论文部分内容阅读
2018年,军用无人机在新型作战概念牵引下深入发展,飞行小时数再创新高,新技术验证持续推进,作战模式不断推陈出新,特别是无人机集群作战首次在实战中应用,开创了先河。未来,随着协同、集群、自主技术的不断发展,军用无人机的任务域将继续拓展,与现有装备体系深入融合,并带来新型作战模式的不断创新。
2018年,全球已有60多个国家装备军用无人机,型号超过400种。基于无人机装备的新型作战概念不断涌现,无人机型号持续推陈出新,运用领域不断拓展。本文基于作戰概念牵引、无人机型号进展、技术开发与演示验证,对2018年全球军用无人机发展进行回顾总结,以期为业内提供参考。
新型作战概念牵引无人机系统研发
美军战略重心东移带来了新的军事需求,在此背景下,各种新型作战概念应运而生,催生出多款新型无人机装备、演示验证和技术攻关项目。
无人空中加油
美国海军率先提出“无人空中加油”作战概念,旨在对抗主要对手的“反介入/区域拒止”战略,使航母编队能在更远距离对敌方发动攻击。为此,美国海军于2017年发布MQ-25“黄貂鱼”无人加油机招标书:可携带不少于6.8t燃油在距母舰930km外对4~6架舰载机实施空中加油,使舰载机作战半径扩大480~640km,多次空中加油后舰载机留空时间和活动范围将成倍提高,配合在研和已列装的多型高精度远程打击武器,将使舰载机能深入对手内陆地区发动打击,大大扩展航母编队的防空警戒、截击和反潜区域。
波音、洛马和通用原子三家公司参与竞标。2018年8月,波音公司推出的高隐身无人机方案(菱形截面机身、翼身融合、V型尾翼和内埋式进气道设计,见图1)在竞标中胜出,获得8.05亿美元合同,用于设计制造4架MQ-25A,最早将在2019年部署到艾森豪威尔号和布什号航母上遂行首批实装空中加油任务。美国海军未来将至少采购72架MQ-25A,总采办费用预计达130亿美元。
MQ-25A是美军积极响应其国家安全战略转向的风向标,有X-47B的深厚技术储备和美军快速采办机制支撑,该型无人机从发布标书到计划部署仅两年时间,显示了美军从作战概念研究到实战应用的惊人响应速度。可以预见,MQ-25A将显著增强美军“空海一体战”能力和“非对称作战”实力,未来可能装备美国空军,打造分布式隐身无人加油作战能力,所造成的攻防两端失衡或引发军事强国间新一轮军备竞赛。
无人近距空中支援
美军在历次局部战争中发现,无人机在近距空中支援(CAS)作战中有着巨大潜力,尤其在阿富汗战争中,CAS任务越来越多地由MQ-1、MQ-9等察打一体无人机完成。
由于无人机在执行CAS任务时天然具有无人员伤亡、操控人员无需直面地面炮火、可长时间留空等优势,美国曾一度计划发展更适合CAS任务的MQ-X无人机以取代MQ-9。在MQ-X计划因故取消后,欧洲诸国从低成本、轻量化、精确性等方面着手,开展了专用CAS无人机的研发。
2018年9月,欧洲导弹公司在英国展示了一种名为“幽灵”的新型无人机概念,采用倾转旋翼电推动垂直起降,设计用于为前线部署陆军力量提供应招式低成本建制级精确近距空中支援能力,能够快速转换至前飞模式低空飞跃复杂地形。
“幽灵”无人机巡航速度为180km/h,
巡航高度低于100m,作战半径大于10km,续航时间大于1h;采用2副2m倾转翼,每个机翼布置有2台螺旋桨发动机;可携带25kg任务载荷,包括2枚“强制者”导弹或一个多用途武器系统,以对抗轻型装甲目标、软目标或重装甲目标。
“幽灵”无人机具备自主导航、人在回路指挥控制、抗干扰GPS导航等能力,可协助地面力量在复杂作战环境下发现、锁定和攻击视距内威胁目标,并可执行侦察、补给、电子战等任务。“幽灵”无人机可单独使用,也可与同型机协同开展“蜂群”作战。
英国钢岩公司在2017迪拜航展上展示“丝绒黄蜂”无人机后,于2018年继续推进该型无人机的研制。“丝绒黄蜂”是首型专用近距支援单兵旋翼无人机,由碳纤维制成,最大起飞重量约32kg,巡航高度大于300m,可搭载光学和雷达载荷,在通信链路的支持下其作战使用范围可达100km,机身下挂载2枚小型弹药,可配合特种部队实施空中支援作战。
美国导弹防御局(MDA)于2016年宣布,将激光反导武器试验平台由波音747-400改为高空长航时无人机,启动低功率激光武器演示(LPLD)项目。
2018年9月,MDA与洛克希德●马丁、波音、通用原子完成了合同修订,三家公司分别赢得2550万、2050万、2340万美元续约合同,以开展LPLD第二阶段的工作。
LPLD第一阶段始于2017年末,洛马、波音、通用原子针对无人机平台集成低功率激光武器开展了概念研究与方案设计工作。在第二阶段,上述三家公司将分别开展样机集成与测试工作,预计2020年开展低功率飞行试验,2021年进行光束稳定试验。
LPLD旨在为MDA“无人机载激光武器助推段反导”作战概念进行低功率等级验证工作,以其平台飞行高度、激光功率等级和打击覆盖范围显然无法满足作战概念要求,该项目意在探索关键技术、验证作战流程与逻辑闭环,为未来的高空平台携带大功率激光器实现“无人机载激光武器助推段反导”铺平道路。
忠诚僚机
2015年,空军研究实验室(AFRL)启动“忠诚僚机”概念研究,发布需求公告,要求开发自主技术,有效增强美空军未来在对抗/拒止环境下的作战行动和能力,并将有人战斗机与具备自主作战能力的无人机实现有效集成,通过协同作战来提高作战效能。
2018年7月,AFRL展示了XQ-58A“瓦尔基里”试验机,并计划在当年开展试飞。该机由靶机制造商克瑞托斯公司制造,旨在验证“忠诚僚机”作战概念。 XQ-58A是一种低成本无人机,根据AFRL的“低成本可消耗攻击型空中无人系统演示验证”(LCASD)项目需求开发,能与有人战斗机(如F-35)配合使用。AFRL确认,XQ-58A长9.14m,翼展8.23m,可以在内置弹舱或翼下携带272kg有效载荷。
无人机反潜
采用无人机探潜的优势在于可长期留空,对关注海域进行持续监视和警戒,为舰队航行开辟安全通道,且不会造成人员伤亡。
美军于2017年验证了MQ-9“死神”无人机执行反潜巡逻任务的能力,2018年优化了无人机反潜作战概念,并继续对MQ-9无人机和MQ-4C“人鱼海神”无人机的反潜能力进行测试。
