自航空出現以來,技術一直在改變著空戰的面貌。20 世紀 70 年代微電子技術的進步使空戰更具殺傷力和決定性,正如 20 年后 1991 年海灣戰爭的巨大成功所證明的那樣。蘇聯解體后,空中優勢立即成為美國大戰略的工具之一,確保了其對領空和大氣層外空間幾乎無可爭議的統治地位。
為了對抗這種不對稱優勢,俄羅斯等建立了反介入和區域拒止(A2/AD)態勢,主要目的是對抗西方空軍相對優勢,但已逐漸演變為以遠程打擊、防空和反太空資產為基礎,并以網絡戰和電子戰(EW)為手段,建立庇護工具。
烏克蘭戰爭的緊張局勢清楚地表明,國家間的競爭進入了一個以缺乏對使用武力的限制、技術水平的提高和對共同空間的爭奪為特征的時代。在這一新的戰略背景下,對不同環境控制權的爭奪正悄然表明空中力量以其主要形式的回歸,即使用武力實現或爭奪對領空的控制權。與空中環境對抗相伴的技術動態提出了新興技術及其可能對空戰造成的潛在破壞的問題。本文擬通過概述航空航天行動的未來,對此提出一些見解。
烏克蘭沖突中明顯缺乏空中優勢可能會讓人錯誤地認為,未來的高強度交戰可以在沒有空中掩護的情況下進行。然而,面對日益增長的威脅,掌握制空權比以往任何時候都更加重要。首先,因為沒有空中掩護,地面部隊很容易遭到敵人的轟炸,而且空中力量是 C4ISR 鏈中的重要一環,即使在困難的電子戰環境中也能進行深入打擊。在未來可能發生的沖突中,獲得暫時的空中優勢對于在多域作戰(MDO)框架內形成局部 "超優勢氣泡 "仍然至關重要。特別是,空中力量將是多傳感器和多效應器網絡中的一個環節,它將為敵方提供作戰優勢。空中力量非但不會被邊緣化,反而會不斷擴大,以滿足質量和數量優勢、電磁頻譜指揮、MDO 集成和互操作性等方面的需求。
為了應對這些挑戰,對抗 2014 年已達到技術均勢的對手,美國推出了 "第三次補償戰略",利用其技術優勢,從人工智能(AI)和機器人領域的進步中獲益。這一補償戰略尤其依賴于新興能力與新使用概念的結合,其核心是無人機和自主系統的使用。與任何戰略一樣,它也有辯證的因素,因為俄羅斯等大國的裝備戰略可被解讀為對抗美國第三次抵消戰略的運動。由于 C4ISR 架構和連通性在美國作戰概念中的重要性與日俱增,莫斯科等試圖增強其反 C4ISR 和電子戰能力。在智能化戰爭方法中,人工智能、云計算和蜂群作戰等技術將發揮重要作用,甚至改變勝利條件本身。
要充分考慮新興技術和顛覆性技術對空戰的影響,就必須勾勒出清晰的輪廓。首先,需要考慮戰略文化、國家創新體系和可能的交戰場景,同時整合當前的能力趨勢和現有的作戰命令。其次,需要設定一個足夠遙遠的遠景,以便現在仍在出現的技術能夠達到必要的成熟度,從而對空中力量的使用產生重大影響。反之,必須將那些發展過于不確定或其預測成熟度將超出合理范圍的技術排除在外。因此,2040 年似乎是一個明智的選擇。第三,由于空中力量有不同的方面,而且它有助于實現部隊和政治力量所要求的效果,因此似乎應該把重點放在技術密集程度最高的任務上。這并不意味著空中力量其他應用領域的技術中斷不會產生重大的戰略影響,而是說技術構件及其在未來作戰環境中的多重互動構成了可能導致出現新的使用概念和大幅提高戰場軍事效率的因素之一。
到 2040 年,最新一代空戰系統的首批作戰能力應該已經公布。到那時,美國也將把 "下一代空中優勢"(NGAD)計劃及其配套的無人機(被稱為 "協同作戰飛機")納入其庫存,它們將與大約 225 架 B-21 一同服役。屆時,高超音速巡航導彈、反 IADS 導彈和超遠程空對空導彈將擴大空載彈藥的范圍。它們將為美國空軍提供相當于歐洲Meteor、俄羅斯 R-37M 和中國 PL-17 的導彈,估計射程約為 400 公里。
歐洲人及其合作伙伴將開始使用來自全球空中作戰計劃(GCAP)和未來空中作戰系統(FCAS)的首批裝備及其相關無人機。
預計俄羅斯將有不少于 76 架蘇-57 "費倫 "隱形戰斗機和蘇-70 "奧霍特尼克-B "戰斗無人機加入其武器庫。
屆時,各種型號的殲-20 和殲-31 也將在中國空軍和海軍服役。各種各樣的無人機可能會為這一戰斗機群錦上添花,為中國提供全新的能力。WZ-8超音速偵察無人機、GJ-11、WZ-3000和FH-97隱形作戰無人機、FH-95電子戰無人機以及WZ-7 "翔龍 "和 "神鷹 "等高空長航時(HALE)偵察無人機都值得一提。后者有一個雙層機身,機身上裝有一個低頻雙靜態雷達,有可能用于探測隱形飛機。這也將改變美國對武裝對抗代價的戰略計算。決不能忘記衛星群在每個戰略競爭者的 C4ISR、目標定位和預警方面所發揮的主導作用。
在這種戰略環境下,新興技術和顛覆性技術會帶來什么?在確定其前景之前,首先需要了解它們是什么,然后再看它們能給空戰帶來什么變化。新興技術和顛覆性技術有多種定義。歐洲防務局(EDA)和北約就新興技術和顛覆性技術(EDT)的主要應用領域達成了一致,但在解釋上有所不同: 歐洲防務局認為,這些技術將在一兩代人的時間內導致戰爭方式的根本改變,而北約則將破壞性技術與新興技術區分開來。此外,北約還補充說,這些技術可能結合在一起,導致顛覆性應用的發展,并與智能、互聯、分布式數字系統交叉連接。盡管如此,這些詞匯并沒有為這些技術在航空航天領域的顛覆性潛力提供一個實用的視角。因此,不得不求助于其他更具操作性的分類方法,詳細說明技術構件本身。《關鍵技術追蹤》已統計出 44 項,而其他分類則統計出近 200 項可能在未來三十年影響軍事安全的技術。在法國,2022 年國防創新政策參考文件詳細介紹了新興國防技術:量子探測器(如超穩定微型微型原子鐘和頻譜分析儀)、隱形材料、彈道防護、高溫材料、功能性紡織品、制造添加劑、雷達處理、新光電技術(如激光源)、主動式 3D 圖像和能源效率等。
似乎正在演變的航空航天作戰環境是軍事能力轉型復雜動態的一部分。其趨勢是減少火力和防護,以提高速度、射程和精確度,以及有助于贏得探測和規避競爭的能力。因此,可以根據新興技術和顛覆性技術對空中力量以下特征的潛在影響對其進行任意分類:速度、射程、精確度、探測、規避、飽和度、電磁頻譜指揮和力量生成。下表列出了新興技術和顛覆性技術在未來航空航天活動中的可能用途。
表1:用于空戰的新興和顛覆性技術的非詳盡表
雖然不可能對表中所示的每種情況都進行詳細說明,但很明顯,其中一些技術破壞有可能極大地改變空戰的面貌。正如新型材料和推進手段的開發將提高航程、精度和速度一樣,人工智能、自主系統和連通性也將有助于加快交戰周期。它們將共同提升人類決策者在人機協作中的重要性。在這種情況下,人工智能將從能夠收集、計算、解釋、共享并在人類設定的參數限制內采取行動的智能體分布式網絡中產生一個敏捷的群體。
