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美國海軍艦艇在駛入外國港口時,經常會遇到來歷不明的小型無人駕駛飛行器 (UAV)。這些無人飛行器雖然體積小,但可能被武器化,帶來安全風險。從法律角度看,有兩種可能的應對措施:(1) 頒布新的交戰規則;或 (2) 自衛。美國不應根據交戰規則將小型無人機視為敵方--國際法中并無依據--而應頒布新政策,將接近美國主權豁免船只本身作為自衛目的的敵意跡象。

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經過多年的縮編,今天的美國空軍缺乏在與大國的同級沖突中贏得決定性勝利的能力、殺傷力和生存力。為了解決這些不足,美空軍領導人今天正在對未來部隊做出重大決策,他們寄希望于自主協同作戰飛機(CCA),將其作為一種手段來提高空軍的作戰能力,打造一支更能承受損耗、更有彈性的部隊組合,為戰區指揮官提供用于快速增援行動的戰略儲備,并使復雜的行動能夠使對手的防御復雜化。

雖然這種方法潛力巨大,但迄今為止,CCA 的開發工作主要集中在任務方面,而不是系統共同運行的協作性方面,其中一些系統有乘員,另一些則沒有。CCA 在戰斗中的有效性將取決于它們與人類的協作程度。以人類飛行編隊為模型,將經驗豐富的作戰人員與技術嫻熟的技術專家整合在一起,構建協同動態結構,這一點非常重要。這樣做將確保 CCA 得到最佳配置,以便與有人駕駛的飛機一起在戰場上達到預期效果。

與我們熟悉的遙控 MQ-9 "死神 "或 RQ-4 "全球鷹 "不同,它們由人類飛行員利用衛星數據鏈控制,而 CCA 將是自主的,能夠自己導航和飛行,并管理自己的傳感器。它們將自己做出決定,獨立執行任務內容。它們將與在附近作戰空間行動的人類操作員合作,擔任飛行和任務式指揮員,像領導乘員編隊一樣管理 CCA。

有效部署 CCA 的關鍵在于開發與人類-CCA 配合默契的組隊軟件。這不能在 CCA 投入實戰后再開發,因為協同軟件必須與 CCA "大腦 "的所有其他核心要素互動。要使 CCA 取得成功,就必須在進行所有其他自主開發的同時,將人的因素納入協同算法和軟件。

現有的人類編隊可以作為技術專家在開發 CCA 協同功能時效仿的成熟、高效模式。傳統的飛機編隊,無論是雙艦戰斗機還是整個任務包,都有經過驗證的流程、程序、互動以及其他編隊和控制結構。數十年的實際經驗已將這些編隊規范與人類行為融為一體。

然而,在開發 CCA 的過程中,美空軍研究人員、工程師和國防工業技術人員在很大程度上將精力集中在將人從機器中剝離出來。這種關注使自主團隊能夠在與 CCA 開發相關的重要基礎挑戰方面取得進展,如自主飛行控制動力學、飛行安全、戰區感知以及傳感和機動。因此,當務之急是讓作戰飛行員參與到確定 CCA 應如何與人類互動以及人類需要哪些信息才能使這些互動在實際操作中有效的過程中來。據 Joe Kunkel 準將稱,這種參與已經開始。

如果不能制定出 CCA 的協同作戰概念以及對相關協同功能的理解,就會削弱其改變空軍未來作戰空間行動的潛力。因此,參與空軍 CCA 發展計劃早期階段的作戰人員對于塑造這些自主飛機如何在作戰空間中與人類并肩作戰至關重要。

鑒于空軍領導人面臨的戰略挑戰之大,以及他們為開發多種 CCA 變體所投入的信心和資源,如果冒著風險推遲載人和非載人系統如何協同工作的問題,那么面臨太大風險。讓操作人員盡早了解 CCA 的協同動態對其未來的作戰效能至關重要。

美空軍面臨的挑戰

美空軍致力于發展協同作戰飛機,以改變該軍種的部隊設計,使其能夠與同級競爭對手作戰并取得勝利。空軍領導人正在根據尚未成熟的 CCA 技術的前景,對空軍未來的兵力結構做出重大決定,而且可能是不可逆轉的決定。空軍正在縮減其現有的作戰部隊,在替代品出現之前就退役武器系統,甚至放慢采購新飛機的速度,以便為這一未來愿景提供資金。

這是一個冒險的戰略。今天的空軍是歷史上最老舊、最小和準備最不充分的,這是幾十年來推遲現代化的結果。二十年的高節奏反恐和反叛亂行動導致飛機執行任務的能力不斷下降,運營和維護成本不斷飆升。 即使是現在,對空軍的要求依然沒有減少。作戰指揮官越來越多地要求空軍具備應對俄羅斯等大國行動的能力,但空軍的規模已無法滿足這些要求。長期以來,空軍領導人一直聲稱,隨著空軍 "能力增強",其規模將繼續縮小。盡管空軍實施了一些備受矚目的飛機更新計劃,但在過去 30 年中,空軍購買的先進飛機數量太少。

如今,美空軍 84% 的飛機都是在冷戰結束前設計的,當時面臨的威脅與現在印度洋-太平洋和歐洲面臨的威脅截然不同。對空軍的老式飛機進行升級后,這些飛機仍能保持效能,但只能在允許的環境下執行任務。空軍的大部分飛機在現代防空系統面前仍然不堪一擊。 因此,空軍不具備在競爭激烈的同級沖突中取得勝利所需的應變能力或生存能力。規模較小但能力較強 "的目標使空軍變得脆弱,沒有能力保持強勁的作戰節奏,沒有能力以足夠的集中度和規模執行作戰行動,沒有能力向對手展示復雜性,也無法承受消耗。

圖:在佛羅里達州廷德爾空軍基地,"天堡 "自主核心系統搭載在 Kratos UTAP-22 戰術非載人飛行器上發射升空。天堡 "計劃的目標是將全任務自主系統與低成本、可隱身的非載人飛行器技術相結合,實現機組人員與非機組人員的協同工作。美國空軍

新的部隊設計

大國的能力和作戰戰略對美軍的傳統能力和作戰概念提出了前所未有的挑戰。在印度洋-太平洋地區針對大國的高節奏、大規模軍事行動需要更強的部隊能力。超長的運輸距離和廣闊的作戰區域是空軍面臨的首要挑戰。距離就是時間;即使以亞音速飛行,從日本嘉手納空軍基地飛往臺灣地區周圍的目標地區需要一個小時;從關島飛往臺灣地區需要四個小時。投入戰斗所需的時間決定了實現和維持高節奏、大規模行動所需的飛機數量。

如果飛機數量太少,指揮官就必須降低作戰節奏,或者在兩次攻擊之間暫停,從而為敵方獲得或保持優勢創造機會。同樣,作戰區域越大,就需要越多的飛機在多個地點同時產生大規模效應。如果沒有足夠的能力,計劃人員就必須在稀釋攻擊范圍或縮小目標清單之間做出選擇,以便在一個地區造成大規模影響,而忽略其他地區。

這就是為什么大國在印度洋-太平洋地區的行動現在成為美國的首要“威脅”。顯然,以能力換能力已不再是空軍有效的部隊設計方法。需要的是更多的能力和更大的能量。無論美國的武器系統在技術上多么先進,印太地區的沖突都需要足夠的數量。任何飛機都不可能同時出現在多個地方。

美軍無法在這一戰場上擁有 "數量更少但能力更強 "的飛機。用更經濟的 CCA 來增強領航飛機的能力,可能是空軍領導人實現印太地區所需的能力的重要途徑。 行業研究表明,系留 CCA 可以按照 6 或 7 架 CCA 對 1 架有人駕駛飛機的比例增加有人駕駛編隊。如果 CCA 是無系留的--為更廣泛的一攬子任務提供支持,而不是專門為一個飛行領隊服務--倍增效應可能會更大。無論是系留、非系留還是成群,CCA 都有希望成為未來空軍的戰斗力倍增器,為在太平洋廣闊的范圍內實現高節奏作戰提供所需的數量。

美空軍部科學顧問委員會正在調查 CCA 的選擇方案,"傳感器、武器和其他任務設備的分布式、可滿足任務需求的組合 "將成為 NGAD 系統家族的一部分。

這種任務包可以給對手制造目標難題,同時增強載人飛機的能力,以加快行動節奏,提高行動質量。空軍部長特別助理、DARPA 戰略技術辦公室前主任 Tim Grayson 博士說,它們還可以不同的方式進行控制和部署。

他說:"你可能會從[下一代空中主導計劃]的一些工作中獲得靈感,開發出一種CCA平臺能力,但并不與NGAD一起部署。實際上,它可能由其他實體發射和操作,至少在初期部署時是這樣。然后,在戰斗后期,改革一個新的編隊......甚至改革一個新的團隊,你知道指揮和控制可能會轉移到不同的平臺上。在對 NGAD 和 B-21 的研究中,我們已經看到了一些這樣的情況......在這種情況下,可能會有一些......動態的混合和匹配,可以說誰將組成進攻線,誰將擔任四分衛。

美空軍部長弗蘭克-肯德爾對 CCA 很感興趣。"肯德爾在 1 月 19 日與新美國安全中心(Center for a New American Security)舉行的一次論壇上說:"現在的技術已經存在,我們可以討論由一架有機組人員的飛機控制多架無機組人員飛機的編隊。"肯德爾在 1 月 19 日舉行的新美國安全中心論壇上說:"從我們已經開展的項目中已經獲得了足夠多的技術,這讓我相信這并不是一個瘋狂的想法。不久之后,他在另一場活動中說: "我很清楚,我們已經準備好在這一領域邁出重要的一步"。

DARPA 的 ACE(空中戰斗進化)計劃的兩個階段都得出結論,人類必須能夠信任 CCA 進行 "復雜的戰斗行為",才能向那種定義人類與 CCA 交互的 "分層框架 "邁進。

為了支持他的目標,技術方面的努力似乎仍然集中在通過持續可靠的自主操縱來建立人類的信任。洛克希德-馬丁公司的 "Have Raider I "和 "Have Raider II "演示試圖展示人工智能控制的飛機在動態環境中可信導航的能力。據項目經理肖恩-惠特科姆(Shawn Whitcomb)介紹,"Have Raider""將一架具備完全作戰能力的 F-16 戰斗機置于日益復雜的環境中,以測試該系統適應快速變化的作戰環境的能力"。在第一次演示中,人工智能控制的 F-16 與機組人員駕駛的飛機編隊飛行,執行一次攻擊,然后重新加入人類駕駛飛機的編隊。在第二次演示中,人工智能 "Have Raider "在執行空對地打擊任務時自主應對了不斷變化的威脅環境。

