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盡管無人機在全球范圍內得到廣泛應用,但尚未充分發揮其在戰場醫療方面的潛力。

無人機的發展在軍事史上根深蒂固。1849 年,奧地利首次提出了使用無人駕駛飛行器(UAV)或 "無人機 "的概念,利用無人駕駛氣球運送炸藥攻擊威尼斯。第一次世界大戰期間,美國海軍和伍爾維奇軍械學院的一組英國研究人員嘗試使用無人機空投魚雷來打擊德國潛艇。自這些軍用無人機使用的早期階段以來,遙控飛機在構造、技術和改進方面取得了飛躍性的進步。創新應用的一些例子包括:精準農業(即監視作物生長或蟲害);環境服務(即跟蹤動物種群);監視自然災害現場或有生物危害的地區(即地震、洪水和森林火災);用于監測傳染病(即 COVID-19 和埃博拉病毒)的流行病學監測;以及醫療服務,所有這些都在不斷探索之中。

雖然無人機在全球范圍內得到了廣泛應用,但尚未充分發揮其在戰場醫療方面的潛力。目前,醫療無人機被用于各種醫療和公共衛生領域,主要是在救援人員面臨危險時,作為地面救援隊和載人飛機的補充。醫院已開始使用無人機快速、可靠地運送實驗室樣本,人道主義援助組織也開始使用無人機將血液制品、疫苗、藥品、醫療用品甚至器官運送到偏遠的農村地區。此外,醫療無人機已被常規用于遠程醫療,利用裝有雙向視頻通信設備和傳感器的無人機對患者進行遠程評估,以監測體溫、脈搏和呼吸頻率。

在這篇短文的其余部分,將首先解釋無人機在現代戰場上的優勢。接下來,將通過指出無人機的幾個重要優勢,把無人機的使用與戰場醫療聯系起來。這些優勢包括戰斗分流、著陸能力和后送支持。最后,將討論使用醫療無人機支持作戰行動可能面臨的挑戰。

在現代戰場上使用無人機具有多種優勢。其中一個例子是增強了態勢感知能力,為指揮官提供了重要情報,從而能夠根據戰場上的當前情況迅速做出明智決策。另一個例子是精確打擊,可準確識別敵方目標,降低平民傷亡風險。無人機的另一個優勢是其多功能性,能夠放大(倍增)常規部隊的能力,如覆蓋廣闊的地形和為地面部隊提供快速支援。

在沖突期間為士兵提供關鍵的醫療援助時,無人機的使用也帶來了一些好處。首先,無人機平臺具有有別于載人醫療運輸的能力,如消耗性。無人機降低了將載人醫療資產送入戰場的風險,從而使人員暴露在敵方火力之下,減少了不必要的傷亡。這是由于無人機具有自主能力。隨著技術的進步,無人機已被證明是可靠的,可以準確、一致地執行重復性任務,從而減少人為錯誤。航空事故分析的其他證據表明,人為因素是一個重要原因;因此,無人機提供了一個減少人為失誤的機制,表明安全性得到了提高。此外,與受燃料和人類飛行時間限制的載人醫療車輛相比,無人機能夠長時間懸停。無人機可以開始獨立的保持周期,使其能夠停留在威脅區域或戰場上空,并在需要時像急救人員一樣迅速降落到傷員身邊。運送血液制品可減輕大出血,而大出血是造成傷員死亡的首要潛在原因。最后,無人機的設計和復雜的傳感器系統可以實現有效的著陸能力。為此,無人機因其占地面積小,可以在沒有準備、具有挑戰性的地形(如狹小的空地、未開發的田野和結冰的道路)上自動起降。

在使用醫用無人機時,還應考慮自動化偏差。自動化偏差是指人類傾向于選擇自動化決策系統的建議,而忽視非自動化產生的相反信息。如果指揮官提醒人類操作員機器需要更多的監督控制,就有可能克服自動化偏差。

在醫療行動中,使用無人機將受傷的作戰人員從戰場上撤離可帶來戰略利益

從醫學角度講,戰斗分流可以挽救受傷戰士的生命。無人機群可以在戰場上空盤旋,使用基于算法的程序監測失血、脈搏、體溫和呼吸等指標。由無人機組成的有人-無人小組可立即響應,首先為重傷員提供醫療資源。一級(單元級護理)醫療資產將提供必要的救生干預,如控制出血或使用止血帶,直到傷員或醫療后送到達。

在醫療行動中,使用無人機將受傷的作戰人員從戰場上撤離具有戰略意義。不同類型的無人機--有的沒有醫療設備,有的醫療設備有限,還有的配備了醫療應急小組--可以根據戰場需要部署到戰場上提供醫療服務。這些醫療任務將把受傷的作戰人員送往醫院救治(三級),并繞過前往二級醫療設施的理論方法。目前的分析表明,即使由于旅行時間造成任何不可預見的延誤,迅速轉移到三級醫療機構(代表最高級別的醫療護理,在戰術情況允許的情況下盡可能靠近受援單元)也能提供最大意義和可能性挽救作戰人員的生命。

根據最近的一份出版物,疾病和非戰斗傷害(DNBI)占戰爭期間所有傷亡的 80%。無人機已經證明,它們可以幫助減輕疾病和非戰斗性損傷。最近的一些成功案例包括對傳染病傳播的流行病學監測、通過監測預防傷害、檢測環境健康危害等。從戰略上講,無人機可以在艱苦和非艱苦地點進行非人工接觸,從而消除人為因素并提供可靠性。此外,現場收集的任何數據都可以立即流回特定組織進行分析。這些數據可為戰場指揮官提供有關部隊可用性和任務式指揮的 "實時 "畫面。

上述有關在醫療行動中戰略性使用無人機的所有好處并非沒有挑戰。一些直接的問題包括安全。醫療資產(如有標記的醫療無人機)屬于《日內瓦公約》的管轄范圍,因此會受到適當的保護,以免遭到敵方炮火的襲擊。但這并不是說敵人會遵守《日內瓦公約》,不向這些有標記的醫療無人機開火。另一個令人擔憂的問題是網絡攻擊。網絡攻擊可能通過惡意軟件、病毒或電磁脈沖的發射而發生。所有這些都會對使用無人機執行醫療任務產生不利影響。無人機在戰場上空的過度擁擠和閑逛也構成了潛在的挑戰,由于空域有限以及在空域內運行的無人機數量眾多,可能會發生災難性的空中事故。最后,這項技術的可接受性也可能構成挑戰,因為當自主機器取代人類時,人類的本能是不信任。