新美國安全中心(CNAS)副總裁兼科學主任保羅-夏爾提醒我們,在數字時代,軍事力量的衡量標準已經發生了變化。艦艇、飛機、坦克和地面部隊仍然重要,但更重要的是它們的數字化能力:探測敵情的傳感器、數據處理算法、傳輸信息的網絡、做出決策的適當 C2(指揮與控制)以及打擊目標的智能彈藥。日本采辦、技術與后勤局(ATLA)GCAP 計劃負責人 Masaki Oyama 將軍指出,雖然綜合通信系統(ICS)和機載電子設備(綜合傳感與非動能效應--ISANKE)的成本可能達到計劃總成本的 25%(而前幾代計劃的成本約為 10%至 15%),但它們對系統整體軍事效能的貢獻可能超過 50%,這就是正在進行的轉型的證明。
隨著 2023 年 3 月 "陣風 "F4.1 標準的認證,空天軍也站在了當前變革的前沿。據說,這一標準尤其能提高數據交換能力,更好地防范網絡威脅。法國現在正站在進入聯網協同作戰時代的前沿,從而為實現 FCAS 鋪平道路。
面對日益加劇的威脅,必須以敏捷性、反應能力和應變能力作為使用空中力量的戰略思想的指導。例如,美國 "敏捷戰斗部署"(Agile Combat Employment)等新后勤概念的發展,可以使部隊的組建和部署更具反應性。在這方面,新興技術也將起到決定性作用,需要在有利于作戰、技術和后勤互操作性的整體方法中加以考慮。
最后,應該牢記的是,任何創新都是技術、用途和意愿三者結合的結果。因此,未來空中作戰的勝利既取決于飛行員對新興技術的運用,也取決于部隊是否愿意進行必要的轉型,以適應新的戰爭現實。在未來的沖突中,數字化轉型將是現代化挑戰的核心,因為它是最具顛覆性技術的催化劑。未來空軍的作戰優勢將取決于此。
參考來源:Rapha?l BRIANT,法國國際關系與戰略總局(DGRIS)
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
美國《2022年國防戰略》以及美國高級國防和情報官員都確定了一些新興技術,這些技術可能在未來幾年對國家安全產生顛覆性影響。這些技術包括:
隨著這些技術的不斷成熟,它們可能會對國家監督、國防授權和撥款、軍事行動概念以及未來戰爭產生重大影響。
盡管國際上對人工智能沒有正式定義,但決策者通常使用人工智能一詞來指能夠達到人類認知水平的計算機系統。人工智能又分為三類:狹義人工智能、廣義人工智能和人工超級智能。狹義人工智能系統只能執行其接受過訓練的特定任務,而通用人工智能系統則能夠執行廣泛的任務,包括未接受過專門訓練的任務。人工超級智能是指在大多數任務中都能超越人類認知水平的系統。通用人工智能系統和人工超級智能目前尚不存在,而且可能永遠不會存在。
狹義人工智能目前正被各國納入一些軍事應用中。這些應用包括但不限于情報、監視和偵察;后勤;網絡行動;指揮和控制;以及半自動和自動車輛。這些技術的部分目的是增強或取代人類操作員,使他們能夠從事更復雜、認知要求更高的工作。此外,人工智能支持的系統可以:(1)比依賴操作員輸入的系統反應快得多;(2)應對可用于分析的數據量呈指數級增長;以及(3)實現新的作戰概念,如蜂群(即無人駕駛飛行器自主協調以完成任務的合作行為),通過壓倒對手的防御系統而獲得作戰優勢。
然而,狹義人工智能可能會帶來一些挑戰。例如,此類系統的訓練數據或模型可能會導致算法偏差。研究人員曾多次發現,人工智能面部識別程序中存在種族偏見,原因是訓練系統的圖像缺乏多樣性,而一些自然語言處理程序則存在性別偏見。這些偏見可能會對人工智能在軍事領域的應用產生重大影響。
致命自主武器系統(LAWS)是一類能夠獨立識別目標定位,并在無需人工控制的情況下使用機載武器系統攻擊和摧毀目標的武器系統。致命性自主武器系統需要計算機算法和傳感器套件將目標分類為敵對目標,做出交戰決策,并引導武器攻擊目標。這種能力將使系統能夠在傳統系統可能無法運行的通信降級或屏蔽環境中運行。
致命性自主武器系統尚未得到廣泛開發,一些高級軍事和國防領導人已對此類系統投入實戰的道德問題表示擔憂。例如,在美軍 2017 年參議院軍事委員會的證詞中,時任參謀長聯席會議副主席的保羅-塞爾瓦上將表示:"我認為,讓機器人來負責是否奪走人的生命是不合理的。" 目前,國內和國際法律都沒有禁止開發致命性自主武器系統;不過,一個由政府專家組成的國際小組已經開始討論這個問題。約有 30 個國家出于倫理考慮,呼吁對致命性自主武器系統實行先發制人的禁令,而其他國家則呼吁對其開發和使用進行正式監管或制定指導方針。美國防部第 3000.09 號指令為致命性自主武器系統的開發和實戰化制定了部門準則,以確保其符合 "戰爭法、適用條約、武器系統安全規則和適用的交戰規則"。
包括美國在內的一些國家正在研制高超音速武器,其飛行速度至少為 5 馬赫。高超音速武器分為兩類:
高超音速滑翔飛行器(HGV)由火箭發射,然后滑翔到目標定位。(當高超音速滑翔飛行器與火箭助推器配合使用時,產生的武器系統通常被稱為高超音速助推-滑翔武器)。
高超音速巡航導彈(HCM)在整個飛行過程中都由高速發動機提供動力。
與彈道導彈相比,高超音速武器不遵循彈道軌跡,可以在飛往目的地的途中進行機動,因此很難對其進行防御。目前,還沒有針對高超音速武器的防御措施,專家們對高超音速導彈防御方案的經濟承受能力和技術可行性也存在分歧。
根據公開報道,俄羅斯已于 2019 年 12 月投入使用其首款高超音速導彈--Avangard,并于 2023 年投入使用其首款高超音速巡航導彈--Tsirkon。相比之下,美國尚未投入使用高超音速武器。
分析家們對高超音速武器的戰略意義存在分歧。一些人認為有兩個因素可能會對戰略穩定產生重大影響:(1)武器飛行時間短,這反過來又壓縮了反應時間;(2)飛行路徑不可預測,這可能會造成武器目標定位的不確定性,從而在發生沖突時增加誤判或意外升級的風險。另一些分析家則認為,高超音速武器的戰略影響微乎其微,因為俄羅斯等美國的競爭對手已經具備了用洲際彈道導彈打擊美國的能力,這些導彈在發射禮花彈時可以壓垮美國的導彈防御系統。
美國防部將定向能(DE)武器定義為使用集中電磁能而非動能來 "使敵方設備、設施和/或人員喪失能力、造成損害、使其癱瘓或摧毀 "的武器。定向能武器--通常被俗稱為 "激光"--可被地面部隊用于反火箭、火炮和迫擊炮(CRAM)或短程防空(SHORAD)任務。與現有的常規系統相比,這種武器單發成本低,彈倉幾乎無限,可以成為防御導彈禮炮和無人駕駛飛行器群的有效手段。從理論上講,鑒于其光速飛行時間,定向能武器還可為助推階段導彈攔截提供選擇;然而,與高超音速導彈防御一樣,專家們對這一應用的經濟可行性和技術可行性存在分歧。