波音公司的MQ-28A "幽靈蝙蝠 "是澳大利亞的 "忠誠僚機"(Loyal Wingman)探路者,旨在 "研究自動化和自主化水平、人工智能的使用以及人機編隊概念等因素"。但波音公司的項目經理們似乎有更廣闊的視野:不僅要驗證機身,還要驗證整個系統,包括指揮界面、模塊化傳感器包、維護機制、數據鏈路和軟件。2022 年 3 月底,"幽靈蝙蝠 "完成了第二階段的基本飛行系列測試。

美空軍研究實驗室的機外傳感站(OBSS)研制飛機工作也有可能超越其演示階段。AFRL 的目標聲明旨在 "開發和飛行演示一種開放式結構的飛機概念,以實現快速上市和低購置成本的目標......[并]為有限壽命而設計......無需倉庫維護和有限的現場維護考慮"。通用原子公司和 Kratos 公司簽訂了為期一年的合同,并附有繼續進行 Skyborg 技術開發的選擇權。

圖:DARPA 的 "長槍"(LongShot)計劃正在開發一種可發射多種空對空武器的無人駕駛飛機。通用原子公司(General Atomics)、洛克希德-馬丁公司(Lockheed Martin)和諾斯羅普-格魯曼公司(Northrop Grumman)都簽訂了初步開發合同。DARPA

有人駕駛與無人駕駛

美空軍沒有能力以同級沖突所需的速度訓練和吸收飛行員。戰斗損失需要空軍替換被擊落的飛行員,但即使是現在,由于飛機數量太少,空軍也無法克服長達數年的飛行員短缺問題。飛機存量和戰備率的下降對空軍為新飛行員提供在戰斗中生存和取得成功所需的訓練時間提出了挑戰。同級沖突中的高減員率只會進一步加劇這種態勢。

與此同時,計算機處理、數據鏈路、軟件編程和自主性方面的最新進展提供了另一種選擇。空軍現在可以派出協同作戰飛機小組,解決空軍力量設計中的重大缺陷,成倍增加其任務包的戰斗力,并對抗大國的系統摧毀戰略。CCA 還將能夠執行關鍵任務,通過減員保持高水平的執行力,增加復雜性,并使對手付出代價。要使 CCA 大規模完成這些任務,它們必須在沒有機組人員控制站和傳統遙控飛機限制的情況下運行。相反,無人駕駛飛機必須能在復雜環境中發揮有效作用,而無需人類直接控制飛行系統或傳感器,同時還能在頻譜競爭激烈的戰場上與人類協同作戰。這將使空軍的規模能夠滿足未來戰爭的要求。

CCA 將使空軍能夠創造新的作戰概念,將有人駕駛飛機和無人駕駛飛機各自的優勢結合起來,以實現任務目標。人類的直覺、跨域思維和情報仍將是任務成功的關鍵,與 CCA 合作可使人類專注于關鍵的認知任務,如處理意外事件和管理戰區行動。

人類-CCA 團隊可以降低人類面臨的風險,提高創造戰爭制勝任務效果的潛力,并擾亂對手的作戰戰略。由于計劃人員和任務式指揮人員可以接受較高的 CCA 損失,因此他們可以對風險承受能力進行不同的思考。協同作戰飛機與載員飛機組成部隊包,可以更積極地使用,例如充當 "導彈匯",吸收敵方空對空或地對空導彈。CCA 在戰斗中的損失--即使是大規模損失--也不必對具體任務、部隊的長期生存能力或整個戰役造成那么嚴重的影響,前提是 CCA 的采購量足夠大。CCA 提供的減員容忍度還能給對手帶來額外的好處,即讓對手付出代價,這是任何競爭戰略的一個重要特征。

CCA 能從根本上改變指揮官的減員等式,因為它們能降低經驗豐富的機組人員的風險。人的認知、洞察力、直覺和其他無法量化的因素仍將是作戰行動取得成功的關鍵。戰斗減員的一個未得到充分重視的問題是前線部隊經驗的流失。通過吸收損失,CCA 部隊可以保護經驗豐富的人類作戰人員,而這些人員往往能在作戰和戰術結果上起到決定性作用。此外,當 CCA 人員損失時,其替代人員可以以完全相同的能力水平投入戰場,因為機器技能與人類不同,人類的技能因訓練和經驗而異,而機器技能則基于程序更新。

圖:波音公司的 MQ-28A Ghost Bat 是澳大利亞的 Loyal Wingman 探路者。該計劃旨在了解自動駕駛和人機界面的工作原理,而波音公司則試圖了解指揮界面、模塊化傳感器包、維護機制、數據鏈、軟件等。澳大利亞國防部

必要因素

毫無疑問,美空軍研究實驗室和工業團隊正在與 CCA 開發相關的重要基礎性挑戰方面取得進展,如自主飛行控制動力學、飛行安全、作戰空間感知、戰術決策以及感知和機動。空軍必須有意識地將人因工程學作為開發 CCA 的首要原則,尤其要關注滿足作戰人員在復雜苛刻的作戰空間中的需求所需的五大組隊概念:

創建能最大限度發揮 CCA 和駕駛飛機優勢的協同概念。CCA 在戰斗中的效能將主要取決于它們與人類的協同能力,而不僅僅是它們攜帶的武器和傳感器。空軍尚未制定和闡明描述自主 CCA 隊友在作戰空間中可能提供的優勢的作戰概念。因此,目前還不清楚 CCA 將如何操作、機動以及與人類合作以發揮其潛在優勢。要充分發揮 CCA 的潛力,空軍必須制定協同作戰概念、協同使用概念,以及作戰人員如何與 CCA 協同利用其獨特屬性的戰術、技術和程序。然后,作戰人員將需要強大的實際訓練來掌握這些戰術,并樹立信心,相信 CCA 將在高度競爭的戰場上為他們提供所需的作戰優勢。

讓操作人員參與 CCA 的開發,確保他們了解自己在戰場上的表現。眾所周知,自主性和機器學習程序是不透明的,這使得作戰人員難以理解。如果不了解 CCA 如何思考、如何決策以及為何采取某些行動,作戰人員就無法預測這些自主隊友的行為方式。 讓作戰人員參與 CCA 的開發有助于為其提供信息和塑造,同時提高作戰人員對 CCA 的代理和結果的理解。這也將提高人類飛行員利用隊友的優勢和獨特屬性的能力,同時減少他們在復雜和有爭議的戰斗空間中的弱點。

  • 作戰人員必須能夠依賴 CCA 的自主性

如果缺乏評估 CCA 實時性能和準確性的手段,作戰人員將很難評估其自主隊友的可靠性。這種擔憂超出了國防部用于驗證和確認的傳統作戰軟件測試或對 "可黑客性 "的擔憂。人類需要相信,他們的隊友將始終如一地作為隊友安全有效地行動,對戰斗空間有準確的共同理解,及時共享關鍵信息,保持相同的戰術優先級,服從人類的控制--就像僚機在戰斗中服從領航員一樣--并以人類作戰人員期望和需要的方式行動。

  • 在高度動態的行動中,作戰人員必須確保對 CCA 的控制

在對手攻擊信息網絡以拒絕或瓦解整個部隊的指揮和控制的頻譜競爭環境中,人類操作員必須擁有控制其 CCA 隊友的靈活可靠的手段。CCA 必須在數據鏈路被切斷或癱瘓的最壞情況下,在沒有通信的情況下繼續有效地執行任務。此外,人類必須能夠根據實時戰場需求動態調整對自主隊友的控制水平,尤其是在人類任務負荷較高,情況可能出人意料、出乎意料或令人困惑的情況下。

  • 人類的工作量必須是可控的

人類必須能夠在自己的駕駛艙內以最少的摩擦進行交流、協作和控制 CCA 隊友,即使在復雜的戰斗空間中,人類自身的任務負荷也會增加。如果對 CCA 隊友的管理分散了作戰人員執行主要任務的精力,以至于危及任務的成功,那么作戰人員就不會覺得 CCA 有用。這些問題不僅涉及飛行控制機械,還包括通信、協調和其他任務集成任務。

圖:2021年6月24日,通用原子公司的一架MQ-20 "復仇者 "無人駕駛飛行器返回加利福尼亞州埃爾米拉奇機場。MQ-20成功參加了愛德華茲空軍基地的 "橙旗21-2 "行動,測試 "天堡 "自主核心系統。通用原子能公司

建議

盡管自主隊友對空軍未來部隊設計至關重要,但 CCA 技術尚未成熟,也未被操作員群體完全接受。國防工業和空軍研究實驗室在解決與開發自主 CCA 相關的許多復雜技術問題時,主要側重于分解任務。然而,盡管取得了令人難以置信的進展,但迄今為止的努力卻忽視了對 CCA 應如何與駕駛飛機合作以取得作戰成功的理解。

通過讓作戰人員參與 CCA 的開發,空軍可以建立信任,確保 CCA 有效執行特定的協同功能和任務。使 CCA 取得成功的基本協同行為還將與其執行的其他任務相互影響,不能在投入實戰后再附加。了解、繪制和分解人類在試飛編隊中如何相互影響和融合,可以為如何構建這些團隊動態提供早期和關鍵的見解,即使這些協作和編隊在不斷發展。

為此,空軍領導應:

1.優化人類-CCA 團隊的組成。

  • 確定人類和 CCA 的關鍵相對優勢和劣勢,以建立合適的人類-CCA 團隊。
  • 開發使用概念、戰術、技術和程序,以利用這些團隊優勢并減少其不足。
  • 以經過驗證的人與人戰斗團隊互動為模型,在 CCA 中加入團隊動態程序。
  • 通過不斷的測試和訓練,掌握 CCA 的團隊協作。

2.讓操作人員參與 CCA 開發,并為他們提供所需的工具,幫助他們了解 CCA 在戰場上的表現。

  • 讓作戰人員參與開發 CCA 可解釋的機器學習用戶界面。
  • 開發交互式任務規劃、任務演練和匯報工具,以支持持續學習和掌握 CCA 性能和協同作戰。

3.建立信任,讓作戰人員相信 CCA 將始終如一地按照預期行事。

  • 為作戰人員開發評估 CCA 操作實時完整性、性能和準確性的方法和流程。
  • 為作戰人員提供有關 CCA 算法完整性和數據安全性的反饋。
  • 人類隊友應能監控和評估 CCA 的戰斗空間感知能力,以確定在 CCA 遇到其未受過訓練的情況時需要采取哪些行動進行補償。