美军计划用1架P-8A海神反潜巡逻机指挥4架MQ-4C和8架MQ-9C无人机,对指定海域内的通气管航行状态潜艇进行持续探测、监视。4架MQ-4C每小时可侦察270万平方千米海域,发现目标后,由任务区内的MQ-9对目标进行持续跟踪、探测,并引导攻击。该方案可解决因P-8A造价昂贵、数量少、续航时间短而造成的反潜能力不足问题。
据美国《防务新闻》网站2018年12月2日报道,美军已经计划开始在关岛地区部署新一代MQ-4C和MQ-9无人机执行探潜任务,此举将极大提升美军的反潜能力。
2018年,随着以色列“海鸥”反潜巡逻机的退役,为满足海上探潜需求,以色列航空工业(IAI)决定给“苍鹭”无人机加装反潜声呐浮标和磁异探测仪以满足反潜战需求,改装后称为“海苍鹭”。由“海苍鹭”投放入水的声呐浮标可在高海况条件下接受和发射声信号,并通过无人机向地面控制站传送情报;“海苍鹭”上装载的磁异探测器可通过识别磁通量变化探测潜艇;两种传感器起着互补作用,声呐浮标用于广域搜索,磁异探测器用于验证疑似潜艇目标并定位。
空中预警走向无人化
大家对于ISR任务和攻击任务的无人机已经比较熟悉了,但是中国研发了一款能够执行空中预警任务的无人机。不仅能够节省很多费用,还能在解放许多有人机平台,并将有人预警机投入更多更关键的任务中。传感器与结构共形设计,是首次使用。由电科38所研制的型号JY-300无人机,绰号“天哨”,于2018年9月30日首飞。续航时间超过12h,使用高度超过7500m,对空中和海面的直升机、导弹和小艇等低慢小目标进行探测监视。
多型无人机系统研制与改型持续推进
高空长航时无人机
高空长航时无人机正不断拓展应用领域,并通过技术发展挑战飞行高度和续航时间极限。
军用高空长航时无人机的续航时间通常大于24h,可长期留空遂行侦察、监视任务,通过更换任务载荷还可用于探潜、通信中继等拓展领域,该类无人机系统水平直接映射到战略情报、侦察、监视(ISR)能力。太阳能无人机以其能源优势,升限更高、留空时间更长,因其潜在的军事用途,近年来也得到长足发展。
2018年6月,“全球鹰”无人机的改进型MQ-4C“人鱼海神”无人机正式在美海军舰队服役。MQ-4C任务范围包括海上监视、敌方作战信息搜集、毁伤效果评估、港口监视、通信中继,以及作战支援、海上巡逻监视、战场空间管理、海上目标定位及攻击引导,美海军计划将其作为P-8A反潜机的补充,极大延伸后者的海上侦察视野。
MQ-4C可在广大区域范围内持续不断地监视海洋或陆地目标,大幅增强美海军的战场态势感知能力,并能通过卫星数据链实现作战情报“无缝连接”,将其探测到的潜在目标及时传送给P-8A,协助其跟踪和攻击目标,显著缩短“从传感器到射手”的作战反应时间。美国海军计划未来共装备68架MQ-4C,遂行海上广域侦察监视任务,并可协助P-8A探测敌方水面作战舰艇和潜艇。
2018年,诺斯罗普●格鲁门公司向美国空军交付了1架载有“战场机载通信节点”(BACN)的“全球鹰“无人机。BACN是一种高空机载网关,可转换、分发多源语音通信信息和其他战场空间信息,实现不同用户和不同网络间的通信,提供更好的态势感知能力。BACN可搭载在各种空中平台上,迄今已完成超过10000次战斗任务。高空长航时无人机搭载BACN设备后,可实现空中持久网关接收,桥接和分配战场上所有部队之间的通信,大大加强态势感知、作战指挥和空中通信中继能力。
2018年,英国BAE系统公司和棱镜公司合作开发了高空长航时太阳能无人机PHASA-35,該机重150kg,翼展35m,有效载荷15kg,采用先进轻质太阳能单元和电池组,双电机驱动,升限21km,可在20km高空连续飞行12个月。棱镜公司正在范堡罗制造2架PHASA-35原型机,后期的批产将由BAE系统公司承担,计划2019年首飞。棱镜公司已试飞了可复现PHASA-35性能的1:4缩比PHASE-8(翼展8.7m)无人机。
中空长航时无人机一般采用活塞发动机或涡桨发动机,通常能获得比传统高空长航时无人机更长的续航时间,这类平台既可用于侦察,也可用于对面攻击。
2018年1月3日,美国空军授予极光飞行科学公司一份总金额4800万美元的新合同,继续发展“猎户座”(Orion)双发中空长航时无人机系统,有效载重超过454kg,续航时间超过100h。本次授予的新合同将资助发展满足军方需求的“猎户座”,使之能够在全球任意地点部署。
印度“鲁斯图姆”-2无人机于2018年2月试飞成功,该机翼展20.6m,机长9.5m,巡航速度150km/h,实用升限大于9000m,续航时间大于24h,有效载荷350kg,可搭载不同载荷遂行全天时侦察任务。印度计划制造、测试9架样机,并交付部队,以期取代从以色列进口的“苍鹭”无人机。
2018年3月9日,美国克里奇空军的MQ-1“捕食者”无人机执行完最后一次任务后降落,宣告该型号无人机全部退役,任务空缺将由MQ-9无人机取代。MQ-9飞得更高、更快,外挂能力更强,可挂载弹药几乎囊括美国空军所有空地和空空武器,可显著提高作战效能并减少战损。 MQ-1“捕食者”从空军退役后,美国陆军仍然装备有其改型MQ-1C“灰鹰”无人机。2018年10月,通用原子公司与美国陆军合作完成增程型MQ-1C无人机的后续作战测试与评估。测试于2018年6月开始,累计飞行644h,期间完成了连续40h飞行测试,验证了长续航能力。增程型MQ-1C列装后将部署至美国陆军情报和安全司令部及特种作战司令部。
2018年3月,美国空军装备寿命周期管理中心(AFLCMC)传感器计划办公室与中空无人机系统计划办公室合作,共同资助了MQ-9无人机挂载“敏捷吊舱”的3次飞行试验,这是“敏捷吊舱”首次在美国空军主战武器系统上挂飞。“敏捷吊舱”计划将提供一系列多尺寸吊舱,采用开放式自适应架构和标准化设计,可适用于不同任务,快速更换任务载荷,并挂载到多种平台上使用。
2018年8月,美国空军借助自动起飞与着陆能力(ATLC)系统完成MQ-9 BLOCK 5无人机的首次自动起降。ATLC由通用原子公司研发,将显著降低无人机操作员的工作负担,并拓展无人机任务包线。
MQ-9B是通用原子公司“捕食者”B系列无人机的最新改进型,其基线型命名为“天空卫士”,海上监视型命名为“海上卫士”。2018年5月,通用原子公司和NTS公司成功合作完成第二架全尺寸MQ-9B“天空卫士”无人机雷电测试。2018年7月11日下午6时51分,一架从美国北达科他州大福克斯起飞的“天空卫士”在英国费尔福德空军基地着陆,首次实现跨大西洋飞行。