高能微波(HPM)武器是高能微波武器的一個子集,可作為一種非動能手段,在發生沖突時使電子設備、通信系統和簡易爆炸裝置失效。此外,美國軍方曾探索在非致命的 "熱射線 "系統中使用高功率微波武器來控制人群,但可能出于道德和操作方面的考慮,該系統被召回。
生物技術利用生命科學進行技術應用。生物技術的一些發展對國家安全具有潛在影響。正如 2018 年政府問責局(GAO)的一份報告所指出的,美國國防部、國務院(State)、國土安全部(DHS)以及國家情報總監辦公室(ODNI)都評估認為,生物技術(如低成本基因編輯工具 CRISPR-Cas9)具有 "改變基因或創建 DNA 以改造植物、動物和人類 "的潛力。此類生物技術可用于提高(或降低)軍事人員的性能。合成生物技術的擴散--用于創造自然界不存在的遺傳密碼--可能會增加能夠制造化學和生物武器的行為者的數量",此外還能制造出適應性偽裝、隱形裝置或更輕、更強、有可能自我修復的人體和車輛裝甲。美國的對手在研究和應用生物技術方面可能不會那么拘束,尤其是在涉及人體性能改造和生物武器方面。
采用量子物理學原理的量子技術尚未達到成熟階段,但它可能對加密和隱形技術的未來產生重大影響。美國政府問責局報告稱,美國防部、國務院、國土安全部和國防情報局已評估認為,"量子通信可使對手開發出美國人員無法攔截或解密的安全通信。量子計算可能使對手解密[非機密、機密或敏感]信息,從而使他們能夠將美國人員和軍事行動作為目標定位"。
量子技術還可應用于其他軍事領域,如量子傳感,理論上可大大改進潛艇探測,使海洋變得 "透明"。這反過來又會對美國海基核威懾力量的生存能力產生影響。量子傳感還能提供替代性的定位、導航和定時選擇,理論上可以讓軍隊在全球定位系統降級或被全球定位系統拒絕的環境中繼續全力作戰。不過,量子態的脆弱性可能會限制量子技術的軍事應用,因為量子態可能會被微小的移動、溫度變化或其他環境因素破壞。
二戰中,地面、空中、海上和電磁頻譜的新技術推動了系統性的調整,并導致了大規模聯合兩棲作戰、大規模戰略轟炸、遙控空中攻擊武器的初步試驗,以及聯合作戰和地面空陸協作。各種新技術、動員工業界大規模生產這些技術,以及它們與新思想和舊軍事體制的結合,為在西歐擊敗納粹奠定了基礎。
新技術往往需要更新舊觀念、舊戰略以及人類為戰爭做準備的舊方法。自第一次工業革命以來,新技術不斷涌入軍事機構,盡管頻率越來越高。然而,每隔一段時間,就會有一項新技術迫使戰爭的開始、進行和結束方式發生顛覆性的轉變。無人系統——目前在能力、質量和數量上正經歷著一種寒武紀式的爆炸——似乎就是這樣一種技術。
無人系統在成本和能力上差別很大,并采用遙控、半自主和自主行動模式。在空中和海上環境中得到驗證的實用性預示著,在許多不同類型的人-人工智能綜合團隊中,軍事行動將向所有領域的轉型過渡。盡管無人駕駛航空系統具有顛覆性,但其本身并不能改變戰爭。相反,新的能力組合使轉型成為可能。
這種轉型最重要的影響是,戰斗空間的信息——傳統上由數量有限的高需求傳感器和分析信息的分級分配所控制——已經從稀缺轉向了泛濫。因此,更高質量信息的擴散化及其 "向邊緣 "的傳播改變了軍事機構指揮和控制部隊的方式,改變了它們如何組建和重組聯合部隊和聯合作戰部隊的方式,改變了戰術和戰役藝術的應用方式,也改變了人員的培訓和教育方式。
無人系統在進攻性使用時會造成不對稱成本,這就要求進行具有成本效益的防御。孤立地看,這一發展具有顛覆性,但不是變革性的。具有變革意義的是無人系統、數字化指揮和控制以及新時代的民用和軍用傳感器網狀網絡的結合。這三個要素結合在一起,就有可能以不同的方式作戰,使西方軍隊受益。只有在這種構架下,無人系統才能充分發揮其潛力。
現代武器系統的成本也越來越高,資源消耗量越來越大。競爭對手花費了二十年時間研發傳感器和武器,旨在發現并摧毀這些昂貴的資產。相對而言,使精巧的現代武器變得脆弱的廉價技術已經擴散到潛在對手手中。這就是成本強加的定義。
無人系統極大地改變了這一等式。這些系統--尤其是那些成本較低的系統--可以用來向對手強加成本,而對手可能只關注有人系統或更昂貴的無人飛行器,因為這些系統可以用來以不同的方式迫使他們出手。在面對大量能力較弱的無人系統時,對手面臨著艱難的選擇。他們可以消耗昂貴的武器來攻擊廉價的系統。或者,他們可以保留昂貴的武器,承受攻擊的后果。
這種態勢使得使用無人系統發動進攻變得既有吸引力又有效。反過來,這也產生了以成本效益高的方式對其進行防御的作戰需求。在烏克蘭、以色列和其他地方,我們看到,用于攻擊的無人系統與旨在破壞或摧毀這些系統、其通信鏈路、導航子系統和操作人員的技術和技能之間的適應戰正在加速。
在烏克蘭,隨著雙方迅速將無人系統納入計劃,反擊這些系統的技術卻滯后了。同樣,西方軍隊在部署反自主系統方面也進展緩慢,尤其是那些可以分布式部署的系統。這種情況必須盡快改變。美國陸軍于 2020 年成立的聯合反小型無人機系統辦公室是一個開端。但它還在擴大范圍、預算和權限,并與盟國進行更深入的合作,以便在這場適應性戰斗中提供及時而有力的支持。各國可以從烏克蘭和以色列的經驗中汲取重要教訓,尤其是電子戰在抵消這些系統方面的重要性。
烏克蘭和俄羅斯都已認識到,無人系統會給他們的部隊帶來巨大損失。從這場適應性戰斗中汲取的一個重要教訓是,軍隊需要購買和廣泛部署成本更低的新一代反自主系統。正如無人系統因其成本遠低于傳統防御系統而對成本造成的影響一樣,下一代反自主系統的目標應該是與它們所面對的無人系統大致相當或更便宜。
雖然所有戰爭都是許多舊觀念的聚合,但往往會在舊觀念的基礎上添加少量新技術和新理念。例如,在烏克蘭,使用裝甲車、火炮和步兵等傳統方法得到了無人系統的補充。但同樣重要的是,將民用和軍用傳感器網絡(主要由無人平臺提供)連接起來,并與新時代的數字指揮和控制系統相連接。
正是這些技術的結合,使得新的、更有效的作戰方法成為可能。因此,我們在考慮多層面無人機的使用時,必須考慮到可以稱之為變革性的三位一體系統。首先是擴散化和數字化的作戰指揮與控制,允許戰場上的每個人上傳和分發具有軍事價值的信息。第二個要素包括網狀的軍民傳感器網絡,該網絡可產生前所未有的開放源數據和保密數據組合,以及網狀的民用、商業和政府分析,從而提供前所未有(但不透明)的作戰空間和敵方戰略系統視圖。除了這兩個要素之外,還有無人系統以及旨在在空中、陸地和海上對抗這些系統的技術。這三個要素結合在一起,為軍隊提供了迄今為止無法實現的選擇。
