014年,79.7%的飛機可用于執行任務。2014財年的平均采購單位成本為1.228億美元(或按2022財年調整后的美元計算為1.411億美元)。總統的2022財年預算請求重申了空軍計劃在2021財年退役所有Block 20飛機,并在2022財年退役所有Block 30飛機。
海軍的MQ-4C "海神"(圖5)也被稱為廣域海上監視(BAMS)系統,它以 "全球鷹 "Block 20機身為基礎,但使用不同的傳感器,與P-8 "海神 "有人駕駛飛機一起支持海上巡邏行動。根據2020財年選定的采購報告,"安裝在MQ-4C天龍上的任務傳感器提供360度的雷達和光電/紅外覆蓋"。報告稱,海軍打算在2020年10月達到初始作戰能力,并在2021年5月做出全速生產的決定。在2019年的年度報告中,作戰測試和評估主任表示,海軍結束了對該飛機的作戰評估,這支持了早期的實戰決定。MQ-4C "海獅 "的平均采購單位成本在2016財年為1.461億美元(或在2022財年約為1.626億美元)。
圖5. MQ-4C "海獅"
2019年6月,伊朗軍方在阿曼灣擊落了一架MQ-4C "海獅",國防部稱其為BAMS飛機。根據海軍的新聞簡報,這架飛機當時正在該地區飛行,監測霍爾木茲海峽是否有伊朗對商業航運的威脅。國防部官員表示,"這次襲擊是在最近國際航運和商業自由流動受到威脅之后,試圖破壞我們監測該地區的能力。" 當時,特朗普政府似乎考慮對伊朗摧毀一架美國飛機進行報復性打擊,但據報道,在回應一架無人駕駛飛機的損失時,升級風險是不值得的。
盡管RQ-170 "哨兵"(媒體也稱之為 "坎大哈的野獸")被公開承認存在,但關于它的大部分信息都是保密的。RQ-170 "哨兵 "首次在阿富汗上空被拍到,但據說也曾在韓國作戰,它是一種無尾的 "飛翼",比美國目前的其他無人機系統更隱蔽。 據報道,一架RQ-170 "哨兵 "在2011年5月1日對奧薩馬-本-拉登的駐地進行了監視和數據中繼。伊朗政府在2011年12月2日聲稱擁有一架完整的RQ-170 "哨兵",因為它被指控侵入了伊朗領空。
RQ-170 "哨兵 "由洛克希德-馬丁公司制造,翼展約65英尺,長近15英尺,由一臺噴氣式發動機驅動。它的上翼表面似乎有兩個傳感器托架(或衛星天線外殼)。雖然該機具有像B-2隱形轟炸機那樣的固有的低可觀察性混合機翼/機身設計,但RQ-170 "哨兵 "的常規進氣口、排氣口和起落架門表明其設計可能沒有完全針對隱形進行優化。
根據空軍的說法,"RQ-170哨兵是空軍正在開發、測試和投入使用的低可觀察性無人駕駛飛機系統(UAS)"。 沒有進一步的官方狀態。
盡管其他無人機系統項目正在開發中,但它們在很大程度上是保密的,因此有關它們的信息并不公開。這些項目包括B-21 "突襲者"(據說是一種能夠進行遠程駕駛的載人轟炸機)和RQ-180。2021年12月4日,空軍部長弗蘭克-肯德爾透露,空軍打算在2023財政年度啟動兩個新的無人機系統項目,但沒有其他信息。
B-21 "突襲者"
即將推出的B-21 "突襲者 "不是一個純粹的無人機系統;這種遠程轟炸機預計將由遠程或機上人員操作。B-21(圖6)打算在常規和核方面發揮作用,有能力穿透先進的防空環境并在其中生存。預計它將在20世紀20年代中期開始服役,建立一個由100架飛機組成的初始機隊。B-21將駐扎在德克薩斯州的戴斯空軍基地、密蘇里州的懷特曼空軍基地和南卡羅來納州的埃爾斯沃思空軍基地,其中埃爾斯沃思是訓練基地。
圖6. 對B-21的渲染圖
B-21是圍繞三個具體的能力而設計的:
1.一個大而靈活的有效載荷艙,能夠攜帶目前和未來的各種武器裝備。
2.航程(盡管是保密的)。
