從替代到融合

自1913年自動駕駛儀應(yīng)用以來，無人機(jī)逐漸在航空發(fā)展史上占有一席之地，鑒于其低損耗、零傷亡、機(jī)動限制小、可重復(fù)使用等優(yōu)勢，使用范圍日益廣闊：在軍事方面，可用于偵察、監(jiān)視、通信中繼、電子對抗和早期預(yù)警等；在民用方面，可用于大地測量、氣象觀測、城市環(huán)境檢測、地球資源勘探和森林防火等；在科學(xué)研究領(lǐng)域，可用于大氣研究、核生化污染區(qū)取樣與監(jiān)控、新技術(shù)設(shè)備驗證等。1976年以色列率先將無人機(jī)用于對埃及的戰(zhàn)爭，取得顯著效果，從此無人機(jī)成為軍事裝備領(lǐng)域最熱門的發(fā)展科目之一。但不得不承認(rèn)，公眾對于無人機(jī)概念、無人機(jī)研制采購模式乃至無人機(jī)發(fā)展方向都存在一定的模糊認(rèn)識。

明確概念

關(guān)于無人機(jī)的概念，各國軍方及航空工業(yè)技術(shù)部門未能給出一個清晰而嚴(yán)格的定義。

美國國防部的定義是：機(jī)上不載有操作人員，利用空氣動力起飛，可以自主飛行或遙控駕駛，可以一次使用或回收使用，攜有致命或非致命有效負(fù)載的飛行器。且不說這些區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)的模棱兩可之處，僅考慮到彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈甚至精確制導(dǎo)炮彈也符合這些特征描述，卻顯然不屬于無人機(jī)范疇。

還有國家認(rèn)為，無人飛機(jī)是一種有動力、可控制、攜帶多種任務(wù)設(shè)備、執(zhí)行多種任務(wù)且能重復(fù)使用的無人駕駛航空器。這里忽視了無動力滑翔無人機(jī)和一次性無人機(jī)。事實上，一次性無人機(jī)可以采用炮射或者火箭彈布撒的方式，投放至敵方空域負(fù)責(zé)校射，還能安裝戰(zhàn)斗部執(zhí)行攻擊任務(wù)。以色列“哈比”反輻射無人機(jī)就是這類的典型，其發(fā)射后在預(yù)定空域巡航待機(jī)，一旦發(fā)現(xiàn)敵方雷達(dá)信號，主動“自殺攻擊”——稱之為“反輻射巡飛彈”也無不可。這反映出新時期技術(shù)條件下，新武器新作戰(zhàn)樣式對于傳統(tǒng)觀念和理論形成了沖擊，導(dǎo)致軍事認(rèn)知的暫時性混亂。

再看看大眾普遍接受的定義：無人機(jī)通常是指機(jī)艙內(nèi)無人操作，能夠在空中飛行并執(zhí)行任務(wù)的飛行器。這個概念把握住了無人機(jī)的關(guān)鍵特性，必須明確的是一無人機(jī)是由無線遙控設(shè)備或自備程序控制系統(tǒng)操縱的飛行平臺，而不是導(dǎo)彈那樣在平臺上搭載的武器；無人機(jī)與固定翼飛機(jī)和直升機(jī)同類，都比空氣重，要跟無人飛艇嚴(yán)格區(qū)分開。

經(jīng)過對幾個概念的簡單分析，可見業(yè)界對于無人機(jī)的概念認(rèn)知依然是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模敲醇夹g(shù)部門進(jìn)行無人機(jī)系統(tǒng)開發(fā)和國際交流的時候，也都按照各自理解展開，這顯然對無人機(jī)的發(fā)展和作戰(zhàn)理論研究非常不利。

“信息孤島”