4.確保作戰人員在高度動態的行動中對 CCA 的控制有保障。

  • 隊友應在任務過程中靈活、適當地轉換不同的控制模式。
  • CCA 必須主動積極地與人類溝通,以確保控制。
  • 空軍必須將彈性連接作為團隊合作的優先技術事項,并為 CCA 制定 "通信-退出 "合約。

5.確保作戰工作量對人類而言仍在可控范圍內。

  • 技術專家必須與作戰人員合作開發直觀的人機界面。
  • CCA 指揮和控制界面必須完全集成到作戰人員的武器系統操作飛行程序中。

在戰場上,自主飛行器不會取代人類。訓練有素、表現出色的人類飛行員由于其認知靈活性、適應性、直覺和其他難以言喻的人類特質,將繼續在競爭激烈的同級沖突中發揮重要的質量優勢。然而,協同作戰飛機所能發揮的潛力遠不止增強人類任務那么簡單。只要團隊作戰概念、軟件、界面和其他能力開發得當,CCA 就能成為空軍真正的戰斗力倍增器。

人類作戰人員將是這一轉變的基石。只有人類作戰人員才能在不確定、高度動態的作戰環境中對協同作戰的需求提出獨到的見解。為了充分挖掘 CCA 的潛力,空軍領導、決策者和技術專家必須把重點放在創建有效的人類-CCA 團隊上--在積極發展 CCA 的同時,更加重視建立人類-CCA 團隊合作的動力。如果做不到這一點,不僅有可能降低 CCA 的能力,還有可能輸掉下一場戰爭。

圖:洛克希德-馬丁公司正在投資 1 億美元開發協同技術,使 F-35 等載人平臺和 SPEED RACER(左)等非載人資產能夠協同執行任務。洛克希德-馬丁公司

參考來源:Air & Space Forces Magazine

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本文所介紹的研究得到了德國聯邦國防軍裝備、信息技術和在役支持辦公室 (BAAINBw) 的支持。

有人無人編隊是提高民用和軍事行動效率的一個關鍵方面。本文概述了一個為期四年的項目,該項目旨在開發和評估有人-無人編隊飛行的方法。編隊飛行場景是針對執行近距離編隊飛行的有人和無人駕駛旋翼機量身定制的。本文介紹了使用案例和測試方法。開發了兩種編隊飛行算法,并對照基于航點的預編程基線進行了評估。評估是在由不同飛行員參與的模擬器活動和由一名評估飛行員參與的飛行測試活動中進行的。在最后的飛行測試活動中,首次實現了有人駕駛和無人駕駛直升機之間的耦合近距離編隊飛行。最后,本文包含了飛行測試和模擬器測試的結果。

人機編隊飛行

在德國航天中心 MUM-T 研究期間,對三種一般編隊策略進行了調查。

第一種方法在評估過程中被用作基線。這種方法被稱為航點模式,假定有人駕駛直升機的機組人員通過基于航點的界面指揮無人機的移動。這種基于航點的導航是無人直升機最先進的能力。由于耗時和可能的輸入錯誤,飛行任務需要大量的準備時間。由于缺乏靈活性,無人直升機被認為是編隊的領導者。因此,載人直升機跟隨無人機的飛行模式并保持編隊,同時監控空間間隔以避免碰撞。在這種模式下,載人直升機可以隨時離開編隊,但只要編隊還在,就必須監控兩架飛機之間的距離。通過引入最小距離或半徑(稱為安全半徑)來確保飛行安全。圖 1 給出了簡要概述。

請注意,編隊的領隊是確定飛行速度或方向等飛行參數的飛機。在 DLR MUM-T 飛行測試活動中,出于安全考慮,無人機始終位于載人直升機之前。

第二種基于相對導航的方法在下文中稱為 RelNav。在這種模式下,無人機使用控制器保持與載人直升機的相對位置。有關編隊飛行控制模式的詳細介紹,請參閱參考文獻[21]。[21]. 在該模式下,無人直升機與有人駕駛直升機直接耦合,無人機跟隨有人駕駛直升機飛行,不執行任何規定任務。在 RelNav 模式下,有人駕駛直升機指揮編隊,無人機保持相對位置。此外,還在有人駕駛直升機前方劃定了一個安全區域,從駕駛艙可以目視到無人直升機,以提高飛行安全性。在圖 2 中,該區域顯示為允許區域,而最小距離則表示為安全半徑。

第三種方法旨在將 RelNav 模式中任務期間改變飛行路線的靈活性與航點模式中載人直升機不直接耦合運動相結合。這種模式被命名為 "走廊模式",因為它的主要特征是 "走廊"。走廊是一種類似航點的任務,具有規定的速度和轉彎,但使用的不是規定的航點位置,而是允許的無障礙區域。在 "走廊 "模式下,無人飛行器會沿著走廊飛行,但如果違反了規定的邊界,則會發出額外的速度指令。這些邊界可以是最大或最小距離,也可以是相對于載人直升機的某個方向。在這種模式下,無人機能夠對載人直升機的行為做出反應,但對細微的航向或速度變化不太敏感。無人機在走廊模式下的行為可分為兩種不同情況。首先,在標稱行為中,無人機完全處于走廊的邊界內。因此,無人飛行器是按照規定的走廊飛行。邊界上有預定義的緩沖區,為防止違反邊界,會對無人飛行器發出速度指令。無人機在接近允許區域的邊界或允許走廊的邊界時會改變行為。在這兩種情況下,如果同時到達兩個邊界,就會產生一個速度指令,以防止違反邊界;詳細計算可參見參考文獻[21]。[21]。 如果違反了允許走廊的邊界,無人飛行器應切換到 RelNav 模式。或者,如果走廊和載人直升機的允許區域都被侵犯,無人機應切換到航點模式。圖 3 是走廊模式的示意圖。

為確保飛行安全,該項目還開發了另一種應急模式,該模式被命名為 "脫離模式"。在任何 MUMT 編隊飛行中,該子模式始終可用。如果違反了安全關鍵邊界或出現技術缺陷,就會啟用該模式。該模式將兩架飛機分離,并觸發無人機的預定義行為。載人直升機的脫離行為被定義為 90° 轉身離開無人機并爬升約 150 英尺。

引入的 MUM-T 模式具有不同的自動化程度。不過,要實現安全的 MUM-T 編隊飛行,必須執行幾項共同任務。它們是:

領導編隊:一架飛機(稱為領隊)確定編隊參數(如速度、高度或航跡)。

避免碰撞:這項任務要求監控飛機之間的距離,并對任何違反安全規定的情況做出反應。

保持編隊:監控編隊領隊位置并保持相對位置不變是保持編隊的任務。

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問題其實不在于 "是否",而在于 "何時何地 "在實時作戰中使用無人機群,這是機器人戰爭的下一個發展階段。

圖:無人機群表現出維持凝聚力和自我修復能力的生物行為

2018 年 1 月初,在俄羅斯位于敘利亞西部的 Khmeimim 空軍基地操控龐大防空網絡的俄羅斯操作人員發現了 13 架低空飛來的無人機。當俄羅斯防空作戰人員使用 EW 和 SHORAD 系統與這些無人機交戰時,俄羅斯人清楚地意識到,他們正在目睹一種新類型的無人機協同攻擊。

俄軍在千鈞一發之際擊落了 7 架無人機,并干擾了其余 6 架。雖然 "伊斯蘭國 "和阿富汗塔利班都曾使用無人機投放臨時爆炸物,但當晚對赫梅米姆的襲擊失敗令無人機戰爭的密切觀察者感到不安,因為這是首次記錄在案的非國家行為體在作戰行動中發動大規模無人機襲擊的事例。在整個 2018 年、2019 年和 2020 年,俄羅斯在敘利亞的設施遭到了更多無人機襲擊,迄今為止,俄羅斯反導人員在敘利亞使 150 多架無人機失效。

2019 年 9 月 14 日,25 架集群無人機分兩波襲擊了沙特阿美石油公司位于 Abqaiq 和 Khurais 的國有石油加工設施。對襲擊前后阿布蓋克設施的衛星圖像分析顯示,共發生了 19 次單獨襲擊。值得注意的是,沙特的防空力量,包括強大的 MIM-104 "愛國者 "和 Crotale NG,都未能阻止這些無人機和巡航導彈的襲擊。這表明,從多個方向飛來的無人機和巡航導彈群如何能長時間不被發現,并壓垮常規防空系統。

轉向無人駕駛

多年來,美國和以色列在各種作戰行動中廣泛使用了無人機,而土耳其在敘利亞和利比亞以及阿塞拜疆在 2020 年納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭中對亞美尼亞的使用,則真實地展示了未來戰爭將如何隨著無人駕駛飛行器的使用而演變。通過電子網絡對坦克和防空系統協調使用武裝無人機和閑散彈藥非常有效。

這一點在阿塞拜疆擊落亞美尼亞 S-300 和 SHORAD 網絡以及戰術戰區(TBA)200 多輛軍車的行動中得到了特別的體現。與俄羅斯從 2014 年起在烏克蘭使用無人機(UAV)相比,這次行動的規模要大得多,在烏克蘭,網絡化無人機與俄羅斯地面進攻武器系統合作,摧毀了烏克蘭軍隊的主要縱隊和補給站。

隨著世界注意到這些小國展示先進作戰能力的里程碑事件,軍用無人機的使用將迅速擴大,主要是在全球范圍內大量引進偵察和攻擊型無人機。在這方面,以色列、土耳其、俄羅斯和中國正在提供一個有效的替代工業基地,以挑戰西方在先進無人機和相關技術擴散方面的主導地位。

圖:斯捷潘納克特附近的亞美尼亞 S-300 薩姆炮兵連(插圖),顯示阿塞拜疆以色列制造的 Harop 游蕩彈藥無人機的大規模無人機襲擊造成的破壞

然而,對赫梅米姆空軍基地和沙特石油設施的無人機襲擊,以及在烏克蘭、敘利亞、利比亞和納戈爾諾-卡拉巴赫協調使用無人機,顯示了未來空戰向所謂 "無人機群 "概念演變的早期跡象。尤其是對敘利亞境內俄羅斯兵力的大規模無人機襲擊,凸顯了無人機群日益構成的猖獗危險,即使在非國家行為者手中也是如此。這種小型無人機團隊相互協作,不僅為美國、俄羅斯、中國等大國提供了改變游戲規則的能力,也為小國和非國家行為者提供了改變游戲規則的能力,他們將利用無人機群發揮高度不對稱的作用。非常重要的是,低成本、不復雜的無人機協同作戰,通過數量達到目標飽和,會給防空部隊帶來高昂的代價。

