美國海軍陸戰隊航空兵的悠久歷史可以追溯到 1912 年,當時海軍陸戰隊中尉阿爾弗雷德·坎寧安 (Alfred Cunningham) 到馬里蘭州安納波利斯的一個航空營報到。然而,直到一個多世紀后,美國海軍陸戰隊才于 2016 年建立了自己的專用作戰測試中隊 VMX-1。這標志著海軍陸戰隊航空史上的一個重要里程碑,反映了美國海軍陸戰隊致力于增強其能力的承諾。空中能力經過嚴格的測試和評估。
VMX-1 已發展成為海洋航空領域的一個關鍵單位,其任務是對飛機及相關系統進行全面的測試和評估。與飛機開發初始階段進行的開發測試和評估 (DT&E) 不同,操作測試側重于評估現實戰斗條件下的有效性、適用性和生存能力。部署前的最后階段可確保武器系統滿足第 10 條(美國國防部計劃的法律依據)規定的嚴格要求。
VMX-1 是一個測試多架飛機的作戰測試中隊,可以繼續改進海軍陸戰隊飛機的戰術、技術和程序。
該中隊的歷史錯綜復雜地交叉在一起,反映了其從 VX-4 到 VX-9 再到 VMX-1 的演變。最初,由于飛機項目的共享性質,操作測試是與海軍領導的測試中隊合作進行的。然而,VMX-1 的建立標志著海軍陸戰隊在作戰測試方面的自主權不斷增強,特別是隨著 V-22 魚鷹等新型飛機的引入。
圖:V-22 魚鷹
VMX-1 戰略性地位于亞利桑那州尤馬海軍陸戰隊航空站,靠近海軍陸戰隊航空武器和戰術中隊一號 (MAWTS-1),促進作戰測試和先進戰術開發之間的協同合作。這種共生關系使得測試結果能夠無縫整合到戰術條令中,從而增強整體戰備狀態。
在 Brad “Spicoli” Hipp 上校的領導下,VMX-1 踏上了變革之旅,擴大人力和能力,以滿足不斷變化的作戰需求。最近的人員增加增強了中隊有效執行任務的能力,解決了以前人員不足的挑戰。
該中隊由高素質飛行員組成,其中許多人畢業于海軍戰斗機武器學校(TOPGUN)和武器戰術教官(WTI)課程等著名課程。他們多樣化的背景和專業知識確保了測試程序中嚴格的風險管理和操作相關性。
VMX-1 的測試組合涵蓋廣泛的飛機和系統,包括 AH-1Z 上搭載的聯合空地導彈 (JAGM)。從最初的開發援助到全面的作戰測試,該中隊的細致方法確保武器系統在部署前做好戰斗準備。
圖:AH-1Z蝰蛇直升機
圖:洛克希德·馬丁公司的聯合空對地導彈(JAGM)
與 MAWTS-1 的合作豐富了 VMX-1 的測試工作,促進聯合演習和知識交流。共置可以實現第四代和第五代飛機的無縫集成,最大限度地提高戰斗力和互操作性。
未來,VMX-1 仍然處于海洋航空創新的前沿,特別是在遠征先進基地作戰 (EABO) 和小直徑炸彈 II 測試方面。隨著威脅形勢的發展,中隊不斷適應,利用多樣化的平臺和新興技術來維持空中優勢。
基礎設施升級,包括新機庫和聯合測試設施,凸顯了 VMX-1 對卓越運營測試的承諾。通過整合資產和資源,該中隊的目標是簡化測試流程并加速創新。
總之,美海軍陸戰隊第一作戰測試和評估中隊 (VMX-1) 體現了美海軍陸戰隊對航空領域卓越和創新的追求。通過嚴格的測試和協作,VMX-1 塑造了海洋航空的未來,確保在不斷變化的戰略環境中保持戰備狀態和殺傷力。
圖:3 月 31 日,隸屬海軍陸戰隊作戰測試和評估中隊 (VMX) 1 的一架 F-35B 閃電 II 飛機降落在的黎波里號兩棲攻擊艦 (LHA 7) 上。VMX-1 作為美國海軍陸戰隊的一部分登上的黎波里號軍團的閃電航母概念演示。
2021 年 11 月 18 日,通用原子航空系統公司 (GA-ASI) 在無人機系統 (UAS) 技術領域實現了一個重要里程碑。 GA-ASI 采用兩套復仇者(Avenger?) 無人機系統(每套均配備洛馬Legion Pod?),成功演示了如何將遠程空中威脅數據傳輸至指揮中心。這一壯舉標志著首次利用行業資助的資產,通過先進的算法來展示被動捕獲的傳感器數據的融合。
GA-ASI 高級項目高級總監 Michael Atwood 強調了這一成就的重要性,他表示:“這次由行業資助的首次飛行測試展示了 UAS 平臺和傳感器提供融合傳感器數據的成熟能力。” GA-ASI 和洛克希德·馬丁公司之間的合作取得了可喜的成果,表明具有先進傳感功能的協作自主平臺具有增強持久、共享空域態勢的潛力。
在南加州高沙漠上空的兩個小時飛行中,配備軍團吊艙的復仇者無人機檢測到附近有多架快速移動的飛機。 Legion Pod 的 IRST21? 紅外搜索和跟蹤系統與洛克希德·馬丁公司的融合軟件相結合,實時無縫集成兩個吊艙的傳感器數據。隨后,復仇者聯盟將這些融合數據傳輸到地面站,展示了協作工作的有效性。
洛克希德·馬丁公司傳感器和全球保障高級項目總監 Scott Roberson 強調了這一成就的重要性,他表示:“這是多架自主飛機上的 IRST 系統首次向地面用戶提供合并的空中威脅數據。”這些進步有助于制定通用作戰圖,從而增強跨領域聯合作戰的態勢感知。
本次演示中展示的融合技術此前曾在今年早些時候的“北方邊緣”作戰演習中進行過測試,當時該技術被集成到配備 F-15 的軍團吊艙和數據鏈中。 Legion Pod 是一種經過驗證的遠程無源 IRST 傳感器,已部署在各種平臺上,包括不同類型的“復仇者”無人機。隨著生產已經開始,Legion Pod 隨時準備在緊急情況下根據美國政府客戶的判斷來執行現實世界的任務。
未來,洛克希德·馬丁公司計劃擴大軍團吊艙技術的應用,即將進行的測試旨在將其與 F-16 進行集成,并探索 F-15 和 F-16 之間的傳感器融合。該傳感器的開放式設計有助于支持聯合全域作戰要求,適應替代數據鏈路架構。
此外,IRST 還提供了雷達的補充功能,可以被動掃描威脅而不發射電磁輻射,從而降低向對手發出警報的風險。當集成到多個聯網并向前運行的“機外傳感站”無人機(Off-Board Sensing Station,OBSS)中時,IRST 系統可以快速對潛在威脅的位置進行三角測量。然后,這些信息可以轉發給戰斗機、防空系統或其他無人機,以進行有效的對抗。
Legion Pod 傳感器的**開放任務系統 (OMS) **架構允許跨不同飛機平臺快速集成,從而降低與新平臺集成工作相關的復雜性和時間安排。這種多功能性強調了該技術在滿足不斷變化的任務需求方面的適應性。
GA-ASI 是一家領先的遙控飛機系統設計商和制造商,不斷突破無人駕駛航空領域的創新界限。憑借以 捕食者(Predator?) RPA 系列和 Lynx? 多模式雷達為代表的良好業績記錄,GA-ASI 始終致力于提供配備集成傳感器和數據鏈路系統的長航時、具有任務能力的飛機。
同樣,全球安全和航空航天公司洛克希德馬丁公司繼續引領技術系統和服務的進步。洛克希德·馬丁公司在全球擁有約 114,000 名員工,其對創新的承諾凸顯了其在塑造航空航天和國防未來方面的關鍵作用。
美國空軍分享了對機外傳感站(OBSS)計劃的新見解,揭示了其秘密發展和目標,這是一項重大啟示。此次披露是在通用原子公司的 XQ-67A 無人機首次飛行之后進行的,XQ-67A 是根據 OBSS 計劃開發的無人機。值得注意的是,一種名為“機外武器站”(OBWS)的伙伴無人機的存在已得到承認,該無人機配備了增強的性能和武器部署能力,盡管其目前的狀態仍然籠罩在神秘之中。
自兩年多前啟動以來,OBSS(進攻性對空傳感器系統)計劃一直處于保密狀態,使得分析師和愛好者只能從有限的信息中拼湊出其目的和功能。 OBSS 最初被認為是旨在擴大載人戰斗機傳感器覆蓋范圍的努力,特別是在空對空任務中,現已暗示將重點關注紅外搜索和跟蹤(IRST)系統等尖端技術。
通用原子公司是無人機系統領域的先驅,通過其隱形“復仇者”無人機一直處于展示 OBSS 相關功能的最前沿。這些配備吊艙 IRST 傳感器的復仇者無人機與其他各種平臺一起參加了嚴格的真實和模擬測試場景。這些測試特別深入研究了自主和人工智能支持的作戰領域,特別是在空對空作戰場景中。
IRST 的重要性在于其不受射頻干擾的影響,并且能夠檢測避開傳統雷達檢測的隱形目標。在隱身技術在有人和無人飛機以及巡航導彈中激增的時代,IRST 在態勢感知方面提供了至關重要的優勢。此外,它們的被動掃描功能降低了向對手發出警報的風險,提供了更隱蔽的監視手段。
部署多架配備 IRST 的 OBSS 無人機在網絡環境中運行具有巨大的戰略價值。通過對潛在威脅的位置進行三角測量并將這些信息迅速轉發給戰斗機、防空系統或其他無人機,OBSS 有能力徹底改變態勢感知和響應機制。
除了 IRST 之外,OBSS 無人機還可以集成大量其他傳感器,包括模塊化雷達和電子監視措施套件。此外,它們可能在推進合作自主概念方面發揮關鍵作用,其中無人駕駛戰斗機與有人平臺無縫協作。這些無人機可以充當分布式傳感器節點、電子戰資產,甚至可以在人類操作員的監督下執行動能攻擊。
圖:通用原子航空系統公司 (GA-ASI) Gambit 1 自主傳感平臺的藝術渲染。圖片:GA-ASI
紅外搜索和跟蹤(IRST)系統的開發和部署代表了軍事監視和作戰策略領域的關鍵進步。與依靠無線電波來檢測和跟蹤目標的傳統雷達系統不同,IRST 系統利用紅外技術來識別和監控熱特征。這種方法在隱身性和精確性方面具有顯著優勢,使 IRST 系統成為現代戰爭武器庫中的重要組成部分。本文深入探討了 IRST 系統的演變、運行機制、戰略重要性和未來前景,全面概述了它們在塑造當代和未來軍事能力中的作用。
IRST 技術的誕生可以追溯到冷戰時期,即 20 世紀 50 年代和 1960 年代左右,當時超級大國之間的緊張局勢不斷升級,對先進監視和瞄準系統的需求變得顯而易見。主要目標是設計一種能夠探測飛機而不發出可能被敵人攔截或干擾的可探測信號的系統。第一代 IRST 系統很初級,提供的范圍和精度有限。然而,紅外技術在隱形作戰中的潛力是不可否認的,并引發了持續的研究和開發。
幾十年來的重大技術進步極大地提高了 IRST 系統的功能。現代 IRST 系統配備了高靈敏度紅外傳感器和先進的信號處理算法,即使在具有挑戰性的環境條件下,也可以遠距離檢測和跟蹤多個目標。將 IRST 系統集成到戰斗機、海軍艦艇和地面監視平臺中,顯著增強了探測能力,同時又不影響這些資產的隱身性。
IRST 系統的工作原理圍繞著檢目標體發射或反射的紅外輻射。每個溫度高于絕對零的物體都會發出紅外輻射,這些系統可以檢測和分析。 IRST 系統的核心是其紅外傳感器,通常是冷卻或非冷卻焦平面陣列,能夠檢測物體與其背景之間的細微溫度差異。
IRST 系統相對于雷達的主要優勢之一是其無源特性。由于 IRST 系統不發射任何輻射,因此敵軍幾乎無法察覺它們,從而提供了顯著的隱形優勢。這一特性在空對空作戰場景中特別有用,在空對空作戰場景中,避免被發現可能是成功與失敗的區別。此外,IRST 系統不受雷達干擾和欺騙技術的影響,使其在電子戰環境中可靠。
IRST 系統在現代戰爭中的戰略重要性怎么強調都不為過。在空戰中,配備 IRST 的戰斗機可以在視距之外探測并交戰敵機,而不會暴露其位置。這種能力對于獲得空中優勢至關重要。在海戰中,IRST 系統可以檢測和跟蹤反艦導彈和隱形飛機等來襲威脅,提供關鍵的早期預警信息。
此外,IRST 系統與雷達和電子戰系統等其他傳感器技術的集成可以實現全面的態勢感知,從而增強決策和戰術規劃。在傳統雷達系統受到損害或無效的環境中有效運行的能力凸顯了 IRST 技術在當代沖突場景中的戰略價值。
IRST 技術的未來似乎充滿希望,正在進行的研究旨在進一步提高靈敏度、范圍和辨別能力。緊湊、節能系統的開發將實現跨一系列平臺的更廣泛集成,包括無人機(UAV)和小型戰術單位。人工智能和機器學習算法的發展也為改進目標的自動檢測和分類、減少操作員的認知負擔和增加反應時間提供了機會。