目前全球至少已有32個國家研制出了250多種無人機(jī)，至少55個國家裝備了無人機(jī)，北約裝備無人機(jī)十余萬架，但即便是軍事實力最強(qiáng)的美國，其裝備的“全球鷹”和“捕食者”這類較完善的大型無人機(jī)也不過數(shù)百架，真正“霸占”裝備數(shù)量份額的是各種小型和微型無人機(jī)，性能類似的型號層出不窮，主要是因其技術(shù)門檻較低，經(jīng)濟(jì)代價較小，往往只需要將數(shù)碼相機(jī)裝到高級遙控航模上就號稱“偵察無人機(jī)”。這反映出軍方對于無人機(jī)的技術(shù)方案和性能指標(biāo)存在不確定性，目前實用完善的大型軍用無人機(jī)只有“全球鷹”和“捕食者”堪稱典型。

“全球鷹”是1994年6月1日根據(jù)高空長航時監(jiān)視無人機(jī)計劃開始研制的，可以在18300米至19800米高度巡航24小時，采用合成孔徑雷達(dá)作為主要機(jī)載偵察傳感器，并內(nèi)裝直徑1.22米的寬帶衛(wèi)星天線，翼根和后機(jī)身則容納通用數(shù)據(jù)鏈天線，整套系統(tǒng)包括兩架無人機(jī)和一個地面站。

由于“全球鷹”航程較大，傳統(tǒng)的地面通信手段已經(jīng)無法與其進(jìn)行視頻圖像和指令傳輸，導(dǎo)致“全球鷹”必須依靠自備的專用衛(wèi)星視頻數(shù)據(jù)天線。問題是，較為清晰的視頻信號需要2M左右的傳輸帶寬，根本無法融入美軍16號數(shù)據(jù)鏈(限制單個用戶最大帶寬300K左右)，這迫使“全球鷹”探測到的信息必須傳回地面站，經(jīng)過處理后再傳到航空兵部隊，航空兵必須在起飛之前等待接收這些重要情報，一旦起飛就很難更新了。這反映出無人機(jī)的高帶寬通信無法與現(xiàn)有低速通用數(shù)據(jù)鏈結(jié)合的窘境。

如果說“全球鷹”研發(fā)目的之一是替代U-2進(jìn)行戰(zhàn)略偵察，對于實時情報傳輸還沒有太大需求，那么“捕食者”在這方面的問題就比較突出了。

“捕食者”1994年1月7日開始研制，整套系統(tǒng)包括4架無人機(jī)、28人機(jī)組(6名無人機(jī)操作員、12名傳感器操作／分析員、4名視頻分發(fā)系統(tǒng)操作員、6名維修人員)和一個地面站。“捕食者”一般為遙控駕駛，執(zhí)行戰(zhàn)役任務(wù)時，距離地而站在185～278公里內(nèi)，但獲取后需要傳遞的高速視頻數(shù)據(jù)流對于帶寬的需求量太大，數(shù)據(jù)鏈無法承載，只好采用模擬寬帶下行鏈路；執(zhí)行戰(zhàn)略任務(wù)時，需要超視距飛行，也就是無人機(jī)與地面站之間距離過遠(yuǎn)，地球曲率導(dǎo)致兩者無法直接接觸，要采用衛(wèi)星通信鏈路，衛(wèi)星通信天線就安裝在“捕食者”機(jī)頭，一旦衛(wèi)星通信中斷，無人機(jī)就無法自主執(zhí)行任務(wù)，必須自動返航。

為了提高無人機(jī)信息傳遞效率，美軍特意開發(fā)了AN／TSQ-190(V)“特洛伊專用情報遠(yuǎn)程綜合終端”(俗稱“特洛伊精靈”)，這是一種采取加固保密措施的基于商用衛(wèi)星的寬帶通信系統(tǒng)，經(jīng)常用于美國國家級情報機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(如國防部情報網(wǎng)、中央情報局、聯(lián)邦調(diào)查局、國家圖像與地圖局等)與前沿部隊交互傳送大容量信息。只要一線人員提出要求，可隨時將問題鍵入數(shù)據(jù)庫并被迅速答復(fù)。該系統(tǒng)輕型化后，裝上“捕食者”，成為AN／TSQ-226(V)，其地面設(shè)施一般包括兩輛M1097重型高機(jī)動多用途輪式車搭載的S-788／G方艙，第一輛方艙內(nèi)有保密話音、數(shù)據(jù)、衛(wèi)星通信處理與分發(fā)沒備、衛(wèi)星通信機(jī)動天線平臺，可以支持14條鏈路(8個串行接口，6個間接接口)，與戰(zhàn)場移動用戶設(shè)備的戰(zhàn)術(shù)分組網(wǎng)以及局域網(wǎng)聯(lián)通，兩臺工作站幫助操作人員接收并分發(fā)二次圖像信號情報，必要時充當(dāng)應(yīng)急通信設(shè)備。總體而言，“特洛伊精靈”是一種陸軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要用來保障旅一級編制的遠(yuǎn)程戰(zhàn)場通信，“捕食者”無人機(jī)處于地面站無法視距接觸的空域時，必須利用這套系統(tǒng)進(jìn)行戰(zhàn)場視頻傳輸。