雖然防空部隊也許能抵御少數幾架臨時拼湊的無人機實施的松散協調攻擊,但近鄰國家的競爭者卻能派出更先進、更密集、更靈活、適應性更強和網絡化的兵力。

揭開無人蜂機群的神秘面紗

那么,究竟什么是無人機蜂群呢?蜂群機器人技術是一種將多個自主機器人協調為一個系統的方法,該系統由大量實體機器人組成,只需極少的人工干預即可控制。這些機器人通過機器人之間的互動和凝聚力,以及機器人與環境的互動,表現出集體自組織(SO)行為。

對昆蟲、魚類、鳥類和動物的蜂群行為進行的生物學研究為蜂群算法提供了支持。全球的蜂群研發工作主要集中在開發分布式人工蜂群智能能力、技術商品化以降低成本影響,以及提高蜂群中各代理之間的自主性。

在壯觀的燈光秀中,大規模無人機都是由中央控制的,而在真正的蜂群中,每架無人機都會根據機載人工智能自行飛行,以模擬自然的算法保持編隊和避免碰撞--沒有真正的領導者和追隨者,蜂群中的所有代理都有自己的 "頭腦",能夠進行集體決策、自適應編隊飛行和自我修復。這種蜂群的好處是,如果有一架無人機掉隊,或者有幾架無人機墜毀,蜂群可以重新安排,繼續執行任務,直到最后一架無人機升空。

隨著時間的推移,軍隊的通信、訓練和組織能力不斷增強,他們能夠以越來越復雜的方式作戰,利用更先進的條令形式,每一次演變都優于前一次。如今,軍隊主要進行機動作戰。在這里,蜂群將是戰爭的下一個演變--蜂群表現出近戰的分散性和機動戰的機動性。它們具有不同程度的自主性和人工智能。自主性可將軍事影響力擴展到防御嚴密的作戰空間,與載人系統相比,其作戰范圍更大,持續時間更長;而人工智能則可確保執行危險的自殺式任務,從而實現更大膽的作戰概念(CONOPs)。面對日益嚴重的威脅和對有爭議空域的快速滲透,兩者都能取得更大的成功。

這種向無人機的轉變正在全世界發生。而投送動能和非動能有效載荷的首選途徑是空運。傳統上,在美國這樣的空中力量密集型軍隊,幾十年來,空中作戰一直依靠能力日益增強的多功能有人駕駛飛機來執行關鍵的作戰和非作戰任務。然而,對手從更遠距離探測和攻擊這些飛機的能力不斷提高,導致飛行器的設計、運行和替換成本上升。因此,如果能派出大量具有協調和分布能力的小型無人機系統(UAS),就能以更低的成本為全球各國軍隊提供更好的作戰范圍。這些無人機系統與有人機系統結合在一起,將作為一個 "系統之系統 "有效地打擊敵方目標。在這種情況下,有人與無人協同作戰(MUM-T)將發揮兵力倍增器的作用,實現自主與協作,作戰人員的角色也將轉變為指揮,而不是控制蜂群。配備分布式人工智能的全自動武裝無人機群(AFADS)一旦投入使用,將在無需人工干預的情況下定位、識別和攻擊目標。

圖:AFADS將被證明是下一代戰場的游戲規則改變者

雖然新技術,特別是人工智能和邊緣計算,將推動無人機群的發展,但關鍵因素仍然是群軟件。為此,所有集體行為最好都能歸入 "蜂群 "一詞。然而,協作自主有 "三個 "變革性的行為梯隊--成群結隊,即數量可觀的無人機自主執行抽象指令,但還達不到真正的蜂群行為。攻擊敘利亞俄羅斯空軍基地和沙特油田的無人機就是利用了這一梯隊。蜂群(Swarming),即大量無人機完全通過蜂群算法實時聚集在一起,是協作自主的最高境界。“忠誠僚機”(Loyal Wingman) 通過緊急成群或核心成群行為實現協作自主。這些平臺將以 MUM-T 模式運行,與戰斗機一起高速飛行,并攜帶導彈、ISR 和 EW 有效載荷。預計 "忠誠僚機 "將以地面設施為目標,擊落敵機,并在有爭議的空域抵御防空導彈和電子攻擊。

美國的蜂群軍事

美國在蜂群技術方面處于世界領先地位,并開展了一系列蜂群無人機和彈藥計劃。它在 2017 年展示了 Perdix 蜂群。三架F/A-18 "超級大黃蜂 "戰斗機在空中釋放了共計103架Perdix無人機。

無人機在預選點編隊,然后出動執行四項不同任務。其中三個任務是在目標上空盤旋,第四個任務是在空中形成一個 100 米寬的圓圈。演示展示了 Perdix 的集體分布式智能、自適應編隊飛行和自我修復能力。

這種無人機群有很多用途。戰斗機可以釋放無人機,為地面部隊提供偵察,獵殺敵軍并報告其位置。它們還可以干擾敵方通信,形成大范圍飛行通信網絡,或對特定區域進行持續監視。它們可以裝載小型炸藥,攻擊敵方單個士兵。在空對空作戰中,它們可以偽裝成更大的目標,欺騙敵方飛機、地面車輛和導彈上的雷達。

圖:2017年的Perdix Swarm無人機演示是一次重要的能力演示

美國國防部高級研究計劃局(DARPA)也展示了 X-61A Gremlin 空射無人機。DARPA Gremlins 計劃背后的理念是將 C-130 等貨機變成能夠發射和回收成群小型無人機的母機。這將為軍方開辟一個充滿可能性的世界,允許部署成群的小型、廉價、可重復使用的無人機,這些無人機裝有不同于傳統飛機的傳感器和有效載荷。

美國海軍和海軍陸戰隊的低成本無人機群技術(LOCUST)項目是另一項正在進行中的無人機群開發項目,該項目從一個管狀發射器發射小型無人機,以執行各種類型的任務。

美國陸軍也在研究無人機群和基于強化學習(RL)的人工智能算法,以用于多領域戰斗場景中的戰術戰場,在這種場景中,無人機群將與異構移動平臺動態耦合和協調,以超越敵方能力。

圖:采用基于強化學習的架構將提高集群的效率

美國還在試驗使用集群無人機系統的導彈部署智能彈藥進行協作智能彈藥投放,有效載荷可從 GMLRS 或 ATACMS 平臺發射和部署。有效載荷由多個可部署的智能無人機組成,能夠向指定目標投送小型爆炸穿甲彈(EFP)。美國空軍的 "金帳汗"(Golden Horde)是開發下一代進攻性技術的 "先鋒"(Vanguard)計劃的一部分,它將把小直徑炸彈(SDB)等彈藥聯網,在按照一套預先確定的規則發射后協同作戰,從而提高有效性。

此外,美國空軍的 "天堡 "計劃旨在設計和部署一支由忠誠的僚機無人戰斗機(UCAV)組成的人工智能機隊。作為 "天堡 "計劃的一部分,Kratos XQ-58A、Sierra 5GAT 和波音公司的 ATS 正在進行開發試驗。

全球軍事蜂群

另一方面,英國可能會在 2021 年中期擁有世界上第一支投入使用的蜂群無人機部隊,以執行包括深入敵后執行自殺式任務和壓倒對手防空部隊在內的任務。英國皇家空軍的№216中隊已被賦予測試和部署未來無人機群能力的任務。英國還宣布了 "蚊子 "項目,該項目是英國皇家空軍 "輕型廉價新型戰斗機(LANCA)"無人機 "忠誠僚機 "計劃的一部分。該項目旨在到 2023 年實現無人僚機聯網飛行。

英國還測試了由無人機組成的自主蜂群,每架無人機都攜帶萊昂納多公司的 "光云"(BriteCloud)可消耗主動誘餌變體,作為電子戰有效載荷。利用含有電子戰干擾器的 "光輝云",無人機能夠對假想敵綜合防空網絡的雷達發動模擬非動能攻擊。

法國空中客車公司為未來戰斗航空系統(FCAS)/未來戰斗機系統(SCAF)項目首次展示了協作遠程載機群(RC)和僚機技術。

俄羅斯人在烏克蘭和敘利亞擁有操作協作無人機和反擊無人機的豐富經驗。過去十年來,俄羅斯加大了無人機的研發力度,其目標是到 2025 年在軍隊中部署大量機器人飛行器。俄羅斯提出了一項名為 "Flock 93 "的計劃,目的是在協調飽和打擊任務中使用高密度的無人機。這一概念最初由茹科夫斯基空軍學院和私營企業提出,包括同時發射 100 多架無人機,每架配備 5.5 磅重的彈頭。

俄羅斯還測試了 S-70 Okhotnik UCAV,該無人機與俄羅斯戰斗機編隊一起扮演 "忠誠僚機 "角色,穿透對手領空。俄羅斯還在 2020 年公布了一個更輕型的 "忠誠僚機 "項目,代號為 "Grom"。俄羅斯人意識到美國和中國在蜂群自主領域的領先地位,并正在開展研發和產品開發活動,以便在未來十年縮小在這些細分領域的差距。

圖:俄羅斯的S-70“鄂霍特尼克”忠誠僚機與蘇-57戰斗機

中國是最接近美國高密度無人機群能力的國家,正在開發人工智能賦能的自主無人機群。最近,中國電子信息產業研究院(CAEIT)測試了由 CH-901 無人機組成的 48 x 管發射無人機群。中國電子信息產業研究院過去曾在 2017 年演示過 200 架無人機的軍用蜂群。中國公司還展示了令人印象深刻的 1000 多架無人機群,使用四旋翼無人機進行大型公開展示,但這些無人機是地面控制的,不具備分布式智能。中國正在整合現有的無人機群,與軍方一起發揮強大的協作自主作用。中國還在研制一款忠實的僚機--中航工業 601-S "暗劍",它將與第四代和第五代戰斗機平臺協同作戰。