2018年12月,由中国航空工业研制的,我国首款全复材多用途无人机“翼龙”I-D成功首飞;“翼龙”I-D采用全复合材料机体结构、优化了气动布局、换装大功率发动机,在最大起飞重量、升限、航时、外挂能力等方面较“翼龙”I均有较大提升;它的成功研制,标志着中国成为继美国之后,全球第二个具备全复材飞机研制能力的国家。
隐身无人机
无人机隐身化是未来的发展趋势,隐身无人机可用于抵近侦察、监视,穿透性进攻等多种高端作战任务。继美军的X-47B、中国的利剑等隐身技术验证机之后,法国、俄罗斯等国也开始涉足这一领域。
由法国领衔,意大利、西班牙、瑞典、希腊、瑞士等5个国家共同参与研制的“神经元”隐身无人机于2018年中进入飞行测试阶段,开始进行飞行、數据链技术和武器系统测试。2018年底,“神经元”无人机与两架西班牙“台风”战斗机进行了一系列空对空拦截试飞试验,主要测试“神经元”在对抗“台风”时能否不被雷达发现,躲避“台风”发射的空空导弹;后续试飞试验内容还有“神经元”无人机与法国海军舰艇(包括“戴高乐”航母编队防御系统)的对抗。
2018年11月,俄罗斯重型隐身无人机“猎人”-B在新西伯利亚航空工厂起降跑道进行首次滑行试验,期间速度达到200km/h,满足项目预定指标。此次试验并没有进行空中飞行,滑行、起飞滑跑、加速、跑道末端停跑等阶段由“猎人”-B无人机完全自主完成。“猎人”-B无人机采用隐身技术设计,无尾飞翼布局,起飞重量达20t,最大速度达到1000km/h。
空天无人机
美国空军从2000年开始一直持续支持X-37B空天无人机的研制、试验与测试。
X-37B于2017年9月7日搭载“猎鹰9”火箭入轨,此次飞行任务被称作“轨道试验飞行器-5”(OTV-5),至2018年末已在轨超过450天。
X-37B长8.8m,高2.9m,起飞重量约5吨,采用火箭垂直发射入轨,任务结束后自主返回地面,可多次重复使用。X-37B在临近空间飞行速度可达25Ma,常规军用雷达无法发现,仅在2018年8月飞越荷兰莱顿时,被荷兰的卫星追踪器Marco Langbroek拍摄到,据估算当时其巡航高度约为320km。预计OTV-5将于2019年返回地球,美空军已计划2019年在卡纳维拉尔角使用“宇宙神-5”运载火箭第6次发射X-37B。
X-37B历次飞行任务信息均属绝密,虽然美军宣称该无人飞行器只是“一种可靠的、能重复使用的空天无人飞行测试平台”,主要用于开展科学试验和测试可重复使用技术,但纵观X-37B的设计特点和历次飞行试验中透露的有限信息,判断其可用于执行情报实时侦察、摧毁敌方卫星和全球快速打击任务,更像是未来空天战机的雏形。
倾转旋翼无人机
随着倾转变模态飞控技术的日趋成熟,各种新概念倾转旋翼无人机系统也在不断发展。
在美国“当代海军陆战队展2018”上,美国贝尔直升机公司展示了V-247无人倾转翼攻击机的全尺寸模型。该机采用类似V-22“鱼鹰”的倾转翼垂直起降设计,可舰载起降,并可携带空地、空空导弹武器。
据报道,V-247巡航速度460km/h,最大速度560km/h,实用升限7600m,作战半径830km,载重270kg时续航时间为11~15h。该机最大内载和外挂重量分别可达910kg和4100kg。V-247将使美国海军和海军陆战队首次拥有在性能上能与固定翼无人机相媲美的垂直起降舰载无人机,该机可执行防空、电子战、预警和精确打击等多种任务。
2018年11月,中国首型倾转旋翼无人机“彩虹”-10在珠海航展上展出,标志着中国倾转旋翼控制技术上已有长足进步。“彩虹”-10采用大展弦比机翼,外翼段和旋翼同步倾转,显著提高了固定翼状态的气动效率;最大起飞重量3500kg,翼展6.7m,续航时间7h,巡航速度150km/h,最大速度320km/h,实用升限7000m;非常适合用于山地丘陵作战,也可跟随空降兵部队执行特种作战。
无人直升机
2018年,美国海军继续开展无人直升机的海上作战试验和演练,加快作战能力生成速率。
MQ-8C“火力侦察兵”无人直升机从2018年4月开始进行初始作战测试与评估,计划在2018年底达到初始作战能力。美国海军空中试验与评价中队(VX-1)于2018年6月29日完成了MQ-8C首个综合初始作战试验与评价(IOT&E)。该试验在科罗纳多号滨海战斗舰(LCS4)上进行。IOT&E的结果可为海军将该无人直升机综合到滨海战斗舰(LCS)或其他舰船提供决策支撑信息。 IOT&E阶段,MQ-8C在科罗纳多号滨海战斗舰上完成了数次任务演练,这些操作对LCS和MQ-8C项目都是重要里程碑节点,验证了舰船与航空平台的海上任务协同。VX-1评价了MQ-8C在目标识别、情报收集和水面作战等方面的作用。此外,试验还开发了同时使用与维护MQ-8C和MH-60S“海鹰”的操作。
无人运输机
军用物资、人员运输是战场调度和后勤保障的重要环节,也是影响战争成败的重要因素,无人运输机具有运载效率高、不易被发现、复杂环境适应性强等优点,已有多个国家开始发展无人运输机,旨在增强后勤保障能力,减少对大型有人运输机的依赖。
以色列战术机器人公司研制的“鸬鹚”无人运输机在2016年实施了首次非受控自主飞行后,于2018年顺利完成首次模拟载人演练,以色列国防军还借此次演练验证了该机执行作战任务的能力。与容易暴露、且难以抵达特定地域的传统运输机相比,它可以在狭小的空间内运送部队、平民及物资。
2018年10月,中国航天科技九院设计改造的全球最大无人运输机“飞鸿98”在内蒙古包头试飞成功,该机由运-5B原型机改造而成,最大起飞重量5.25t,最大载重1.5t,最大容积量15m3,巡航高度4500m,巡航速度180km/h,最大航程1200km,最小起降距离不大于150m,可用于复杂地形条件下的物资、人员运输。
技术研发与演示验证助力无人机关键技术取得突破
(1)有人/无人协同技术
无人机正逐步融入和改造现有作战体系,在无人系统实现全自主化之前,有人/无人协同作战模式将在很长一段时间内占据主导地位,有人/无人协同技术是亟待突破的研究热点。