通過網狀軍民情報系統開發的知識可在數字指揮與控制系統中共享到最基層,為軍事決策提供依據。在戰斗中,這種知情的指揮和控制系統可以幫助領導者指揮快速機動,并將各種火力集中在對手的關鍵弱點上。如果與裝備精良、訓練有素的軍事單元相結合,就能真正發揮潛力,對敵軍實施快速、精確的大規模打擊。然而,除非軍事力量奉行一項基本原則——更大程度的(但不是無節制的)權力下放,否則三位一體的全部潛力都無法實現。三位一體使軍隊有可能在決策過程中進行強有力的分工。作戰領導人可以將政治和戰略指導轉化為指揮官的意圖,并輔以作戰層面的規劃。戰術領導者可將這一規劃應用于具體情況,并進行實時調整,從而限制錯誤決策造成的損失,并在機會出現時加以利用。
必須強調的是,邊緣戰術領導人的信息需求與作戰計劃和評估所需的信息需求不同。戰場的空間和時間維度存在重大差異。盡管如此,"三位一體 "的組合仍能滿足戰術和戰役層面的信息需求,各種無人系統的廣泛應用既能支持戰術執行,也能產生作戰效果,甚至戰略效果。隨著 "三位一體 "在烏克蘭等地的發展,很明顯,如果西方軍隊要實現真正的轉型能力,那么一個能提供共享知識并實現機器輔助(無人)規劃、任務分配和消除沖突的人工智能驅動的集成環境至關重要。這將為所有領導者和規劃人員提供一種可以連接的能力,也是成功整合和消除軍事行動沖突的核心能力。
烏克蘭發生的情況以及未來戰場上可能發生的情況是,大部分作戰部隊都能享受到三位一體的優勢。總部或作戰中心不再掌握最佳信息。取而代之的可能是,處于邊緣的領導者對態勢的感知能力要優于總部,因為他們可以獲取同樣的數字信息,并對周圍發生的事情有本地化的感知能力。這并沒有否定總部的作用,總部對于行動意圖、規劃和評估仍然是必要的。但是,這確實要求對戰術和行動層面領導者之間的分工進行重新規劃。
有了網狀軍民網絡產生的信息,再加上整個作戰空間的通用指揮和控制,處于邊緣的領導人可以迅速做出致命決策,并在更大范圍內成功實施局部行動。這一發展正在改變烏克蘭領導人的作戰方式。例如,烏克蘭的 "三角洲"(Delta)數字指揮和控制系統有助于縮短某些情況下的決策周期。"三角洲"系統是 2022 年之前與北約合作開發的,它將實時地圖與敵方單元的圖片和位置相結合,任何人只要使用裝有 "三角洲"應用程序的智能設備并與網絡連接,就可以輸入這些信息。
將無人系統與其他三位一體技術相結合,可以確保在戰場上建立一個更加無孔不入的傳感器網絡。收集到的信息可用于請求開火,或將無人機本身作為攻擊系統,投擲彈藥或作為“神風特攻隊”無人機使用。其戰術結果是大大縮短了從發現到摧毀的時間。
殺傷網絡的急劇收縮帶來了殘酷現實。任何作戰部隊的集結——以及對其進行支援的部隊——都變得更加危險。集中和/或固定的部隊很容易被發現,各方都有能力對其進行快速射擊。因此,作戰部隊必須采用分布式戰術,降低部隊在多個領域的總體特征。這些部隊還必須將移動作為防御的一個關鍵方面。
直到最近,無人系統仍是一種稀缺資源;這些能力總是不夠用。隨著無人系統成本的降低和能力的增強,這些能力將足夠使用。只要投資得當,軍隊就能為前線單元的單個領導人提供大量此類系統,他們可以充分利用三位一體系統提供的實時感知能力,以及對戰場邊緣的感知能力。大量價廉物美的系統可使邊緣部隊的領導者迅速行動,在降低友軍風險的同時給敵人造成損失。如果再加上數量較少、能力較強的有人和無人系統,甚至是一些精致的系統,其綜合效果將是深遠的,甚至會改變游戲規則。
在被稱為 "變革三位一體 "的巧妙且不斷發展的系統中,無人系統為軍事機構提供了巨大優勢。要充分發揮這種方法的戰略潛力,就必須在人員、流程和采購方面進行變革。
人員。人是所有軍事能力的核心,也是充分發揮無人系統優勢的關鍵。軍隊在尋找能夠實現這一目標的人才時,需要考慮廣泛使用無人系統將如何影響招募、培訓(個人和集體)、教育、文化、晉升和領導力發展模式。軍事機構必須為那些操作自主系統、維護自主系統和開展研究以提高自主系統能力的人員提供與外部行業相比具有競爭力的服務條件。
除了要有能力吸引和留住滿足無人系統各種需求的人才之外,還需要快速檢查在規劃和執行無人系統任務時是否具有更大的自主性。很大一部分無人系統,如第一人稱視角和海上半潛系統,仍然需要每個平臺至少有一名--通常是更多--操作員。這種結構是次優的;它過于昂貴,難以充分配備合適的人員,在戰術上也很脆弱。
為此,在吸引合適人才的同時,還必須引入軟件,使個人能夠操作和協作多個無人系統。雖然目前市場上出現了這方面的技術解決方案--被稱為機器人或無人機協調,但這種類型的就業將推動對新的人事方法的需求。
許多西方國家的軍隊都在自愿或半自愿的結構內設有正規軍和預備役部隊。與無人系統相比,這是一個重要的機會。后備役部隊往往擁有與三位一體變革作戰相關的現代技術技能。需要找到這些人,并將他們安排到可以應用這些技能的崗位上。如果無法在正規軍或后備役部隊中找到或維持必要的技能,這些軍隊就需要用承包商來補充力量。正規軍、后備役和承包商人員一體化的勞動力模式將是帶來技術技能和多樣化新理念的基礎,以充分發揮變革三位一體的潛力。當軍隊希望培養他們的下級領導者在邊緣地區服役時,這一點尤為重要。
在執行任務式指揮方面接受過培訓并得到信任的各級領導者,可以在未來戰斗的認知和時間方面占據主導地位。他們可以利用三位一體來分配和調動部隊,同時以更快的速度和更低的風險給敵人造成重大損失。這樣,三位一體就能在廣泛的意圖范圍內,以分布式方式獎勵及時采取戰場行動的主動性。換言之,"三位一體 "獎勵的是指揮鏈上下的信任,這種信任使真正的任務式指揮成為可能。軍事力量如果能利用這些發展,信任每一個梯隊的人員并賦予他們權力,就能獲得巨大的戰術優勢,并將其轉化為戰役和戰略優勢。
這將要求軍事領導模式發生變革。雖然為人類團隊提供目標、方向和凝聚力的老要求依然存在,但新時代的領導者還需要發展知識和技能,以領導擁有越來越多半智能機器和決策支持算法的團隊。這不僅需要提高各級領導的技術素養,還可能需要從根本上評估有效的人機團隊合作所需的領導力。
有關無人作戰系統的大問題仍然沒有答案: 這些國家的軍隊能否從烏克蘭的經驗及其實驗和兵棋推演結果中汲取教訓,并廣泛采用?到目前為止,還沒有這樣做。可以肯定的是,已經有許多很有前景的實驗。但迄今為止,美軍還沒有一個單元像烏克蘭那樣大規模地構思、部署和訓練無人機。為什么沒有?證據顯示有多種原因。