然而,IRST 技術的進步并非沒有挑戰。隱形技術和對抗措施的日益復雜需要 IRST 傳感器功能和信號處理技術的不斷創新。此外,將 IRST 系統集成到現有和未來的平臺中需要仔細考慮重量、功耗以及與其他系統的互操作性等因素。
通用原子公司開發的 OBSS(機外傳感站)計劃和 Gambit 系列無人機代表了美國空軍無人機能力的重大飛躍。 OBSS 計劃由空軍研究實驗室 (AFRL) 發起,旨在部署能夠領先于戰斗機的無人機,將目標信息和其他關鍵威脅數據傳遞回有人戰斗機。
2024 年 2 月,通用原子公司推出了該項目的無人機產品 XQ-67A,并準備進入飛行測試。該飛行器是為空軍協同作戰飛機 (CCA) 計劃提出的 Gambit 系列飛機的一部分,展示了無人駕駛作戰飛行器的未來,重點關注速度、加速設計流程和實質性能力增強??。
2021 年 10 月,AFRL 授予通用原子公司和 Kratos 相同的價值 1770 萬美元的 OBSS 開發合同,開發周期為 12 個月。通用原子公司提交的產品“Gambit”經過了嚴格的設計審查,最終決定繼續生產和飛行測試。 OBSS 計劃被描述為尋求一種維護成本低的模塊化、消耗性無人機,旨在通過飛行演示驗證可消耗級飛機的低成本設計和制造方法。
通用原子公司于去年 3 月推出的 Gambit 無人機系列展示了獨特的無人機設計方法,強調模塊化和執行各種任務的能力。 Gambit 系列圍繞通用核心模塊構建,包括多種不同的飛機,每種飛機均設計用于特定任務,例如偵察、戰斗、訓練和隱形任務。這種模塊化方法,其中一個通用的 Gambit Core 封裝了基本功能,并占各種型號價格的大約 70%,旨在降低成本、提高互操作性并加強變體的開發。四個初始模型——Gambit 1(偵察和監視無人機)、Gambit 2(空對空戰斗機)、Gambit 3(訓練工具)和 Gambit 4(戰斗偵察模型)——展示了多功能性無人系統可以為現代空戰和偵察任務帶來的戰略能力??。
這種無人機系統的創新方法將 OBSS 計劃的戰略能力與 Gambit 系列的模塊化設計相結合,凸顯了軍事航空領域的重大轉變。通過利用先進的傳感、自主操作和模塊化設計,這些項目旨在增強美國空軍執行復雜任務的能力,提高效率、安全性和戰術優勢。
XQ-67A OBSS 設計和 Gambit 無人機之間的聯系雖然沒有得到官方證實,但通過通用原子公司的各種元素和披露強烈暗示。 XQ-67A 是為空軍研究實驗室的機外傳感站 (OBSS) 項目開發的,與 Gambit 系列無人機共享關鍵設計原則和技術基礎。 OBSS XQ-67A 和 Gambit 無人機的模塊化和適應性設計方法證明了這種聯系。
通用原子公司的 Gambit 系列由圍繞通用核心模塊開發的無人機組成,旨在執行多種任務,包括空戰、偵察和監視。這個通用核心模塊封裝了起落架、航空電子設備和其他關鍵系統等基本功能,在各種型號的成本和設計中占據了很大一部分。 Gambit 系列的模塊化特性可實現規模經濟、互操作性和簡化變體開發??。
OBSS 計劃旨在制造一種能夠在戰斗機之前飛行以中繼目標和威脅數據的無人機,與 Gambit 無人機提供的戰略能力相一致。 XQ-67A 專為 OBSS 計劃而設計,具有 Gambit 系列核心的模塊化、低成本和適應性強的設計理念。這種協同作用表明 XQ-67A 和 Gambit 無人機的技術和設計方法存在顯著重疊,表明通用原子公司采取了更廣泛的戰略,在不同的軍用無人機項目中利用通用系統和設計理念????。
圖:GA-ASI 的 Gambit 系列飛機的藝術渲染圖。圖片:GA-ASI
OBSS 的根源可以追溯到 2014 年啟動的空軍研究實驗室 (AFRL) 低成本可飛行飛機技術 (LCAAT) 計劃。AFRL 航空航天系統理事會的領軍人物 Doug Meador 詳細闡述了這些系統的演變,強調飛行器框架內的自主性、傳感器和武器有效載荷以及通信的集成。 LCAAT 計劃尤其催生了低成本可攻擊演示機 (LCASD) 項目,根據該項目,空軍推出了 XQ-58 Valkyrie 無人機,標志著自主協作平臺 (ACP) 的開始。
OBSS 計劃從 LCASD 過渡而來,借鑒了經驗,旨在通過低成本可消耗飛機平臺共享(LCAAPS)戰略重新定義飛機采購。 OBSS 項目經理 Trenton White 強調了 LCAAT 背后的意圖,即促進多方面的航行器開發方法,在證明航行器準備就緒的情況下集成先進技術。
LCAAPS 計劃標志著向更加動態和高效的飛機開發方法的關鍵轉變,挑戰了傳統繁瑣的流程。通過采用汽車和其他行業的做法,空軍旨在提高上市速度,同時減少與軍用飛機開發相關的成本上升和延誤。這種方法有望徹底改變飛機的概念??化和制造,利用開放系統進行硬件和軟件集成,從而加速實現作戰能力的進程。
OBSS 和 OBWS 在 LAAPS 下作為不同但互補的概念出現,OBSS 側重于續航力和傳感器容量,OBWS 側重于速度、機動性和打擊能力。這種分歧凸顯了空軍利用標準化組件和系統的戰略,類似于汽車行業的生產線方法,以促進不同飛機型號的快速組裝和部署。
OBSS 的首次飛行和 OBWS 的存在強調了空軍對探索模塊化和協作戰斗機解決方案的承諾。雖然 OBSS 充當“獵人”,收集情報并提供監視能力,但 OBWS 作為“殺手”的潛力,配備與對手交戰,代表了無人機作戰戰略的重大進步。兩種無人機使用通用底盤或核心的概念證明了創建多功能、可擴展且經濟高效的戰斗平臺的富有遠見的方法。
通用原子公司于 2022 年推出的 Gambit 系列無人機符合 OBSS 的基本原則,表明這兩項舉措之間存在共生關系。 AFRL 通過 OBSS 和 OBWS 倡議倡導的模塊化概念反映了空軍協同作戰飛機 (CCA) 計劃的目標,該計劃強調負擔得起的大規模生產和快速部署,以滿足未來的作戰需求,特別是在太平洋地區的潛在沖突中。
美國空軍研究實驗室 (AFRL) 通過其機外傳感站 (OBSS) 計劃和機外武器站 (OBWS) 計劃積極致力于推進模塊化無人機技術。這些努力代表著在增強無人機在各種軍事行動中的能力和應用方面取得的重大進展。
OBSS 項目專注于開發無人機的先進傳感功能,使它們能夠從周圍環境中收集有價值的信息。這包括集成攝像頭、雷達、激光雷達和其他遙感設備等傳感器,為無人機操作員和軍事人員提供全面的態勢感知。通過為無人機配備這些傳感功能,AFRL 旨在提高其有效執行偵察、監視和情報收集任務的能力。
此外,OBWS 計劃雖然更加神秘,但建議開發可以通過無人機遠程部署和控制的機外武器系統。這代表了無人機戰爭的重大進步,使無人機能夠精確、敏捷地攻擊目標,同時最大限度地降低人類操作員的風險。
AFRL 對推進無人機技術的工作強調了其在現代戰爭中保持技術優勢的承諾。通過投資模塊化無人機平臺和場外系統,空軍旨在增強其作戰能力并領先于潛在對手。
技術特性方案表:
計劃/倡議 | 機外傳感站 (OBSS) | 機外武器站 (OBWS) |
---|---|---|
目的 | 無人機先進傳感能力的開發 | 無人機外武器系統的開發 |
技術集成 | 攝像頭、雷達、激光雷達、遙感設備 | 武器系統、遙控系統 |
應用領域 | 偵察、監視、情報收集 | 精準瞄準、空戰 |
主要特征 | 全面態勢感知,實時數據采集 | 遠程武器部署,最大限度地降低人類操作員的風險 |
意義 | 增強無人機在軍事行動中的能力 | 推進無人機作戰,保持技術優勢 |
該方案表總結了 AFRL OBSS 計劃和 OBWS 計劃的關鍵技術特征,重點介紹了它們的目的、集成技術、應用、關鍵特征以及在推進無人機技術軍事應用方面的意義。
美國空軍研究實驗室 (AFRL) 通過其機外傳感站 (OBSS) 項目和相關但更為神秘的機外武器站 (OBSS),在先進模塊化無人機技術的開發和應用方面取得了重大進展。 OBWS)倡議。這些努力象征著軍用航空向敏捷性、適應性和創新的更廣泛轉變,有望在未來幾年重塑空戰。
最初處于操作保密狀態的 OBSS 計劃最近因通用原子公司的 Gambit 無人機預計將于 2024 財年上半年進行首次飛行而成為頭條新聞。這一里程碑是 AFRL 雄心勃勃的項目的一部分,該項目旨在展示無人駕駛飛機高水平的自主性和先進的傳感器套件能夠超出當前一代戰斗機的視線范圍,從而增強態勢感知和瞄準能力??。
OBSS 計劃的進展與低成本可消耗飛機平臺共享 (LCAAPS) 計劃密切相關,該計劃旨在基于通用核心底盤創建多種飛機變體。這種策略通常被 AFRL 描述為“屬/種”方法,具有多種用途。首先,它能夠在利用共享基礎的同時快速開發具有不同功能的多樣化系統系列。其次,它強調向模塊化、具有成本效益的解決方案的戰略轉變,以適應不斷變化的作戰需求。
圖片:GA-ASI 的可認證地面控制站 (CGCS) 設計用于與遙控駕駛飛機系統 (RPAS) 配合使用,特別是 MQ-9B SkyGuardian/SeaGuardian——世界上第一個設計和制造用于在非隔離空域飛行的 RPA。其架構將飛行和關鍵任務功能分開。飛行關鍵功能是使用運行 GA-ASI 可認證設計保證級別軟件的現成航空電子設備和飛行計算機來執行的。 CGCS 采用柯林斯航空航天公司的 Pro Line Fusion? 集成航空電子系統、Abaco FORCE2C 飛行計算機以及 MQ-9B 的所有傳感器和附加有效載荷控制。其通用操作畫面 (COP) 和改進的顯示技術提供了顯著改進態勢感知并減少飛行員的工作量。其直觀的界面可幫助飛行員更快、更輕松地識別潛在危險情況,從而增強決策過程。 2019年,CGCS成功完成了MQ-9B的首次端到端飛行。
CGCS 可以改裝為現有的美國空軍、美國國土安全部、英國皇家空軍、意大利空軍、法國空軍和 NASA 固定設施以及部署的移動 GCS 掩體。
OBSS 與 LCAAPS 計劃的整合表明 AFRL 共同努力,最大限度地提高無人機技術開發的效率和多功能性。通過建立一個共同的核心底盤,LCAAPS 計劃簡化了多種飛機型號的設計和制造流程。這種通用性允許跨不同平臺共享組件、子系統和制造技術,從而減少開發時間和成本。
此外,“屬/種”方法意味著設計無人機平臺時采用類似分類學的方法,其中核心底盤充當屬或共同祖先,從中衍生出各種物種或專門變體。這種模塊化框架支持快速原型設計和迭代,以及新技術和功能的整合。
此外,強調成本效益是 AFRL 戰略的一個重要方面。通過利用模塊化設計和共享組件,LCAAPS 計劃旨在降低無人機系統的整體生命周期成本。這不僅使無人機技術更易于使用,而且還具有更大的可擴展性和靈活性,可以適應不同的任務要求。
總體而言,OBSS 與 LCAAPS 計劃的集成代表了一種推進無人機技術的整體方法,包括傳感器開發和平臺設計。通過采用模塊化、成本效益和適應性,AFRL 旨在保持無人機系統開發的前沿,并滿足現代戰爭不斷變化的需求。
技術特性方案表:
計劃/倡議 | 低成本可消耗飛機平臺共享(LCAAPS) |
---|---|
目的 | 從通用核心底盤創建多種飛機變體 |
技術集成 | 共享組件、子系統、模塊化設計 |
應用領域 | 具有不同功能的多樣化無人機系統系列 |
主要特征 | 開發速度快、性價比高、適應性強 |
意義 | 設計和制造的效率以及無人機技術的多功能性 |
該方案表總結了 OBSS 計劃和 LCAAPS 計劃之間集成的關鍵技術特征,強調了它們的目的、集成技術、應用、關鍵特征以及在推進無人機技術軍事應用方面的意義。
雖然有關 OBWS 的細節仍然很少,但概念基礎表明 OBSS 是一個補充平臺,旨在提高性能和武器部署能力。 OBWS 的存在,加上 OBSS 計劃的進步,表明 AFRL 及其行業合作伙伴共同努力探索模塊化無人機技術在增強美國空軍作戰能力方面的全部潛力。