其他開發無人機群技術的國家還有以色列,但以色列對此類計劃的細節保密。不過,考慮到以色列多年來使用無人機作戰的性質,我們有理由相信,該技術已經成熟,并已部署到其無人機機隊和巡航彈藥上,其中一些已通過癱瘓敘利亞反導網絡得到驗證。

有趣的是,IAI 提供了基于智能手機的蜂群指揮和控制應用程序,并在全球銷售。土耳其已通過 TB-2 等國產平臺在敘利亞和利比亞證明了成熟的 MALE 無人機能力,該國也有各種蜂群無人機計劃。其中最主要的是 "卡古"(Kargu)四旋翼無人機,它可以在戰術戰場上發揮動能攻擊作用。土耳其正力爭在未來成為全球無人機大國。然而,最近美國對其國防工業的制裁很可能會限制從西方引進高科技。

圖:土耳其軍隊已經部署了500多架卡爾古蜂群無人機系統進行動能攻擊

伊朗是另一個在團體作戰中使用無人機的中東國家。伊朗已將無人機作為其軍事戰略的主要支柱。伊朗當局使用無人機主要有兩個目的--偵察和攻擊,伊朗有能力在地平線上空和大多數天氣條件下執行任務。其中包括能夠投擲炸彈或發射導彈并返回基地的無人機,以及尋找機會目標的 "神風特攻隊 "無人機。

伊朗當局在后者上取得了更大的成功,這在 2019 年沙特油田襲擊事件中就可見一斑,當時使用了伊朗制造的無人機和巡航導彈。雖然在飛行器集群方面可以實現基線協作自主,但伊朗和土耳其尚未在其無人機群中展示出真正的分布式情報能力。但他們的努力清楚地表明了該技術的成熟和擴散。

印度的蜂群無人機“奧德賽”

在印度,印度空軍自 2019 年以來一直在通過其 "美赫巴巴"(Meher Baba)計劃開拓蜂群無人機的研發工作。該計劃旨在深入開展人道主義援助和救災(HADR)行動。

另一方面,印度陸軍在 2021 年 1 月新德里的印度建軍節閱兵式上展示了成熟的進攻能力,75 架自主無人機組成的蜂群采用分布式智能和邊緣計算,以神風特攻的方式摧毀了各種模擬目標。在演示中,偵察無人機對目標進行調查,然后由攻擊無人機和母機釋放有效載荷和裝有爆炸物的神風特攻隊無人機實施攻擊。西方評論家注意到印度陸軍演示的幾個重要特點,并將其與美國圍繞無人機所做的努力進行了比較,后者通常強調大型同質蜂群。他們指出,印度的原創性工作在世界上首次公開展示了異質蜂群,這可能是該領域的未來發展方向。印度的一家新創公司 "新空間研究與技術公司"(NewSpace Research & Technologies)與印度陸軍合作開展了蜂群開發項目。

圖:2021年建軍節,印度陸軍在新德里展示了一架75架無人機

印度的印度斯坦航空有限公司(HAL)推出了空中發射靈活資產(ALFA -S)空中發射蜂群無人機系統,作為其下一代空中作戰編隊系統(CATS)的一部分。這是一項獨特的計劃,利用空中發射的遠程載具和蜂群單元網絡來滲透有爭議的空域。美國空軍的空軍研究實驗室正在就 ALFA-S 的各個方面與印度進行合作。NewSpace Research & Technologies Pvt Ltd 也是 HAL ALFA 計劃的合作伙伴。

HAL CATS 計劃的另一個組成部分是 "勇士 "忠誠僚機資產。該僚機用于執行防空和進攻性打擊任務,將與印度的 Tejas LCA 和即將問世的 AMCA 第五代戰斗機一起發揮 MUM-T 的作用。值得注意的是,印度的本土研究力量和政府的 "印度制造 "推動了印度對顛覆性技術的接受,在某些領域與世界各國的類似努力不相上下。HAL 在班加羅爾舉行的 "2021 印度航空展 "上首次展示了 "勇士 "的 1:1 模型。

未來就是現在

值得注意的是,雖然無人機群可能還不能成為最終的 "產品",但在未來十年內,基本的無人機群技術在全球范圍內的擴散是不可避免的。無人機蜂群技術是機器人戰爭的下一個發展方向,雖然各國政府在過去幾年中已經透露了無人機蜂群技術的進展情況,但這些進展大多是保密的。問題不在于是否使用無人機群,而在于何時何地使用無人機群作為成熟的作戰概念(ConOps)的一部分。

圖:HAL的CATS Warrior無人僚機在2021年印度航空展上亮相

對大多數國家來說,"蜂群作戰概念 "是一個 "障眼法",只有通過利用數百個異質蜂群單位進行臨床和強有力的實地試驗,才能使其成熟起來。最終用戶承擔的這種 "規模和相關成本 "將決定動態采用、有意義的作戰方式和可接受的將蜂群作為真正戰劑加以利用的上崗時間表。正是在這一點上,美國和中國等國家比世界其他國家具有明顯的優勢,可以在各種任務中部署蜂群無人機能力,其規模將使其在未來數字化競爭的空域中處于有利地位。

Sameer Joshi 是印度空軍退役戰斗機飛行員,擁有駕駛米格-21 和幻影-2000 噴氣式戰斗機的經驗。除了是一名創業企業家,他還對航空航天、國防和軍事歷史有著濃厚的興趣。

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過去幾十年來,無人駕駛飛行器(UAV)已成為戰場上的重要資產。這些系統最初只是世界上資金最雄厚的幾支軍隊才能負擔得起的利基產品,現在已被國家和非國家行為者廣泛使用,烏克蘭戰爭清楚地證明了它們在常規沖突中的重要性。作為使用者和生產者,歐盟國家準備好迎接挑戰了嗎?

近幾十年來,無人機主要幫助正規兵力在無爭議空域執行情報、監視和偵察(ISR)任務。在反對正規武裝部隊和/或非國家行為者的不對稱沖突中,無人系統大多被重新部署,用于持續收集信息。隨著無人系統不斷發展,可以掛載武器,它們的用途也隨之擴大到執行臨時打擊任務,主要是在地面部隊到達之前清理戰場。21世紀初,在伊拉克和阿富汗,這兩種任務是最頻繁的無人駕駛飛行任務。大約十年后,在利比亞戰爭中也執行了同樣的任務。

圖:Bayraktar TB2 無人機在最近的一些沖突中取得了成功,其中最著名的是 2020 年的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭。

隨著這些系統的使用被證明越來越有效,越來越多的公司和國家正在開發這類技術。小型化逐漸使非國家行為者獲得了小型無人機,并將其重新部署到打擊任務中,例如胡塞武裝對沙特阿拉伯關鍵基礎設施的襲擊就證明了這一點。

2020 年的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突改變了戰場上部署無人系統的游戲規則,標志著無人機技術首次大規模用于常規的國家對國家沖突。事實上,在 2016 年沖突的早期階段就已經使用了無人機,特別是巡航彈藥(LMs)。然而,在 2020 年 9 月至 11 月間,阿塞拜疆的無人機首先摧毀了亞美尼亞大量的地基防空系統(GBAD),隨后摧毀了埃里溫的陸軍兵力物資,包括坦克、火炮和補給卡車。在常規沖突中,無人駕駛飛行器首次取代有人駕駛系統執行空襲和近距離空中支援(CAS)任務。

圖:歐洲 MALE 無人機(又稱 "Eurodrone")的全尺寸模型在 2018 年國際航空航天展覽會上首次亮相。這項雄心勃勃的聯合開發計劃展示了歐洲防務合作的極限。

最近,烏克蘭戰爭再次證明了無人機在戰場上的重要性。在這場幾十年來首次發生在歐洲領土上的常規沖突中,雙方不僅大量使用了坦克和大炮等常規武器系統,還大量使用了無人機。由于俄羅斯和烏克蘭都無法取得空中優勢,因此雙方一直在部署戰術無人機,以降低執行打擊任務時的風險。此外,小型無人機提供的情報也在不同的戰斗中改變了戰局。2022 年 3 月,由 30 名特種兵和無人機操作員組成的烏克蘭 Aerorozvidka 空中偵察部隊發現了一支長達 65 公里的俄羅斯機械化縱隊,其任務是在該國北部發動攻擊,最終目標很可能是基輔。在這條路線上停留數日后,俄羅斯的行動因 Aerorozvidka 的夜間伏擊(主要是無人機的攻擊)而失敗。

從那時起,烏克蘭就將無人機資產視為反擊俄羅斯襲擊的一種具有成本效益的工具。2023 年 2 月,烏克蘭副總理兼數字轉型部長米哈伊洛-費多羅夫(Mykhailo Fedorov)表示,基輔已斥資 34 億美元購買了 1765 架無人機,并對約 3500 名士兵進行了使用培訓。去年 6 月,澤連斯基總統發起了 "無人機軍隊 "眾籌活動,呼吁業余愛好者和商業無人機飛行員向烏克蘭正規部隊捐贈他們的機器。

圖:希臘航空航天工業的 Archytas 戰術無人機。希臘國內無人機發展的重要一步可能會對歐盟防務合作產生積極影響--如果歐洲利益相關方希望抓住這個機會的話。

據烏克蘭國防部長奧萊克西-雷茲尼科夫(Oleksii Reznikov)稱,基輔的庫存包括多個型號,戰前約有 20 架土耳其制造的 Baykar Bayraktar TB2,后來又補充了 50 架。除此之外,烏克蘭還接收了大約 850 架 Prox Dynamics 公司的 "黑色大黃蜂 "微型無人機,并將現成的商用無人機武器化,用于投擲爆炸物,這與 ISIS 的技術并無二致。作為對該國承諾的重大軍事援助的一部分,美國批準在 2023 年 2 月交付幾種型號的無人機。這些系統包括 Area-I ALTIUS-600 LM(具有蜂群能力,并作為電子戰(EW)平臺進行過測試)。同時交付的還有 AeroVironment Jump 20 無人機,具有垂直起降(VTOL)能力,續航時間 14 小時,航程 185 千米;以及 AeroVironment Switchblade 600 LM,可在 40 千米范圍內攜帶 14 千克有效載荷飛行 40 分鐘。