2018年4月,空客直升机公司与西贝尔公司在奥地利装备与国防科技局支持下开展了飞行试验,用H145直升机和S-100无人直升机联合测试了有人-无人编队飞行技术。试验成功解决了数据传输干扰、电磁兼容、无人机控制系统集成到有人机系统架构等多项技术难题,互操作性级别首次达到5级(LOI 5,最高级),即有人机能完全控制(包括起降过程)无人机。试验过程中,S-100的控制权在有人直升机和地面控制站间切换,演示了在各种场景下的编队飞行,包括协同探测有人直升机无法到达区域内隐藏的物体。
空客公司和西貝尔公司还将对飞行测试结果进行分析,进一步优化人机界面,并将这项新的互操作能力在旗下的有人机和无人机产品中推广,使之成为作战效能倍增器。
2018年9月,空客公司在欧洲开展了有人机和无人机编队飞行试验,完成了四项测试内容:有人机与无人机互联互通,人机界面,基于任务分组管理的编队智能,以及有人机对无人机系统的控制能力。试验采用了空客公司开发的先进无人机飞控、飞管系统,具备自主引导、导航、控制、智能化集群编组等多项能力。
飞行试验中,担任指挥控制的有人机在任务区外的安全区域飞行,5架Do-DT25靶机组成编队飞行,无人机编队将态势感知信息回传给有人机,并在有人机指挥下识别敌方地面威胁。试验还模拟了一架无人机被击落,由另一架接管的任务场景。
美国空军和DARPA正在与BAE系统公司合作,开发和测试用于第四代、第五代战斗机控制无人机的软、硬件,为未来空战带来更高水平的自主性,更多攻击选择和新的侦察优势。2018年,美空军试飞员在爱德华空军基地利用数据链技术,结合地面模拟器和用 “利尔喷气”飞机,演示了第四代战斗机的驾驶舱航电设备如何在空中指挥无人机。为将相关系统集成到F-15、F-16、F-22以及F-35战斗机上奠定基础。
(2)无人机集群作战技术
2018年1月6日,俄军驻叙利亚塔尔图斯海军基地和赫迈米姆空军基地遭到13架小型无人机集群攻击,其中6架被俄电子战部队成功迫降,7架被俄“铠甲-S”近程防空系统击落。
图30所示的小无人机由叙利亚恐怖分子在距目标50km处释放,机长、翼展约2m;机身材料为胶合板,机翼采用木质材料,尾梁等承重结构采用金属材料,机身部件大量采用胶带链接,蒙皮由塑料膜制成;配装活塞式单缸两冲程汽油发动机,双叶螺旋桨,采用塑料瓶作油箱,橡胶管作输油管路;技术分析数据显示其升限大于1500m,航程不小于100km,单枚炸弹毁伤半径不小于50m。
纵观整个作战过程,无人机外观虽显粗制滥造,却具备很强的单机作战能力,可靠性高、目标定位准确,且采用了新型作战模式和先进的飞控技术,得到专业人士技术支持的可能性极高;但从集群攻击角度看,这是一次不成功的行动,集群内部没有明显分工与合作,亦无机间信息共享与交互行为下的集群智能表现,故而轻易被击落与俘获。作为人类历史上首次无人机集群攻防实战案例,这仍是一次值得关注的事件,既是一次实战环境下的作战试验,也标志着无人机集群作战的开端。
DARPA正在按计划推进“小精灵”项目,于2018年初授予Dynetics公司“小精灵”项目第三阶段的研究合同,目标是加速发展空中发射和回收大量低成本、可重复使用的无人机系统的能力。这种能力若得到验证和发展,可以显著扩展空战分布式架构。目前该项目正处于第三阶段,从2018年开始进行一系列地面和飞行测试和演示试验,并在2019年底通过C-130空中发射和回收多架无人机,展示过渡到作战使用的潜力。
“小精灵”无人机使用寿命约20次,可集成68kg有效载荷,通过较低的任务和维护成本,降低机体、载荷费用等措施实现低成本可消耗。联合团队正研究在项目2019年结束前让无人机搭载不同传感器载荷进行飞行演示验证的可行性。
DARPA于2016年底启动“进攻性蜂群使能战术”(OFFSET)项目,目标是开发和验证适用于100个以上无人系统组成的集群战术,计划至少验证100种相关战术。
项目第1阶段重点目标是突破集成到OFFSET系统架构中的蜂群技术,包括蜂群战术、蜂群自主、人-蜂群组队、虚拟环境及物理测试平台。2018年2月,作为OFFSET项目第一阶段领衔单位,诺格公司推出第一个开放架构式蜂群战术试验台,来设计、开发和部署一种基于游戏环境和物理试验台的开放式架构的蜂群系统。 2018年3月,DARPA公布OFFSET项目第2阶段发展目标,重点是开发和评估用于提升蜂群自主性的战术和算法,通过改进和增强无人系统平台提高其自治能力和自主性,战术背景是利用最多50台无人机和地面机器人形成集群,在两个城市街区的范围内实现对目标持续15-30分钟的战术压制和隔离。
(3)自主性技术
美国国防部于2018年8月发布《无人系统综合路线图2017-2042》,首次将“自主性”单独写成一章,着重强调了自主性对于加速无人系统领域进步的重要作用,认为未来的无人系统将拥有更强的自主能力,并提出自主性的发展路线和关键能力。
DARPA早在2014年就启动了“拒止环境中协同作战(CODE)”项目,旨在通过基于现有无人机开发自主算法和软件,扩展无人机的任务能力并提高在拒止环境中的作战能力。
CODE项目为实现拒止环境中无人机的自主协同作战,充分利用了先进的交互设计思想和开放式架构,主要关键技术包括:飞行器自主、人机界面、编队协同自主、开发架构。涉及的主要场景包括战术侦察、反水面战、摧毁地面防空力量。
项目于2018年进入第三阶段研究,雷锡恩公司负责完成三个任务场景飞行试验验证及全任务能力,测试六个无人机系统并协同其他模拟飞行器合作的能力。試验通过单人指挥无人机编队执行复杂任务,包括目标搜索、识别以及对主动、不可预知的对手的打击。
2018年10月至11月,装备CODE的无人机系统在“反介入区域拒止”环境下开展试验,验证其适应和响应意外威胁的能力。无人机系统尽可能降低通信量并高效共享信息,协同规划和分配任务目标,制定战术决策,并协同应对高威胁动态环境。展示了在通信和GPS导航长期拒止条件下的作战能力。
DARPA后续还将继续开发CODE及相关基础设施,以期持续推动自主和分布式协同作战能力发展。
结束语
2018年,军用无人机在新型作战概念牵引下深入发展,飞行小时数再创新高,新技术验证持续推进,作战模式不断推陈出新,特别是无人机集群作战首次在实战中应用,开创了先河。未来,随着协同、集群、自主技术的不断发展,军用无人机的任务域将继续拓展,与现有装备体系深入融合,并带来新型作战模式的不断创新。世界各军事强国都已认识到无人机在未来战争中的地位和作用,对军用无人机装备和技术的发展愈加重视,以期在未来军事领域的竞争中抢占制高点。