與通用原子公司的合作以及 OBSS 計劃的成功進展,以及即將進行的 Gambit 無人機的飛行測試,都表明了軍用航空領域更廣泛的趨勢。這一趨勢強調快速、經濟高效的開發周期和自主系統的部署,以擴展有人駕駛飛機的作戰能力,從而確保在未來沖突中的競爭優勢。
隨著 OBSS 計劃越來越接近充分發揮其潛力,隨著 Gambit 無人機的首次飛行即將到來,對空戰和模塊化軍事技術的未來影響將是深遠的。 OBSS和推測性OBWS計劃的持續發展不僅凸顯了空軍戰備的創新方法,而且標志著無人系統戰略整合所定義的空戰新時代。
OBSS 計劃的進步和 OBWS 的推測性開發代表了軍用航空的變革階段,強調了模塊化設計、自主性和成本效率的重要性。隨著這些項目的發展,它們將重新定義空戰范式,強調先進無人機技術在塑造未來軍事能力方面的關鍵作用。
AFRL 披露 OBSS 計劃和引入 OBWS 概念標志著軍用航空技術發展的關鍵時刻。通過采用模塊化設計原則并利用快速、具有成本效益的開發戰略,美國空軍準備重新定義空戰的未來,確保面對新出現的全球威脅時做好準備并保持優勢。
美空軍第 805 戰斗訓練中隊,也稱為影子作戰中心-內利斯,通過試驗和開發戰術、技術和程序來執行其年度頂點活動,以實現作戰和戰術指揮與控制之間的集成雙向殺傷鏈自動化,包括作戰管理水平,為美國及其內華達州內利斯空軍基地的盟友和合作伙伴創造競爭優勢。
作為美國空軍領先的先進作戰管理系統作戰實驗室,ShOC-N(又名“犀牛”)旨在試驗和評估新興概念、應用和技術,并為未來的多域作戰中心開發 TTP。在為期五天的頂點活動中,作戰實驗室利用 ShOC-N 建模和仿真環境中有機生成的數據,執行了建設性的大規模部隊部署,通過軟件集成和相關 TTP 開發來改進動態目標定位殺傷鏈自動化。
“在 2022 年的頂點活動事件中,ShOC-N 證明了量化、觀察和測量指揮和控制是可能的;由于‘C2 是一門藝術’的誤解,測量 C2 的想法在過去一直被忽視。人類判斷將繼續發揮關鍵作用,但我們正在證明 C2 決策遠比藝術更科學,”空軍 ABMS 跨職能團隊的美國空軍上校喬納森·扎爾 (Jonathan Zall) 說。“犀牛正在采取行動從而糾正過去的疏忽。他們正在開發并進行重要的 C2 科學實驗。”
Zall繼續討論 2023 年的頂點活動。 “ShOC 是一個令人難以置信的專業級行為,紀律嚴明,確保數據可信。”
2024年的頂點活動以受印太司令部戰術影響的獨立但相關的實驗為特色,這些戰術是由指揮、控制和通信作戰管理部門(C3BM)、作戰響應小組、DAF、空戰司令部和太平洋空軍確定和選擇的。實驗包括:
美國空軍中校約翰·奧倫德 (John Ohlund) 表示:“ShOC-N 今年的實驗數量增加了一倍,主要關注數據收集和分析所需的科學嚴謹性,以便為新原型或流程提供數據驅動的見解。” ,第 805 中隊/ShOC-N 指揮官。
動態目標定位殺傷鏈自動化實驗使用的工具專注于提高 PACAF 實驗的發現、修復、跟蹤、瞄準和交戰(F2T2E)流程的速度、規模和準確性,同時還支持 ACC 的 NEXUS 集成工作。
ShOC-N 建模并復制了 PACAF 當前的作戰到戰術級別的系統和流程,允許對兩種新的動態目標定位殺傷鏈自動化技術進行安全實驗。
ShOC-N 接待了來自 DAF、行業和聯盟合作伙伴的人員來進行實驗。數據收集和分析測量了實驗過程中的速度、規模和準確性。
ABMS CFT 的實驗目標側重于通過連接 FVEY 作戰實驗室/CFBLNet、TM-BM 以及數據捕獲和匯報工具來獲取數據。
日本自衛隊、德國和法國武裝部隊、新西蘭國防軍 FVEY 和美國空軍武器學校的學生參加了 TM-BM 人工智能技術實驗,稱為“匹配效應器”,或稱為“決策”在考慮多種因素的同時,將效應器與目標適當配對。實驗觀察兩組參與者,一組使用一種操作系統軟件,另一組使用不同操作系統軟件,以比較人機團隊決策速度、質量的效果,以及人們對 HMT 解決方案的信心。
英國和加拿大是第一批融入ABMS戰斗實驗室的聯盟伙伴,使它們能夠連接并參與TM-BM實驗。ShOC-N目前正在與澳大利亞和新西蘭合作連接他們的作戰實驗室。兩個 FVEY 作戰實驗室使用 CFBLNet 飛地建立一個可釋放的或 REL 環境,允許交換任務相關文件、模擬數據和語音/聊天/數據鏈接消息,為英國和加拿大的托管提供初步驗證未來的聯合 C2 實驗。
“這項新功能使的聯盟伙伴能夠像實際在作戰車間一樣訪問作戰實驗室,從而使合作伙伴能夠全面參與 CJADC2(聯合全域指揮與控制)和 ABMS 演習和實驗,” Jeffery Compoc,第 805 期 CTS/ShOC-N 首席技術官。
在最終的 ABMS CFT 實驗中,評估了支持 C2 的四種數據捕獲和匯報工具的同時有效性。該實驗比較了四種應用程序之間收集的數據類型、測量質量和顯示。
“觀看 TM-BM 和動態目標定位實驗就像將棱鏡放在光下以揭示不同的決策類別,就像棱鏡揭示彩虹的不同顏色一樣,”Zall 說。“我們 [ABMS CFT] 最終想要達到組合了不同決策的實驗,但是有人擔心我們組合的決策越多,每個小決策可能會在混亂中丟失,但現在我們知道我們可以進行這些組合決策實驗,因為‘犀牛’剛剛做到了,而且他們已經做到了“我們整個星期都在這樣做。由于‘犀牛’在收集數據方面非常有條理,我們可以像使用我們自己的實驗一樣使用它。我們所要做的就是應用模型并從數據中獲取見解。”
在整個頂點活動中,TOC-L(現在稱為支持 TOC 的控制報告中心或 CRC)團隊主要通過 ShOC-N 外的帳篷中的 TOC 套件執行戰術 C2。TOC 系列系統提供了可定制的戰斗管理 C2 中心可根據組件指揮官的需求進行擴展或縮小。 TOC 套件是一種基于移動地面的戰術 BMC2 功能,用于在 CRC 或空中支援作戰中心內執行 BM 功能。ShOC 的動態目標定位和 M&S 單元將數據發送到啟用 TOC 的 CRC,以便在通用作戰畫面顯示和目標起訴中使用。該實驗分析了利用實驗軟件和傳統人員執行目標過程的數據交換的運行速度。
ShOC-N 首次在作戰行動層部署 Wi-Fi,為 C2 戰士提供移動解決方案。 Rhinos 與 C3BM ORT 辦公室合作,在頂點活動期間使用了 ORT 的移動解決方案平板電腦,該平板電腦采用了機密 (CfSC) 基礎設施商業解決方案。
“移動解決方案實驗允許操作員在作戰層自由移動并保持通信和操作態勢感知,而 ShOC-N 分析戰斗管理數據、儀表網絡指標以及對殺傷鏈執行影響的實驗,”Compoc說。
“C3BM 作戰響應團隊的移動解決方案/CfSC 原型與 2023 年 ShOC-N Capstone活動之間的合作為作戰管理操作員提供了移動 C2 在 ACE CONOP [敏捷戰斗雇傭作戰概念”中的實際體驗] 環境,” DAF C3BM ORT 項目經理 Shane Toner 上尉說道。 “C3BM 收集了操作員體驗的用戶反饋,同時復制了 ShOC-N 作戰層操作員工作站的作戰管理功能,這將影響未來 DAF 戰斗網絡的 CSfC 能力和最終用戶設備外形尺寸。”
Toner 繼續說道,CSfC 最終用戶設備的使用可以重塑圍繞操作層物理布局、協作和生成團隊環境的能力以及 DAF 以無線方式進行移動 C2 的能力的思維。 ShOC-N Capstone 為 C3BM ORT 移動解決方案原型計劃的開發提供了重要場所,該團隊期待在 2024 年支持 ShOC-N。
ShOC-N 的使命是為 DAF 提供一個快速采辦決策的環境,提供數據驅動的需求,并向業界分發作戰人員反饋,以推動信息優勢和決策優勢,應對當前美國防部節奏挑戰。
參考來源:美空軍第505指揮與控制聯隊
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
美空軍研究實驗室(AFRL)的使命是為空中、太空和網絡空間部隊領導作戰技術的發現、開發和交付。為完成這一使命,空軍研究實驗室需要獲得國內外的研發(R&D)和技術人才。美國空軍后勤部的國際組合和參與方法很好地利用了國際研發和人才,但僅靠這些方法可能不足以獲取越來越多的海外研究成果。為此,美國空軍后勤部委托進行了這項研究,以探討在美國空軍后勤部目前的海外辦事處(負責考察和資助研發工作)之外,在海外實驗室建立強大的實際存在的各種方案。根據這項研究獲得的信息,提出了四項主要建議: 2) 擴大、簡化和充分利用各種方法,將 AFRL 技術人員嵌入海外實驗室;3) 開展國際合作,應對駐地研發挑戰;以及 4) 不尋求影響國際科技資金的方法。
這項研究包括六項任務:
任務 1:確定在海外實驗室建立實體機構的目標
任務 2:記錄行業和大學在海外實驗室方面的經驗
任務 3:確定在海外實驗室建立實體機構的方法
任務 4:將行業/大學的經驗與建議的目標和方法進行比較
任務 5:評估功能要求
任務 6:建議
美國陸軍正在改變其組織和部署機動兵力的方式,以應對當前和未來的威脅。這次重組將對這支兵力的通信方式產生影響。
2016 年,美國陸軍創建了旅戰斗隊(BCT),作為可部署的基本機動部隊。無論出于何種意圖和目的,旅戰斗隊都是一個聯合兵種編隊。這意味著該旅擁有步兵、裝甲兵、炮兵、工兵和戰斗支援部隊。陸軍機動部隊主要由三種 BCT 構成,即步兵(IBCT)、斯崔克(SBCT)和裝甲(ABCT)。
這些編隊根據其作用進行加權。例如,一個 IBCT 有三個步兵營、一個為步兵營提供機械化能力的騎兵中隊、一個炮兵營以及工兵營和戰斗支援營。SBCT 具有類似的結構。SBCT 的主要區別在于它是圍繞通用動力公司的 "斯崔克 "系列 8×8 輪式裝甲戰車(AFV)組建的。斯崔克 BCT 由美國國防部(DOD)設計,是一種可在 96 小時內到達戰區的空中部署機動部隊。ABCT 有三個聯合武器營。這些營包含步槍連,與 SBCT 和 IBCT 相同,但每個營也有兩個裝甲連。這些連部署了通用動力公司的 M1 艾布拉姆斯系列主戰坦克(MBT)和 BAE 系統公司的 M2 布萊德利系列履帶式步兵戰車(IFV)。與其他旅戰斗隊一樣,ABCT 也有一個騎兵中隊,以及炮兵營、支援營和工程營。
圖:美國陸軍旅級戰斗隊通常使用 SATCOM 進行超視距通信。在向師級結構邁進的過程中,由于這種編隊將占據更大的地理范圍,因此可能會更加依賴衛星通信。資料來源:美國陸軍
根據美國國防部的數據,截至 2022 年底,美國陸軍共有 58 個 BCT,其中 31 個在正規軍,27 個在陸軍國民警衛隊(ANG)。正規陸軍有 14 個 IBCT,國民警衛隊有 20 個。正規陸軍有 11 個 ABCT,國民警衛隊有 5 個。國民警衛隊有兩支斯崔克旅戰斗隊,正規軍有七支。
美國陸軍于 2002 年開始開發 BCT 結構。亞當-戴維斯(Adam Davis)撰寫了一篇題為 "旅戰斗隊:組織結構的革命 "的論文明確指出,BCT 的概念是發展規模相對較小的聯合武器部隊,大約由 2500 名士兵組成。與以前以師為單位的聯合兵種編隊相比,這種編隊可以提高靈活性。師的兵力通常在 10,000-15,000 人左右。
可以說,BCT 的重組反映了美國當代的戰略現實。2001 年 9 月 11 日發生在美國本土的襲擊事件以及隨后于同年以阿富汗為支點開始的全球反恐戰爭對 BCT 的結構產生了極大影響。陸軍機動部隊需要在很大程度上自給自足。自給自足轉化為炮兵、工兵和支援部隊等有機作戰單位,以及在全球范圍內快速部署的能力。戴維斯的論文明確指出,師是打常規戰爭的理想單位。但對于美國在阿富汗和 2003 年起在伊拉克發動的非常規反叛亂戰爭來說,師就不那么理想了。