美國的一些人假定美軍的作戰方式與烏克蘭部隊不同,因此從那里的戰斗中學到的東西是有限的。與此密切相關的是美國軍方和一些重要盟國仍然缺乏緊迫感,盡管有強烈的信號表明戰爭正在迅速變化,潛在對手將利用無人機等新興技術造成不可接受的消耗。此外,大型防務公司并不認為有足夠的利益驅動讓他們 "全情投入 "無人機研發,而且新的無人機制造商進入市場的門檻也很高。最后,盡管有與此相反的聲明,但許多美軍領導人并不相信任務式指揮,他們也沒有動力以賦予邊緣領導人權力的方式來實戰系統(如本文討論的三位一體技術)。盡管存在這些文化上的困難,美國和盟國軍隊仍將主動或因形勢所迫進行變革。
過程。軍事變革在很大程度上是過程變革。關鍵的軍事過程包括戰術、條令、組織、支持機構、學習和軍事機構的適應。通過這些過程的轉型,軍隊有機會塑造這些新興技術,并為其使用奠定基礎,使其發揮優勢,從而在戰斗中取得顯著優勢。
需要對條令進行調整,以強調在廣泛的指揮官意圖范圍內采取主動和獨立行動的重要性,將其視為現代戰場上的 "新常態",并相應地致力于讓單元為這一要求做好準備。根據預期環境的要求,每個單元都應配備多個領域的關鍵能力。這些技術應能推動實時感知,以便處于邊緣的領導者能快速解讀,而這些領導者應能通過數字化指揮和控制系統指揮本地化行動。
過程的一個重要因素是賦予領導人的指揮和法律權力。當軍隊賦予領導人在相關領域指揮無人系統的權力,并在上級總部的總體指導下根據需要控制這些系統的能力時,他們將最有效地利用變革三位一體技術。這應該是主要的用人模式。
未來十年,軍事機構可能會出現無人駕駛系統數量超過人類的情況。目前,軍事機構的戰術、訓練和領導模式都是為主要由人類組成的軍事組織設計的,人類對機器實施嚴密控制。不久之后,人類與無人駕駛系統的比例將發生變化,許多無人駕駛系統將能夠與人類合作,而不僅僅是被人類使用。改變教育和培訓方式,讓人類做好與機器合作的準備,而不僅僅是使用機器,這是一種必要但艱難的文化演變。
采購。在這種環境下,每一方每周都可能損失數千架無人機,因此快速采購無人機與動員工業力量同樣重要。烏克蘭政府一直在解決研發和生產無人機的官僚主義障礙。2023 年 3 月,烏克蘭政府頒布法令,取消了與烏克蘭武裝部隊無人機合同競標相關的一些繁文縟節。主管創新和技術的副總理米哈伊洛-費多羅夫指出:我們將加快無人機的入役、采購和交付前線的速度,而不是在不必要的文書和官僚工作上花費數月時間。
許多無人機都是從商業無人機公司直接采購到烏克蘭前線部隊的,這也增加了獲得負擔得起且有效的無人機系統的機會。這一趨勢很可能在未來的沖突中繼續下去。T.X. Hammes 寫道:"商用無人機的能力不斷增強,正在改變軍隊如何使用這項技術的游戲規則......越來越多的長航時、攜帶商業監視有效載荷的商用無人機,將使更小的國家也能獲得負擔得起的情報、監視和偵察(ISR)以及攻擊手段"。
雖然有跡象表明西方國家軍隊正在學習烏克蘭的經驗,如 "復制者 "計劃,但對于希望大規模采用無人機的軍隊來說,仍存在其他問題。例如,無人機機隊的先進性(包括電子加固)、能力、成本和數量之間需要權衡。無人機系統不存在 "一刀切 "的方法。
要在無人系統機隊中實現適當的平衡,就需要進行更多的試驗,并在試驗過程中容忍一定程度的失敗,以便在無人機隊中汲取能力之間交易的經驗教訓。此外,作為國家動員的一部分,現有庫存與及時生產的最佳水平也存在問題。最后,與商業公司的合作對于實現本文所探討的轉型三位一體的戰略和戰術優勢至關重要。
軍隊要想在戰斗中取得成功,就必須將人力和技術強而有力地結合起來。最好的證據--包括在烏克蘭和加沙的實際經驗以及兵棋推演和實驗--表明,變革性三位一體技術的要素,包括無人系統,將是這種融合的基礎。在未來的安全環境中,單靠技術或人力都無法為美國及其盟國提供遏制侵略和贏得沖突所需的戰略優勢。
只有將新時代的技術與新理念、新組織和強大的領導力進行最佳融合,西方軍隊才能將無人機融入其作戰方法中,從而在危險和不確定的時期保持對潛在對手的戰略優勢。而且,必須以西方軍事組織自冷戰結束以來從未有過的速度完成這項工作。如果我們要建立并維持未來的作戰優勢,那么對手大規模發展、部署和演進作戰能力的速度必須促使軍方實施不同的戰略節奏。
參考來源:WAR ON THE ROCKS
自從洛克希德-馬丁公司(Lockheed Martin)創造了 "第五代戰爭 "這一術語來描述與 F-22 和 F-35 戰斗機相關的技術和能力的重大飛躍以來,有關第五代戰爭的文章和言論可謂大量顯現。應用于戰斗機的第五代技術的特點是可觀察性非常低,并通過以網絡為中心的作戰環境大大提高了態勢感知能力。澳大利亞皇家空軍(RAAF)彼得-雷頓(Peter Layton)最近撰寫的工作論文《第五代空戰》全面概述了第五代空戰的構造。雷頓博士的論文將大量已發表的文獻解釋了第五代空戰的進攻和防御兩個方面,并超越了美國對第五代空戰的看法。
雷頓博士將第五代空戰技術分為四個部分:網絡、作戰云、多域作戰和融合戰。這樣做有助于將第五代空戰的討論從 F-35 和 F-22 轉移到第五代空戰的環境中。雷頓博士、LTGEN(美國空軍退役)戴維-德普圖拉、RADML(美國海軍退役)邁克-馬納齊爾和 Wing Commander(皇家空軍)克里斯-麥金尼斯等軍事理論家,現在都在全面思考和發表第五代戰爭--環境、指揮與控制(C2)需求,以及重要的組織和人力需求。
本文旨在研究第五代(以下簡稱 "第五代")在空戰管理(ABM)環境中的表現。本文將對第五代進行解構,將其分解為各個組成部分,從而提出一個基本特征,幫助更廣泛的受眾了解第五代是什么、為什么第五代是真實的以及為什么它很重要。本文提供了一個模型作為透鏡,通過該模型可以解釋 "n 代 "的簡單特征。論文通過這一模型追溯了反彈道導彈的歷史,為描述反彈道導彈作為多域指揮與控制(MDC2)努力的重要組成部分的未來設定了背景。本文介紹了從第三代和第四代空戰管理向第五代空戰管理(5G-ABM)過渡過程中人類面臨的一些挑戰。雖然本文側重于空戰領域,但其中的許多觀點適用于所有戰爭領域。
這篇文章探討了海軍如何利用水面平臺來應對不斷變化的無人潛航器威脅。
目前,有許多自主/無人駕駛水下潛航器(UUV)項目正在開發中,或可用于軍事和非軍事領域。目前,大多數投入使用的海軍 UUV 都用于水雷戰或水文勘測。許多國家的海軍有更大的雄心壯志來操作更大、更復雜的 XLUUV(如英國皇家海軍的 CETUS 計劃),用于海上偵察并最終執行打擊任務。
無人潛航器可以為有人艦艇提供傳感器和效應器,可以在高風險環境中工作,并能與敵方資產進行非常密切的互動。大型 UUV 的主機平臺可包括潛艇、軍艦或直接從岸上發射。
(1) 用于為其主機/控制單元提供對峙支援的 UUV 和 USV。