2018年,全球已有60多个国家装备军用无人机,型号超过400种。基于无人机装备的新型作战概念不断涌现,无人机型号持续推陈出新,运用领域不断拓展。本文基于作戰概念牵引、无人机型号进展、技术开发与演示验证,对2018年全球军用无人机发展进行回顾总结,以期为业内提供参考。
新型作战概念牵引无人机系统研发
美军战略重心东移带来了新的军事需求,在此背景下,各种新型作战概念应运而生,催生出多款新型无人机装备、演示验证和技术攻关项目。
无人空中加油
美国海军率先提出“无人空中加油”作战概念,旨在对抗主要对手的“反介入/区域拒止”战略,使航母编队能在更远距离对敌方发动攻击。为此,美国海军于2017年发布MQ-25“黄貂鱼”无人加油机招标书:可携带不少于6.8t燃油在距母舰930km外对4~6架舰载机实施空中加油,使舰载机作战半径扩大480~640km,多次空中加油后舰载机留空时间和活动范围将成倍提高,配合在研和已列装的多型高精度远程打击武器,将使舰载机能深入对手内陆地区发动打击,大大扩展航母编队的防空警戒、截击和反潜区域。
波音、洛马和通用原子三家公司参与竞标。2018年8月,波音公司推出的高隐身无人机方案(菱形截面机身、翼身融合、V型尾翼和内埋式进气道设计,见图1)在竞标中胜出,获得8.05亿美元合同,用于设计制造4架MQ-25A,最早将在2019年部署到艾森豪威尔号和布什号航母上遂行首批实装空中加油任务。美国海军未来将至少采购72架MQ-25A,总采办费用预计达130亿美元。
MQ-25A是美军积极响应其国家安全战略转向的风向标,有X-47B的深厚技术储备和美军快速采办机制支撑,该型无人机从发布标书到计划部署仅两年时间,显示了美军从作战概念研究到实战应用的惊人响应速度。可以预见,MQ-25A将显著增强美军“空海一体战”能力和“非对称作战”实力,未来可能装备美国空军,打造分布式隐身无人加油作战能力,所造成的攻防两端失衡或引发军事强国间新一轮军备竞赛。
无人近距空中支援
美军在历次局部战争中发现,无人机在近距空中支援(CAS)作战中有着巨大潜力,尤其在阿富汗战争中,CAS任务越来越多地由MQ-1、MQ-9等察打一体无人机完成。
由于无人机在执行CAS任务时天然具有无人员伤亡、操控人员无需直面地面炮火、可长时间留空等优势,美国曾一度计划发展更适合CAS任务的MQ-X无人机以取代MQ-9。在MQ-X计划因故取消后,欧洲诸国从低成本、轻量化、精确性等方面着手,开展了专用CAS无人机的研发。
2018年9月,欧洲导弹公司在英国展示了一种名为“幽灵”的新型无人机概念,采用倾转旋翼电推动垂直起降,设计用于为前线部署陆军力量提供应招式低成本建制级精确近距空中支援能力,能够快速转换至前飞模式低空飞跃复杂地形。
“幽灵”无人机巡航速度为180km/h,
巡航高度低于100m,作战半径大于10km,续航时间大于1h;采用2副2m倾转翼,每个机翼布置有2台螺旋桨发动机;可携带25kg任务载荷,包括2枚“强制者”导弹或一个多用途武器系统,以对抗轻型装甲目标、软目标或重装甲目标。
“幽灵”无人机具备自主导航、人在回路指挥控制、抗干扰GPS导航等能力,可协助地面力量在复杂作战环境下发现、锁定和攻击视距内威胁目标,并可执行侦察、补给、电子战等任务。“幽灵”无人机可单独使用,也可与同型机协同开展“蜂群”作战。
英国钢岩公司在2017迪拜航展上展示“丝绒黄蜂”无人机后,于2018年继续推进该型无人机的研制。“丝绒黄蜂”是首型专用近距支援单兵旋翼无人机,由碳纤维制成,最大起飞重量约32kg,巡航高度大于300m,可搭载光学和雷达载荷,在通信链路的支持下其作战使用范围可达100km,机身下挂载2枚小型弹药,可配合特种部队实施空中支援作战。
美国导弹防御局(MDA)于2016年宣布,将激光反导武器试验平台由波音747-400改为高空长航时无人机,启动低功率激光武器演示(LPLD)项目。
2018年9月,MDA与洛克希德●马丁、波音、通用原子完成了合同修订,三家公司分别赢得2550万、2050万、2340万美元续约合同,以开展LPLD第二阶段的工作。
LPLD第一阶段始于2017年末,洛马、波音、通用原子针对无人机平台集成低功率激光武器开展了概念研究与方案设计工作。在第二阶段,上述三家公司将分别开展样机集成与测试工作,预计2020年开展低功率飞行试验,2021年进行光束稳定试验。
LPLD旨在为MDA“无人机载激光武器助推段反导”作战概念进行低功率等级验证工作,以其平台飞行高度、激光功率等级和打击覆盖范围显然无法满足作战概念要求,该项目意在探索关键技术、验证作战流程与逻辑闭环,为未来的高空平台携带大功率激光器实现“无人机载激光武器助推段反导”铺平道路。
忠诚僚机
2015年,空军研究实验室(AFRL)启动“忠诚僚机”概念研究,发布需求公告,要求开发自主技术,有效增强美空军未来在对抗/拒止环境下的作战行动和能力,并将有人战斗机与具备自主作战能力的无人机实现有效集成,通过协同作战来提高作战效能。
2018年7月,AFRL展示了XQ-58A“瓦尔基里”试验机,并计划在当年开展试飞。该机由靶机制造商克瑞托斯公司制造,旨在验证“忠诚僚机”作战概念。 XQ-58A是一种低成本无人机,根据AFRL的“低成本可消耗攻击型空中无人系统演示验证”(LCASD)项目需求开发,能与有人战斗机(如F-35)配合使用。AFRL确认,XQ-58A长9.14m,翼展8.23m,可以在内置弹舱或翼下携带272kg有效载荷。
无人机反潜
采用无人机探潜的优势在于可长期留空,对关注海域进行持续监视和警戒,为舰队航行开辟安全通道,且不会造成人员伤亡。
美军于2017年验证了MQ-9“死神”无人机执行反潜巡逻任务的能力,2018年优化了无人机反潜作战概念,并继续对MQ-9无人机和MQ-4C“人鱼海神”无人机的反潜能力进行测试。
美军计划用1架P-8A海神反潜巡逻机指挥4架MQ-4C和8架MQ-9C无人机,对指定海域内的通气管航行状态潜艇进行持续探测、监视。4架MQ-4C每小时可侦察270万平方千米海域,发现目标后,由任务区内的MQ-9对目标进行持续跟踪、探测,并引导攻击。该方案可解决因P-8A造价昂贵、数量少、续航时间短而造成的反潜能力不足问题。