3.預計每架飛機的平均采購單位成本為5.5億美元(2010財政年度),這是公開宣布的,以鼓勵競爭廠商限制其設計。
盡管空軍已經發布了轟炸機的藝術效果圖,但具體設計仍然是機密。
為了實現5.5億美元的目標,單位成本被指定為采購戰略中的一個關鍵性能參數,這意味著達不到這個價格就會失去投標資格。(該價格是基于采購100架飛機;數量的變化可能會影響實際的單位成本)。在授標公告中,空軍透露,諾斯羅普公司中標的獨立成本估計為每架飛機5.11億美元,相當于2016財年的5.64億美元。空軍表示,截至2021年的平均采購單位成本在2010財政年度為5.5億美元,或在2022年為6.7億美元。
RQ-180
據報道,另一個正在開發的無人機系統項目是RQ-180,據說是一種轟炸機大小的無人機系統。 2014年6月9日,前空軍負責情報、監視和偵察的副參謀長羅伯特-奧托中將說,空軍正在 "研究RQ-180遙控飛機,以使其更好地進入有爭議的空域,在那里,無人駕駛的RQ-4全球鷹和有人駕駛的U-2S平臺是很脆弱的。" 關于RQ-180的其他細節幾乎沒有公開發布,空軍也沒有正式承認該計劃。
本節討論了國會在考慮國防立法時可能出現的問題,包括與載人系統的成本比較,缺乏后續的記錄項目,組織管理,與現有部隊結構的互操作性,以及出口管制。
在2021年6月的一份報告中,美國國會預算辦公室(CBO)研究了有人和無人的情報、監視和偵察(ISR)飛機之間的成本、可靠性和出動率。值得注意的是,CBO確定RQ-4全球鷹每飛行小時的成本約為18,700美元,或載人P-8海神的62%,后者可執行類似任務,每飛行小時的成本為29,900美元。報告還指出:
與P-8相比,RQ-4全球鷹預計每年多飛行356小時
RQ-4全球鷹的預計壽命為20年,而P-8的預計壽命為50年
RQ-4全球鷹的采購成本為2.39億美元,而P-8海神的采購成本為3.07億美元(約為該載人平臺采購成本的78%)。
同樣,其他UAS飛機的購置成本和每飛行小時的成本也比有人駕駛飛機低。然而,UAS飛機通常比有人駕駛飛機有更高的事故率。國會在比較飛機系統時可以考慮這種權衡--較低的成本與較高的風險。
在伊拉克和阿富汗沖突期間,美國軍方每年購買數百個無人機系統,主要是MQ-1 "捕食者 "和MQ-9 "死神",但也有RQ-4 "全球鷹 "和MQ-4 "海獅"。當這些沖突結束后,采購量驟然下降。例如,各部門在2012財政年度采購了1211架中型或大型無人機系統,但到2014年,每年的數量下降到54架無人機系統,而且這個數字還在繼續下降。2022財年的預算報告要求采購6套UAS。
國防部沒有對這一變化進行正式的評論;然而,有幾個因素可能影響了這一下降趨勢。一個是在伊拉克和阿富汗沖突期間獲得的許多無人機系統共享類似的技術,軍方可能沒有設定新的要求來納入新技術。另外,盡管那些第一代和第二代無人機系統在寬松的空中環境(如伊拉克和阿富汗的環境,那里沒有對手的空軍或防空部隊)下運行良好,但在與先進的防空部隊和飛機的近距離沖突中,它們會面臨更大的挑戰,而這些飛機越來越成為美國國防規劃的一部分。國防部也可能在更先進的技術(如噴氣動力無人機系統)成熟時,有意識地在采購方面采取戰略暫停。最后,許多無人機系統的開發被認為在這一時期轉移到了不被承認的機密系統。因此,國防部的采購可能沒有如此急劇下降,而是從非機密或公認的機密項目轉移到公共預算文件中看不到的非公認的機密項目。
盡管大多數美國軍用無人機系統是基于MQ-1 "捕食者 "機身的,但各軍種都有無人機系統項目。在授權和監督方面,國會可以考慮以下問題。誰應該管理國防部無人機系統的開發和采購?這些項目中至少有一部分的管理應該集中起來嗎?如果是這樣,國防部的中央機構應該設在哪里?