與此同時,烏克蘭正在大力投資開發本地生產的無人機。2023 年 3 月,國防部長雷茲尼科夫在接受路透社采訪時說,烏克蘭政府正在與大約 80 家烏克蘭生產商合作,并補充說烏克蘭需要數十萬架無人機。基輔已在其武裝部隊內成立了無人機突擊隊,計劃僅在 2023 年就在這些系統上投資 5.5 億美元,重點是閑逛彈藥。與國外供應的坦克、導彈和火炮資產相比,國產無人機的研發成本大大低于傳統武器系統,這可能有助于縮小與俄羅斯的能力差距。在戰爭的第一年,在戰場上部署無人機最大限度地提高了烏克蘭的偵察能力。現在,烏克蘭正在尋求使用能飛行更遠、載荷更大的資產。

拜卡技術公司正在成為這場沖突中的大贏家之一。由于中高空長航時(MALE)攻擊型無人機在現代戰場上的地位已經牢固確立,巴伊卡爾公司有望進一步擴大其全球市場份額,并開始向歐盟成員國出售其無人機。盡管歐盟防務公司擁有研制無人機所需的全部技術,但無人機的研制工作相當復雜,武裝部隊在這一領域的能力存在很大差距。讓我們來了解一下原因。

歐盟內部的方案:支離破碎的局面

歐盟 2011 年在利比亞的軍事任務證實了無人機執行 ISR 任務的重要性,向歐洲國家表明,無人駕駛技術將是填補該領域長期能力缺口的最佳解決方案,這一缺口最早出現于 20 世紀 90 年代初在巴爾干地區的行動中。此后,一些歐盟成員國購買了美國或以色列現成的 MALE 無人機,并/或啟動了開發戰術系統的國家計劃,同時試圖開發一種通用的 MALE 系統,以獲得戰略獨立性。與此同時,法國、德國、意大利和西班牙都參與了開發下一代戰斗機的計劃--前三者屬于 "未來戰斗航空系統"(FCAS)計劃,后者屬于與英國和日本共同實施的 "全球戰斗航空計劃"(GCAP)。這兩項工作都采用了系統方法,整合了不同類型的無人系統。歐盟幾個主要國家同時啟動了幾個開發項目,希望重新啟動本國的國防工業。然而,這些國家的雄心壯志與幾十年來國防投資不足的緩慢復蘇,以及同時集中精力更換各種老化設備和武器系統的需要相矛盾。

Eurodrone - 探索歐洲 MALE 無人機

法國、德國、意大利和西班牙于2016年8月在聯合軍備合作組織(OCCAR)框架內啟動了中空長航時遙控飛機系統(MALE RPAS)計劃,也稱為MALE 2020(后稱:Eurodrone)。早在 2013 年,四國就提出了共同利用無 ITAR 的技術填補上述 ISR 能力缺口的想法,以擺脫美國和其他非歐盟生產商的控制。在啟動該計劃時,這四個國家都擁有一些使用 MALE 系統的經驗。意大利是通用原子公司MQ-9 "死神 "和MQ-1 "捕食者 "的用戶之一,這兩款系統已部署在中東地區,并剛剛獲得國會授權安裝洛克希德-馬丁公司的AGM-114 "地獄火 "導彈。法國在幾年前就已經裝備了通用原子公司的 MQ-9 "死神",西班牙也剛剛訂購了一批。德國對以色列航空航天工業公司(IAI)的 "蒼鷺 "TP 有多年的使用經驗,目前正根據租賃協議在阿富汗使用。

歷時兩年的定義研究以 2018 年的系統需求評審(SRR)和系統初步設計評審(SPDR)告終,之后又用了兩年時間來擬定報價和談判全球合同。主承包商空中客車防務與航天有限公司和主要分包商空中客車防務與航天 S.A.U、萊昂納多和達索航空公司最終于 2022 年 2 月 24 日簽署了一份合同,同意開發 20 個系統(柏林 7 個、羅馬 5 個、巴黎和馬德里 4 個),每個系統由 3 個飛行單元和 2 個地面控制站組成。

根據最初的計劃,原型機預計將于 2023 年初首飛,最終系統將于 2025 年交付。然而,由于在核心技術特征(即推進和武器裝備)以及最終成本方面存在根本分歧,該計劃已落后于原定計劃。德國希望該系統在其國土上空使用,因此力主采用雙渦輪推進器的推桿配置。這種方案可以提高在非隔離空域飛行時的安全性,但會使系統重量增加到 11 噸,而 "死神 "的重量僅為 4.5 噸。在 2019 年 6 月發布的一份文件中,法國參議院指出該系統 "肥胖",難以滿足法國在戰區(主要是非洲)重新部署該系統的需要。

經過長期討論,柏林最終同意采用具有打擊能力的系統。 每架無人機都能執行情報、監視、目標捕獲和偵察(ISTAR)任務,續航時間 30 小時,升限 13.7 千米,最大速度 500 千米/小時。該無人機長 17 米,翼展 30 米,比 MQ-9 "死神 "大 1.5 倍。其最大有效載荷估計為 2300 千克。

根據現有的最新信息,第一架原型機的生產時間為 2024 年,開始飛行測試的時間為 2027 年,首批交付時間可能在本十年末。

與 A400M 一樣,Eurodrone 計劃也凸顯了泛歐防務合作的局限性。由于參與國的作戰需求各不相同,系統功能的定義耗時漫長,最終以次優規格告終。此外,生產方面的延誤迫使各方再次購買現成的系統,并可能進一步延誤未來戰斗航空系統(FCAS)計劃,而該計劃是一個本應集成 Eurodrone 的系統中的系統。Eurodrone 是 2021 年啟動的歐洲防務基金下首批獲得贈款的計劃之一,其可能的失敗可能會使歐盟為加強防務基礎所做的努力失去信譽,破壞歐盟被認為必要但遠未實現的獨立性。

大量戰術無人系統

擁有最先進兵力的歐盟國家都在其戰略文件中重申了部署戰術無人機的重要性。盡管作戰需求相似,但大多數國家還是決定采用本國的解決方案,從而導致計劃的倍增。這種選擇可能是出于政治和工業方面的考慮,即有可能幫助國防公司以相對有限的成本開發和生產新系統。根據目前獲得的結果,這種設想是短視的,由于 COVID-19 的原因,多個計劃被推遲,從而加大了兵力的能力差距,也增加了研發和采購成本,而原本預計這類資產的研發和采購成本是有限的。

2022 年 4 月,萊茵金屬公司宣布研制 LUNA NG,這是 EMT Luftgestützte Unbemannte Nahaufkl?rungs Ausstattung(LUNA)無人機的先進版本,該無人機自 2000 年代初開始在德國武裝部隊服役。新系統的續航時間為 12 小時,航程 100 千米,升限 5000 米,起飛重量 40 千克,最大有效載荷 30 千克。與其前身相比,"LUNA NG "可以采用偵察或戰斗配置,能夠掛載萊茵金屬公司最近與以色列 UVision 公司合作開發的 "Hero-R "旋轉翼隱蔽彈藥。如果說這種合作可以使其擁有最先進的作戰能力,那么值得注意的是,2017 年 7 月,德國聯邦國防軍獲得了開發 3 套無人系統的合同,每套系統配備 5 架無人機,最初預計將于 2020 年交付。然而,德國聯邦國防軍至今仍未收到其中任何一架無人機。

就法國而言,最新的軍事計劃法(Loi de Programmation Militaire,LPM)在 2024 年至 2030 年期間為無人機技術撥款 50 億歐元。巴黎強調愿意繼續投資海軍無人機,增加陸軍使用的戰術無人機數量,并開發法國制造的巡航彈藥。這批投資將為2019-2025年文件中開始的努力提供動力,但其中一些系統尚未投入使用,或最近才交付給最終用戶。"巡邏者 "無人機由賽峰集團研制,旨在取代老舊的薩基姆公司 "Sperwer "無人機。2016 年,巴黎簽署了一份價值 3.3 億歐元的合同,購買 14 架 "巡邏者 "無人機,后根據 2019-2025 LPM 修訂為 25 架。該系統本應于 2019 年投入使用,但直到 2023 年 2 月才獲得作戰使用認證,交付時間將持續到 2030 年。

結束語

自21世紀阿富汗戰爭和伊拉克戰爭以來,無人機在戰場上的作用開始增強,逐漸成為戰場上的關鍵航空資產,無論是對稱沖突還是非對稱沖突。這些系統的重要性不僅引發了全球范圍內的無人機采購競賽,也引發了全球范圍內的無人機研發競賽。由于無法進入由通用原子公司的 MQ-9 "死神 "和 MQ-1 "捕食者 "以及以色列航空工業公司的 "蒼鷺 "長期主導的西方市場,土耳其等開發出了一系列相互競爭的系統。這些系統比西方系統便宜,出口不附帶任何條件,近年來征服了非洲和亞洲市場。

歐盟國家不顧不同的作戰要求,專注于制造最好的 MALE 無人機,在生產方面落后了,很可能無法在全球無人機市場上找到一席之地。更糟糕的是,他們為建立一個共同系統所做的努力正阻礙他們填補二十年前就已發現的能力差距。正如歐盟過去的其他防務合作計劃所顯示的那樣,制定一個雄心勃勃的多國計劃可能會導致昂貴系統的延遲交付,而這些系統的技術特點一般,是所有相關操作要求之間的妥協造成的。

不幸的是,Eurodrone 項目似乎也遵循了這一邏輯:相關國家投入了大量時間和金錢,卻只得到了一個對最終用戶幾乎毫無用處的技術解決方案。微型化使高性能戰術無人機成為可能,其有效載荷非常有趣,能夠執行打擊任務,為地面兵力提供支持。這一趨勢在過去十年中不斷蔓延,但歐盟國家似乎無法(或不愿)發現這一趨勢。大多數歐盟國家過于專注于尋求歐洲無人機的折中解決方案,而低估了提高各自庫存中戰術無人機的航程和數量的緊迫性。考慮到歐洲不同防務公司的專業技術以及歐洲各國相似的作戰需求,歐盟只選擇一個或幾個方案來開發戰術無人機可能是更有效的決定。相反,最大的國防支出國則側重于開發本國的戰術無人機,或購買現成的產品,從而加深了市場的分散和對非歐盟生產商的依賴。

一方面,啟動新計劃似乎純粹是出于政治目的,如增加本國公司的生產以維持就業水平或創造新的就業機會,而不是軍事目的。例如,西班牙財政部最近批準投資 5 億歐元開發 Sistema Remotamente Tripulado de Altas Prestaciones(SIRTAP)戰術無人機,在 2023 年至 2031 年期間每年分八次付款。該系統由空中客車公司開發,由西班牙和哥倫比亞共同出資,預計將分別購買 27 架和 18 架。該飛行器的續航時間為 20 小時,飛行上限為 6 000 公里,最大起飛重量為 750 公斤,有效載荷為 150 公斤。這些特點與萊昂納多公司的 FALCO EVO 幾乎相同,據報道,FALCO EVO 已在幾個中東國家使用,但不在任何歐洲客戶的庫存中。