無人潛航器開始對傳統反潛戰(ASW)操作人員、方法和系統構成巨大的新威脅。冷戰結束后,作戰重點從海洋轉向了沿岸和淺水環境。這一變化要求反潛戰部隊不斷發展,以便在不利于探測的環境中對付隱形柴電潛艇和 AIP 潛艇。主要在同一瀕海水域活動的 UUV 將為這一挑戰增添另一層復雜性。
UUV 可以相對迅速地加強其薄弱的水下力量,但對手也在競相效仿,因此急需采取有效的反制措施。UUV 對有人潛艇的威脅值得另文討論,但在此將重點討論從水面反擊 UUV 的方法。這種戰爭可稱為 "反 UUV 戰"(AUUVW)的一個新子類型,針對的是難以探測的小型平臺,需要特定的系統來對付它們。
(2) 在此示例中,USV 被部署為對峙反潛武器。這個例子表明,在未來的瀕海戰爭中,UUV 和 USV 實際上可能是最先相遇的對立單元。
有效監視對確保成功執行大多數殺傷鏈階段(探測、分類和跟蹤)至關重要。目前服役的大多數反潛戰傳感器和武器系統都針對有人駕駛潛艇目標進行了優化。被稱為低頻主動聲納(LFAS)的新一代聲學傳感器性能卓越,在探測超靜音 AIP 潛艇方面取得了重大進展。網絡多靜態聲納是探測能力有所提高的另一個領域。UUV 甚至 XLUUV 的目標強度通常較低,尤其是在艇首-艇尾方面,而且輻射噪聲特征很小。因此,瀕海水域的探測將尤其困難,因為探測距離短,幾乎沒有時間做出反應和部署反制措施。
目前,可以認為大多數無人潛航器將用于 ISR 任務,其續航時間和有效載荷要求決定了它們的大小。在探測方面,對 UUV 的大小、類型和作用進行分類和評估也是一個問題。現在,許多行動都必須假定對手的 UUV 可能存在,即使無法探測到它們。只有通過觀察到的有人駕駛的潛艇活動、ORBAT 分析和更廣泛的情報畫面,才能了解威脅的規模。
消除威脅的難度僅次于發現威脅的難度。威脅至少可以部分地通過機動來消除,但這只有在良好的態勢感知和有效的戰術圖景下才能實現。與 UUV 相比,大多數水面資產在速度方面都有很大優勢,但在許多潛在的戰爭場景中,僅靠機動是不夠的,尤其是在保護海底基礎設施等靜止物體時。
由于現有的反潛武器既不適用,又非常昂貴,因此成本效益高的反 UUV 效應器應被視為近期的關鍵需求。目前的空射或水面發射輕型魚雷是當今主要的反潛武器,但它們缺乏足夠的傳感器和制導系統來定位和殺傷 UUV。更合適的反 UUV 武器是微型魚雷。這種新型魚雷將提供一種低成本的解決方案,其適當的機動性、傳感器、速度和彈頭經過優化,可摧毀 XLUUV 尺寸以下的目標。
(3) 萊昂納多 "黑色蝎子 "微型魚雷(1100 毫米 x 127 毫米),用于對付 UUV、微型潛艇和可能的水下運載工具。設計用于在 30 米至 200 米的淺水區作戰,可在空中、水面或水下發射,航速超過 15 節,配備 2.8 公斤彈頭(圖片:萊昂納多公司)。
除了精致的微型魚雷外,還有一種火箭推進深水炸彈。這種深水炸彈射程遠、火力強,而且價格更低廉。俄羅斯和一些前東歐國家仍有裝備這種幾乎過時的反潛武器的軍艦,但它們可能已經找到了新的作用。標準重力深水炸彈如今已很少使用,但也可能提供一種有前途的解決方案。由于傳統重力式深水炸彈很重,不適合從小型 USV 或航空飛行器上大量部署,因此需要新一代小型深水炸彈。BAE 系統公司的新一代深水炸彈概念是目前正在開發的一種解決方案。
(4) 在非盟潛航器水下任務中部署 USV 的潛在方案。目前已經存在執行這一任務的概念 USV,如 Elbit Seagull 和 Atlas Elektronik ACRIMS 的變體。
下圖概述了監視和中和因素,并對典型的反潛和近未來的 AUUVW 進行了簡短比較。這兩個領域在傳感器和效應器方面有許多共同之處,但在探測概率和武器使用方面存在顯著差異和限制。
目前有多種計劃開發用于常規反潛戰的無人駕駛和自主系統,但非盟潛航器似乎不太受重視。面對不斷擴大的 UUV 計劃以及射程、傳感器和人工智能能力不斷增強的潛水器的發展,這種情況可能很快就會改變。
在未來的反潛任務中,反制 XLUUV 極有可能成為首要目標。在其他情況下,同樣的資產將被部署到敵方行動區或其領海進行探測,AUUVW 的重要性可能與今天的反潛任務相同。雙方都使用自主或無人系統的對峙行動使 USV 和航空平臺成為執行 AUUVW 任務的天然候選者。
參考來源:NAVY LOOKOUT
當今世界發展日新月異,技術進步正在重塑傳統模式,這種轉變在現代戰爭領域最為明顯。在這一轉變的前沿出現了自主蜂群無人機,這種靈活高效的創新奇跡有望重新定義軍事戰略的輪廓。
自主蜂群無人機就其本質而言,是以群體形式運作的。蜂群中的每架無人機都能與同伴通信,使它們能夠作為一個有凝聚力的單元運作。這種協同行動的能力與單個無人機固有的適應性和多功能性相結合,形成了一支能對戰場上不斷變化的情況做出迅速反應的部隊。
尖端的人工智能和空間技術進一步增強了這些無人機的能力,它們不僅是交戰的工具,而且既是一種自信的存在,又是一種強大的威懾。部署無人機的心理層面意義深遠:經過精心協調的自主無人機群不僅有可能主宰戰斗場景,還能遏制潛在的侵略行為,避免動蕩地區局勢升級。
最近在烏克蘭發生的沖突讓人們看到了無人機的變革潛力,即使是那些不以機群形式運作的無人機。無人機在情報收集、監視和精確打擊方面發揮了關鍵作用。在人工智能和空間技術的幫助下,無人機在這些方面發揮了更大的作用,切實證明了在現代戰爭中,技術優勢可以直接轉化為戰略優勢。
同樣,大國的創新,尤其是針對高價值軍事資產的導彈研發,標志著全球軍事思維正在發生更廣泛的轉變。這些發展凸顯了過度依賴傳統、高成本軍事硬件所固有的脆弱性。它描繪了一幅清晰的圖景:未來在于敏捷、成本效益高、戰略用途廣泛的技術,蜂群無人機就是其中的典型代表。
地緣政治因素和經濟現實決定了全球防務格局的長期變化。維持龐大的過時軍事硬件艦隊不僅在戰略上站不住腳,在經濟上也難以為繼。每投入一美元用于老化資產的維護,就等于沒有投入一美元用于有望重新定義未來沖突的創新技術。
這就是自主蜂群無人機的魅力所在。無人機固有的效率和適應性意味著它們可以執行各種任務,而無需大量的支持基礎設施。投資于蜂群技術的研究、開發和部署就是對這一新現實的認可。通過促進無人機自主性和無人機間協調的進步,軍事機構可以根據 21 世紀戰爭的需求和細微差別調整其戰略態勢。
但是,能力越大,責任越大,自主蜂群無人機的興起也不例外。這些無人機的潛力,尤其是當它們具備致命能力時,引發了嚴重的倫理問題。曾經屬于人類士兵職權范圍的決策可能很快就會由算法做出,這種轉變需要反思和監督。