据美国《防务新闻》网站2018年12月2日报道,美军已经计划开始在关岛地区部署新一代MQ-4C和MQ-9无人机执行探潜任务,此举将极大提升美军的反潜能力。
2018年,随着以色列“海鸥”反潜巡逻机的退役,为满足海上探潜需求,以色列航空工业(IAI)决定给“苍鹭”无人机加装反潜声呐浮标和磁异探测仪以满足反潜战需求,改装后称为“海苍鹭”。由“海苍鹭”投放入水的声呐浮标可在高海况条件下接受和发射声信号,并通过无人机向地面控制站传送情报;“海苍鹭”上装载的磁异探测器可通过识别磁通量变化探测潜艇;两种传感器起着互补作用,声呐浮标用于广域搜索,磁异探测器用于验证疑似潜艇目标并定位。
空中预警走向无人化
大家对于ISR任务和攻击任务的无人机已经比较熟悉了,但是中国研发了一款能够执行空中预警任务的无人机。不仅能够节省很多费用,还能在解放许多有人机平台,并将有人预警机投入更多更关键的任务中。传感器与结构共形设计,是首次使用。由电科38所研制的型号JY-300无人机,绰号“天哨”,于2018年9月30日首飞。续航时间超过12h,使用高度超过7500m,对空中和海面的直升机、导弹和小艇等低慢小目标进行探测监视。
多型无人机系统研制与改型持续推进
高空长航时无人机
高空长航时无人机正不断拓展应用领域,并通过技术发展挑战飞行高度和续航时间极限。
军用高空长航时无人机的续航时间通常大于24h,可长期留空遂行侦察、监视任务,通过更换任务载荷还可用于探潜、通信中继等拓展领域,该类无人机系统水平直接映射到战略情报、侦察、监视(ISR)能力。太阳能无人机以其能源优势,升限更高、留空时间更长,因其潜在的军事用途,近年来也得到长足发展。
2018年6月,“全球鹰”无人机的改进型MQ-4C“人鱼海神”无人机正式在美海军舰队服役。MQ-4C任务范围包括海上监视、敌方作战信息搜集、毁伤效果评估、港口监视、通信中继,以及作战支援、海上巡逻监视、战场空间管理、海上目标定位及攻击引导,美海军计划将其作为P-8A反潜机的补充,极大延伸后者的海上侦察视野。
MQ-4C可在广大区域范围内持续不断地监视海洋或陆地目标,大幅增强美海军的战场态势感知能力,并能通过卫星数据链实现作战情报“无缝连接”,将其探测到的潜在目标及时传送给P-8A,协助其跟踪和攻击目标,显著缩短“从传感器到射手”的作战反应时间。美国海军计划未来共装备68架MQ-4C,遂行海上广域侦察监视任务,并可协助P-8A探测敌方水面作战舰艇和潜艇。
2018年,诺斯罗普●格鲁门公司向美国空军交付了1架载有“战场机载通信节点”(BACN)的“全球鹰“无人机。BACN是一种高空机载网关,可转换、分发多源语音通信信息和其他战场空间信息,实现不同用户和不同网络间的通信,提供更好的态势感知能力。BACN可搭载在各种空中平台上,迄今已完成超过10000次战斗任务。高空长航时无人机搭载BACN设备后,可实现空中持久网关接收,桥接和分配战场上所有部队之间的通信,大大加强态势感知、作战指挥和空中通信中继能力。
2018年,英国BAE系统公司和棱镜公司合作开发了高空长航时太阳能无人机PHASA-35,該机重150kg,翼展35m,有效载荷15kg,采用先进轻质太阳能单元和电池组,双电机驱动,升限21km,可在20km高空连续飞行12个月。棱镜公司正在范堡罗制造2架PHASA-35原型机,后期的批产将由BAE系统公司承担,计划2019年首飞。棱镜公司已试飞了可复现PHASA-35性能的1:4缩比PHASE-8(翼展8.7m)无人机。
中空长航时无人机一般采用活塞发动机或涡桨发动机,通常能获得比传统高空长航时无人机更长的续航时间,这类平台既可用于侦察,也可用于对面攻击。
2018年1月3日,美国空军授予极光飞行科学公司一份总金额4800万美元的新合同,继续发展“猎户座”(Orion)双发中空长航时无人机系统,有效载重超过454kg,续航时间超过100h。本次授予的新合同将资助发展满足军方需求的“猎户座”,使之能够在全球任意地点部署。
印度“鲁斯图姆”-2无人机于2018年2月试飞成功,该机翼展20.6m,机长9.5m,巡航速度150km/h,实用升限大于9000m,续航时间大于24h,有效载荷350kg,可搭载不同载荷遂行全天时侦察任务。印度计划制造、测试9架样机,并交付部队,以期取代从以色列进口的“苍鹭”无人机。
2018年3月9日,美国克里奇空军的MQ-1“捕食者”无人机执行完最后一次任务后降落,宣告该型号无人机全部退役,任务空缺将由MQ-9无人机取代。MQ-9飞得更高、更快,外挂能力更强,可挂载弹药几乎囊括美国空军所有空地和空空武器,可显著提高作战效能并减少战损。 MQ-1“捕食者”从空军退役后,美国陆军仍然装备有其改型MQ-1C“灰鹰”无人机。2018年10月,通用原子公司与美国陆军合作完成增程型MQ-1C无人机的后续作战测试与评估。测试于2018年6月开始,累计飞行644h,期间完成了连续40h飞行测试,验证了长续航能力。增程型MQ-1C列装后将部署至美国陆军情报和安全司令部及特种作战司令部。
2018年3月,美国空军装备寿命周期管理中心(AFLCMC)传感器计划办公室与中空无人机系统计划办公室合作,共同资助了MQ-9无人机挂载“敏捷吊舱”的3次飞行试验,这是“敏捷吊舱”首次在美国空军主战武器系统上挂飞。“敏捷吊舱”计划将提供一系列多尺寸吊舱,采用开放式自适应架构和标准化设计,可适用于不同任务,快速更换任务载荷,并挂载到多种平台上使用。
2018年8月,美国空军借助自动起飞与着陆能力(ATLC)系统完成MQ-9 BLOCK 5无人机的首次自动起降。ATLC由通用原子公司研发,将显著降低无人机操作员的工作负担,并拓展无人机任务包线。
MQ-9B是通用原子公司“捕食者”B系列无人机的最新改进型,其基线型命名为“天空卫士”,海上监视型命名为“海上卫士”。2018年5月,通用原子公司和NTS公司成功合作完成第二架全尺寸MQ-9B“天空卫士”无人机雷电测试。2018年7月11日下午6时51分,一架从美国北达科他州大福克斯起飞的“天空卫士”在英国费尔福德空军基地着陆,首次实现跨大西洋飞行。