在醫療行動中戰略性地使用無人機可為作戰指揮官帶來諸多益處。這項前景廣闊的技術具有可靠性、一致性,并能減少人為錯誤。此外,它還能實現高效的戰斗分流和后送。通過持續改進分析,我們可以適應當代戰場,并模擬這種未來能力,以滿足我們組織的醫療需求。借助無人機技術,可以在更大范圍內更直接、更高效地利用有限資源,并將可用資產快速部署到所需的作戰空間。這項技術是醫療行動的 "游戲規則改變者",無疑將提高陸軍執行任務的能力,使其更加有效。

參考來源:美國陸軍戰爭學院

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

美國空軍正在推進空戰的發展,其目標是在五年內實現僚機無人機的實戰化。美空軍部長弗蘭克-肯德爾(Frank Kendall)在 AFA 2023 第一天的主題演講中宣布了這一里程碑的實質內容,他設想在 2028 財年之前將這些無人機作為協作作戰飛機(CCA)計劃的一部分投入生產。

肯德爾表示信心十足,并指出之前的倡議已經為這一創新飛躍鋪平了道路。CCA計劃在很大程度上受到了DARPA的空戰進化(ACE)計劃所奠定的技術基礎和國際合作伙伴(如澳大利亞的 "忠誠僚機 "項目)的貢獻的影響。該項目力求將人類的駕駛能力與先進的人工智能相融合,希望能制造出伴隨下一代戰斗機作戰的無人駕駛飛機。

隨著國會預算審議的繼續,空軍積極主動地強調了對這一未來能力進行大量投資的必要性。為啟動該項目,空軍已申請在 2024 財年撥款 3.92 億美元,并計劃在隨后幾年內獲得數十億美元。

這些無人機最終將擁有一支由大約 1000 架多功能無人機組成的機隊,這些無人機將具備自主操作或在下一代空中主導戰斗機上的飛行員指導下操作的能力。計劃中的無人機將發揮多種作用,包括作為傳感器平臺或干擾站,與聯合先進戰術導彈等最先進的武器一起強化空軍的先進作戰系統。

這一大膽的戰略是空軍未來保持空中優勢的總體方針的一部分,無與倫比的下一代空中優勢能力指日可待。預計 CCA 的實施將極大地提高戰斗編隊的效率,從而使空戰方式發生深刻變革。

常見問題部分:

1.美空軍對僚機的目標是什么?

目標是在 2028 財年之前投入使用僚機無人機,作為協同作戰飛機 (CCA) 計劃的一部分。

2.誰在何時宣布了這些無人機的愿景?

空軍部長弗蘭克-肯德爾在 AFA 2023 第一天的主題演講中宣布了這一愿景。

3.是什么影響了 CCA 計劃?

CCA 計劃受到 DARPA 的 "空戰進化"(ACE)計劃和澳大利亞的 "忠誠僚機"項目等國際貢獻的影響。

4.美空軍在 2024 財年的預算申請是多少?

空軍已為 2024 財年申請 3.92 億美元,用于啟動 CCA 項目。

5.美空軍計劃擁有多少架無人機?

空軍計劃擁有一支由大約 1000 架無人機組成的機隊,這些無人機可以自主運行,也可以在飛行員的指導下運行。這些無人機將發揮各種作用,如傳感器平臺或干擾站。

6.美空軍對這項新技術的總體戰略是什么?

總體戰略是在未來保持空中優勢,特別是通過加強戰斗編隊的有效性和改變空戰。

定義:

  • 協同作戰飛機(CCA)計劃: 開發和部署與有人駕駛戰斗機并肩作戰的無人駕駛飛機的計劃。
  • 美國國防部高級研究計劃局的空戰進化(ACE)計劃: DARPA的一項計劃,重點是利用人工智能和機器學習算法推進空戰技術。
  • “忠誠僚機”項目: 澳大利亞的一個項目,開發能夠在戰斗場景中與有人駕駛飛機并肩飛行的無人機。
  • 自主:能夠在無人干預的情況下運行。
  • 下一代空中主導戰斗機: 指空軍未來的飛機,旨在以先進的能力維持空中優勢。
  • 聯合先進戰術導彈: 一種最先進的武器,將成為空軍先進作戰系統的一部分。

參考來源:TS2 Space

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無人作戰飛機(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)在進行空戰自主機動決策時,面臨大規模計算,易受敵方不確定性操縱的影響。針對這一問題,提出了一種基于深度強化學習算法的無人作戰飛機空戰自主機動決策模型。利用該算法,無人作戰飛機可以在空戰中自主地進行機動決策以獲得優勢地位。首先,基于飛機控制系統,利用MATLAB/Simulink仿真平臺搭建了六自由度無人作戰飛機模型,選取適當的空戰動作作為機動輸出。在此基礎上,設計了無人作戰飛機空戰自主機動的決策模型,通過敵我雙方的相對運動構建作戰評估模型,分析了導彈攻擊區的范圍,將相應的優勢函數作為深度強化學習的評判依據。之后,對無人作戰飛機進行了由易到難的分階段訓練,并通過對深度Q網絡的研究分析了最優機動控制指令。從而無人作戰飛機可以在不同的態勢情況下選擇相應的機動動作,獨立評估戰場態勢,做出戰術決策,以達到提高作戰效能的目的。仿真結果表明,該方法能使無人作戰飛機在空戰中自主的選擇戰術動作,快速達到優勢地位,極大地提高了無人作戰飛機的作戰效率。 目前無人作戰飛機(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)被廣泛應用于軍事領域[1],UCAV在過去主要從事戰場監視、吸引火力和通信中繼等任務,隨著武器裝備的傳感器、計算機及通信等技術的發展,性能不斷提升,未來的UCAV將逐步升級成為可以執行空中對抗、對地火力壓制和參與制空權的奪取等作戰任務的主要作戰裝備之一。盡管UCAV的性能提升很大,但大多數的任務都離不開人工干預,控制人員通過基站在地面對UCAV進行控制,這種控制方法有延遲且易受到電磁干擾。因此研究UCAV的自主作戰能力已經成為空軍發展的必然趨勢,裝備了無人作戰決策系統的UCAV將逐步取代飛行員的位置,以達到減少成本,提高戰斗力的作用。在近距離格斗的階段,UCAV應根據當前的空戰態勢及時選取合適的飛行控制指令,搶占有利的位置,尋找擊落敵機的機會并保護自己[2]。