另一方面,國家偏好迫使預算有限或有緊急行動要求的國家采購非歐盟的現成產品。波蘭就是這種情況,它在 2021 年 5 月訂購了四架 Bayraktar TB2 無人機,從而成為歐盟的第一個用戶。波蘭還與通用原子公司簽訂了數架 MQ-9A "死神 "的租賃協議,為最終購買做準備。2023 年 4 月,羅馬尼亞成為 "拜拉克塔 "TB2 的另一個歐盟用戶,以 2.8 億歐元的價格訂購了 18 架無人機。

圖:發射軌道上的 Luna NG 無人機。 圖片來源:萊茵金屬公司

如果有強大而持久的政治意愿,有兩種趨勢仍有可能幫助歐盟恢復元氣,并再次加入這場競爭。首先,努力推進有意義的合作計劃。2021 年,西班牙、德國、葡萄牙、羅馬尼亞和斯洛文尼亞決定在永久結構化合作(PESCO)框架內啟動下一代小型 RPAS(NGSR)項目。該項目由西班牙牽頭,旨在開發一種多用途、下一代戰術無人機,航程約 200 公里,續航時間 5 至 10 小時。該系統應能快速部署,以支持陸地、空中和海上領域的軍事行動,也可用于執法、災害管理和其他民事任務。第一架原型機應于 2026 年準備就緒,測試應于 2027 年完成,開發工作與 "歐洲軍艦 "同步進行。該系統可能是歐盟資金對采購影響的一個有趣的試驗平臺,因為一旦投入使用,歐洲防務基金將支持該系統的聯合采購。

其次是鮮為人知的希臘專有技術。盡管希臘在本地制造無人機方面擁有豐富而持久的經驗,但它并沒有成為合作計劃的核心。希臘航空工業公司(HAI)的 "飛馬 "無人機于 1979 年開始研制,本世紀初交付希臘空軍,2005 年推出升級版 "飛馬 II"。考慮到土耳其在無人機領域的自信和相關技術訣竅,希臘決定在繼續向國外--主要是以色列--采購的同時,增強本國的生產能力。2022 年 9 月,希臘航空航天研究所和亞里士多德大學、塞薩利大學和德謨克利特大學展示了 Archytas,這是一種多用途、兩用、VTOL 無人機,具有強大的監視和偵察能力。2023 年 1 月,雅典宣布聯合體還將開發 Grypas 作戰無人機。與前者相比,Grypas 的結構更加模塊化,有效載荷更大,第一架原型機預計將于 2025 年面世。希臘將正式成為第一個客戶,但其他愿意購買歐洲無人機的國家可能會陸續購買。

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近年來,無人機在武裝沖突中被用于各種目的,從情報、監視和偵察行動到反武力打擊。無人機技術的發展日新月異。從這種新的現代戰爭形式中可以吸取各種經驗教訓。

1.神風無人機:游戲改變者還是新的啞彈?

在最近的沖突中,被稱為 "自殺式無人機 "或 "神風特攻隊無人機 "的新型致命、不可預測和單向一次性無人駕駛航空武器系統在沖突中發揮了重要作用。在長達六周的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突中,除了土耳其 Bayraktar TB2 型常規無人機外,阿塞拜疆還部署了被稱為 "IAI Harop "的以色列神風特攻隊無人機來對付亞美尼亞。這些無人機甚至在到達前線之前就摧毀了亞美尼亞的裝甲部隊及其后勤。同樣,像 AeroVironment Switchblade、Phoenix和 Zala Lancet-3 這樣的神風特攻隊無人機也在正在進行的俄烏沖突中造成了嚴重破壞。

它們體積小、成本低、可擴展,因此在戰斗中非常有效。與使用戰斗機發射導彈并確保導彈安全返航相比,各國更傾向于使用神風特攻隊無人機,因為這種無人機可以將自己變成武器,而不需要任何返航麻煩。與大型戰斗無人機不同,這些神風特攻隊無人機在低空低速飛行時產生的視覺、聲學和熱學信號都很低。因此,傳統的防空系統完全無法探測到它們。但是,如果一架自殺式無人機或 "神風特攻隊 "沒有爆炸怎么辦?幾個月前,烏克蘭就發生過這種情況,一架四英尺寬、棕褐色、飛機形狀的俄羅斯神風特攻隊無人機在基輔地區從天而降,直接墜入地面,撞擊時沒有發生任何爆炸。這一事件被烏克蘭部隊發現,并受到媒體關注。3 這一事件被烏克蘭部隊發現,并受到媒體關注。雙方可能都有許多此類未爆炸神風特攻隊的案例,但都未被發現和報告。這種未爆炸的無人機今后會怎樣呢?

必須指出的是,在各種歷史戰爭和沖突中,集束炸彈造成的未爆彈藥或啞彈的發現和拆除仍然是全球軍備控制和裁軍制度中的一個重大問題。無論是意大利干涸的河流、倫敦的建筑工地,還是越南、伊拉克和阿富汗的城市,這些爆炸 "反芻動物 "都對環境和人類生命構成了危險的長期威脅。神風特攻隊無人機在當代沖突中的大規模發展和投入使用將進一步加劇這一代人的危機。

2. 情報、監視和偵察(ISR)行動的新時代

美國國防部(DOD)將 ISR 定義為 "綜合行動和情報活動,同步整合傳感器、資產和處理、開發和傳播系統的規劃和運行,直接支持當前和未來的行動"。ISR 處于規劃、軍事行動和評估的十字路口。情報是系統觀測、收集、處理、整合、評估、分析和解釋航空航天、網絡空間、地表和地下信息的最終產物。這些情報將有助于指揮官識別作戰環境中的威脅和機會,識別敵人的弱點和欺騙行為,保護其資產和盟軍。

ISR 無人機在當代沖突中發揮了獨特而創新的作用。在納戈爾諾-卡拉巴赫沖突的早期階段,阿塞拜疆將 11 架蘇聯時代的 AN-2 慢速飛機改裝成無人機,用于 ISR 目的。阿塞拜疆還利用特殊的 ISR 無人機來確定亞美尼亞部隊、火炮和防空系統的位置,這些部隊、火炮和防空系統后來被神風特攻隊無人機摧毀。同樣,在俄烏沖突期間,烏克蘭軍方使用了約 600 架 ISR 無人機監視俄羅斯軍隊的動向,確定軍事目標的性質和位置,并利用這些信息實施軍事打擊。考慮到 ISR 無人機的高效性,五角大樓為促進烏克蘭與俄羅斯的斗爭而提供的價值 7.75 億美元的新安全一攬子計劃包括 15 架 "掃描鷹 "無人機,用于對俄羅斯進行額外的 ISR、直接態勢感知和部隊保護。

3. 歡迎來到地獄:信息戰的擴張

近日,22 秒的無人機畫面在不同的社交平臺上瘋傳,顯示烏克蘭無人機襲擊俄羅斯軍隊的畫面。今年早些時候,烏克蘭軍隊總司令的官方臉書主頁首次發布了土耳其制造的巴伊拉克塔爾TB2無人機攻擊俄軍的航拍畫面,并配文:"歡迎來到地獄!" 這不僅顯示了無人機攻擊如何使戰場成為地獄,也顯示了這一畫面如何使信息空間成為對手的地獄。無人機拍攝戰場實況圖片和視頻的能力不僅有利于展示軍事成果,也有助于反擊信息空間的宣傳。一方面,這些鏡頭在社交媒體和智能手機上的廣泛傳播彰顯了軍人的英雄氣概和勇氣,但另一方面,它也將戰爭地獄帶到了普通民眾的掌心,引發了大范圍的二次創傷。

4. 力量倍增器與決定性因素

無人機戰爭在最近兩場重大沖突中的成功引發了一場關于傳統空中和陸地力量結構重要性的激烈辯論。許多專家開始高談闊論,比如現代戰爭都是無人機戰爭,空中轟炸、戰斗機和坦克戰的時代已經過去。但也有專家認為,無人機戰爭的作用被夸大了。因此,我們有必要研究一下這些無人機在這些沖突中取得成功的因素及其可靠性。

阿塞拜疆無人機不僅為提供先進的 ISR 做出了貢獻,而且還在前線以外的地區進行了精心策劃的高價值反擊。它們成功摧毀了亞美尼亞的大量防空設施、坦克、炮兵部隊、補給線和后勤。這里的第一個問題是,為什么阿塞拜疆寧愿選擇無人機襲擊而不是使用彈道導彈。許多專家認為,導彈庫存有限可能是一個原因。另一個潛在原因是沖突的范圍和規模有限。盡管國際社會對沖突升級表示嚴重關切,但沖突并未超出納戈爾諾-卡拉巴赫地區。雙方都有意控制沖突。這意味著無人機戰爭在有限和迅速的戰爭或沖突中非常有效。在戰略層面或長期沖突中,無人機是否會成為同等規模的決定性因素?答案是否定的。在長期沖突中,無人機只能在選擇性作戰環境中充當使能技術或力量倍增器。

這就引出了第二個調查領域。亞美尼亞為何如此失敗?亞美尼亞主要依靠俄羅斯的 S-300 防空系統,這是一種過時的技術,主要是針對導彈而不是無人機設計的。這就產生了一種假設,即反無人機防空系統、電子戰或其他技術(如定向能武器系統)將大大降低無人機戰的成功率。如果假設成立,那么俄羅斯為何無法有效反擊烏克蘭的無人機戰?許多俄羅斯以及國際防務分析家都曾多次提出這個問題。在無人機作戰領域,俄羅斯并不是一個幼稚的軍事大國。俄羅斯在敘利亞的無人機作戰中積累了豐富的經驗。除無人機群外,俄羅斯還在敘利亞操作數千架單兵作戰無人機。此外,俄羅斯正在用先進的 Krasukha-4 電子戰系統和其他六種防空系統(即 PantsirS1、Osa-AKM、S-125 Pechora-2M、Buk-M2E、S-200VE Vega 和 S-400 Triumph)保護其在敘利亞的基地。因此,可以說烏克蘭無人機戰的成功是由于俄羅斯應對不足,而不是無人機戰的實際潛力。