軍事組織中唯一不變的就是變化。歷史再一次打出了一張牌,促使陸軍機動編隊再次進行重大重組。具有諷刺意味的是,美國陸軍正在回歸師級結構。需要明確的是,在 BCT 時代,師并沒有消失。陸軍師總部(HQ)會例行部署提供作戰總部的下屬BCT。
有兩大相互關聯的因素正在推動重新采用師作為陸軍的主要戰術機動單位。這些因素是大國競爭的回歸,美國及其盟國與俄羅斯等之間的競爭凸顯了這一點。因此,陸軍需要具備執行大規模作戰行動的能力。其次是美國國防部采用了多域作戰(MDO)理念。這兩個因素對陸軍如何組織機動兵力通信都有重大影響。
圖:美國陸軍已就其未來師團的面貌起草了若干建議。這幅示意圖展示了一個加強裝甲師的潛在戰斗序列。與目前的旅級戰斗隊相比,這種編隊的規模顯然要大得多。資料來源:美國陸軍
2022 年 1 月宣布的 "陸軍 2030 "愿景闡明了向師級結構發展的計劃。陸軍 2030》源于陸軍聯合武器中心(CAC)2018/19 年度大規模地面作戰行動多年期研究。同樣重要的是陸軍能力整合中心在俄羅斯軍事現代化方面所做的工作。對陸軍 2030 背景感興趣的讀者應該閱讀優秀的白皮書《陸軍 2030 師級部隊如何作戰》。該文件由美國陸軍訓練與條令司令部(TRADOC)和能力整合中心于 2023 年 2 月聯合發布。
MDO 的出現同樣影響了師的發展。MDO 設想將機動兵力中的所有人員、平臺、武器、基地和能力(下稱資產)連接起來,在戰爭的各個層次和各個領域執行同步行動。MDO 致力于提高與對手進行 "OODA"(觀察、定位、決策和行動)循環的速度、質量和效率。美國防部認為 MDO 是打敗潛在對手的反介入/區域拒止(A2/AD)態勢不可或缺的一部分。
上述白皮書指出,陸軍師和團將作為一支更大的聯合兵力的組成部分發揮作用,運用海、空、天和網絡空間領域的能力。各師將維持遠距離高節奏作戰行動,保護關鍵節點和資產,擊敗陸地兵力,并支持和維持其指定地區的所有行動。截至 2023 年年中,美國陸軍師級部隊的具體構成和部署時間表似乎仍在確定之中。
BCT 目前使用的無線電和通信網絡種類繁多,可在各組成單位之間傳輸語音和數據流量,也可向外傳輸至其他編隊和部門。作者在 2023 年 3 月版 ESD 上發表的 "連接兵力 "一文中詳細介紹了這些系統。圖 1 和圖 2 詳細介紹了 BCT 使用的無線電、其傳輸的波形及其用途。
圖:云計算的出現為指揮控制和情報、監視和偵察數據提供了一個可存活的 "交換中心",這在很大程度上有助于向分散式移動指揮控制的轉變。資料來源:美國陸軍
最近,美國陸軍舉行了一次題為 "范式轉變: 師作為行動單位 "的圓桌會議,對采用師可能對陸軍戰術通信態勢產生的影響作了一些澄清。這次活動研究了支撐這種新結構的通信網絡。其中一個啟示是,網絡和系統必須改變,以支持陸軍希望的作戰方式。一個關鍵的變化是需要在作戰云之間共享信息。機動兵力資產和來自其他聯合部署部門的資產將不斷與云共享戰術相關數據。例如,數據可包括視頻圖像、圖片、書面報告或地圖。陸軍有必要確保該師的通信網絡具備傳輸這些數據的帶寬。這些鏈接必須是安全的。紅色兵力將意識到云和數據進出網絡的重要性。因此,"紅色兵力 "將利用動能、電子和網絡攻擊手段,努力破壞、削弱和摧毀這些鏈接。信息流動在幫助高效決策方面的核心作用,使作戰云及其通信鏈路成為對方兵力眼中克勞塞維茨式的首要重心。
馬特-邁爾(Matt Maier)在上述圓桌會議上說,好消息是陸軍為實現這一愿景所需的大部分現有技術已經存在,并在各BCT中服役。馬特-邁爾是美國陸軍指揮、控制、通信-戰術計劃執行辦公室(PEO C3T)負責互操作性、集成和服務的項目經理。這包括機動兵力正在接受的以綜合戰術網絡(ITN)為形式的商業/民用技術。ITN 使用智能手機和平板電腦等民用和商用技術。這些設備可使用包括民用手機網絡在內的各種鏈接,在機動兵力周圍和外部傳輸非機密通信。
發言者一致認為,通信的生存能力至關重要。筆者估計,俄羅斯陸軍在烏克蘭部署了約 80% 的電子戰(EW)能力。L3Harris 公司業務開發副總裁 Jeff Smith 說:"師通信需要在有爭議的 EW 環境中運行。這種生存能力需要擴展到減少對全球導航衛星系統(GNSS)服務的依賴,如美國的全球定位系統(GPS)。除導航外,GPS 還提供包括無線電在內的電子系統所依賴的精確定時信號。史密斯說,在沒有全球導航衛星系統的環境中工作將成為現實。在這方面,烏克蘭戰場很有啟發性。俄羅斯電子戰兵力在干擾全球導航衛星系統信號方面取得了相當大的成功。干擾干擾了烏克蘭的無人機行動和依靠全球導航衛星系統的精確制導武器,如美國提供的聯合直接攻擊彈藥(JDAM)。在軟件層面,低探測/攔截概率的無線電波形以及強有力的發射控制至關重要。只有在必須發射時,設備才會發射。其余時間必須保持電磁不透明,史密斯說。
數字火力戰術的出現表明了美國陸軍陸上機動兵力的 MDO 發展方向。數字火力包括在計算機化指揮與控制(C2)和火力控制系統(FCS)之間以數字方式快速移動精確火力坐標。這種方法旨在減少火炮從傳感器到射手的時間,并通過降低火力請求被誤解的危險來提高精確度。回到 "作戰云",這就是這種能力變得如此重要的原因。例如,假設無人飛行器(UAV)探測到距離戰術邊緣一定距離的部隊集結地。目標的坐標和輔助圖像從無人飛行器上傳到云端。無人飛行器會告知指揮官已發現潛在目標。無人機的目標信息從云端下載,并隨同隨后向師炮兵發出的火力請求一起發送。
圖:美國陸軍 BCT 仍經常使用固定的指揮所。在烏克蘭的戰斗凸顯了這些指揮所的脆弱性,因此在未來的沖突中,總部必須保持機動性和分散性。資料來源:美國陸軍
在某些情況下,云計算可以消除設立固定指揮中心的必要性。烏克蘭的一個重要教訓是,機動性意味著生存。固定指揮部很容易成為俄軍炮火、近距離空中支援和戰場攔截的獵物。史密斯說,實時、分散的指揮中心是師的必備條件。總部人員能否保持機動性和分散性,但又完全聯網?我們可以將其視為相當于在家工作的軍事方式--在民用辦公生活中,工人們經常遠程執行任務,但通過互聯網與同事和經理保持聯系。
師級結構必須應對的另一個挑戰是占地范圍。作為一個比 BCT 更大的編隊,師的占地范圍自然會更大。這從通信角度帶來了挑戰。像 BCT 這樣的機動編隊依靠波段從 30 MHz 到 3 GHz 的甚高頻/超高頻 (V/UHF) 無線電進行視距(LOS)通信。
簡單地說,V/UHF 無法繞過地平線。因此,兩部 V/UHF 無線電設備必須在基本無遮擋的視線范圍內才能相互通信。一名士兵攜帶的 V/UHF 無線電總高度為 2 米(6.6 英尺),包括無線電天線在內,在平地上的視距范圍為 5.8 千米(3.6 英里)。在此距離之外,它們將很難與另一部 V/UHF 無線電設備進行通信。相比之下,一輛車的 V/UHF 無線電天線總高度為 5 米,其 LOS 范圍為 7.9 千米(4.9 英里),20 米高的 V/UHF 天線的 LOS 范圍為 18.4 千米(11.4 英里)。使用移動特設組網(MANET)可以擴大這些范圍。這一過程允許無線電通信從一個無線電跳轉到另一個無線電,直到到達預定目的地,相當于無線電游戲中的傳包裹。BCT 中的下級單位使用衛星通信 (SATCOM) 在超視距 (BLOS) 范圍內進行通信。移動用戶目標系統 (MUOS) 衛星通信星座就是這方面的一個例子。
未來對超視距鏈路的依賴只會增加。分部單位有時可能相隔數百公里。即使是城域網網絡也不可能達到那么遠,這意味著各單位也將依賴于衛星通信系統等 BLOS 能力。一種已顯示出潛力的能力是成本相對較低的商業 SATCOM 星群,如在烏克蘭廣泛使用的 SpaceX 的 Starlink 系統。這些星群利用相對廉價的 "立方體衛星 "置于低地球軌道(LEO)。商業 SATCOM 星群可用于傳輸敏感度較低的通信,而機密通信則通過 MUOS 等更安全的網絡傳輸。立方體衛星的質量通常不超過 10 千克(22 磅)。根據美國國家航空航天局的定義,低地軌道衛星的高度通常在 1,000 千米(540 海里)以下。
史密斯說,隨著射程的增加,現有技術可以提供幫助。高頻(HF:3 MHz 至 30 MHz)無線電傳輸通過電離層的反彈跳過地平線。電離層是地球上空 48 公里(25.9 NM)到 965 公里(521 NM)之間的大氣層。高頻有助于提供移動語音和數據,而甚小口徑終端(VSAT)則可用于 SATCOM。甚小口徑終端的碟形天線直徑在 750 毫米到 1200 毫米之間。因此,它們比較容易移動和安裝,可提供高帶寬 SATCOM,根據公開資料,數據傳輸速率可達 16 mbps。據美國陸軍稱,更小的定向 SATCOM 天線正在開發中。這些天線可以裝備車輛和飛機,自動跟蹤衛星在天空中的位置。這可確保在資產移動時準確收發傳輸信號。
有趣的是,該師網絡設計的大部分工作都集中在降低復雜性上。與此同時,陸軍還在加速引進新的通信和網絡技術,并提高效率。敏捷性是將軟件和以數據為重點的改進引入師網絡的關鍵,因為大部分硬件已經存在。美國陸軍正在通過 "手持、背包、小型"(HMS)計劃全面改革其戰術通信。如上所述,民用和商用硬件構成了 ITN 的一部分。這些硬件以軟件為中心的性質使其在有新的應用軟件時比較容易更新。
圖:星座中的第二顆衛星 MUOS-2 正在組裝中。MUOS 衛星群的開發目的是為美國機動兵力提供超高頻通信。圖片來源:洛克希德-馬丁公司
機動兵力的戰術通信不僅僅是裝備的問題。人員是這項工作的重要組成部分。美國陸軍圓桌會議活動還指出,培訓是向師級部隊邁進并相應調整通信和網絡的重要組成部分。位于佐治亞州戈登堡的美國陸軍信號學校校長、陸軍信號總指揮保羅-霍華德上校在圓桌會議上表示,培訓流程和教學大綱已經在適應這些變化。
由于不斷變化的戰略格局以及俄羅斯等國構成的威脅,美國陸軍的戰斗力面臨著一代人以來最嚴峻的挑戰。與美軍在阿富汗和伊拉克戰場上的對手相比,今天和明天的對手在數量上更多,技術上更先進。我們面臨的挑戰將是重組兵力的現有網絡,使其符合目的。幸運的是,陸軍已經擁有了這項工作所需的一些系統和架構。采用云計算和立方體衛星等新技術將有助于填補空白并賦予新的能力。對人員的投資也將帶來回報。威脅不會一成不變。美國陸軍的機動兵力正顯示出他們在技術和戰術上的靈活性。
圖1 -標準美國陸軍戰術無線電
圖 2 - 標準美軍戰術通信波形
參考來源:歐洲安全與國防雜志
在整個八月份的 "2023 年大規模演習"(LSE)期間,派駐海軍遠征作戰司令部(NECC)的水兵和海軍陸戰隊員在現場、虛擬和建設性訓練活動中完善了他們的作戰概念和戰術。在整個演習期間,NECC 的作戰中心負責指揮和控制 NECC 的兵力,并與第二、第六和第七艦隊的指揮官密切合作。在美國大陸執行任務的 NECC 兵力展示了他們在弗吉尼亞州、北卡羅來納州和佛羅里達州的岸上以及美國第二艦隊作戰區域的海上提供遠征重新武裝、加油、港口損壞修復、機場損壞修復、反水雷措施和戰損評估的能力。
2023年8月 3 日,海軍遠征后勤支援大隊(NAVELSG)利用輔助艦艇上的起重機進一步完善了驅逐艦導彈發射管的重新裝載能力,拉開了訓練活動的序幕。分配到海軍貨物裝卸營遠征重裝小組的海軍遠征后勤支援集團水兵在諾福克海軍基地協助阿利-伯克級驅逐艦波特號(DDG 78)和軍事海運司令部(MSC)干貨彈藥船威廉-麥克萊恩號(T-AKE 12)的船員在碼頭邊使用模擬軍械進行 MK 41 垂直發射系統(VLS)重裝。演習期間,遠征軍械裝填小組還在佛羅里達州梅波特進行了重新武裝工作。
NECC 指揮官 Brad Andros 少將說:"遠征后勤使海軍能夠迅速恢復海上優勢。在2023年大規模演習期間為軍事海運司令部提供支持的行動為我們的遠征重裝隊伍提供了向不同平臺訓練的機會,使他們能夠繼續維持能力并提高海軍兵力的持久戰斗力。"