在空戰條件下,飛機模型本身為非線性同時目標的飛行軌跡是不確定的,這些都將給UCAV的機動決策帶來許多不便,因此良好的機動決策是UCAV自主空戰的一個重要環節,自動機動決策要求UCAV能在不同的空戰環境下自動生成飛行控制指令。常規的機動決策控制方法包括最優化方法、博弈論法、矩陣對策法、影響圖法、遺傳算法、專家系統、神經網絡方法以及強化學習方法等。文獻[3]將空戰視為一個馬爾可夫過程,通過貝葉斯推理理論計算空戰情況,并自適應調整機動決策因素的權重,使目標函數更加合理,保證了無人戰斗機的優越性。文獻[4]設計了一個基于遺傳學習系統的飛機機動決策模型,通過對機動的過程加以優化來解決空戰環境未知情況下的空戰決策問題,可以在不同的空戰環境中產生相應的戰術動作,但該方法的參數設計存在主觀性,不能靈活應用。文獻[5]利用統計學原理研究UCAV的空戰機動決策問題,具有一定的魯棒性,但該算法實時性能較差無法應用于在線決策。文獻[6]將可微態勢函數應用于UCAV微分對策中,可以快速反應空戰環境,但由于實時計算的局限性很難解決復雜的模型。文獻[7]采用博弈論對UCAV空戰決策進行建模,對不同的空戰環境具有通用性。雖然這些決策算法可以在一定程度上提高決策的效率、魯棒性和尋優率,但由于這些決策模型存在推理過程較為頻繁,會浪費大量時間尋優等問題,導致UCAV的響應變慢,并不適用于當今的戰場環境。

基于人工智能的方法包括神經網絡法、專家系統法以及強化學習算法。文獻[8]采用了專家系統法,通過預測雙方的態勢和運動狀態生成相應的機動指令控制UCAV飛行,但不足之處在于規則庫的構建較為復雜,通用性差。文獻[9]采用了自適應神經網絡技術設計PID控制器,對高機動目標具有較強的跟蹤精度,但神經網絡方法需要大量的空戰樣本,存在學習樣本不足的問題。與以上兩種方法相比,強化學習算法是一種智能體與環境之間不斷試錯交互從而進行學習的行為,智能體根據環境得到的反饋優化自己的策略,再根據策略行動,最終達到最優策略。由于強化學習的過程通常不考慮訓練樣本,僅通過環境反饋得到的獎勵對動作進行優化,可以提高了學習的效率,是一種可行的方法[10]。文獻[11]將空戰時的狀態空間模糊化、歸一化作為強化學習算法的輸入,并將基本的空戰動作作為強化學習的輸出,使得UCAV不斷與環境交互從而實現空戰的優勢地位。在此基礎上,文獻[12-13]將神經網絡與強化學習相結合,提高了算法的運算效率,但這些文章都沒有考慮飛機的姿態變化。

本文提出了一種深度強化學習(deep reinforcement learning, DRL)算法來解決UCAV自主機動決策作戰的問題,并在MATLAB/Simulink環境中搭建了某種六自由度UCAV模型,充分考慮了其非線性。同時選取適當的空戰動作作為UCAV的機動輸出,建立空戰優勢函數并設計UCAV空戰機動決策模型。通過強化學習方法可以減少人為操縱的復雜性,保證計算結果的優越性,提高UCAV的作戰能力,而神經網絡可以提升實時決策能力。最后通過仿真將該方法應用于UCAV機動作戰決策中,證明了其有效性和可行性。

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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。

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無人駕駛飛行器(UAVs)或 "無人機 "在軍事方面的使用在過去20年里急劇增加,任務范圍從監視、偵察和情報到戰斗支持。技術的進步一方面導致了無人機能力和可靠性的提高,另一方面也降低了生產成本。此外,無人機的可用性也急劇增加,曾經是少數國家專屬的設備現在可以被所有國家的武裝部隊獲得,而且,正如最近的攻擊所證明的那樣,非官方部隊也可以獲得。在這種情況下,無人機可以成為任何沖突的一部分,軍事戰略家們必須將對無人機和潛在的無人機群的反應納入其作戰方案。因此,對無人機的防御必須成為任何成熟的軍事戰略的一個組成部分。本分析探討了無人機的大規模出現給軍隊帶來的概念和行動上的變化,包括與訓練和實施具體的反無人機部隊有關的理論和實際挑戰。首先,我們確定了與無人機和無人機群有關的威脅的演變。然后,我們總結了不同的可能反措施。最后,我們提出了部署這些對策的實際解決方案,特別是通過探索發展和部署專門的反無人機部隊的可能性,以及研究與高科技無人機敵人作戰而不是在傳統戰場上與士兵作戰相關的一些挑戰。

1 簡介

無人機--無人駕駛飛行器(UAVs)的俗稱--不再只出現在科幻小說和預測性小說中。事實上,它們正成為現代城市景觀中越來越常見的組成部分。由于它們的多功能性和可及性,民用無人機在用戶數量和用途的多樣性方面都在不斷增長。無人機的使用正被推廣到研究(Coops, Goodbody & Cao 2019)或應急響應(He, Chan & Guizani 2017)等不同領域。

民用無人機的這種能見度不應掩蓋無人機最初由軍方開發、用于軍事目的的事實。無人機的軍事應用很多,從與民用無人機類似的任務(如監視和偵察,但針對軍事或情報目標)到與UCAVs--無人駕駛戰斗飛行器的戰斗情況(Lucas 2014)。在不到二十年的時間里,無人機已經在支持美國在伊拉克和阿富汗的行動中發揮了重要作用(Sharkey 2011)。2019年9月14日對沙特阿拉伯Abqaiq和Khurais的國有石油設施的襲擊,使無人機在戰爭中的使用更進一步(Hubbard, Karasz & Reed 2019)。事實上,與以往無人機的軍事用途相比,這些攻擊并非由官方武裝部隊公開發起。盡管胡塞武裝運動(一個以也門為基地的伊斯蘭武裝運動)聲稱這次襲擊,但美國當局斷言,襲擊源自伊朗(Said, Malsin & Donati 2019)。Abqaiq-Khurais襲擊事件背后的真正主謀問題在這里并不重要;重要的是,最近在沙特阿拉伯發生的事件是一個縮影,即無人機不再是僅由少數國家掌握的獨家技術。無人機現在不僅可以被合法的武裝部隊用于軍事目的,而且還可以被無數其他國家使用,包括恐怖分子或其他非國家行為者。生產成本更低、更容易和更快的無人機的擴散,不僅重塑了設計和執行監視或偵察的方式,而且還提供了困擾或恐嚇潛在對手的新方法。此外,這種廉價和容易的無人駕駛裝置的擴散顯然提高了世界各地的沖突螺旋的風險(Boyle 2015)。無人機自主程度的提高也在質疑國防軍的反應。事實上,無人機可以從非自主性(需要人類飛行員的持續控制)到完全自主性(一旦發射,被編程為執行其任務而無需任何進一步的人類干預)。值得注意的是,在這個連續體的兩端之間可以存在所有可能的中間水平的自主性。此外,自主權可以通過預編程(從而限制了無人機發射后的適應可能性)或通過使用人工智能(AI)模塊來提供,為無人機提供更多的適應性。除了通過獲得專門的無人機機隊來提高自身能力外,開發反制措施對軍隊來說也是至關重要的。因此,在不久的將來,獲得適當的反無人機反應單位可能是軍事領導人的重點之一。