5. 重新定義無人機在全球反恐戰爭中的作用

自 "9-11 "事件以來,全球反恐戰爭使得 "無人機襲擊 "這一術語變得常見而又充滿爭議。美國發起了數次反恐行動,使用 "捕食者 "無人機識別并擊斃恐怖分子。在過去二十年中,各國主要保留了對無人機研究、開發和部署的控制權。然而,過去幾年無人機技術的快速商業化導致了這些無人機被恐怖組織使用的威脅。由于可用數據有限,對這一新興威脅的基本特征、范圍和規模的討論較少。自 2016 年以來,在 76 起恐怖襲擊中使用了無人機,造成 50 人死亡,132 人受傷。在這 76 次襲擊中,27 次為單獨襲擊,9 次為協同襲擊。令人驚訝的是,這些襲擊中有 22% 使用了無人機群技術。13 2018 年,使用兩架 GPS 制導無人機暗殺委內瑞拉總統馬杜羅的未遂事件和由 13 架自制空中無人機組成的無人機群襲擊俄羅斯在敘利亞的兩個軍事基地就是兩個典型的例子。14 然而,無人機技術的不斷進步及其可攜帶的有效載荷可能導致未來更具破壞性的襲擊。

總之,使用無人機作戰的當代沖突在范圍、規模和目標方面各不相同。除了幾種常見的無人機系統外,不同國家在不同地形使用不同的無人機,得到的對手反應也不盡相同。與傳統而昂貴的戰斗機機隊相比,無人機機隊的建造和維護簡單易行,成本效益高。因此,對于小國來說,無人機是一個更好的選擇,尤其是在有限的沖突中對抗其他小國時,可以迅速獲得利益。然而,無人機在長期沖突中只能起到增強戰斗力的作用。到目前為止,還沒有無人機能力相當的大國之間發生無人機戰爭的例子。各國正在開發反無人機或反無人機系統,同時也在重新審視其軍事理論和戰爭戰略。無人機系統的設計、開發和操作也在不斷發展。此外,無人機啞彈和非國家行為者獲取無人機技術的問題也是當代風險,在未來幾年可能迅速發展成為重大威脅。這些當代沖突證明,無人機是 21 世紀戰爭的重要組成部分,它們將繼續存在。現在,就看各國如何加強無人機游戲以實現其軍事目標了。

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人們常說,將軍們準備打下一場戰爭,就像他們打上一場戰爭一樣。對于美國的核威懾戰略和政策,人們也經常這么說,軍方經常被指責未能擺脫冷戰思維。然而,今天的環境與三十年前冷戰結束時有很大不同。美國正發現自己處于一個必須面對兩個核對手的世界。當一個有核的朝鮮和一個接近有核的伊朗加入到這個環境中時,美國面臨的挑戰變得更加困難。

今天,美國有可能無法適應其對手對戰爭的理解,也無法把握對核威懾的相應影響。2016年,前參謀長聯席會議主席約瑟夫-鄧福德將軍宣稱:"在適應今天戰爭特征的變化方面,我們已經落后了,在很多方面都是如此。" 2022年2月,有些人不相信俄羅斯總統弗拉基米爾-普京會對烏克蘭發動全面入侵,盡管俄羅斯明顯在集結軍隊,美國也發出了警告。現在,戰爭已經進行了200多天,烏克蘭預計將在一周內遭受失敗,正在通過創新地使用新技術和混合戰爭將俄羅斯軍隊趕出烏克蘭。

在戰爭初期,由于俄羅斯軍隊表現不佳,普京威脅要對北大西洋公約組織(NATO)使用核武器--也許是期望這種威脅會導致北約成員國結束對烏克蘭的物質支持。這一威脅并沒有達到預期效果。在普京核威脅的陰影下,烏克蘭正在發動一場成功的混合戰爭,其中包括常規沖突、不對稱沖突和維持西方支持的大規模努力。俄羅斯的虛假/誤導宣傳在戰爭的相對早期就失敗了,但使用核的威脅仍然存在。

烏克蘭的長期沖突,即入侵前后的沖突,為反思混合沖突的核問題提供了機會。有一些問題值得評估。首先,核武器將在混合戰爭中發揮什么作用?第二,隨著國際體系向三極化發展,可以期待看到哪些類型的變化?第三,如果對手選擇使用核武器來支持戰略目標,美國如何將核升級的風險降到最低,或對其進行管理?以下幾頁將試圖解決這些問題

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所謂的殺手機器人已經到來,由人工智能支持的自主武器將成為未來戰爭的一個突出特征。在國際競爭者開發這些系統的背景下,在國際和多國公司的關注下,國家安全委員會關于人工智能的最后報告判斷,這些類型的無人駕駛武器可以而且應該以符合國際人道主義法律的方式使用,適用人類授權的使用條件和適當的設計和測試。人工智能支持的自主性及其軍事應用帶來了這些技術的基本風險,它們在無人武器中的使用進一步挑戰了軍隊在國際人道主義法和正義戰爭理論框架內尋求合法使用。因此,倫理學提供了優越的概念載體,以任命和授權人類授權者和使用者,并從質量上確定什么是 "適當的 "設計和測試。國防部的 "人工智能準備部隊運動 "所確立的七個人工智能工作者原型中的每一個都應該應用與角色相關的、與人工智能有關的道德規范,以充分實現《最后報告》中所確立的條件,并保留和支持控制暴力壟斷所必需的人性。對道德教育的需求單獨和集體地滲透到每個原型中,美國防部必須認識到公共/私人伙伴關系的價值,以充分考慮這些條件。

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人工智能(AI)的進步為世界各地的軍隊帶來了巨大的機遇。隨著人工智能軍事系統日益增長的潛力,一些活動人士敲響了警鐘,呼吁限制或完全禁止一些人工智能武器系統相反,對人工智能武器控制持懷疑態度的人認為,人工智能作為一種在民用背景下開發的通用技術,將異常難以控制人工智能是一項具有無數非軍事應用的賦能技術;這一因素使它有別于其他許多軍事技術,如地雷或導彈由于人工智能的廣泛應用,絕對禁止人工智能的所有軍事應用可能是不可行的。然而,有可能禁止或規范特定的用例。國際社會有時在禁止或管制武器方面取得了不同程度的成功。在某些情況下,例如禁止永久致盲激光,武器控制迄今為止效果顯著。然而,在其他情況下,例如試圖限制無限制的潛艇戰或對城市的空中轟炸,國家未能在戰爭中實現持久的克制。各國控制或管制武器的動機各不相同。對于特別破壞政治或社會穩定、造成過多平民傷亡或對戰斗人員造成不人道傷害的武器,各國可設法限制其擴散。本文通過探索歷史上試圖進行軍備控制的案例,分析成功和失敗,研究了軍備控制在人工智能軍事應用中的潛力。論文的第一部分探討了現有的有關為什么一些軍備控制措施成功而另一些失敗的學術文獻。然后,本文提出了影響軍備控制成功的幾個標準最后,分析了人工智能武器控制的潛力,并為政策制定者提出了下一步措施。歷史上試圖進行軍備控制的詳細案例——從古代的禁令到現代的協議——可以在附錄a中找到。歷史告訴我們,政策制定者、學者和民間社會成員今天可以采取具體步驟,提高未來人工智能軍備控制成功的機會。這包括采取政策行動,塑造技術發展的方式,并在所有層面加強對話,以更好地理解人工智能應用可能如何在戰爭中使用。任何人工智能武器控制都將具有挑戰性。然而,在某些情況下,軍備控制在適當的條件下是可能實現的,今天的一些小步驟可以幫助為未來的成功奠定基礎。

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小型無人駕駛飛機系統(sUAS)的指數式增長為美國防部帶來了新的風險。技術趨勢正極大地改變著小型無人機系統的合法應用,同時也使它們成為國家行為者、非國家行為者和犯罪分子手中日益強大的武器。如果被疏忽或魯莽的操作者控制,小型無人機系統也可能對美國防部在空中、陸地和海洋領域的行動構成危害。越來越多的 sUAS 將與美國防部飛機共享天空,此外美國對手可能在美國防部設施上空運行,在此環境下美國防部必須保護和保衛人員、設施和資產。

為了應對這一挑戰,美國防部最初強調部署和使用政府和商業建造的物資,以解決無人機系統帶來的直接風險;然而,這導致了許多非整合的、多余的解決方案。雖然最初的方法解決了近期的需求,但它也帶來了挑戰,使美國防部跟上不斷變化問題的能力變得復雜。為了應對這些挑戰,美國防部需要一個全局性的戰略來應對無人機系統的危害和威脅。

2019年11月,美國防部長指定陸軍部長(SECARMY)為國防部反小型無人機系統(C-sUAS,無人機1、2、3組)的執行機構(EA)。作為執行機構,SECARMY建立了C-sUAS聯合辦公室(JCO),該辦公室將領導、同步和指導C-sUAS活動,以促進整個部門的統一努力。

美國防部的C-sUAS戰略提供了一個框架,以解決國土、東道國和應急地點的sUAS從危險到威脅的全過程。國防部的利益相關者將合作實現三個戰略目標:(1)通過創新和合作加強聯合部隊,以保護國土、東道國和應急地點的國防部人員、資產和設施;(2)開發物資和非物資解決方案,以促進國防部任務的安全和可靠執行,并剝奪對手阻礙實現目標的能力;以及(3)建立和擴大美國與盟友和合作伙伴的關系,保護其在國內外的利益。

美國防部將通過重點關注三個方面的工作來實現這些目標:準備好部隊;保衛部隊;和建立團隊。為了準備好部隊,國防部將最大限度地提高現有的C-sUAS能力,并使用基于風險的方法來指導高效和快速地開發一套物質和非物質解決方案,以滿足新的需求。為了保衛部隊,國防部將協調以DOTMLPF-P考慮為基礎的聯合能力的交付,并同步發展作戰概念和理論。最后,作為全球首選的軍事伙伴,國防部將通過利用其現有的關系來建設團隊,建立新的伙伴關系,并擴大信息共享,以應對新的挑戰

通過實施這一戰略,美國防部將成功地應對在美國本土、東道國和應急地點出現的無人機系統威脅所帶來的挑戰。在這些不同操作環境中的指揮官將擁有他們需要的解決方案,以保護國防部人員、設施、資產和任務免受當前和未來的無人機系統威脅。

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