美國海軍遠征作戰兵力利用諾福克海軍基地 8 月的一個老舊碼頭作為訓練場地,不僅練習了執行遠征港口損壞修復作業 (ExPDRO) 的能力,還改善了供未來艦隊使用的實際基礎設施。
在開始維修之前,來自機動潛水打撈隊(MDSU)2 的海軍潛水員用遙控潛水器進行了港口清理和碼頭勘察,以確保安全的工作環境,海上遠征保安部隊進行了巡邏艇作業,為我們的兵力提供出入口安全保障。
進行 ExPDRO 的水兵通過潛水、打撈、遠征疏浚和權宜施工作業,在有爭議的環境中清除航運障礙、修復碼頭、岸墻和其他濱水基礎設施,以支持部隊的機動性和再補給,從而恢復海上登岸港口。海軍第 22 建造團成功監督了 ExPDRO 活動,指揮和控制水下施工隊 (UCT) 2(提供水下施工能力)和海軍機動施工營 (NMCB)11(利用專門從事海上施工的海濱施工公司提供上部施工能力)。對碼頭的改進包括用桁架建造新的加固裝置、修復和油漆夾板、包裹樁和水下碼頭支撐。
安德羅斯說:"修復海上登船口對于實現分布式海上作業極其重要。我們的兵力能夠展示他們快速有效修復碼頭的能力,以便艦隊能夠重返戰場。這種能力使遠征后勤和遠征先進基地兵力的補給成為可能。"
海軍遠征作戰部隊還在北卡羅來納州戈茲伯勒的西摩-約翰遜空軍基地進行了機場損壞修復工作。為了鍛煉與兩棲水面艦隊和美國海軍陸戰隊的融合,NMCB 11 的 Seabees 帶著工程車輛和補給品登上兩棲運輸船塢艦 USS New York (LPD 21),在登陸艇和氣墊的支持下,在海軍陸戰隊 Lejeune 營的 Onslow 海灘進行了搶灘登陸。
登陸后,他們補充燃料并護送至西摩-約翰遜空軍基地,在那里與來自爆炸物處理機動部隊(EODMU)6 的海軍爆炸物處理(EOD)技術人員會合,開始進行機場損壞修復工作,包括勘察機場、確定爆炸危險、清除模擬彈藥區域以及修復彈坑和裂縫,使機場恢復全部功能。
海軍貨物裝卸營遠征加油隊的水兵們還與海軍陸戰隊聯隊支援中隊 272 的海軍陸戰隊員進行了整合,在西摩約翰遜空軍基地為固定翼飛機建立了一個前方布防和加油點,實現了海到岸和岸到海的遠征后勤能力,這是確保分布式海上行動的一個關鍵節點。
EODMU 12 的一個遠征反水雷連由一個指揮和控制小組、一個無人系統排和一個爆炸物處理反水雷排組成,他們登上兩棲船塢登陸艦 USS Gunston Hall (LSD-44),在第二艦隊作戰區域提供遠征反水雷 "Q-route "清除。他們結合使用了無人系統和爆炸物處理技術人員,通過水下引爆來定位、識別和消除模擬爆炸物威脅,從而使艦艇能夠在模擬的有爭議環境中安全運行。
來自 MDSU 2 的水兵展示了他們快速部署、進行損害評估以及在艦上模擬應急響應場景中與來自 USS Porter (DDG 78) 的水兵一起 "與艦作戰 "的能力。這種能力被稱為遠征戰損評估與修復,旨在提高水面作戰艦艇的應變能力,讓海軍艦艇重新投入戰斗,繼續執行任務。來自 MDSU 2 的初始進入小組從直升機上對波特號進行了快速繩索插入,在那里他們融入了艦上的損害控制和工程工作,同時還與岸上的上級總部建立了通信聯系。隨后,他們分散到全艦各處,檢查維修工作,確定進水點,并進行清理和減輕爆炸危險。
安德羅斯說,他為自己的水兵和在 LSE 2023 期間完善的作戰概念感到無比自豪,這樣海軍遠征作戰部隊就能繼續支持海軍作戰、取得勝利并威懾潛在的侵略者。
安德羅斯說:"我們的水兵接受過全球作戰訓練,在瀕海環境中茁壯成長,以加強美國的海上優勢。海軍遠征作戰部隊的能力在2023年大型演習中得到了充分展示,我期待著未來的迭代,因為我們將在重新武裝、加油、補給、修理和恢復海軍兵力的能力基礎上繼續戰斗。"
海軍遠征作戰司令部為海軍的爆炸物處理、建筑、海上遠征安全、遠征后勤保障和遠征情報部隊提供人員、訓練、裝備、組織和維持作戰準備,以便海軍和聯合部隊指揮官能夠將我們的獨特能力應用到他們的任務中。
LSE 2023展示了海軍和海軍陸戰隊在全球六個海上司令部、七個編號艦隊和22個時區使用精確、致命和壓倒性兵力的能力。LSE 2023 將真實世界的行動與虛擬構建的場景相結合,創造出一個逼真的訓練環境,讓海軍陸戰隊員不受地域限制,訓練他們將如何作戰。
來源:美國海軍
美國特種作戰司令部固定翼項目執行辦公室(PEO-FW)提供特種作戰(SO)特有的有人和無人固定翼空中力量能力,以有效支持特種作戰部隊(SOF)。PEO-FW與作戰人員和各種開發和支持組織合作,同步進行采購活動,以部署一系列先進技術的傳感器、防御性反制措施、先進的航空電子設備和任務培訓系統。這種伙伴關系確保SOF固定翼飛機能夠在預期的威脅環境中完成任務,并解決老舊機隊的可支持性挑戰。美國海軍司令部的有人和無人固定翼飛機為特種部隊的空中機動性、空中加油支持、空中精確交戰以及空中情報、監視和偵察(ISR)能力提供了骨干力量。
他們通過MC-130H戰斗塔倫II、MC-130J突擊隊II和CV-22鶚式飛機等武器系統,為SOF在敵對地區內外提供關鍵的滲透、撤離和補給能力。AC-130J Ghostrider、AC-130W Stinger和AC-130U Spooky使用軍方通用的武器和特種部隊特有的Stand-off精確制導彈藥來對付各種高價值目標,提供關鍵的精確交戰和近距離空中支援。各種有人和無人系統通過U-28A飛機、JAVAMAN、MC-12 Liberty、Mid-Endurance UAS和MQ-9等系統為士兵、水兵、空軍、海軍陸戰隊和特遣部隊指揮官提供實時的全球空中ISR。特種部隊固定翼機隊的低密度、高需求的性質是用于繼續改進和維持部隊的采購方法的一個關鍵驅動因素。這些飛機的高操作節奏需要創新的手段,以納入能力和維持的改進,同時確保足夠的飛機可用性。
美國陸軍目前擁有1700多架UH-60黑鷹直升機。這些通用直升機構成了輕型步兵的主要空中突擊平臺。他們還執行后勤、傷員疏散(CASEVAC)和搜索與救援(SAR)任務。
UH-60系列于1979年推出。為了提高性能和延長使用壽命,已經進行了多次升級計劃,但引進后續飛機已經變得緊迫。過時和材料疲勞不是更換UH-60至關重要的唯一原因。與同類大國或使用現代防空武器的地區大國間戰爭,要求美國部署一種配備最先進的航空電子設備、傳感器和性能參數的攻擊/通用直升機。
未來遠程突擊飛機(FLRAA)計劃尋求為美國陸軍、美國海軍陸戰隊(USMC)和聯合服務美國特種作戰司令部(SOCOM)提供一種UH-60的替代品。項目管理由陸軍負責。雖然FLRAA旨在具有多任務能力(反映黑鷹的作戰范圍),但武裝部隊將空中突擊任務作為主要的“理由”。
與UH-60相比,新的中型飛機將顯示出顯著的性能增強。這包括速度、航程和續航能力的大幅提升。最低可接受或閾值巡航速度是230節。陸軍的客觀目標包括280節的最大連續巡航速度和至少300海里的不加油任務半徑。USMC預計將收購第二大FLRAA艦隊,并制定了更高的性能標準(295節巡航速度和450海里航程)。這些物理性能參數在很大程度上反映了東亞一場大規模戰爭將帶來的前所未有的機動挑戰。除了在未來戰爭中預期的更遠距離之外,增強的速度和敏捷性還將提高有爭議環境中的生存能力,并有助于立即利用敵人防御中新創造的缺口。
空中突擊配置中的部隊攜帶能力被認為是決定最終選擇一個競爭者的重要因素。在這里,五角大樓再次設定了最低容量——12名戰備士兵——這超過了UH-60的能力。其他基本需求包括與在多域戰場作戰的其他飛機和地面部隊的全面聯網和互操作性。模塊化和開放系統架構對于最大限度地提高FLRAA的靈活性、保持機載系統的最新狀態和降低運行成本也至關重要。
2020年3月,美陸軍向兩家行業競爭對手貝爾-德事隆和波音-西科斯基團隊授予合同,參與FLRAA競爭性演示和風險降低(CD&RR)第一階段。該階段包括需求推導、權衡分析和初步概念設計。2021年3月,兩家競爭對手都進入了CD&RR第二階段,重點是在候選機身上集成主要子系統和任務系統。第二階段的工作將持續到2022年5月30日。
“通過CD&RR的努力,陸軍領導人有能力做出早期明智的決定,確保FLRAA能力不僅負擔得起,而且滿足多域作戰要求,同時交付積極的時間表,不犧牲嚴格的速度,”陸軍航空項目執行官員Rob Barrie準將在授予第二階段合同時說。
這兩家競爭者一直是飛行技術演示機,代表了他們將建造的量產飛機的一般設計特征。軍方飛行員和維修人員已經接觸到示威者,既可以直接了解情況,也可以向工業界提供反饋。除了數百小時的飛行測試外,兩架飛機還在任務集成實驗室和推進試驗臺上進行了深入研究。在CD&RR階段所做的觀察和獲得的見解將指導承包商完善和/或調整他們的設計和技術概念。這些見解還指導軍方根據可以合理預期的性能特征發展作戰概念。
雙發動機貝爾德事隆V-280 VALOR技術演示機采用傾轉旋翼推進,與同一公司制造的較大V-22魚鷹(OSPREY)有一些相似之處。V-280的特點是集成艙裝甲,并有一個v型尾翼增強機動性,特別是在高速時。測試期間達到的最高飛行速度為305節。貝爾公司于2021年6月完成了V-280的飛行測試,但仍在繼續評估自2017年12月飛機首次飛行以來收集的數據。
貝爾的最終設計方案預計將與V-280非常相似,盡管在演示階段吸取的經驗教訓可能會要求進行一些更改。貝爾公司在性能和優化維護程序方面都具有優勢,擁有超過60萬小時的V-22傾轉旋翼機飛行經驗。這種推進技術已經過實戰驗證。V-280上的推進系統采用簡化的驅動系統設計,采用掛架與吊艙旋轉。Bell表示,這消除了地面加熱,簡化了維護,特別是在現場。
其他經過驗證的性能參數包括280節的空速,以及在低速飛行操作中出色的機動性,包括回旋飛行機動。電傳數字控制系統包括無人駕駛飛行控制選項,使駕駛艙內的機組人員可以使用其他功能。V-280可在1,700海里的范圍內自行部署,作戰半徑(取決于配置)為500-800海里,大大超過了陸軍對遠程攻擊任務的要求。
貝爾公司還非常重視引導分布式孔徑傳感器(PDAS)固有的力保護能力。由德士龍的母公司洛克希德·馬丁公司開發的PDAS為機組人員提供360度態勢感知。它由一個集成傳感器網絡組成,包括分布在V-280艦體周圍的六個紅外攝像頭,這些攝像頭通過一個開放式架構處理器與駕駛艙和頭盔顯示器相連。顯示器也可以提供給飛機后部的人員,包括門炮手,提升機操作員,或準備下飛機的步兵。
波音-西科斯基公司用于CD&RR階段的演示平臺被命名為SB>1 DEFIANT。這架雙引擎飛機于2019年3月首次飛行,被歸類為復合型直升機。它的推進系統不同于傳統直升機。它有兩個反向旋轉的同軸轉子和一個后置推進器。與傳統轉子設計相比,前者提供了增強的升力和穩定性;后者提供相當大的向前推力而不傾斜主軸轉子的軸。
2022年1月18日,該小組宣布SB>1已成功完成其第一次完整任務剖面飛行。正如西科斯基公司首席試飛員Bill Fell所描述的那樣,這次測試“充分證明了違抗者執行FLRAA任務的能力,在水平飛行中飛行236節,然后在我們接近有限的、未改進的著陸區時,減少推進器的推力以快速減速。”這種水平機體減速使我們能夠保持態勢感知,并在整個進近和著陸過程中查看降落區域,而無需典型的機頭向上減速。”
演示機先前在森林地形、60度傾斜轉彎和投裝2400公斤多管發射火箭系統中執行了低空飛行操作。 該團隊于2021年1月宣布,將以“違抗SB>1”為基礎,提交“違抗X”同軸直升機,作為正式的量產飛機。與技術驗證機相比,擬生產設計的特點是降低了熱特征,改進了氣動操縱,并采用了三輪車起落架,以提高在惡劣環境下的性能。此外,自主功能已集成到飛行控制中,以增強靈活性和響應能力。