前空軍參謀長諾頓-施瓦茨將軍提出:"理想情況下,你想做的是讓美國政府以一種能夠讓我們獲得最佳能力的方式。一個例子是BAMS[MQ-4 Triton]和[RQ-4]全球鷹。為什么海軍和空軍要有兩個獨立的倉庫、地面站和訓練管道,來處理本質上是相同的飛機和不同的傳感器?我認為我們雙方有很多機會可以更好地利用資源。" 蘭德公司2013年的一項研究發現,從歷史上看,聯合載人飛機項目并沒有帶來生命周期的成本節約,但通過一個辦公室管理多個項目而不完全合并這些項目可能是可能的。
無人機系統在與有人駕駛飛機執行任務時帶來了潛在的互操作性挑戰,因為飛行員并不直接在飛機上,而是位于機場上,用于起飛和降落,或者位于美國的一個設施。例如,UAS飛行員依靠攝像機或傳感器與編隊中的有人飛機進行視覺接觸。在過去的20年里,陸軍和空軍都展示了將無人機系統整合到其行動中的方法;最近,陸軍在其2021財政年度的項目匯合中試驗了新的概念。然而,海軍和海軍陸戰隊在將無人機系統整合到他們目前的機隊和行動中的經驗有限,特別是在航空母艦和兩棲艦上的大型無人機系統。隨著新的無人機系統的開發,以及使用這些飛機的新概念,有人駕駛的飛機和無人機系統將如何整合仍有待觀察。同樣,目前還不清楚與空域沖突有關的問題在多大程度上會給國防部帶來挑戰。
美國通過多邊出口管制制度和國家出口管制來控制無人機系統的出口。
導彈技術管制制度
導彈技術管制制度(MTCR)"尋求限制 "核生化武器擴散的風險,"通過管制可能有助于此類武器運載系統(除有人駕駛飛機外)的貨物和技術的出口"。1987年由美國和其他六個國家成立的MTCR,每年舉行幾次會議,目前由35個伙伴國組成,是一個非正式的自愿安排,其伙伴國同意對一個包含兩類受控物品的附件適用共同的出口政策準則。伙伴國根據國家立法執行這些準則,并定期交流有關出口許可證問題的信息,包括拒絕技術轉讓。MTCR準則適用于武裝和非武裝無人機系統。
第一類MTCR項目是最敏感的,包括 "能夠在至少300公里范圍內運送至少500公斤有效載荷的完整無人機系統,其主要的完整子系統......以及相關的軟件和技術",以及為這些無人機系統和子系統 "專門設計的 "生產設施。伙伴國政府應 "強烈推定拒絕 "此類轉讓,無論其目的如何,但可在 "罕見情況下 "轉讓此類項目。 該準則禁止出口第一類物品的生產設施。制度伙伴在授權出口第二類物品方面有更大的靈活性,其中包括不太敏感和兩用的導彈相關部件。這一類別還包括完整的無人機系統,無論有效載荷如何,射程至少為300公里,以及具有某些特征的其他無人機系統。
MTCR準則指出,各國政府在考慮MTCR附件物品的出口請求時應考慮六個因素。(1) 對核生化擴散的關注;(2) 接受國 "導彈和空間計劃的能力和目標";(3) 轉讓對核生化運載系統的 "潛在發展意義";(4) "對轉讓的最終用途的評估",包括下文所述的政府保證;(5) "相關多邊協定的適用性";以及(6) "受控物品落入恐怖團體和個人手中的風險"。 " 該準則還規定,如果伙伴國政府 "根據所有可用的、有說服力的信息 "判斷該物品 "打算用于 "核生化武器的運載,則強烈推定拒絕轉讓MTCR附件中的任何物品或任何未列入清單的導彈。