對無人機的防御必須成為任何全面的、長期的軍事動態的一部分。因此,武裝部隊將不得不適應這一新興的現實。應對無人駕駛威脅所需的變化并不純粹是概念性的;它們將必須轉化為行動上的變化。這些變化不僅必須發生在防御無人機的常規部隊(特別是在陸地/海洋界面)和準備反擊無人機的無人機部署部隊層面,而且還必須發生在軍事參謀的指揮和戰略層面。此外,由于無人機防御問題影響到所有軍種,因此陸軍、海軍和空軍參謀部都需要進行反思。從這個角度來看,本文將在分析這個問題的同時牢記三個操作性挑戰:分析背景和確定威脅,實施有效的反措施,并以適當的軍事人員部署這些反措施--特別是通過探索與發展、部署和維護專門的反無人機部隊有關的可能性和挑戰

2.反制措施

2.1. 被動反制措施:保護和探測

在某種程度上,針對無人機的被動保護可以由物理基礎設施的設計和建造方式或其位置來提供。事實上,無人機是飛機。就像任何空中進攻一樣,無人機的目標需要從上面進入才能到達。地下設施和重度屏蔽的目標,用無人機可以攜帶的彈頭類型來摧毀更具挑戰性。敏感的軍事基礎設施曾經被建在偏遠地區。然而,這種被動的戰略不再那么有意義了。事實上,通過現代天基地球圖像,地球上幾乎沒有一個地方可以真正被認為是 "偏遠"。由于有了衛星圖像,如今相信一個潛在的結構性目標可以不被定位,或者軍事單位的行動可以不被注意,已經是烏托邦了。作為無人駕駛車輛,無人機嚴重依賴地理定位系統從其發射基地導航到其目標。因此,無人機很容易受到技術惡化的GPS信號,特別是GPS欺騙和GPS干擾的影響。然而,純被動的基礎設施保護所能做到的是有限的,而且在大多數情況下,這些限制已經達到了。事實上,像軍用SAASM(選擇性可用性反欺騙模塊)這樣的系統可以減輕美國軍隊產生的GPS欺騙的影響。還可以開發其他系統,使GPS接收機能夠檢測到欺騙或干擾的企圖。一旦檢測到GPS欺騙或干擾,無人機就有可能切換到其他的導航模式。事實上,無人機可以使用其他各種傳感器方法在GPS屏蔽的環境中進行導航,從視覺模式、紅外線、雷達、聲納(用于水下無人機)、電子/電磁探測到任何這些方法的組合。即使僅僅依靠衛星發出的信號,也可以開發出解決方案。事實上,使用非軍事級別的技術和算法的民間研究人員已經能夠獲得完整和動態的地理定位特征,盡管處于軍事GPS的拒絕區域,實際上打敗了美國軍隊的GPS信號改變系統(Voosen 2019)。將類似的方法應用于無人機導航,基本上可以使它們對GPS欺騙和GPS干擾免疫。

探測無人機是一項相當具有挑戰性的任務。由于大多數無人機體積小,無人機的雷達信號與鳥類的雷達信號沒有區別。此外,一些無人機具有隱身特性,要么是隱身配置(如美國制造的Kratos QX-222 Valkyrie),要么是涂層,旨在減少其雷達信號。因此,由于僅僅依靠雷達不是一個可行的選擇,必須設計出替代方法來探測接近的無人機。由于其搭載的系統和對無線或衛星信號的使用,無人機產生特定的、有時是重要的電子信號。然而,法拉第籠可以減少電子噪音。此外,如果無人機切換到其他引導模式,在接近目標時可以關閉無線或衛星通信--特別是對于不需要與人類操作員保持聯系的完全自主的無人機。視覺識別(例如,使用特定任務的人工智能或深度學習策略)可用于識別無人機。然而,它們的特征可以被設計成使模式識別具有挑戰性,特別是因為無人機通常處于運動狀態。

進行空中機動的無人機會產生噪音,它們的聲學特征因此可以暴露出來。目前正在開發各種音頻處理方法來解決無人機的定位問題(Rascon, Ruiz-Espitia & Martinez-Carranza 2019)。然而,幾個重要的問題限制了現實生活中的無人機聲學探測。事實上,無人機產生的噪聲是動態的,因為無人機通常處于運動狀態。此外,無人機產生的噪聲通常具有很低的信噪比。換句話說,在嘈雜的環境中探測無人機是相當困難的。因此,就其他探測策略而言,在聲學方法可以作為無人機探測的可靠來源之前,還必須做更多的研究。就像被動保護一樣,無人機探測也有其局限性。一旦在限制區或潛在目標附近探測到無人機,無人機防御戰略的下一步就是摧毀敵方單位。這就是接下來的章節將探討的內容。

2.2. 主動反制措施:破壞

無人機并非沒有弱點。士兵們可以使用一些策略來禁用或摧毀敵方的無人機。然而,沒有任何解決方案是完美的,而且可以開發出反措施來對付這些反措施。因此,最佳的反無人機戰略應該結合幾種方法,以確保反無人機部隊的最大效率(表1)。

  • 直接射擊 直接射擊通常是對UCAV攻擊的主要反應類型。值得注意的是,直接射擊可以由人類射手或通過自動反空防系統進行。不過,這種解決方案有幾個限制。首先,無人機可能相對較小,而目標的大小可能是一個射擊技巧的挑戰。第二,直接射擊可能會受到能見度不足的阻礙(由于日/夜周期,視線中的障礙物,或大氣條件)。第三,直接射擊很容易被無人機群的攻擊所淹沒。