2022年2月10日,該團隊宣布選定霍尼韋爾HTS7500渦軸發動機為DEFIANT x提供動力。霍尼韋爾表示,該發動機在同級別軍用直升機渦軸發動機中提供了最有利的功率重量比。根據霍尼韋爾發布的新聞稿,新推出的HTS7500將提供更強的載荷能力和更高的燃油效率。
與2021年初授予的機身CC&DR第二階段合同并行,美陸軍還向其他公司發起了合同招標,以提交關鍵子系統的投標,特別是開放式架構航空電子設備和任務管理系統。
美陸軍的一份聲明稱:“實現FLRAA目標的關鍵是將模塊化開放系統方法(MOSA)納入其需求、采辦和維持戰略。”MOSA是提高生命周期可承受性的關鍵推動者,直接與陸軍航空兵目標保持一致,以實現持續的可承受性,并針對未來威脅提供持續的能力升級。”
開放式架構還將促進可交換任務系統的集成,包括所謂的“空射效果”(ALE)。根據美國陸軍的定義,ALE指的是由飛行器、有效載荷、任務系統應用程序和相關支持設備組成的一系列系統,旨在作為單個代理或團隊成員自主或半自主地交付效果。根據艦載機和ALE配置,影響范圍可以從動能或電子攻擊,到偵察和監視。該技術將用于傳統飛機以及目前正在開發的幾種直升機。當部署在FLRAA上時,ACE系統可以通過探測并潛在地抵消敵方防空系統和直升機飛行路徑上的其他威脅來增強部隊保護。
幾家公司正在爭奪與ALE相關的合同。柯林斯航空航天公司于2022年1月31日宣布,已成功演示了旨在支持ALE操作的RapidEdge?任務系統。除了基于實驗室的測試,演示系列還包括在管發射的Altius-700無人機上集成任務系統,該系統可以為直升機提供機載偵察、反無人機和對地攻擊能力。
據柯林斯航空航天公司描述,RapidEdge?技術作為ALE系統的“大腦”,包括用于通信的無線電、處理多層機密數據的解決方案、任務計算和空中發射飛行器的自主行為。Collins Aerospace綜合解決方案副總裁兼總經理Heather Robertson表示:“我們為這個市場設計了RapidEdge?任務系統解決方案,采用了高技術和高制造準備水平的強大而有彈性的開放系統方法。“該產品旨在滿足陸軍積極的項目時間表,同時為作戰人員提供關鍵能力。”
FLRAA還將能夠與更大的無人機(有人-無人組隊)聯合作戰,這可以為未來的空中突擊任務提供更強大的偵察和部隊保護資產。無論哪家供應商贏得最終合同,FLRAA的開放式體系結構方法都促進了多個有效載荷和數據鏈的集成,用于空降和地面部隊之間的協作跨域作戰。
最終的建議書已于2021年7月向兩家公司發出。投標截止日期為當年9月底。預計將于2022年6月底宣布向獲勝公司授予原型開發合同。虛擬原型開發階段將在合同授予后開始,并持續到2023年12月,最終進行初步設計評審。
虛擬原型階段將與物理原型構建階段重疊,該階段將從2023財年第三季度開始,一直持續到2026財年第二季度。這一階段將需要交付6架飛機用于工程和制造發展階段。首批原型機最早可能在2025財年第三季度交付,飛行測試和評估(由政府和供應商聯合進行)將持續到2029財年年底。生產和部署階段預計將于2028年開始,首批訂單為8架飛機。
美陸軍計劃在2030年裝備第一支作戰部隊。隨著新飛機的采購,武裝部隊將開始退役傳統的UH-60飛機。然而,獲得一個完整的FLRAA機隊將需要數年時間。現代化的UH-60M和UH-60V直升機將繼續與新型直升機一起使用,最后一批直升機大概要到2060年左右才能退役。這將使航空旅能夠根據任務要求和作戰環境部署飛機,為更具挑戰性的場景保留新飛機。
聯合全域指揮與控制(JADC2)是一項長期的工作,旨在連接跨太空、空中、陸地、海洋和網絡領域的軍事資產。美國防部打算讓JADC2分析所有這些領域的作戰數據,使決策者能夠更有效地確定、執行和監測行動。
美國防部正處于開發JADC2的早期階段,并發布了初步指南,包括一項概述廣泛目標的戰略。然而,國防部還沒有確定細節,如哪些現有系統將有助于JADC2,以及未來需要開發哪些能力。一份眾議院報告指示國防部報告整個JADC2工作的范圍、成本和時間表。目前,國防部正處于確定這些內容的早期階段。
2020年4月,美國政府問責局報告了空軍對JADC2的貢獻--先進戰斗管理系統(ABMS)--并建議空軍制定采購和規劃文件。自那時起,空軍已經采取了措施,并確定了兩項ABMS工作:
2022年6月,空軍成立了一個公司聯盟,協助制定網絡要求,稱為ABMS數字基礎設施,以實現ABMS工作。此外,在2022年9月,空軍為ABMS建立了一個新的領導結構。雖然這些都是發展ABMS的積極步驟,但空軍迄今尚未交付任何能力,并正在確定未來的能力和交付時間。
為了保持對對手的競爭優勢,美國防部(DOD)的軍事指揮官需要一個實時的、完整的戰斗空間圖,以便他們能夠迅速做出明智的決定,指導行動,并監督行動的執行。歷史上,當國防部和軍事部門獲得武器系統時,他們通常優先考慮單個系統的能力,而不是連接性、數據互操作性和各系統的功能兼容性。國防部認識到,其系統現在需要在更復雜的戰斗環境中運行,并需要更多的連接性。國防部打算讓全域聯合指揮與控制(JADC2)來解決這些問題,利用數字環境來分析所有領域的作戰數據,使決策者能夠更有效地確定、執行和監控行動。
先進戰斗管理系統(ABMS)是空軍對JADC2的貢獻。它旨在建立一個數據網絡以連接空軍和太空部隊的傳感器、系統和武器。2020年4月,美國政府問責局發現,空軍在沒有商業案例的關鍵要素的情況下開始了ABMS的開發,如為預算要求提供成本估算。
伴隨著H.R.4350號法案的一份眾議院軍事委員會報告包括了一項由GAO對ABMS進行審查的規定。此外,眾議院戰術空軍和陸軍小組委員會要求GAO對ABMS進行審查,以及它將如何促進國防部為JADC2制定更廣泛的目標。本報告討論了(1)空軍為ABMS能力制定計劃的程度,以及(2)國防部對JADC2的定義。
為了評估空軍在多大程度上制定了ABMS能力計劃,審查了ABMS采購計劃文件,以確定空軍確定了哪些能力,以及開發這些能力的成本和時間表。這些文件包括計劃簡介、采購戰略、需求文件、成本評估和合同文件。GAO還審查了空軍向國會工作人員提供的ABMS狀況簡報。GAO利用美國政府問責局確定的采購領先做法分析了這些文件,以確定空軍計劃是否涉及商業案例的關鍵要素。這些要素包括確定的要求、獲得成熟技術的計劃、成本估算和可承受性分析。
GAO還將這些文件與國防部的采購指南進行了比較,如適應性采購框架主要能力采購途徑和軟件采購途徑,以確定空軍計劃是否包括采購規劃的關鍵組成部分。GAO還確定了空軍為解決美國政府問責局先前關于ABMS的工作中的公開建議所采取的步驟,其中包括開發商業案例的關鍵要素的建議。此外,GAO審查了ABMS合同,以確定空軍計劃如何利用承包商來幫助滿足ABMS的要求。此外,GAO采訪了空軍ABMS的領導和官員,以了解目前ABMS的工作以及空軍計劃如何確定和優先考慮未來的ABMS工作。GAO還討論了空軍辦公室在規劃和執行ABMS工作中的作用和責任。
為了評估美國防部對JADC2的定義程度,審查了關鍵政策、規劃文件、實施指南、信息文件和概述簡報,包括機密和非機密文件。審查了這些文件以確定JADC2的目標、JADC2的管理結構、JADC2官員的角色和職責以及國防部領導層對如何實施JADC2目標的指導。還審查了與每個軍事部門對JADC2工作的貢獻有關的文件,包括空軍的ABMS、海軍部的Overmatch項目和陸軍的Convergence項目。盡管獲得了信息以獲得對 "聚合項目 "和 "超配項目 "的總體了解,但鑒于重點是國防部如何定義JADC2,所以沒有詳細評估這些努力。此外,采訪了JADC2的領導層以及來自國防部長辦公室和聯合參謀部的官員,他們代表了JADC2七個工作組中的四個。討論了國防部在執行JADC2目標方面的進展,潛在的挑戰,以及為應對這些挑戰所采取的措施。此外,采訪了空軍、空軍、海軍、海軍陸戰隊和陸軍的官員,以確定每個軍事部門目前為實現JADC2目標所做的努力,并討論國防部領導層如何為實施JADC2提供指導。
在2021年10月至2023年1月按照公認的政府審計準則進行了這次績效審計。這些標準要求計劃和實施審計,以獲得充分、適當的證據,為基于審計目標的調查結果和結論提供合理依據。所獲得的證據為基于審計目標的審計結果和結論提供了合理的依據。
自軍事航空業誕生以來,美國軍方一直對遙控飛機感興趣。今天的無人機系統(UAS)通常由一個無人駕駛飛行器(UAV)和一個地面控制站組成。自20世紀90年代,隨著MQ-1 "捕食者 "的推出,無人機系統在美國軍事行動中已變得無處不在。
美國軍方目前采用了幾種不同的大型無人機系統,包括
此外,其他幾個報告的項目計劃要么正在開發,要么目前正在進行試驗。這些計劃包括空軍的B-21突擊機和空軍的RQ-180。
當國會履行其監督和授權職能時,它可能會考慮與無人機系統有關的幾個潛在問題,項目相關的幾個潛在問題,包括
在美國軍方,遙控飛行器(RPV)最常被稱為無人駕駛飛行器(UAV),被描述為單一的飛行器(帶有相關的監視傳感器)或無人駕駛飛行器系統(UAS,或無人機系統),通常由一個飛行器與一個地面控制站(飛行員實際坐在那里)和支持設備組成。當與地面控制站和通信數據鏈相結合時,無人機形成了無人機系統或UAS。
美國國防部(DOD)對無人機的定義,并延伸至無人機系統,是指涵蓋下列特征的飛機:
根據國防部的定義,彈道或半彈道載具、巡航導彈和炮彈不被視為無人機系統。
無人機系統的作用和任務已經隨著時間的推移而演變,從收集情報、監視和偵察到執行空對地攻擊任務。此外,一些分析家預測了無人機系統的未來作用,如空對空戰斗和戰斗搜索和救援。然而,對無人機系統的未來概念和任務的詳細討論超出了本報告的范圍。
無人機系統在第一次世界大戰期間首次進行了測試,盡管美國在那場戰爭中沒有在戰斗中使用它們。美國在越南戰爭期間首次在戰斗中使用了無人機系統,包括AQM-34 Firebee,這一系統體現了無人機系統的多功能性。例如,"火蜂 "最初在20世紀50年代作為空中炮擊靶機飛行,然后在20世紀60年代作為情報收集無人機飛行,并最終在2002年被改裝為有效載荷。
美國軍隊在科索沃(1999年)、伊拉克(2003年至今)和阿富汗(2001年至今)等沖突中使用無人機系統,說明了無人機的優勢和劣勢。(下面討論的MQ-1 "捕食者 "進一步體現了這些優勢和劣勢)。當無人機系統執行歷史上由有人駕駛飛機執行的任務時,它們經常獲得媒體的關注。與有人駕駛飛機相比,它們似乎還具有兩個主要優勢:(1)它們消除了飛行員的生命風險(見關于MQ-4C的討論);(2)它們的航空能力,如續航能力,不受人類限制的約束,并使用對人類來說可能太危險的固有不穩定設計,改進低可觀察技術。此外,無人機系統可以通過執行不需要飛行員在駕駛艙內的 "枯燥、骯臟或危險 "的任務,潛在地保護飛行員的生命。這些任務的例子包括1999年由B-2轟炸機執行的30小時長航時任務(枯燥的任務);空軍和海軍的B-17飛機穿過核云收集放射性樣品(骯臟的任務);以及在存在主動威脅的情況下進行的情報監視和偵察飛行,如便攜式防空系統或綜合防空系統(危險任務)。
此外,無人機系統的采購和操作可能比有人駕駛的飛機更便宜。然而,較低的采購成本可能會與國防部的意見相權衡,即無人駕駛平臺比有人駕駛平臺更有可能發生A類事故,即造成250萬美元的損失、生命損失或飛機毀壞的事故(表1)。當比較事故率時,即以每10萬小時飛行的事故報告,以便對不同類型的飛機進行比較,與有人駕駛的飛機相比,無人駕駛的飛機發生A級事故的可能性要高92%;當MQ-1的事故率從無人駕駛的子類別中刪除時,與有人駕駛的飛機相比,MQ-9和RQ-4發生A級事故的可能性高15%(見表1)。雖然與無人駕駛平臺相比,有人駕駛飛機通常有更多的A類事故,但這一結果可能是由于有人駕駛飛機的數量更多。