“捕食者”的初始功能是戰(zhàn)術(shù)偵察，主要任務(wù)載荷是機(jī)頭下方球塔內(nèi)的光電／紅外傳感器，后來加裝了AN/ZPQ-1TESAR戰(zhàn)術(shù)合成孔徑雷達(dá)。目前“捕食者”無法與配套地面站之外的其他作戰(zhàn)平臺進(jìn)行通信，戰(zhàn)術(shù)情報經(jīng)傳輸和處理后，實時性必然受到影響，美軍并不是沒有嘗試過“捕食者”直接向作戰(zhàn)平臺傳輸視頻圖像，但這必須保證“捕食者”先接收到作戰(zhàn)平臺的實時位置信息，無疑加大了跨平臺通信的難度。

“捕食者”的問題也被空軍E-8戰(zhàn)場情報及空地打擊協(xié)同飛機(jī)遇到過，但E-8本身具有情報識別能力，將最終信息利用16號數(shù)據(jù)鏈傳輸即可，無需傳輸原始視頻圖像。然而“捕食者”只是初級傳感器平臺，沒有能力提取出視頻中有用的信息再傳輸。

無線視頻傳輸帶寬較大，電磁環(huán)境極復(fù)雜，一般只能依靠專用的定向通信手段，這就造成了無人機(jī)使用需要“自成系統(tǒng)”，在整個作戰(zhàn)系統(tǒng)中形成一個個“信息孤島”，與整個網(wǎng)絡(luò)的通信不順暢。因此“捕食者”索性開始追求本身的火力打擊能力，這個體系具有的技術(shù)價值固然不可低估，但卻反映出了“捕食者”作為偵察平臺，與傳統(tǒng)作戰(zhàn)平臺之間的“溝壑”較深，這恰恰是無人機(jī)系統(tǒng)面對的大難題。

優(yōu)劣之辯

無人機(jī)系統(tǒng)的獨(dú)立性很強(qiáng)——專用的偵察設(shè)備、通信鏈路、地面站乃至武器，這也使無人機(jī)系統(tǒng)的橫向通用性較差，尚未出現(xiàn)通用地面控制站和通用無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈。“捕食者”進(jìn)化為具備火力打擊能力的“死神”無人機(jī)，固然讓人興奮，但是仔細(xì)探究其全遙控方式，就會發(fā)現(xiàn)這并不是“智能無人戰(zhàn)斗機(jī)”，地面站、專用通信系統(tǒng)的價格加上無人機(jī)操作人員的薪水，最終導(dǎo)致無人機(jī)系統(tǒng)的整體成本并不比戰(zhàn)斗機(jī)低很多，而戰(zhàn)斗機(jī)目前的全面性能卻是無人機(jī)完全不能比擬的。相比之下，戰(zhàn)斗機(jī)相對于無人機(jī)的最大劣勢是有損失飛行員的風(fēng)險，但無人機(jī)本身受攻擊的風(fēng)險也不低，還要冒著更突出的不能完成任務(wù)的風(fēng)險，更不必說進(jìn)行大規(guī)模戰(zhàn)爭時，無人機(jī)地面站也較容易遭到敵方的火力打擊，人員損失風(fēng)險并不比有人戰(zhàn)斗機(jī)少很多。