  • 狩獵型無人機 防御者可以使用無人機來獵殺敵方的無人機。在這種情況下,防守方在操作無人機時有幾個主要優勢。由于防守方的無人機通常在離發射點很近的地方操作,所以自主性不是問題--與攻擊方的無人機相比,攻擊方的無人機在到達目標之前必須覆蓋更遠的距離。此外,如果配備了適當的武器,防衛型無人機可以用作飛行射擊平臺,它也可以用于 "自殺模式",旨在通過直接碰撞摧毀攻擊型無人機。最后,防御型無人機對與制導和導航有關的問題的脆弱性大大降低。事實上,一架無人機可以在大約245米的直視范圍內進行視覺操作(Li等人,2019)。這個距離--取決于人的特征而不是無人機的類型--對于對抗配備了相對較小的彈頭的無人機的攻擊仍然是合理的。不過,這種策略仍然有幾個限制。所有與直接射擊有關的限制都適用于狩獵型無人機。此外,獵殺型無人機具有無人機的通常弱點(包括其搭載的電子系統容易被破壞或被劫持)。此外,部署狩獵無人機所需的時間可能使它們在敵方UCAVs的突然襲擊中難以及時使用。

  • 導彈 導彈和其他自主彈頭可以用來摧毀無人機。導彈的速度和精度足以摧毀無人機。然而,這簡直就像用錘子打死一只蒼蠅。雖然理論上是可行的,但使用自主導彈來摧毀無人機并不是一個具有成本效益的解決方案。雖然無人機越來越便宜,但與導彈有關的成本仍然很重要。自主導彈是一次性使用的武器這一事實也有助于使這一解決方案過于昂貴,無法現實地大規模部署。

  • 激光武器 激光武器是以激光為基礎的定向能量武器,即以窄光束的形式連貫地發射電磁輻射--放大的光的系統。當到達目標時,激光束會向目標傳遞相當大的能量,使其燃燒,或以其他方式引發重大損害(Coffey 2014)。跟蹤目標運動的可能性("跟蹤 "目標)和光束達到最大強度的聚焦區域使激光武器完全適合于小型移動目標,如無人機。因此,目前全世界正在開發幾種反無人機的激光武器也就不足為奇了。然而,由于激光武器是基于光束,它們對大氣條件和煙幕非常敏感。此外,如果光被反射到遠離目標的地方,激光的影響就會大大降低。因此,在無人機上涂抹燒蝕材料或用鏡子覆蓋可以有效地對抗大多數激光武器,或至少大大降低其效率(Hambling 2016)。

  • 微波武器 無人機的運作依賴于大量的搭載系統的工作,從傳感器到自主處理系統。摧毀搭載的電子設備就等于讓無人機失效。微波武器的目的就是要做到這一點。與激光武器一樣,微波武器是定向能量武器。然而,雖然一些激光武器已經投入使用,但微波武器目前仍主要是實驗性的。此外,使用法拉第籠來保護登船的電子系統(這一點已經可以實現,甚至使用3D打印機技術)可能代表了對這種類型的武器的強有力的反制措施。

  • 電子和通信系統的弱點 與其試圖使用微波武器等手段破壞搭載的電子系統,另一種反無人機戰略是利用這些系統及其固有的連接性。即使是最自主的無人機也需要訪問外部資源,如用于導航的GPS信號。因此,無人機通過Wi-Fi、GPS、無線電波等連接。- 這些通信渠道中的每一個都是進入其內部系統的潛在入口。即使沒有軍事級別的技術,也很容易利用傳輸協議,然后利用其硬件/軟件的漏洞(Dey等人,2018)。無人機很容易受到GPS欺騙、GPS攻擊、干擾、無人機特定的惡意軟件("maldrones")和無線攻擊(Kerns等人,2014)。盡管軍用無人機系統通常比民用無人機受到更多的保護(例如,通過使用加密的GPS信號進行導航),但它們遠不是不受黑客攻擊的。對無人機的電子系統或功能的攻擊可能有各種目的。1)向無人機的導航系統提供錯誤的信息,誘發無人機的 "失明 "和迷失方向,導致改道或墜機,2)入侵無人機系統,破壞硬件/軟件系統或獲取信息或數據,或3)控制無人機。讓無人機墜毀而不是簡單地摧毀它可能有好處,例如恢復與無人機的導航、傳感器或武器系統有關的部件或信息(特別是通過反向工程)。劫持是通過斷開無人機與初始控制器的連接并替換這種連接來實現的。值得注意的是,無人機劫持可以用另一架無人機作為平臺來完成。劫持的無人機將控制附近的無人機,同時在它們之間飛行,形成一個被奴役的無人機艦隊。然而,利用無人機電子系統的弱點來破壞無人機的企圖也可以被反擊。至于基于微波的攻擊,可以通過將無人機的電子部件固定在法拉第籠(旨在阻擋電磁場的結構)中來對抗專注于電子的方法。網絡安全和基于軟件的技術也可以實施,以使無人機系統更難被黑客攻擊,包括使用加密來保護庫文件,使用混淆器來防止反編譯,檢查GPS延遲和子幀數據,保護Wi-Fi和開放端口,或改善無線電通信安全(Dey等人,2018)。

  • 防御性無人機群 上面提到的方法都不足以應對無人機群的攻擊。事實上,無論選擇何種系統,防御性能力都會被數量龐大的自主攻擊單元所淹沒。在這里,一個有趣的應對策略可能是部署另一個無人機群,即有大量的無人機準備在攻擊時起飛。防守的無人機不一定需要協調。事實上,雖然不協調的、自主的或半自主的無人機顯然會錯過一些目標,或使兄弟無人機(即屬于同一蜂群的無人機)陷入 "友軍火力",但蜂群潛在目標數量的增加,加上防御無人機數量的增加,會使相當一部分攻擊無人機被摧毀的概率足夠高,從而導致攻擊蜂群的重大破壞。盡管使用無人機群來對抗另一個無人機群是一個有效的策略,但這不會導致攻擊機群的完全毀滅。因此,這種方法很可能需要與其他方法(通常是直接射擊)相結合,以消除蜂群的殘余。然而,如果進攻的無人機數量最初被防守的蜂群大幅減少,直接開火的效率就會大大增加。也就是說,兩個蜂群的碰撞可能會產生額外的煙幕和某種程度的混亂,這反過來可能會降低射手消滅最后的攻擊者的能力。與單個防衛無人機一樣,為作戰目的部署的防衛無人機群可能面臨無人機部署速度的問題。在決定UCAV儲存區和發射平臺的位置時,應牢記這一點。

3.發展一支特殊的隊伍

從作戰的角度來看,應對軍事戰場上目前和未來無人機的增加,需要發展和部署專門的反無人機部隊。作為這些部隊成員的士兵將面臨與其他士兵不同的現實;與高科技無人駕駛的敵人作戰與在常規戰場上與士兵作戰是不同的。