2018年12月,由中国航空工业研制的,我国首款全复材多用途无人机“翼龙”I-D成功首飞;“翼龙”I-D采用全复合材料机体结构、优化了气动布局、换装大功率发动机,在最大起飞重量、升限、航时、外挂能力等方面较“翼龙”I均有较大提升;它的成功研制,标志着中国成为继美国之后,全球第二个具备全复材飞机研制能力的国家。
隐身无人机
无人机隐身化是未来的发展趋势,隐身无人机可用于抵近侦察、监视,穿透性进攻等多种高端作战任务。继美军的X-47B、中国的利剑等隐身技术验证机之后,法国、俄罗斯等国也开始涉足这一领域。
由法国领衔,意大利、西班牙、瑞典、希腊、瑞士等5个国家共同参与研制的“神经元”隐身无人机于2018年中进入飞行测试阶段,开始进行飞行、數据链技术和武器系统测试。2018年底,“神经元”无人机与两架西班牙“台风”战斗机进行了一系列空对空拦截试飞试验,主要测试“神经元”在对抗“台风”时能否不被雷达发现,躲避“台风”发射的空空导弹;后续试飞试验内容还有“神经元”无人机与法国海军舰艇(包括“戴高乐”航母编队防御系统)的对抗。
2018年11月,俄罗斯重型隐身无人机“猎人”-B在新西伯利亚航空工厂起降跑道进行首次滑行试验,期间速度达到200km/h,满足项目预定指标。此次试验并没有进行空中飞行,滑行、起飞滑跑、加速、跑道末端停跑等阶段由“猎人”-B无人机完全自主完成。“猎人”-B无人机采用隐身技术设计,无尾飞翼布局,起飞重量达20t,最大速度达到1000km/h。
空天无人机
美国空军从2000年开始一直持续支持X-37B空天无人机的研制、试验与测试。
X-37B于2017年9月7日搭载“猎鹰9”火箭入轨,此次飞行任务被称作“轨道试验飞行器-5”(OTV-5),至2018年末已在轨超过450天。
X-37B长8.8m,高2.9m,起飞重量约5吨,采用火箭垂直发射入轨,任务结束后自主返回地面,可多次重复使用。X-37B在临近空间飞行速度可达25Ma,常规军用雷达无法发现,仅在2018年8月飞越荷兰莱顿时,被荷兰的卫星追踪器Marco Langbroek拍摄到,据估算当时其巡航高度约为320km。预计OTV-5将于2019年返回地球,美空军已计划2019年在卡纳维拉尔角使用“宇宙神-5”运载火箭第6次发射X-37B。
X-37B历次飞行任务信息均属绝密,虽然美军宣称该无人飞行器只是“一种可靠的、能重复使用的空天无人飞行测试平台”,主要用于开展科学试验和测试可重复使用技术,但纵观X-37B的设计特点和历次飞行试验中透露的有限信息,判断其可用于执行情报实时侦察、摧毁敌方卫星和全球快速打击任务,更像是未来空天战机的雏形。
倾转旋翼无人机
随着倾转变模态飞控技术的日趋成熟,各种新概念倾转旋翼无人机系统也在不断发展。
在美国“当代海军陆战队展2018”上,美国贝尔直升机公司展示了V-247无人倾转翼攻击机的全尺寸模型。该机采用类似V-22“鱼鹰”的倾转翼垂直起降设计,可舰载起降,并可携带空地、空空导弹武器。
据报道,V-247巡航速度460km/h,最大速度560km/h,实用升限7600m,作战半径830km,载重270kg时续航时间为11~15h。该机最大内载和外挂重量分别可达910kg和4100kg。V-247将使美国海军和海军陆战队首次拥有在性能上能与固定翼无人机相媲美的垂直起降舰载无人机,该机可执行防空、电子战、预警和精确打击等多种任务。
2018年11月,中国首型倾转旋翼无人机“彩虹”-10在珠海航展上展出,标志着中国倾转旋翼控制技术上已有长足进步。“彩虹”-10采用大展弦比机翼,外翼段和旋翼同步倾转,显著提高了固定翼状态的气动效率;最大起飞重量3500kg,翼展6.7m,续航时间7h,巡航速度150km/h,最大速度320km/h,实用升限7000m;非常适合用于山地丘陵作战,也可跟随空降兵部队执行特种作战。
无人直升机
2018年,美国海军继续开展无人直升机的海上作战试验和演练,加快作战能力生成速率。
MQ-8C“火力侦察兵”无人直升机从2018年4月开始进行初始作战测试与评估,计划在2018年底达到初始作战能力。美国海军空中试验与评价中队(VX-1)于2018年6月29日完成了MQ-8C首个综合初始作战试验与评价(IOT&E)。该试验在科罗纳多号滨海战斗舰(LCS4)上进行。IOT&E的结果可为海军将该无人直升机综合到滨海战斗舰(LCS)或其他舰船提供决策支撑信息。 IOT&E阶段,MQ-8C在科罗纳多号滨海战斗舰上完成了数次任务演练,这些操作对LCS和MQ-8C项目都是重要里程碑节点,验证了舰船与航空平台的海上任务协同。VX-1评价了MQ-8C在目标识别、情报收集和水面作战等方面的作用。此外,试验还开发了同时使用与维护MQ-8C和MH-60S“海鹰”的操作。
无人运输机
军用物资、人员运输是战场调度和后勤保障的重要环节,也是影响战争成败的重要因素,无人运输机具有运载效率高、不易被发现、复杂环境适应性强等优点,已有多个国家开始发展无人运输机,旨在增强后勤保障能力,减少对大型有人运输机的依赖。
以色列战术机器人公司研制的“鸬鹚”无人运输机在2016年实施了首次非受控自主飞行后,于2018年顺利完成首次模拟载人演练,以色列国防军还借此次演练验证了该机执行作战任务的能力。与容易暴露、且难以抵达特定地域的传统运输机相比,它可以在狭小的空间内运送部队、平民及物资。
2018年10月,中国航天科技九院设计改造的全球最大无人运输机“飞鸿98”在内蒙古包头试飞成功,该机由运-5B原型机改造而成,最大起飞重量5.25t,最大载重1.5t,最大容积量15m3,巡航高度4500m,巡航速度180km/h,最大航程1200km,最小起降距离不大于150m,可用于复杂地形条件下的物资、人员运输。
技术研发与演示验证助力无人机关键技术取得突破
(1)有人/无人协同技术
无人机正逐步融入和改造现有作战体系,在无人系统实现全自主化之前,有人/无人协同作战模式将在很长一段时间内占据主导地位,有人/无人协同技术是亟待突破的研究热点。