表1. 1998至2021財年的軍用飛機失事和毀壞率
國防部通常使用三種模式來操作無人機系統:(1)政府擁有和操作的系統,(2)政府擁有但由承包商操作的系統,以及(3)承包商擁有和操作的系統。當無人機系統首次被引入部隊時,國防部使用了承包商擁有和操作的模式,因為國防部培訓軍事人員來操作這些新型飛機。在培訓了足夠的人員后,國防部過渡到了政府擁有和經營的模式。然而,國防部對分配給承包商運營的飛機(包括政府和承包商擁有的飛機)的任務類型進行了限制,將這些類型的行動限制在情報、監視和偵察的作用。
最早進入軍隊服役的無人機系統之一是MQ-1 "捕食者",當時國防部在1996年選擇了空軍來操作 "捕食者"。根據空軍的說法,"捕食者 "的設計目的是 "向作戰人員提供持久的情報、監視和偵察信息,并結合打擊能力"。20作為國防部高級研究計劃局(DARPA)合同下的先進概念技術示范機,"捕食者 "在1995年仍作為技術示范機進行了首次作戰部署,支持北約對塞爾維亞的空襲。從1999年3月到7月,"捕食者 "在科索沃上空飛行了600多架次,進行實時監視和戰損評估。2001年9月,"捕食者 "被部署到阿富汗,在2001年9月11日的恐怖襲擊之后,為支持 "持久自由行動 "提供長期的情報、監視和偵查。美國軍隊對 "捕食者 "的廣泛使用促進了其他密切相關的無人機系統(如下所述)的發展,這些系統旨在執行各種類型的任務。盡管 "捕食者 "于2018年3月9日正式退役,但美軍目前的大部分無人機系統機隊都是基于相同的技術,包括源自 "捕食者 "的機體。
“捕食者”由加利福尼亞州圣地亞哥的通用原子航空系統公司開發,以其綜合監視有效載荷和武器裝備能力幫助定義了無人機系統的現代作用。捕食者的主要功能是對潛在的地面目標進行偵察和目標獲取。為了完成這一任務,"捕食者 "配備了450磅的監視有效載荷,其中包括兩臺電子光學(EO)相機和一臺用于夜間的紅外(IR)相機。這些攝像機被安置在車頭下的球狀炮塔中。掠奪者 "還配備了一個多光譜瞄準系統(MTS)傳感器球,它在EO/IR有效載荷中增加了一個激光指示器,使掠奪者能夠跟蹤移動目標。此外,"捕食者 "的有效載荷包括一個合成孔徑雷達(SAR),它使無人機系統能夠在惡劣的天氣中 "看到"。捕食者的衛星通信提供了超越(地面)視距無線電的操作。
MQ-1捕食者的物理特征:"捕食者"是一種中高度、長壽命的無人機系統。它長27英尺,高7英尺,翼展48英尺,有細長的機翼和一個倒 "V "形的尾翼。"捕食者"通常在10,000到15,000英尺的高度運行,以便從其視頻攝像機獲得最佳圖像,盡管它能夠達到25,000英尺的最大高度。每輛飛行器可以在離其基地500多海里的地方停留24小時,然后返回家園。"捕食者"的飛行員和傳感器操作員從地面控制系統中駕駛飛機。
2001年,作為一項輔助功能,"捕食者 "配備了攜帶兩枚地獄火導彈的能力。以前,"捕食者 "識別目標并將坐標轉發給一架有人駕駛的飛機,然后與目標交戰,但增加反坦克彈藥后,無人機系統能夠對時間敏感的目標發動精確攻擊,并將 "傳感器到射擊 "的時間周期降至最低。因此,空軍將 "捕食者 "的軍事名稱從RQ-1B(偵察型無人機)改為MQ-1(多任務無人機)。
在 "捕食者 "作戰成功后,陸軍和空軍都開發了變種飛機,包括MQ-1C "灰鷹 "和MQ-9 "收割者"(下文討論)。這些飛機使用了原來的 "捕食者 "機身,同時增加了發動機功率和武器裝備。
以下各節概述了國防部目前選定的無人機系統項目。
除了RQ-170 "哨兵 "是一個公認的機密無人機系統項目外,這些選定的系統都有國防部發布的選定采購報告,其中提供了詳細的信息和系統特征。表2提供了這些選定的無人機系統的特征摘要。
表2. 選定的無人駕駛飛機的特征摘要
MQ-1C“灰鷹”(圖1)是MQ-1 "捕食者 "的陸軍衍生產品。根據陸軍的說法,MQ-1C“灰鷹”為作戰人員提供了專用的、有保障的、多任務的無人機系統能力,涵蓋所有10個陸軍師,以支持指揮官的作戰行動和陸軍特種部隊及情報和安全指揮部。 陸軍表示,MQ1C灰鷹能夠以150節的最大速度在25,000英尺的高度飛行至少27小時。它可以攜帶四枚地獄火導彈,以及光電傳感器、合成孔徑雷達和通信中繼器。根據2021財年選定的采購報告,陸軍的MQ-1C“灰鷹”在2019財年飛行了超過494,000小時,實現了92%的戰斗行動可用性。
圖1. MQ-1C “灰鷹”
陸軍總共采購了204架飛機,其中11架是訓練飛機,13架是 "戰備浮動飛機"(即備件)。平均采購單位成本(基本上是每架飛機的成本)為1.275億美元。36 陸軍在2018年8月完成了MQ-1C "灰鷹 "的作戰測試和評估,目前在15個陸軍連隊運營該無人機系統。
MQ-9 "死神"(圖2)--以前是 "捕食者B"--是通用原子公司對MQ-1 "捕食者 "的替代。根據空軍的說法,MQ-9 "死神 "是一種中高海拔、長續航時間的無人機系統,能夠進行監視、目標獲取和武裝對抗。盡管MQ-9 "死神 "借鑒了MQ-1 "捕食者 "的整體設計,但MQ-9 "死神 "長13英尺,翼展長16英尺。MQ-9 "死神 "還采用了900馬力的渦輪螺旋槳發動機,比MQ-1 "捕食者 "的115馬力發動機功率大得多。這些升級使MQ-9 "死神 "能夠達到最大50,000英尺的高度,240節的空速,24小時的續航時間,以及1,400海里的航程。然而,MQ-9 "死神 "與其前輩最不同的特點是其軍械能力。MQ1捕食者能夠攜帶兩枚100磅的地獄火導彈,而MQ-9死神可以攜帶多達16枚地獄火導彈,相當于陸軍阿帕奇直升機的有效載荷能力,或者混合500磅的武器和小直徑炸彈。在2018日歷年,MQ9 "死神 "總共飛行了325,000小時--其中91%的小時,即約296,000小時,是為了支持作戰行動而飛行的。
圖2. MQ-9 "死神"
2021年1月,通用原子公司披露了MQ-9 "死神 "的一個新的海上反水面戰變體。據報道,MQ-9B "海上衛士 "配備了聲納浮標投放(投放旨在識別潛艇的傳感器)和遙感能力(很可能是指 "海上衛士 "用于搜索水面艦艇的合成孔徑雷達),目前正在太平洋地區進行測試。
根據2020財年選定的采購報告,空軍已與通用原子公司簽訂合同,在該計劃的有效期內建造366架MQ-9 "死神"。按2008年美元計算,平均采購單位成本為2230萬美元(或按2022財年美元計算約為2800萬美元)。在2022財年,空軍沒有要求采購任何MQ-9 "死神",但眾議院軍事委員會在其標記中授權額外采購6架飛機。
由波音公司制造的MQ-25 "黃貂魚"(圖3)旨在為海軍的航母航空隊提供空中加油。根據海軍的說法,MQ-25將率先實現有人和無人操作的整合,展示成熟的復雜的海基C4I[指揮、控制、通信、計算機和情報]無人機系統技術,并為未來多方面的多任務無人機系統鋪平道路,以超越新興威脅。MQ-25的要求是解決基于航母的加油和持久的情報、監視和偵察能力的需要。
MQ-25 "黃貂魚 "由一個飛行器和一個控制系統組成,旨在適合航空母艦。它的首次飛行是在2019年9月進行的。MQ-25 "黃貂魚 "目前正處于采購過程的工程、制造和設計階段,海軍計劃在2023財政年度開始采購。根據2021財年的選定采購報告,海軍打算采購76架飛機,平均采購單位成本為1.21億美元。海軍在確定將加油作為其第一個航母上的無人機系統任務之前,研究了幾個無人戰斗飛行器概念。
圖3. MQ-25 "黃貂魚"
諾斯羅普-格魯曼公司的RQ-4 "全球鷹"(圖4)是美國空軍目前投入使用的最大和最昂貴的無人機系統之一。RQ-4 "全球鷹 "集成了多樣化的監視有效載荷,其性能被廣泛認為可與大多數有人駕駛的間諜飛機相媲美或超越。RQ-4全球鷹長47.6英尺,重32,250磅,與一架中等規模的公司飛機差不多大。根據空軍的說法,RQ-4全球鷹的飛行高度幾乎是商業客機的兩倍,可以在65,000英尺的高空停留超過34小時。它可以飛到5,400海里外的目標區域,在60,000英尺高空徘徊,同時監測一個伊利諾伊州大小的區域(近58,000平方英里)24小時,然后返回。RQ-4 "全球鷹 "最初被設計為一種自主的無人機,能夠根據預先編入飛機飛行計算機的輸入進行起飛、飛行和降落;然而,空軍通常在任務控制飛行員和傳感器操作員的配合下操作這些飛機。
圖4. RQ-4 "全球鷹"
RQ-4全球鷹目前以三種配置部署。Block 20、Block 30和Block 40:
20號機被稱為戰場機載通信節點(BACN,發音為 "bacon"),充當地面部隊的通信中繼。目前有四架飛機采用這種配置。
30號機使用合成孔徑雷達(SAR)、光電/紅外(EO/IR)傳感器、增強型綜合傳感器套件(EISS)和機載信號情報有效載荷(ASIP)的組合。Block 30的初衷是為了取代U-2間諜飛機。目前有20架Block 30飛機正在服役。
40號機整合了具有地面跟蹤能力的多平臺雷達技術(可跟蹤地面部隊的雷達,類似于E-8C JSTARS飛機)。10架Block 40飛機正在服役。
截至2016財年的選定采購報告,RQ-4全球鷹已經飛行了14萬小時(其中10萬小時支持作戰行動)。2014年,79.7%的飛機可用于執行任務。2014財年的平均采購單位成本為1.228億美元(或按2022財年調整后的美元計算為1.411億美元)。總統的2022財年預算請求重申了空軍計劃在2021財年退役所有Block 20飛機,并在2022財年退役所有Block 30飛機。
海軍的MQ-4C "海神"(圖5)也被稱為廣域海上監視(BAMS)系統,它以 "全球鷹 "Block 20機身為基礎,但使用不同的傳感器,與P-8 "海神 "有人駕駛飛機一起支持海上巡邏行動。根據2020財年選定的采購報告,"安裝在MQ-4C天龍上的任務傳感器提供360度的雷達和光電/紅外覆蓋"。報告稱,海軍打算在2020年10月達到初始作戰能力,并在2021年5月做出全速生產的決定。在2019年的年度報告中,作戰測試和評估主任表示,海軍結束了對該飛機的作戰評估,這支持了早期的實戰決定。MQ-4C "海獅 "的平均采購單位成本在2016財年為1.461億美元(或在2022財年約為1.626億美元)。
圖5. MQ-4C "海獅"
2019年6月,伊朗軍方在阿曼灣擊落了一架MQ-4C "海獅",國防部稱其為BAMS飛機。根據海軍的新聞簡報,這架飛機當時正在該地區飛行,監測霍爾木茲海峽是否有伊朗對商業航運的威脅。國防部官員表示,"這次襲擊是在最近國際航運和商業自由流動受到威脅之后,試圖破壞我們監測該地區的能力。" 當時,特朗普政府似乎考慮對伊朗摧毀一架美國飛機進行報復性打擊,但據報道,在回應一架無人駕駛飛機的損失時,升級風險是不值得的。
盡管RQ-170 "哨兵"(媒體也稱之為 "坎大哈的野獸")被公開承認存在,但關于它的大部分信息都是保密的。RQ-170 "哨兵 "首次在阿富汗上空被拍到,但據說也曾在韓國作戰,它是一種無尾的 "飛翼",比美國目前的其他無人機系統更隱蔽。 據報道,一架RQ-170 "哨兵 "在2011年5月1日對奧薩馬-本-拉登的駐地進行了監視和數據中繼。伊朗政府在2011年12月2日聲稱擁有一架完整的RQ-170 "哨兵",因為它被指控侵入了伊朗領空。
RQ-170 "哨兵 "由洛克希德-馬丁公司制造,翼展約65英尺,長近15英尺,由一臺噴氣式發動機驅動。它的上翼表面似乎有兩個傳感器托架(或衛星天線外殼)。雖然該機具有像B-2隱形轟炸機那樣的固有的低可觀察性混合機翼/機身設計,但RQ-170 "哨兵 "的常規進氣口、排氣口和起落架門表明其設計可能沒有完全針對隱形進行優化。