3.1. 技術專長

即使反無人機部隊在武裝部隊中仍然有限,其成員的培訓也將面臨重要挑戰。事實上,反無人機部隊的成員必須展示大量的技術專長,不僅與無人機有關,而且在操作和維護特定的反無人機設備方面也是如此,這對常規部隊來說是非常規的(例如,激光武器或微波系統)。因此,從訓練的角度來看,反無人機部隊的成員必須同時接受戰斗訓練和技術訓練。雖然作戰專業知識在軍隊和軍事教育和培訓基礎設施中顯然很普遍,但科學和技術的情況并非如此。重要的是要注意到,傳統的戰斗技能和新興技術的專業知識之間的這些問題性互動--以及在這兩個領域培訓人員的相關問題--并不是作戰軍事單位所特有的。這確實是現代安全的一個更具全球性的問題,與建立一支具有生物技術專業知識、能夠應對當前國際威脅的情報和反情報工作隊伍有關的戰略和實際挑戰就是例證(Guitton 2020)。因此,確保士兵能夠獲得特定科學和技術知識的解決方案不一定在單一單位的獨家培訓中找到。相反,從本質上講,該解決方案是多學科的。因此,小型專業單位的培訓可以在不同的軍事專業中共享。就反無人機部隊而言,士兵應該掌握的一些具體技術知識可能與專門從事遠程探測的偵察部隊相似或至少有些相似。對于一個特定的國家來說,找到足夠多的專業部隊進行共享或跨學科的訓練,肯定有助于減少與組建有關的成本,有助于建立更大的人力資源基礎以進行招募,從而為反無人機部隊提供更強大的勞動力。

3.2. 隱身訓練

與任何旨在對抗特定類型敵人的特種部隊一樣,反無人機士兵的訓練需要考慮到其目標的特點。無人機的主要特征之一是其非常高的機動性。由于其小尺寸和自主性,UCAVs可以極快地部署,并在被發現之前深入到先進的防線中。因此,為了消滅UCAVs,反無人機部隊也需要具有極高的機動性。反無人機部隊必須能夠迅速與他們的目標作戰。然而,鑒于無人機的多功能性,他們也需要能夠迅速脫離,從一個戰場轉移到另一個戰場。此外,無人機在所有類型的戰場上都能發揮作用,包括高密度的城市地區,甚至是水陸交接地區。不過,反無人機部隊的機動性不應簡單理解為空間上的機動性,也應理解為概念上的機動性。事實上,反無人機部隊需要能夠從一種戰斗模式切換到另一種模式,這取決于他們所針對的UCAVs的具體阻力。

無人機的另一個特點是它們大量使用各種傳感器。因此,反無人機部隊的機動性應伴隨著一定程度的隱蔽性。反無人機部隊應該能夠快速移動,并且在這樣做的同時盡可能不被注意。這種 "隱蔽性 "也應該延伸到戰場之外。事實上,無人機戰爭是一種嚴重基于信息的戰爭。由于無人機通常是部分自主的,指揮無人機至少需要對敵人的防御系統有一定程度的了解。雖然反無人機部隊的存在可以產生有效的勸阻作用,但這種部隊應該對其確切的設備和部署信息保持盡可能的保密,因為這將使他們更難以反擊--如果面對敵人的UCAVs,這將有助于他們達到最大的效果。值得注意的是,戰場上的隱身和戰場外的謹慎之間的這種關系并不是什么新鮮事。事實上,在歷史上,它已經在信息收集至關重要的沖突中被概念化。例如,Hensōjutsu,將日本封建武士的偽裝技術組合在一起,是Jintonpō的一部分,即 "獲得隱形的方法"。在數字時代,隱身術更進了一步。反無人機部隊的成員在使用虛擬空間時應保持謹慎,避免公開明智的內容或發布可能提供直接或間接信息的項目。如果被發現,反無人機部隊的成員可能會成為外國情報機構操縱的特權目標(Guitton 2019)。

3.3. 心理支持

無人駕駛戰斗的出現為所有接觸無人機的人創造了新形式的戰斗壓力--包括士兵和平民。軍事無人機飛行員已經多次被報道在戰斗事件中經歷了重要的心理壓力(Sharkey 2011)。鑒于反無人機部隊,顧名思義,主要是向無人機而非人類開火,這似乎與防衛無人機的操作者不太相關。然而,通過UCAVs進行打擊的方式是發生心理壓力的一個突出因素(Sharkey 2011),無論目標是否為人類,這使得防衛性無人機飛行員遭受類似結果的風險成為現實。雖然創傷后應激障礙(PTSD)通常被視為無人機飛行員心理健康問題的旗幟,但UCAV操作員報告了廣泛的心理健康問題,包括危險的酒精使用、抑郁癥、中度或嚴重的焦慮,以及亞臨床PTSD癥狀(Chappelle等人,2014;Phillips等人,2019)。雖然在美國空軍UCAV飛行員通常遠程操作無人機,即從美國境內的安全地帶而不是直接在戰場上操作,但這一人群中PTSD的發生率很高,盡管低于從部署中返回的軍事人員(Chappelle等人,2014)。與其他士兵相比,UCAV操作員的心理健康問題風險不一定增加,然而,較高比例的無人機飛行員患有與心理健康有關的重大功能障礙(菲利普斯等人,2019年)。

除了與工作時間和軍事與民用領域之間的困難定位有關的因素外,基于美國空軍經驗的研究--可以說代表了最大的作戰UCAV操作員群體--表明,UCAV操作員感到對旁人的傷害或死亡負有共同責任的戰斗相關事件的數量是發生PTSD癥狀的重要預測因素(Chappelle等人,2019)。特別是在無人機群的背景下,一些無人機可能成功穿越目標的防御。因此,防衛無人機的操作者,或者,專門負責防衛無人機的士兵,很可能會暴露在關于對旁觀者(在這種情況下,他們負責保護無人機攻擊的士兵或平民)的潛在傷害的類似情況下,對他們的心理健康有潛在的類似結果。除了這種增加的風險因素外,其他因素也可能增強反無人機部隊士兵的心理脆弱性。這主要是指高度的壓力,與普通部隊相比,反無人機部隊的壓力更大,這主要是由于對無人機攻擊的反應時間(從發現無人機到做出反應的時間)比大多數常規軍事部隊要短。

最后,在無人機將發揮重要作用的戰斗背景下,反無人機部隊可能很快成為優先目標,從而為其成員帶來更多壓力。因此,希望發展反無人機部隊的軍隊必須考慮到這些因素,并實施強有力的心理健康監測計劃,以確定潛在的脆弱士兵,并在需要時部署強有力的心理和精神醫療支持。