建立健全的管理框架變得至關重要。這些框架不僅要確定無人機群的交戰規則,還要確保無人機群的部署符合國際公認的規范和標準。鑒于許多現代沖突的跨國性質以及全球社會在防止意外升級方面的既得利益,這一點尤為重要。
隨著全球各國逐漸認識到現代戰略的必要性,利用自主蜂群無人機的全部潛力的競爭無疑將愈演愈烈。無論是在直接戰斗力方面,還是在更廣泛的心理戰方面,早期采用者都將獲得決定性的優勢。
此外,值得注意的是,蜂群無人機的興起并非孤立現象。它是人工智能、機器人技術和空間技術融合的大趨勢的一部分,這種融合創造出的系統比各部分的總和還要強大。
如果利用得當,這種協同作用可以帶來一個更安全、更穩定的世界,沖突會減少,破壞性也會大大降低。
雖然引進自主蜂群無人機會帶來巨大挑戰,但這些挑戰并非不可克服。通過以謹慎、創新和協作相結合的方式迎接這一新時代,國際社會可以確保未來的戰爭不僅有效和高效,而且遵循人道與和平優先于破壞的原則。玖
參考來源:National Defense
空戰訓練系統以其實戰化訓練成效受到世界各國關注。從空戰訓練系統基本概念及組成出發,對美軍 典型空戰訓練系統的技術架構、發展歷程進行了梳理,并對空戰訓練系統的主要發展方向進行了分析,提出硬件形 態由外掛吊艙向嵌入式系統發展;對抗形式由實裝對抗向 LVC 混合發展;訓練樣式由射手訓練向體系訓練發展;訓 練領域由空戰訓練向聯合訓練發展等方向。繼而分析了空戰訓練系統多平臺時空統一、高置信度武器建模仿真、高 可靠通信組網、多維度體系化訓練評估、智能化 LVC 體系融合、標準化訓練數據挖掘等關鍵技術,以期為我國空戰訓 練系統的建設與發展提供借鑒與參考。
美國的全球經濟貿易和海外穩定的軍事存在有賴于世界水道和沿海地區的暢通無阻。這些水道與海上艦隊一起,提供了將大部分兵力投送到前線、長期維持兵力以及從海上向岸上投送兵力的手段。空中力量是快速前沿存在和遠距離打擊力量的關鍵,同樣,海上力量也是延伸前沿存在、海上兵力投送、大規模兵力部署和通過海運維持兵力的關鍵。
美國空軍(USAF)的反海作戰能力可滿足美國防部的要求,即使用美國空軍兵力對抗對手的空中、水面和水下威脅;確保重要海域和沿海地區的安全;加強海上機動計劃。反海作戰的首要目標是海上優勢--不讓對手使用該領域,同時確保美國和盟國海上兵力的進出和機動自由。美國空軍的反海任務通過摧毀、破壞、延遲、轉移或以其他方式消除海上威脅,確保和主導海域行動,為實現海上優勢提供支持。
隨著可信的同級/近級對手的出現,海上行動越來越側重于擊敗對手海軍兵力,同時繼續關注從沿岸向岸上投送海上力量的作用。在這種環境下,空中力量提供了快速、機動和靈活的要素。美國空軍的能力可以擴大海軍水面、水下和航空資產的覆蓋范圍并提高其靈活性,在控制海域方面發揮關鍵作用。
反海作戰可以多種方式支持聯合司令部的行動。反海作戰可獨立進行,也可與其他軍事行動聯合進行,用于
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。
現代軍隊依靠電磁頻譜來運作。因此,通過干擾和定向能量攻擊電子和信息系統會降低現代對手的作戰系統。冷戰結束后,美國的對手在電子攻擊能力方面進行了投資,而美國陸軍則基本上放棄了自己的能力。意識到這一點,陸軍現在正投資于新舊電子武器以縮小差距,在陸軍試驗多域作戰概念時重新獲得電子攻擊能力。本專著的目的是回答這樣一個問題:"美國陸軍如何在MDO空間中利用電子攻擊?" 本專著提出,陸軍作戰部隊應將新興的干擾和定向能武器整合到一個作戰系統中,將物理、控制論和道德效應融合到對敵人的深度攻擊中。這一建議對條令、組織和領導者的發展有重大影響。作者的意圖是鼓勵陸軍領導人將環衛系統中的進攻行動視為當前和未來戰場上聯合武器作戰的關鍵。
無人機系統和傳統的干擾技術已經融合在一起,形成一種新的能力。正如前面的案例研究中提到的,俄羅斯已經在無人機上安裝了干擾器,作為其Leer3 EW系統的一部分。在美國,陸軍和空軍希望更深入地測試空中發射的多功能無人機群,這些無人機可以快速穿越戰場進入對手的支持區,以識別、破壞甚至摧毀高回報目標。陸軍作戰能力發展司令部的合同提案要求這些無人機配備ES傳感器和EA武器,能夠同時探測敵人的作戰秩序,進行干擾,并觀察火力任務。陸軍的建議表明,網絡化的EW無人機在近距離、縱深和支援領域都有作用。除了在更大的收集-火力架構中的整合,EW無人機群可以通過欺騙性的信號和特征支持作戰機動。雖然這一系統尚未投入實戰,但該提案表明,陸軍正在考慮將EA能力與不斷擴大的無人機群整合到一個更廣泛的作戰系統中。
反無人機干擾系統有效地發揮了機動短程防空(SHORAD)武器的作用,保護單位和關鍵節點免受觀察和攻擊。許多反無人機武器干擾或欺騙測向和通信系統,導致無人機墜毀或返航。理想情況下,反無人機EA系統可以與戰區的IADS相連接,能夠迅速解除空域的沖突,辨別敵我雙方。然而,在有爭議的EMS環境中與低空飛行的無人機交戰的被動性質將使蓄意的空域和EMS解沖突變得不可能,特別是對于裝備有便攜式變體的部隊。
定向能源武器的破壞潛力來自于隨著時間推移轉移到目標的能量。高能(HE)激光器的能量通常在千瓦到兆瓦之間。在低端,這些武器可以使傳感器失明。隨著能量的增加,它們可以降低敏感的電子元件,加熱設備和人員,使其不能再發揮其功能,并導致燃料或彈藥爆炸。 美國海軍在實施高能激光器方面處于領先地位,2014年在一艘水面艦艇上安裝了第一臺。它現在在許多艦艇上都有一系列的激光器,從光學 "炫目 "到150千瓦的光束。光學、發電和傳播方法的進步使得在海上、空中和太空以及陸地移動系統中使用高能激光成為現實。
陸基高爆激光系統可以發揮許多功能。在戰術層面上,高爆激光器可以抵御來襲的彈藥,使無人機失效,并壓制敵人的主動防護系統,作為動能射擊的補充。空軍安裝在卡車上的 "恢復基地拒絕的彈藥"(RADBO)系統使用高爆激光器在舒適的距離內引爆地雷。陸軍目前正在開發一種300千瓦的車載激光器,以防止火箭彈、火炮和迫擊炮的攻擊。在戰區和戰略層面,高爆激光器可能是對抗高超音速導彈的唯一有效手段。根據大氣條件和可用功率,地面高爆激光器可以瞄準敵方軌道上的衛星。
高爆激光器可以有效地作為動能武器的彈藥替代物。這也是有代價的:功率要求、交戰時在EMS中的信號增加,以及由于遠距離和跨域的影響而可能造成自相殘殺。高爆激光器還可能受到大氣條件的限制,盡管該領域的進展正在努力克服這一挑戰。