根據空軍的說法,"RQ-170哨兵是空軍正在開發、測試和投入使用的低可觀察性無人駕駛飛機系統(UAS)"。 沒有進一步的官方狀態。
盡管其他無人機系統項目正在開發中,但它們在很大程度上是保密的,因此有關它們的信息并不公開。這些項目包括B-21 "突襲者"(據說是一種能夠進行遠程駕駛的載人轟炸機)和RQ-180。2021年12月4日,空軍部長弗蘭克-肯德爾透露,空軍打算在2023財政年度啟動兩個新的無人機系統項目,但沒有其他信息。
B-21 "突襲者"
即將推出的B-21 "突襲者 "不是一個純粹的無人機系統;這種遠程轟炸機預計將由遠程或機上人員操作。B-21(圖6)打算在常規和核方面發揮作用,有能力穿透先進的防空環境并在其中生存。預計它將在20世紀20年代中期開始服役,建立一個由100架飛機組成的初始機隊。B-21將駐扎在德克薩斯州的戴斯空軍基地、密蘇里州的懷特曼空軍基地和南卡羅來納州的埃爾斯沃思空軍基地,其中埃爾斯沃思是訓練基地。
圖6. 對B-21的渲染圖
B-21是圍繞三個具體的能力而設計的:
1.一個大而靈活的有效載荷艙,能夠攜帶目前和未來的各種武器裝備。
2.航程(盡管是保密的)。
3.預計每架飛機的平均采購單位成本為5.5億美元(2010財政年度),這是公開宣布的,以鼓勵競爭廠商限制其設計。
盡管空軍已經發布了轟炸機的藝術效果圖,但具體設計仍然是機密。
為了實現5.5億美元的目標,單位成本被指定為采購戰略中的一個關鍵性能參數,這意味著達不到這個價格就會失去投標資格。(該價格是基于采購100架飛機;數量的變化可能會影響實際的單位成本)。在授標公告中,空軍透露,諾斯羅普公司中標的獨立成本估計為每架飛機5.11億美元,相當于2016財年的5.64億美元。空軍表示,截至2021年的平均采購單位成本在2010財政年度為5.5億美元,或在2022年為6.7億美元。
RQ-180
據報道,另一個正在開發的無人機系統項目是RQ-180,據說是一種轟炸機大小的無人機系統。 2014年6月9日,前空軍負責情報、監視和偵察的副參謀長羅伯特-奧托中將說,空軍正在 "研究RQ-180遙控飛機,以使其更好地進入有爭議的空域,在那里,無人駕駛的RQ-4全球鷹和有人駕駛的U-2S平臺是很脆弱的。" 關于RQ-180的其他細節幾乎沒有公開發布,空軍也沒有正式承認該計劃。
本節討論了國會在考慮國防立法時可能出現的問題,包括與載人系統的成本比較,缺乏后續的記錄項目,組織管理,與現有部隊結構的互操作性,以及出口管制。
在2021年6月的一份報告中,美國國會預算辦公室(CBO)研究了有人和無人的情報、監視和偵察(ISR)飛機之間的成本、可靠性和出動率。值得注意的是,CBO確定RQ-4全球鷹每飛行小時的成本約為18,700美元,或載人P-8海神的62%,后者可執行類似任務,每飛行小時的成本為29,900美元。報告還指出:
與P-8相比,RQ-4全球鷹預計每年多飛行356小時
RQ-4全球鷹的預計壽命為20年,而P-8的預計壽命為50年
RQ-4全球鷹的采購成本為2.39億美元,而P-8海神的采購成本為3.07億美元(約為該載人平臺采購成本的78%)。
同樣,其他UAS飛機的購置成本和每飛行小時的成本也比有人駕駛飛機低。然而,UAS飛機通常比有人駕駛飛機有更高的事故率。國會在比較飛機系統時可以考慮這種權衡--較低的成本與較高的風險。
在伊拉克和阿富汗沖突期間,美國軍方每年購買數百個無人機系統,主要是MQ-1 "捕食者 "和MQ-9 "死神",但也有RQ-4 "全球鷹 "和MQ-4 "海獅"。當這些沖突結束后,采購量驟然下降。例如,各部門在2012財政年度采購了1211架中型或大型無人機系統,但到2014年,每年的數量下降到54架無人機系統,而且這個數字還在繼續下降。2022財年的預算報告要求采購6套UAS。
國防部沒有對這一變化進行正式的評論;然而,有幾個因素可能影響了這一下降趨勢。一個是在伊拉克和阿富汗沖突期間獲得的許多無人機系統共享類似的技術,軍方可能沒有設定新的要求來納入新技術。另外,盡管那些第一代和第二代無人機系統在寬松的空中環境(如伊拉克和阿富汗的環境,那里沒有對手的空軍或防空部隊)下運行良好,但在與先進的防空部隊和飛機的近距離沖突中,它們會面臨更大的挑戰,而這些飛機越來越成為美國國防規劃的一部分。國防部也可能在更先進的技術(如噴氣動力無人機系統)成熟時,有意識地在采購方面采取戰略暫停。最后,許多無人機系統的開發被認為在這一時期轉移到了不被承認的機密系統。因此,國防部的采購可能沒有如此急劇下降,而是從非機密或公認的機密項目轉移到公共預算文件中看不到的非公認的機密項目。
盡管大多數美國軍用無人機系統是基于MQ-1 "捕食者 "機身的,但各軍種都有無人機系統項目。在授權和監督方面,國會可以考慮以下問題。誰應該管理國防部無人機系統的開發和采購?這些項目中至少有一部分的管理應該集中起來嗎?如果是這樣,國防部的中央機構應該設在哪里?
前空軍參謀長諾頓-施瓦茨將軍提出:"理想情況下,你想做的是讓美國政府以一種能夠讓我們獲得最佳能力的方式。一個例子是BAMS[MQ-4 Triton]和[RQ-4]全球鷹。為什么海軍和空軍要有兩個獨立的倉庫、地面站和訓練管道,來處理本質上是相同的飛機和不同的傳感器?我認為我們雙方有很多機會可以更好地利用資源。" 蘭德公司2013年的一項研究發現,從歷史上看,聯合載人飛機項目并沒有帶來生命周期的成本節約,但通過一個辦公室管理多個項目而不完全合并這些項目可能是可能的。
無人機系統在與有人駕駛飛機執行任務時帶來了潛在的互操作性挑戰,因為飛行員并不直接在飛機上,而是位于機場上,用于起飛和降落,或者位于美國的一個設施。例如,UAS飛行員依靠攝像機或傳感器與編隊中的有人飛機進行視覺接觸。在過去的20年里,陸軍和空軍都展示了將無人機系統整合到其行動中的方法;最近,陸軍在其2021財政年度的項目匯合中試驗了新的概念。然而,海軍和海軍陸戰隊在將無人機系統整合到他們目前的機隊和行動中的經驗有限,特別是在航空母艦和兩棲艦上的大型無人機系統。隨著新的無人機系統的開發,以及使用這些飛機的新概念,有人駕駛的飛機和無人機系統將如何整合仍有待觀察。同樣,目前還不清楚與空域沖突有關的問題在多大程度上會給國防部帶來挑戰。
美國通過多邊出口管制制度和國家出口管制來控制無人機系統的出口。
導彈技術管制制度
導彈技術管制制度(MTCR)"尋求限制 "核生化武器擴散的風險,"通過管制可能有助于此類武器運載系統(除有人駕駛飛機外)的貨物和技術的出口"。1987年由美國和其他六個國家成立的MTCR,每年舉行幾次會議,目前由35個伙伴國組成,是一個非正式的自愿安排,其伙伴國同意對一個包含兩類受控物品的附件適用共同的出口政策準則。伙伴國根據國家立法執行這些準則,并定期交流有關出口許可證問題的信息,包括拒絕技術轉讓。MTCR準則適用于武裝和非武裝無人機系統。
第一類MTCR項目是最敏感的,包括 "能夠在至少300公里范圍內運送至少500公斤有效載荷的完整無人機系統,其主要的完整子系統......以及相關的軟件和技術",以及為這些無人機系統和子系統 "專門設計的 "生產設施。伙伴國政府應 "強烈推定拒絕 "此類轉讓,無論其目的如何,但可在 "罕見情況下 "轉讓此類項目。 該準則禁止出口第一類物品的生產設施。制度伙伴在授權出口第二類物品方面有更大的靈活性,其中包括不太敏感和兩用的導彈相關部件。這一類別還包括完整的無人機系統,無論有效載荷如何,射程至少為300公里,以及具有某些特征的其他無人機系統。
MTCR準則指出,各國政府在考慮MTCR附件物品的出口請求時應考慮六個因素。(1) 對核生化擴散的關注;(2) 接受國 "導彈和空間計劃的能力和目標";(3) 轉讓對核生化運載系統的 "潛在發展意義";(4) "對轉讓的最終用途的評估",包括下文所述的政府保證;(5) "相關多邊協定的適用性";以及(6) "受控物品落入恐怖團體和個人手中的風險"。 " 該準則還規定,如果伙伴國政府 "根據所有可用的、有說服力的信息 "判斷該物品 "打算用于 "核生化武器的運載,則強烈推定拒絕轉讓MTCR附件中的任何物品或任何未列入清單的導彈。
此外,MTCR準則指出,如果出口國政府不判斷擬議的第一類無人機系統的轉讓是用于核生化運載,政府將從接受國獲得 "有約束力的政府對政府的承諾",即 "未經 "出口國政府的同意,"該項目或其復制品或衍生品都不會被再次轉讓。出口國政府還必須承擔 "采取一切必要步驟,確保該物品只用于其既定的最終用途 "的責任。此外,政府只有在得到 "接受國政府的適當保證",即接受國將只為其既定目的使用這些物品,并在未經出口國政府事先同意的情況下不修改、復制或重新轉讓這些物品的情況下,才可批準轉讓 "可能有助于[核生化]運載系統 "的物品。伙伴國政府的出口管制必須要求在政府通知出口商此類物品 "可能全部或部分用于......載人飛機以外的[核生化]運載系統 "的情況下,授權轉讓未列入清單的物品。這些限制被稱為 "全面 "管制。
其他多邊出口管制制度
其他多邊制度限制可能使無人機系統開發核生化有效載荷的技術的出口。例如,核供應國集團管理與核有關的出口,而瓦森納安排在常規武器和某些兩用貨物和技術方面發揮著類似的作用。澳大利亞集團是與化學和生物武器有關的技術的類似組織。
美國的出口管制
從2017年開始,美國向MTCR合作伙伴提交了一系列建議,以放寬該制度對某些無人機系統的出口準則。 這些政府以協商一致的方式作出決定,但沒有同意采納任何這些建議。2020年7月24日,特朗普政府宣布了一項新的無人機系統出口政策,將 "精心挑選的MTCR第一類無人機系統的子類,其飛行速度不能超過每小時800公里(大約每小時500英里),視為第二類",從而克服了MTCR對這些系統的 "強烈拒絕推定"。美國已經向法國、意大利、日本、德國、韓國、西班牙和英國出口了MTCR第一類無人機系統。
美國商務部工業與安全局(BIS)2021年1月12日的最終規則實施了對美國兩用許可程序的相關修改。BIS向國會提交的2020財政年度報告指出,取消了所有2020年MTCR會議,并解釋說,美國單方面采取這一政策是因為 "在可預見的未來,MTCR沒有進一步進展的場所"。 國務院的一位官員說,該提案 "仍然是我們在MTCR中的一項優先努力,但這--與其他許多事情一樣--受到了旅行限制的阻礙",該限制是為了應對COVID-19病毒帶來的風險。MTCR成員在2021年10月舉行了一次全體會議,但沒有通過美國的提案。
美國對無人機系統的出口施加了一些其他限制。美國務院負責管理對軍用無人機系統和其他國防物品的出口管制;這一制度的法定依據是《武器出口管制法》(AECA;P.L. 94-329)。該法第71(a)條要求國務卿保持一份MTCR附件中所有不受美國雙重用途管制的物品清單。美國出口管制法》還限制了原產于美國的國防物品的用途,并禁止未經美國政府許可向第三方轉讓此類物品。2018年出口管制法》(P.L. 115-232,B副標題,第一部分)為總統提供了廣泛而詳細的立法授權,以實施對兩用物品出口的控制,包括兩用無人機系統和相關組件。美國關于兩用物品出口的法規包含對無人機系統的全面控制。
美國政府還實施了一些法規,以確保原產于美國的無人機系統的接收者將這些物品用于其申報的目的。根據2019年5月國務院的一份概況介紹,美國將轉讓軍用無人機系統,"只有采取適當的技術安全措施"。 國務院和商務部都會進行最終監測,以確定接受國是否適當地使用出口物品。概況介紹說,一些軍用無人機系統 "可能要接受強化的最終使用監測",以及 "額外的安全條件"。根據國務院的概況介紹,美國轉讓MTCR第一類無人機系統也 "應要求與 "美國政府就該系統的使用進行定期磋商。