結論

無人機曾經局限于少數國家的武裝部隊,現在已經很普及了。隨著任務范圍的擴大,從監視和情報到戰斗,無人機在城市和非城市環境中的作戰能力,以及它們越來越多的可用性,無人機在作戰領域的存在在不久的將來只會增加。新興技術正在使無人機變得越來越可靠,越來越難以對付。

隨著無人機變得越來越普遍,各國都加大了在該領域的研究力度。這場捉迷藏游戲的馬達是技術。然而,贏得與無人機開發商的軍備競賽是一場永無止境的游戲。事實上,對于我們仍然可以控制的少數元素,技術的發展可能會使目前的防御措施大量過時。然而,反無人機防御不僅僅是技術問題,也是人和組織問題。因此,解決方案不能在純粹的技術方面找到,而必須包括人的層面。反無人機的最佳戰略將依賴于小型的、專業的、在技術和戰斗技能方面具有混合專長的單位,具有高度的機動性,并能快速應對危機。這樣的單位應該能夠快速部署在戰場上。這不僅會提高反應的效率,而且還能實現重大的規模經濟--因為部署一支專門的部隊比動員一個龐大但不專業的營隊更有成本優勢。能夠部署反無人機的多模式反應,并獲得這樣做的人力專長,對任何國家來說都是至關重要的,不論其規模和相對軍事力量如何。較小的國家在這樣做時甚至可能比最大的軍事力量有更多的相對優勢。

我們在過去幾十年中所看到的只是冰山一角。我們正處于技術引起的大規模社會變革的黎明。技術將大規模地改變戰爭。人工智能和戰斗機器人很快就會出現在戰場上。在這種情況下,反無人機部隊可能是我們從作戰角度對未來戰爭的第一瞥。因此,反無人機部隊很可能成為未來戰爭部隊的組織、訓練和實施的模板。

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自本世紀初以來,無人駕駛飛行器(UAVs/無人機)已成為軍事行動中不可缺少的資產。冷戰結束后,美國憑借其MQ-1 "捕食者 "和 "死神 "無人機1,成為無人機制造和使用方面的主導國家(其次是以色列)。在阿富汗和伊拉克的戰爭中使用這些無人機,這種新技術使美國能夠保持其超級大國的地位,不受挑戰。然而,近年來,土耳其已成為一個正在崛起的無人機大國。土耳其已經能夠成功地將本土無人機--特別是TB2--在其針對庫爾德工人黨/青年黨和敘利亞政權的軍事行動中多次使用。然而,土耳其無人機的成功只是在它改變了幾個沖突的動態之后才被廣泛關注,即利比亞、阿塞拜疆。

本政策簡報將概述土耳其無人機產業崛起和發展的主要原因。此外,本研究將強調幾個使用土耳其無人機的沖突案例研究,以解釋其在戰爭中成功應用的原因。

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21世紀,沖突地區的上空出現了無人駕駛飛行器(UAVs),也就是眾所周知的無人機。過去二十年來,在武裝沖突地區內外,無人機的部署已變得非常普遍。無論它們是否有武器,無人機都在當代沖突的作戰方式上留下了印記,并為國家和非國家行為者提供了使用致命武力的新方法。無人機為交戰各方提供了 "天空中的眼睛",是關于敵人行蹤的全天候情報來源。 無人機在沖突地區上空盤旋,借助廣泛的機載傳感器系統和相機,通過執行情報、監視、目標獲取和偵察(ISTAR)來收集戰場信息。這些功能支持了無人機的作用,將其與地面或空中的其他武器系統聯系起來,并利用傳感器數據來確定目標,或者用機載火箭、導彈或炸彈直接攻擊目標。無人機在戰爭中的應用給軍隊帶來了多種優勢,如提高態勢感知能力和消除飛行員的風險,同時也相對便宜。

最初,美國(US)主導了武裝和非武裝無人機的生產和部署,以色列和中國緊隨其后。2001年9月11日恐怖襲擊發生后不久,美國就在阿富汗上空使用無人機追蹤基地組織成員,它很快感到有必要在其 "捕食者 "無人機上加裝導彈,而在此之前,這些無人機都是非武裝的。 武裝無人機是奧巴馬總統領導下的美國秘密定點清除計劃的標志。以色列在2011年之前已經在其定點清除計劃中使用武裝無人機,但直到2022年夏天才公開承認。在過去五年里,土耳其等其他國家在利比亞、敘利亞北部、土耳其南部和伊拉克的行動中大量使用無人機,發揮了主導作用。無人機正在成為反叛亂行動和軍事干預行動的首選武器,利比亞戰爭就是一個例子,它通常被稱為 "世界上最大的無人機戰區"。 在這些地方,人們可以看到各種類型的軍用無人機的廣泛傳播和擴散。

談到無人機的生產和出口,土耳其、伊朗和中國等國家已經加入了無人機生產國的行列,渴望在無人機市場上發揮巨大作用。這些新的無人機大國一直在向一系列以前不是無人機用戶的非西方國家,如埃塞俄比亞、尼日利亞、利比亞和阿塞拜疆出口他們的Bayraktar TB-2s、Mohajer-6s和Orlan-10s,而且還向非國家武裝團體,如真主黨和也門的Ansar Allah(更有名的Houthis)。根據無人機研究中心的數據,2019年有95個國家有活躍的軍事無人機計劃,而2010年有此類計劃的國家為60個,增加了58%。這些國家總共擁有約30,000架無人機。同樣,在這些國家擁有的武裝無人機的數量和類型方面,也有明顯的擴大和多樣化。 技術先進的軍隊不再享有對無人機使用和出口的壟斷;其他幾十個國家也加入了它們的行列,擴大其無人機能力。正如無人機專家丹-格納所解釋的那樣,這一發展不可避免地影響到武裝沖突的未來。

除了使用武裝無人機的國家行為體領域的轉變,擁有和部署無人機的非國家武裝團體(NSAG)也在增加。他們從其盟友那里獲得了無人機技術和培訓;例如,也門的胡塞武裝從伊朗獲得了無人機部件。此外,非國家武裝團體還能獲得商業無人機,對其進行改裝,使其成為可用于戰斗的武器。像伊拉克和敘利亞伊斯蘭國(ISIS)和真主黨這樣的武裝團體已經將其制造具有打擊能力的民用無人機的工作專業化和產業化,徹底改變了非國家武裝團體的無人機能力。他們的無人機制造和使用知識已經轉移到其他NSAG,擴大了軍用無人機的部署領域。這些商用現成(COTS)無人機說明了軍用和民用無人機之間的模糊區別:一架業余無人機只需花幾百歐元甚至幾十歐元就能在網上買到,但只需在上面裝上彈藥,就能輕易變成武器。非國家武裝團體對消費類技術的使用與商業無人機公司的激增相輔相成,使各種國家和非國家行為者都能獲得廉價的技術。非國家武裝團體手中武器化的COTS無人機的發展,加上各種國家生產、出口和使用無人機,導致了重要的法律、倫理和政治問題,例如,出口管制條例、保護平民和降低使用武力的門檻。