此外,MTCR準則指出,如果出口國政府不判斷擬議的第一類無人機系統的轉讓是用于核生化運載,政府將從接受國獲得 "有約束力的政府對政府的承諾",即 "未經 "出口國政府的同意,"該項目或其復制品或衍生品都不會被再次轉讓。出口國政府還必須承擔 "采取一切必要步驟,確保該物品只用于其既定的最終用途 "的責任。此外,政府只有在得到 "接受國政府的適當保證",即接受國將只為其既定目的使用這些物品,并在未經出口國政府事先同意的情況下不修改、復制或重新轉讓這些物品的情況下,才可批準轉讓 "可能有助于[核生化]運載系統 "的物品。伙伴國政府的出口管制必須要求在政府通知出口商此類物品 "可能全部或部分用于......載人飛機以外的[核生化]運載系統 "的情況下,授權轉讓未列入清單的物品。這些限制被稱為 "全面 "管制。
其他多邊出口管制制度
其他多邊制度限制可能使無人機系統開發核生化有效載荷的技術的出口。例如,核供應國集團管理與核有關的出口,而瓦森納安排在常規武器和某些兩用貨物和技術方面發揮著類似的作用。澳大利亞集團是與化學和生物武器有關的技術的類似組織。
美國的出口管制
從2017年開始,美國向MTCR合作伙伴提交了一系列建議,以放寬該制度對某些無人機系統的出口準則。 這些政府以協商一致的方式作出決定,但沒有同意采納任何這些建議。2020年7月24日,特朗普政府宣布了一項新的無人機系統出口政策,將 "精心挑選的MTCR第一類無人機系統的子類,其飛行速度不能超過每小時800公里(大約每小時500英里),視為第二類",從而克服了MTCR對這些系統的 "強烈拒絕推定"。美國已經向法國、意大利、日本、德國、韓國、西班牙和英國出口了MTCR第一類無人機系統。
美國商務部工業與安全局(BIS)2021年1月12日的最終規則實施了對美國兩用許可程序的相關修改。BIS向國會提交的2020財政年度報告指出,取消了所有2020年MTCR會議,并解釋說,美國單方面采取這一政策是因為 "在可預見的未來,MTCR沒有進一步進展的場所"。 國務院的一位官員說,該提案 "仍然是我們在MTCR中的一項優先努力,但這--與其他許多事情一樣--受到了旅行限制的阻礙",該限制是為了應對COVID-19病毒帶來的風險。MTCR成員在2021年10月舉行了一次全體會議,但沒有通過美國的提案。
美國對無人機系統的出口施加了一些其他限制。美國務院負責管理對軍用無人機系統和其他國防物品的出口管制;這一制度的法定依據是《武器出口管制法》(AECA;P.L. 94-329)。該法第71(a)條要求國務卿保持一份MTCR附件中所有不受美國雙重用途管制的物品清單。美國出口管制法》還限制了原產于美國的國防物品的用途,并禁止未經美國政府許可向第三方轉讓此類物品。2018年出口管制法》(P.L. 115-232,B副標題,第一部分)為總統提供了廣泛而詳細的立法授權,以實施對兩用物品出口的控制,包括兩用無人機系統和相關組件。美國關于兩用物品出口的法規包含對無人機系統的全面控制。
美國政府還實施了一些法規,以確保原產于美國的無人機系統的接收者將這些物品用于其申報的目的。根據2019年5月國務院的一份概況介紹,美國將轉讓軍用無人機系統,"只有采取適當的技術安全措施"。 國務院和商務部都會進行最終監測,以確定接受國是否適當地使用出口物品。概況介紹說,一些軍用無人機系統 "可能要接受強化的最終使用監測",以及 "額外的安全條件"。根據國務院的概況介紹,美國轉讓MTCR第一類無人機系統也 "應要求與 "美國政府就該系統的使用進行定期磋商。