公眾普遍認(rèn)為無人機(jī)節(jié)省成本，但事實上，無人機(jī)的研制費(fèi)用遠(yuǎn)大于無人機(jī)的裝備費(fèi)用(前者是后者的兩倍以上)。無人機(jī)本身需要高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)和先進(jìn)傳感器，如果要求一定的自主能力，還要昂貴的智能計算機(jī)，而最終實現(xiàn)的大都是較低水平的自主反應(yīng)和自動導(dǎo)航功能。無人機(jī)地面站是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)品，包含遙測設(shè)備、圖形工作站、傳感器圖像識別工作站、視頻分發(fā)系統(tǒng)、無人機(jī)控制系統(tǒng)、專用視頻通信和指令數(shù)據(jù)鏈等，研制成本自然相當(dāng)高昂。由于無人機(jī)是相對獨(dú)立的作戰(zhàn)系統(tǒng)，本身并沒有融入傳統(tǒng)信息系統(tǒng)，很難有現(xiàn)役裝備直接接收，只是在主要系統(tǒng)之外做些輔助性工作，因而需求量較低。

高昂的經(jīng)濟(jì)代價又開始沖擊無人機(jī)簡單易用的先天優(yōu)勢：如果一架無人機(jī)裝備了價格高昂的傳感器系統(tǒng)，那勢必會導(dǎo)致無人機(jī)不允許被輕易損失，那么為無人機(jī)加裝自衛(wèi)系統(tǒng)就開始變得必要了。但由于無人機(jī)的航線比較呆板，自主應(yīng)對外界攻擊的能力較差，其生存能力先天就不強(qiáng)，如果給無人機(jī)加裝復(fù)雜的主動／被動干擾和自衛(wèi)系統(tǒng)，那結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢也不復(fù)存在了，額外研制自衛(wèi)電子系統(tǒng)更加劇了無人機(jī)效費(fèi)比的惡化。

于是近年來，無人機(jī)研制方面出現(xiàn)了兩個分支：一是功能單一、結(jié)構(gòu)極為簡單的可損失無人機(jī)，一是技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)復(fù)雜的先進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)。可是由于無人機(jī)還需要人員在地面遙控，增加的機(jī)載系統(tǒng)越多，通信壓力就越大，通信內(nèi)容也越復(fù)雜，效費(fèi)比也越低。根據(jù)現(xiàn)在無人機(jī)的發(fā)展情況來看，游離于敵方防空火力之外進(jìn)行戰(zhàn)略偵察的無人機(jī)的生存能力還是勉強(qiáng)讓人滿意的。但是各類戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)則基本上無法在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)生存——對于防空體系比較完善的軍隊來說，飛行高度幾千米、速度200千米／小時左右的各類戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)都是防空導(dǎo)彈極好的靶標(biāo)(無人機(jī)的“鼻祖”恰恰是無人靶機(jī)，這實在是個諷刺)。正因如此，當(dāng)前清除敵方防空火力等高難度高風(fēng)險工作還是需要有人戰(zhàn)斗機(jī)完成，無人機(jī)一般執(zhí)行的是巡邏清剿任務(wù)，與無人機(jī)研制和裝備所耗費(fèi)的資金相比，這種任務(wù)本身的價值就比較有限。

等待成熟

無人機(jī)目前還處于等待成熟的時期，一時顯得發(fā)展混亂和“過熱”，其原因主要是：首先，無人飛行器代替有人飛行器的最終夢想十分誘人，追求沒有人類死傷的戰(zhàn)爭態(tài)勢始終是隨著文明進(jìn)步而被期盼的目標(biāo)，任何無人機(jī)系統(tǒng)無論實際效費(fèi)比如何，只要罩上這個“光環(huán)”，往往很容易從軍方裝備發(fā)展部門拿到不非的經(jīng)費(fèi)——畢竟人工智能很“燒錢”的；其次，無人機(jī)的蓬勃發(fā)展并不是士兵和戰(zhàn)爭的剛性需求驅(qū)動的，而是技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動的“無意識”產(chǎn)物，畢竟戰(zhàn)爭自古至今都帶來血腥和暴力的印象，開戰(zhàn)雙方很難有“一定要零傷亡”的覺悟，目前戰(zhàn)爭對于無人機(jī)并不是沒有需求，但主要是輔助性需求，除了作為測試設(shè)備的靶機(jī)之外，其余偵察、電子戰(zhàn)、巡邏的任務(wù)都是有人駕駛飛機(jī)干起來綽綽有余的；第三，武器系統(tǒng)的智能化水平提高是潮流和趨勢，投資研制無人機(jī)可以“順帶”發(fā)展智能控制技術(shù)和先進(jìn)傳感器技術(shù)，也可以應(yīng)用于有人駕駛飛機(jī)，乃至提升軍隊整體信息化水平，但這不能成為必須發(fā)展無人機(jī)的理由。