激光與物理環境中的元素的相互作用使DE有了非致命的用途。美國軍方在伊拉克和阿富汗的反叛亂行動的高峰期試驗了 "疼痛射線",作為其主動拒絕系統(ADS)的一部分。該系統是為控制人群而設計的,它將電轉化為毫米級的無線電波,加熱皮膚中的水,在幾秒鐘內產生難以忍受的熱感。對ADS的1.1萬次測試只導致了兩次受傷。另一種應用是用激光在人員附近產生等離子體球,然后用其他激光誘發物理效應,如幽靈般的聲音或周圍空氣中難以忍受的噪音。聯合非致命武器局正處于將激光誘導的等離子體效應武器用于加熱目標的皮膚,產生極其響亮或混亂的聲音,以及投射口頭命令的邊緣。
非致命的DE武器可用于固定地點的安全,可在安全和鞏固行動中使用,并可通過使人群遠離道路來提高流動性。然而,這些武器的新穎性可能會在信息環境中產生負面效應。斯坦利-麥克里斯特爾將軍在ADS部署后的幾周內就下令將其從阿富汗撤走,因為塔利班讓人們相信美國在對平民進行 "微波",使其患上癌癥和不孕癥。
高功率微波(HPM)武器旨在通過用電磁能量壓倒目標的電子裝置來拒絕、干擾、損害或摧毀它們。HPM是可擴展的,根據HPM投射的能量的多少來呈現所需的效果。在較低的范圍內,HPM激增的能量足以 "鎖定 "一個系統,拒絕其使用。在較高的功率范圍內,HPM會破壞集成電路。與干擾器不同,HPM可以在目標系統不工作的情況下實現其效果。反擊HPM需要對整個電子系統進行加固,因為激增的能量會通過暴露的電線、端口、天線和光學器件滲透進去。與高爆激光器不同,HPM是區域性武器。破壞性效果通常是在較近的范圍內產生的,而破壞性效果可以在較遠的距離上實現更大的面積。作為區域性武器,HPM在對付無人機群時特別有用,空軍已經部署了至少一種HPM武器來保護其地面設施免受無人機攻擊。2017年,波音公司和空軍成功測試了 "反電子高功率微波高級導彈項目"(CHAMP),這是一種巡航導彈,旨在用機載HPM摧毀計算機和電子設備。將這種技術應用于無人機系統或基于直升機的運載系統,為遠程HPM攻擊提供了另一個載體。
具有最大戰略潛力的HPM武器是非核電磁脈沖(EMP)。一旦美國研究人員認識到核爆炸伴隨著電磁能量的大規模激增,美國和蘇聯就開始研究用非核彈藥復制這種效果。雖然CHAMP使用機載電池來發射其HPM以達到局部效果,但EMP炸彈將爆炸能量轉移到磁場中,在整個作戰區域產生HPM效果。組件技術已經成熟到EMP炸彈或導彈是可行的地步。雖然國防部沒有公開其EMP研究,但在2017年,國防部向工業界征集一種 "彈藥投送的非動能效應",該效應能夠 "在不破壞與這些系統相關的硬件的情況下使對手的基本工業、民用和通信基礎設施失效"。該提案要求用標準的陸軍155毫米射彈來實現這一效果。96F 97 該提案所要求的能力指向某種火炮發射的EMP武器。由于C2系統和光電傳感器依賴于敏感和脆弱的電子器件,成功的EMP攻擊對對手的影響可能是決定性的。
博伊德斷言,戰斗人員必須有道德-心理-身體的和諧才能進行抵抗。要破壞這種和諧,需要將致命的、機動的和道德的努力結合起來。施耐德斷言,戰斗有三個領域:道德、控制論[心理]和身體。各個領域都會受到能力的影響,包括EA。結合這些觀點,我們得出了一種方法來理解新的電子攻擊能力如何在多領域作戰中被利用(見圖3)。考慮到案例研究,現在的任務是考慮我們如何將新興的EA系統與現有的能力相結合,在物理、控制論和道德領域產生影響,以支持致命的、機動的和道德的努力。
圖 3.“在作戰中應用電子攻擊的模型”。
電子武器特性的最重大變化是開發了能夠直接摧毀敵人系統和平臺的電子武器。HPM和HE激光系統有能力摧毀無人機和飛機。陸軍的高爆激光器目前集中在防空和反無人機任務上,但這些激光器瞄準地面上的敵方平臺只是時間問題。戰斗車輛上的主動保護系統,如以色列的 "戰利品 "系統的擴散,可能需要在用直接或間接火力攻擊這些平臺之前,通過干擾或DE武器對其進行抑制。為工兵部隊配備RADBO或類似的高爆激光系統,將使他們能夠迅速減少雷區,在行動中能夠更快地進行地面機動。
無人機群ES/EA干擾器,與間接或精確火炮協同作戰,形成了一種觀察-壓制-打擊的能力,有可能遠遠超出前線部隊的作戰范圍,支持偵察和反偵察任務。裝有高爆激光器的航空平臺將為陸軍提供其最遠距離的直接火力武器系統,能夠在距離目標數英里的地方升空進行瞄準射擊,然后落回地面。作為常規致命打擊的一部分,EMP炮彈將摧毀主動防護系統和反火力雷達的電路。
陸軍EA系統也將在物理領域支持MDO的其他服務。DE武器的效果上限可以延伸到太空,使其能夠與飛機交戰以支持空軍。消耗性的無人機干擾器可以激活敵方的EA系統,顯示其位置以便聯合瞄準。裝備有小型EMP裝置的特種作戰部隊可以使岸基雷達和導彈系統在沿海和海上行動中無法使用。陸軍高能激光器有可能通過從地面瞄準敵方衛星來支持太空部隊。
雖然美軍傳統上將EA集中在網絡領域,但現代EA武器為陸軍提供了沿著作戰區域的長度和寬度攻擊網絡決定性點的潛力。蜂群無人機可以將陸軍各師的干擾范圍擴大到遠遠超過空地作戰的30公里。ES系統可以提示高爆激光器來干擾(或炸毀)指揮節點的天線。HPM和EMP彈藥將使整個網絡無法使用,嚴重降低了指揮官在分布式部隊之間提供目的和方向的能力。成群的EA無人機和固定的誘餌可以模擬平臺和指揮節點的電子特征,欺騙敵人并模糊其電子監視工作。同樣的能力也可以用噪音淹沒EMS,在關鍵時刻隱藏關鍵系統的使用或機動。
無人機干擾器和高爆激光器可以壓制防空系統以支持空軍行動。電磁炮是在MDO中產生機動窗口的完美武器,因為它可以使不發光的防空雷達失效,而不會使載人的空中干擾機處于危險之中。地面干擾器可以破壞衛星和地面站之間的聯系,使太空部隊的資產騰出來用于其他行動。EA系統可以刺激敵方網絡,或創造可能有利于敵方網絡內部的網絡行動的缺口。針對網絡決定性點的EA的累積效應將使敵人無法對加速的致命打擊作出反應,也無法對進入脆弱地區的滲透性機動作出反擊。
陸軍可以在戰術、作戰和戰略層面上將現代EA技術用于對抗敵人的意志。在戰略層面上,EMP彈藥可以作為一種有效的威懾手段來對抗對手的行動。從多個載體--空中、太空、海上和陸地--發射的EMP提供了核交換之外的升級選擇。在作戰層面,一個模擬蜂窩網絡同時干擾真實網絡的系統,如俄羅斯的Leer 3,將幫助指揮官更有效地管理信息環境。對分散的部隊使用戰術電磁脈沖,從電子上切斷他們的總部和相鄰的編隊,將在紀律性不強的部隊中產生恐懼和威脅。激光誘導的等離子體效應可以在塑造行動中使用,作為致命的動能打擊或快速穿透機動的前奏,制造恐懼和焦慮。
正如俄羅斯人在烏克蘭所展示的那樣,操縱性電子攻擊是利用聯合網絡行動中獲得的情報的一種機制。我們的網絡戰士必須與EA和心理行動相結合,以收集情報,制作欺騙或信息,然后以無線方式投射到對手的網絡。