2018年4月,空客直升机公司与西贝尔公司在奥地利装备与国防科技局支持下开展了飞行试验,用H145直升机和S-100无人直升机联合测试了有人-无人编队飞行技术。试验成功解决了数据传输干扰、电磁兼容、无人机控制系统集成到有人机系统架构等多项技术难题,互操作性级别首次达到5级(LOI 5,最高级),即有人机能完全控制(包括起降过程)无人机。试验过程中,S-100的控制权在有人直升机和地面控制站间切换,演示了在各种场景下的编队飞行,包括协同探测有人直升机无法到达区域内隐藏的物体。
空客公司和西貝尔公司还将对飞行测试结果进行分析,进一步优化人机界面,并将这项新的互操作能力在旗下的有人机和无人机产品中推广,使之成为作战效能倍增器。
2018年9月,空客公司在欧洲开展了有人机和无人机编队飞行试验,完成了四项测试内容:有人机与无人机互联互通,人机界面,基于任务分组管理的编队智能,以及有人机对无人机系统的控制能力。试验采用了空客公司开发的先进无人机飞控、飞管系统,具备自主引导、导航、控制、智能化集群编组等多项能力。
飞行试验中,担任指挥控制的有人机在任务区外的安全区域飞行,5架Do-DT25靶机组成编队飞行,无人机编队将态势感知信息回传给有人机,并在有人机指挥下识别敌方地面威胁。试验还模拟了一架无人机被击落,由另一架接管的任务场景。
美国空军和DARPA正在与BAE系统公司合作,开发和测试用于第四代、第五代战斗机控制无人机的软、硬件,为未来空战带来更高水平的自主性,更多攻击选择和新的侦察优势。2018年,美空军试飞员在爱德华空军基地利用数据链技术,结合地面模拟器和用 “利尔喷气”飞机,演示了第四代战斗机的驾驶舱航电设备如何在空中指挥无人机。为将相关系统集成到F-15、F-16、F-22以及F-35战斗机上奠定基础。
(2)无人机集群作战技术
2018年1月6日,俄军驻叙利亚塔尔图斯海军基地和赫迈米姆空军基地遭到13架小型无人机集群攻击,其中6架被俄电子战部队成功迫降,7架被俄“铠甲-S”近程防空系统击落。
图30所示的小无人机由叙利亚恐怖分子在距目标50km处释放,机长、翼展约2m;机身材料为胶合板,机翼采用木质材料,尾梁等承重结构采用金属材料,机身部件大量采用胶带链接,蒙皮由塑料膜制成;配装活塞式单缸两冲程汽油发动机,双叶螺旋桨,采用塑料瓶作油箱,橡胶管作输油管路;技术分析数据显示其升限大于1500m,航程不小于100km,单枚炸弹毁伤半径不小于50m。
纵观整个作战过程,无人机外观虽显粗制滥造,却具备很强的单机作战能力,可靠性高、目标定位准确,且采用了新型作战模式和先进的飞控技术,得到专业人士技术支持的可能性极高;但从集群攻击角度看,这是一次不成功的行动,集群内部没有明显分工与合作,亦无机间信息共享与交互行为下的集群智能表现,故而轻易被击落与俘获。作为人类历史上首次无人机集群攻防实战案例,这仍是一次值得关注的事件,既是一次实战环境下的作战试验,也标志着无人机集群作战的开端。
DARPA正在按计划推进“小精灵”项目,于2018年初授予Dynetics公司“小精灵”项目第三阶段的研究合同,目标是加速发展空中发射和回收大量低成本、可重复使用的无人机系统的能力。这种能力若得到验证和发展,可以显著扩展空战分布式架构。目前该项目正处于第三阶段,从2018年开始进行一系列地面和飞行测试和演示试验,并在2019年底通过C-130空中发射和回收多架无人机,展示过渡到作战使用的潜力。
“小精灵”无人机使用寿命约20次,可集成68kg有效载荷,通过较低的任务和维护成本,降低机体、载荷费用等措施实现低成本可消耗。联合团队正研究在项目2019年结束前让无人机搭载不同传感器载荷进行飞行演示验证的可行性。
DARPA于2016年底启动“进攻性蜂群使能战术”(OFFSET)项目,目标是开发和验证适用于100个以上无人系统组成的集群战术,计划至少验证100种相关战术。
项目第1阶段重点目标是突破集成到OFFSET系统架构中的蜂群技术,包括蜂群战术、蜂群自主、人-蜂群组队、虚拟环境及物理测试平台。2018年2月,作为OFFSET项目第一阶段领衔单位,诺格公司推出第一个开放架构式蜂群战术试验台,来设计、开发和部署一种基于游戏环境和物理试验台的开放式架构的蜂群系统。 2018年3月,DARPA公布OFFSET项目第2阶段发展目标,重点是开发和评估用于提升蜂群自主性的战术和算法,通过改进和增强无人系统平台提高其自治能力和自主性,战术背景是利用最多50台无人机和地面机器人形成集群,在两个城市街区的范围内实现对目标持续15-30分钟的战术压制和隔离。
(3)自主性技术
美国国防部于2018年8月发布《无人系统综合路线图2017-2042》,首次将“自主性”单独写成一章,着重强调了自主性对于加速无人系统领域进步的重要作用,认为未来的无人系统将拥有更强的自主能力,并提出自主性的发展路线和关键能力。
DARPA早在2014年就启动了“拒止环境中协同作战(CODE)”项目,旨在通过基于现有无人机开发自主算法和软件,扩展无人机的任务能力并提高在拒止环境中的作战能力。
CODE项目为实现拒止环境中无人机的自主协同作战,充分利用了先进的交互设计思想和开放式架构,主要关键技术包括:飞行器自主、人机界面、编队协同自主、开发架构。涉及的主要场景包括战术侦察、反水面战、摧毁地面防空力量。
项目于2018年进入第三阶段研究,雷锡恩公司负责完成三个任务场景飞行试验验证及全任务能力,测试六个无人机系统并协同其他模拟飞行器合作的能力。試验通过单人指挥无人机编队执行复杂任务,包括目标搜索、识别以及对主动、不可预知的对手的打击。
2018年10月至11月,装备CODE的无人机系统在“反介入区域拒止”环境下开展试验,验证其适应和响应意外威胁的能力。无人机系统尽可能降低通信量并高效共享信息,协同规划和分配任务目标,制定战术决策,并协同应对高威胁动态环境。展示了在通信和GPS导航长期拒止条件下的作战能力。
DARPA后续还将继续开发CODE及相关基础设施,以期持续推动自主和分布式协同作战能力发展。
结束语
2018年,军用无人机在新型作战概念牵引下深入发展,飞行小时数再创新高,新技术验证持续推进,作战模式不断推陈出新,特别是无人机集群作战首次在实战中应用,开创了先河。未来,随着协同、集群、自主技术的不断发展,军用无人机的任务域将继续拓展,与现有装备体系深入融合,并带来新型作战模式的不断创新。世界各军事强国都已认识到无人机在未来战争中的地位和作用,对军用无人机装备和技术的发展愈加重视,以期在未来军事领域的竞争中抢占制高点。