總體而言，目前無人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展思路是替代有人機(jī)，這個初衷是好的，但是綜合現(xiàn)在技術(shù)水平和武器裝備體系來看，整體思路已經(jīng)出現(xiàn)偏差。在筆者看來，無人機(jī)發(fā)展思路應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是融合而不是替代，一定要認(rèn)清無人機(jī)相對于有人駕駛飛機(jī)的先天優(yōu)勢，然后在武器裝備體系中找到其獨(dú)特的位置，至于追求“完全等效替換”則是事倍功半的。

目前無人機(jī)的先天優(yōu)勢是：第一，無人員傷亡；第二，滯空時間長；第三，便于執(zhí)行重復(fù)性呆板任務(wù)。需要注意的是，原本的成本低廉等優(yōu)勢已經(jīng)隨著無人機(jī)技術(shù)復(fù)雜化而不再成立了。

無人員傷亡，意味著無人機(jī)可以作為“自殺性”攻擊武器使用，可以深入敵方火力范圍內(nèi)，執(zhí)行誘餌設(shè)伏、反輻射和電子壓制等戰(zhàn)術(shù)使命。這類用途的無人機(jī)一般強(qiáng)調(diào)低技術(shù)難度和低成本，損失本身就是一種“正常狀態(tài)”，只要能達(dá)到既定作戰(zhàn)效果即可。

滯空時間長，主要是因為無人機(jī)沒有飛行員的生理限制問題(考慮到飛行員飲食排泄和疲勞程度，目前有人駕駛飛機(jī)很少執(zhí)行任務(wù)超過24小時)，動輒就是24小時甚至36小時的滯空時間，雖然也需要地面人員操縱，但是地面人員是可以隨時輪換和休息的，時刻保證有精力充沛的人員參與。這一點(diǎn)相對于有人駕駛飛機(jī)應(yīng)該是關(guān)鍵優(yōu)勢，比如執(zhí)行巡邏和監(jiān)視任務(wù)，一般戰(zhàn)斗機(jī)滯空時間很難超過4小時，而“捕食者”可以滯空24小時，可以調(diào)動更少的兵力完成任務(wù)，降低戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃難度和后勤壓力。

無人機(jī)自主智能還處于比較低下的狀態(tài)，各國急著讓無人機(jī)擔(dān)當(dāng)作戰(zhàn)的核心，確實是“心急吃不了熱豆腐”，其實完全可以“曲線發(fā)展”——先讓無人機(jī)執(zhí)行不需要過多快速反應(yīng)的輔助性任務(wù)，比如運(yùn)輸、通信中繼、國土巡邏、戰(zhàn)場監(jiān)視等。

尤其運(yùn)輸工作很適合無人機(jī)執(zhí)行，因為有人駕駛運(yùn)輸機(jī)除了起降之外，只要是空情良好，都可以在慣導(dǎo)和其他手段輔助下自動平穩(wěn)飛行，而且遠(yuǎn)程運(yùn)輸?shù)暮骄€比較簡單，任務(wù)枯燥，人員在機(jī)上長期生活不便，這類任務(wù)非常適合由無人機(jī)執(zhí)行，只需要加強(qiáng)控制，提高其起降成功率就可。