不幸的是,國際規則和條例沒有跟上無人機生產、出口和部署的爆炸性國際增長的步伐。盡管在95個擁有積極軍事無人機計劃的國家中,有63個被認為主要擁有外國制造的無人機,但沒有多邊機制來全面監管無人機和無人機技術的出口和后續使用。現有的幾個軍控制度--導彈技術控制制度(MTCR)、瓦森納協議、歐盟關于武器出口的共同立場和國際武器貿易條約(ATT)--提供了一些指導。然而,由于無人機生產商或用戶的參與度有限,對某些類型的無人機關注度狹窄,或者缺乏強有力的、具有法律約束力的規則,這些協議都未能有效地監管無人機出口。專門指導無人機部署和出口的第一次嘗試是美國2015年的一項政策,該政策導致了關于武裝無人機出口和使用的聯合宣言,該宣言由54個國家簽署并在2016年發布。然而,該宣言被各國、專家和民間社會組織批評為非包容性的,因為它是由美國起草的,幾乎沒有其他國家或專家的意見,它的范圍有限,措辭模糊,而且由于宣言的自愿性質,沒有現實意義。基于這一聯合聲明,美國一直在與一小群國家合作制定 "武裝無人駕駛飛行器的出口和后續使用的國際標準",然而,完整的文件尚未公布。

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隨著最近在敘利亞、納戈爾諾-卡拉巴赫和烏克蘭的沖突,無人駕駛航空系統(無人機)已經成為人們關注和辯論的話題。這些小型且相對便宜的系統在復雜性、速度和有效載荷承載能力方面繼續增長。飽受戰爭蹂躪地區的公民業余愛好者繼續尋找方法,成功地將第1組無人機系統軍事化,尋求進行秘密的空中監視,最近還使用世界各地軍隊普遍使用的人造小當量彈藥進行精確打擊。在許多情況下,愛好無人機的飛行者變成了好戰的戰斗人員,他們使用簡易爆炸物,對點狀目標進行毀滅性的打擊。

這些新的戰術和技術已經變得令人震驚,對美國本土構成了真正的威脅。隨著這些沖突的繼續,戰術和技術通過社交媒體被分享,使潛在的內部持不同政見者有機會在我們的邊界內進行恐怖主義和破壞活動。下一章包含了一些最近的使用案例,在這些案例中,無人機被成功地用來對付其預定的目標,使用的方法從簡單的自制炸藥到投擲迫擊炮彈和自制燃燒彈,再到無人機被用來游蕩,自行獵殺目標,并隨意迅速地進行打擊。

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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。  

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自軍用航空問世以來,美國軍方一直對遠程駕駛飛機感興趣。目前的無人駕駛飛機系統(UAS)通常由一架無人駕駛飛機(UAV)與地面控制站配對組成。自20世紀90年代以來,隨著MQ-1“捕食者”無人機的問世,無人機在美國軍事行動中變得無處不在。 美國軍方目前使用幾種不同的大型無人機,包括

?陸軍MQ-1C“灰鷹”, ?美國空軍的MQ-9死神, ?海軍MQ-25“黃貂魚”, ?空軍的RQ-4全球鷹, ?海軍的MQ-4C“海神” ?空軍的RQ-170哨兵。

此外,其他幾個被報道的項目要么正在開發中,要么正在試驗中。這些項目包括空軍的B-21“突襲者”和空軍的RQ-180。隨著國會履行其監督和授權職能,它可能會考慮與UAS項目相關的幾個潛在問題,包括:

?有人駕駛和無人駕駛飛機的成本, ?缺乏公認的后續項目記錄, ?管理整個國防部的無人機系統采購, ?UAS與現有部隊結構的互操作,以及 ?無人機系統國外出口管制。

在美國軍隊中,遠程駕駛飛行器(rpv)通常被稱為無人機(UAVs),被描述為單個飛行器(帶有相關的監視傳感器)或無人機系統(UAS),通常由飛行器與地面控制站(飛行員實際坐在那里)和支持設備組成。1雖然無人機系統通常是作為一架飛機與一個地面系統配對操作的,但國防部(DOD)經常采購帶有一個地面控制站的多架飛機。無人機與地面控制站和通信數據鏈結合,就形成了無人機系統(UAS)。

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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

  • 陸軍的MQ-1C灰鷹
  • 空軍的MQ-9 "死神"
  • 海軍的MQ-25 "黃貂魚"
  • 空軍的RQ-4 "全球鷹"
  • 海軍的MQ-4C "海獅"
  • 空軍的RQ-170 "哨兵"

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

  • 有人駕駛飛機與無人駕駛飛機的成本。
  • 缺乏公認的后續項目記錄。
  • 整個國防部對無人機系統采購的管理。
  • 無人機系統與現有部隊結構的相互配合。
  • 無人機系統出口管制。

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:

  • 不攜帶人類操作員。
  • 使用空氣動力提供升力。
  • 可以自主飛行或遠程駕駛。
  • 可以是消耗性的或可回收的。
  • 可以攜帶致命或非致命的有效載荷。

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。

1 無人機系統(UAS)歷史

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。

1.1 MQ-1 "捕食者"與無人機系統的引入

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。

2 選定的當前無人機系統項目計劃

以下各節概述了國防部目前選定的無人機系統項目。

  • 陸軍的MQ-1C “灰鷹”
  • 空軍的MQ-9 "死神"
  • 海軍的MQ-25 "黃貂魚"
  • 空軍的RQ-4 "全球鷹"
  • 海軍的MQ-4C "海獅"
  • 空軍的RQ-170 "哨兵"

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

2.1 MQ-1C “灰鷹”

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。

2.2 MQ-9 "死神"

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。

2.3 MQ-25 "黃貂魚"

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"

2.4 RQ-4 "全球鷹"

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。

2.5 MQ-4C "海獅"

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。

2.6 RQ-170 "哨兵"

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。

2.7 其他報告的項目計劃

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。

3 關于國會潛在的問題

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。

3.1 與載人系統的成本比較

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。

3.2 缺少后續項目記錄

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。

3.3 組織管理

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。

3.4 與現有部隊結構的互操作性

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。

3.5 出口管制

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。

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