國土防空巡邏任務(wù)更容易令飛行員感覺枯燥，不僅需要長時間滯空值班，更要不放過一丁半點(diǎn)告警指示，時刻保持精神緊張，此時若啟用無人機(jī)，就可以“不厭其煩”地反復(fù)巡邏飛行，絕不會因為工作時間過長而疲勞或者粗心大意。

通信中繼同樣也是一種只需要保持既定航線飛行的任務(wù)，簡單地說，就是為了實現(xiàn)克服地球曲率的通信，由飛行器充當(dāng)信號轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。無人機(jī)只需要在安全空域按照既定航線飛行，同時打開通信中轉(zhuǎn)設(shè)備即可。

總而言之，無人機(jī)可以“解放”被枯燥卻不能疏漏的工作所困擾的大量人力資源，讓人類可以從事更適合本身生理特點(diǎn)和更易發(fā)揮思維智能優(yōu)勢的工作。

發(fā)展策略

目前美國在“全球鷹”無人機(jī)系統(tǒng)研制過程中，開始推行漸進(jìn)式采辦和螺旋式開發(fā)策略，筆者認(rèn)為這是無人機(jī)系統(tǒng)在開發(fā)和項目管理方面值得關(guān)注的地方。

由于先進(jìn)傳感器和地面站的成本高昂，美國索性將“全球鷹”的研制需求分成數(shù)個步驟來漸進(jìn)式采辦完成，這樣其研制費(fèi)用就可以分?jǐn)偅磕甑呢斦毫Υ蟠鬁p輕。螺旋式開發(fā)是指在產(chǎn)品一個批次內(nèi)開發(fā)一系列已有把握的功能，通過持續(xù)不斷的反饋溝通，可以為用戶提供該批次內(nèi)最好的實驗室產(chǎn)品。在螺旋式開發(fā)過程中，新武器能夠很快被部署，通過列裝部隊進(jìn)行訓(xùn)練甚至作戰(zhàn)檢驗，從而在這個過程中得到新的經(jīng)驗，能夠比“閉門造車”更快地改進(jìn)產(chǎn)品。

“全球鷹”項目就這樣每年啟動一次新的預(yù)期開發(fā)，各不相同：第一步，使現(xiàn)有系統(tǒng)投入運(yùn)行，具備全球范圍的執(zhí)行任務(wù)能力，且研制了可持續(xù)的保障系統(tǒng)；第二步，具備擴(kuò)展的圖像情報、初步信號情報和使用防區(qū)外光電，紅外／合成孔徑雷達(dá)的能力；第三步，具備全頻域初步的情報獲取能力，能滿足中等規(guī)模交戰(zhàn)的情報和簡單的地平線綜合偵察，并且具備防御威脅感知能力；第四步，改進(jìn)機(jī)載雷達(dá)，使其可以跟蹤大量地面移動目標(biāo)，對其進(jìn)行精確識別，拓展任務(wù)空域，提高生存性；第五步，進(jìn)行全域作戰(zhàn)，具備擴(kuò)展的通信能力和極端環(huán)境下生存能力。就這樣，整個系統(tǒng)處于“一直在研制，一直在裝備，一直在使用”的狀態(tài)，一旦部隊有新的作戰(zhàn)需求，立刻可以反映到下一個步驟的研制工作里，不會強(qiáng)求所有研制需求和成本壓力集中于短時間內(nèi)完成，筆者認(rèn)為這種項目管理方法非常值得借鑒。

結(jié)語

20世紀(jì)50年代末，洛克希德公司集中力量研發(fā)第二代戰(zhàn)斗機(jī)F－104，高調(diào)宣稱“最后一代有人戰(zhàn)斗機(jī)”，結(jié)果各種缺陷反而使得不少飛行員無謂地犧牲，之后新型有人戰(zhàn)斗機(jī)的性能不斷被推上新的高度，而暢想已久的無人戰(zhàn)斗機(jī)依然停留在概念驗證階段。可以說，無人機(jī)需要被視作常規(guī)武器，而不是什么特別的“熱門尖端技術(shù)”，如此才能理性發(fā)展，更好地融入現(xiàn)有和未來的作戰(zhàn)體系。