空戰的未來

當然，對于無人機空戰來說，目前僅僅是個開端，無人機空戰時代還沒有真正的到來，其主要原因就是無人機所執行的任務種類，還遠遠沒有達到“主戰”的層次，特別是執行復雜的空中作戰任務。當前所謂的一些“無人戰斗機”，其主要任務目標是利用隱身能力滲透到敵領空后投放炸彈，摧毀地面目標，并不是真正與敵方有人駕駛戰斗機進行空戰，因此不能稱為“無人戰斗機”。

總之，無人機只有具備了進行空中格斗、奪取制空權的能力，方能稱為“無人戰斗機”，而要想實現這個目標，我們還有很長的一段路要走。

無人機的優勢

因為不搭載飛行員，無人機也就沒有了由于人的因素而存在的問題，因此體現出了多方面的優勢，其中最重要的一點就是機動性。目前有人駕駛戰斗機的使用過載一般在+9g/-3g之間，當碰上緊急情況時，飛行員甚至可以拉出+12g的過載，這意味著一架戰斗機如果重量為20噸，在+12g的過載情況下，其機身結構最大承受作用力約為240噸。但是，眾所周知的是，戰斗機的過載范圍并不是由于飛機機身結構來限制的，而是受限于飛行員的承受能力。人類在駕駛艙的環境中，最多只能承受+12g的過載，超出這個范圍，飛行員隨時可能昏厥，甚至出現生命危險。而飛機機身結構本身，只要設計得當，是可以承受遠大于+12g的過載的。因為沒有人的因素的限制，無人機在這方面的優勢尤其明顯。我們可以參考美國的“高機動性飛機技術計劃”，即HiMAT（Highly Maneuverable Aircraft Technology）計劃，來闡述這方面的問題。

HiMAT計劃是由NASA 和美國空軍聯合提出的無人機計劃，在這個計劃的制定過程中，NASA下屬的阿姆斯研究中心、飛行動力研究室等均有參與。HiMAT計劃幾乎涉及到航空研究的每個領域，很多先進技術均是首次應用，該計劃的研究項目包括：近耦鴨式布局、機身機翼邊條融合體、超臨界翼型、變彎度機翼、翼梢小翼、彈性機翼設計、噴氣襟翼、自配平設計、復合材料、飛行推進綜合系統、主動控制技術等。羅克韋爾公司作為主承包商，于1978年先后制造出2架HiMAT無人機，并于1979年首飛成功，隨后開展了一系列飛行試驗。

飛行試驗的主要目標是測試HiMAT無人機在一般空戰的高度下的持續轉彎能力，它的轉彎半徑是F-16戰斗機的一半。HiMAT無人機設計目標是在7620米（25000英尺）高度、Ma0.9條件下，持續完成8g轉彎，而F-16戰斗機在這個條件下只能完成4.5g轉彎。在9140米（30000英尺）、Ma 1.2條件下，HiMAT無人機可以持續完成6g轉彎。飛機機體在亞聲速下可以承受+12g/-6g的過載，在超聲速下可以承受+10g/-5g的過載，而其可承受的最大過載高達18g，遠超過一般人類飛行員承受的極限。

那么，無人機這種極限過載方面的優勢，會為空戰帶來什么樣的影響呢？據資料顯示，美國空軍曾用HiMAT無人機與X-29A進行過多次模擬空戰，以驗證HiMAT無人機的機動性對空中格斗的影響。

X-29A是用于試驗前掠翼技術，并采用先進技術而制造的X系列驗證機。在試飛中，X-29A曾利用電傳操縱系統，使飛機在35% 的負靜穩定裕度情況下進行放寬靜穩定度飛行，由于采用了前掠翼，其大迎角飛行性能十分出色，因此機動性是非常強的。

但由于X-29A比HiMAT無人機多了一名飛行員，因此其機動性在HiMAT無人機面前變得不值一提。他們之間的模擬空戰結果出人意料，以機動性見長的X-29A以幾十比零的大比分敗下陣來，輸得體無完膚。在空戰中，X-29A的飛行員常常以為已經咬住了HiMAT，但HiMAT卻總能拉出一個+15g以上的高過載機動而一舉扭轉局勢，然后就是X-29A成為了無人機的打擊目標。這個案例充分說明了無人機與有人機相比的最大優勢所在，即在機動性的比拼中，有人機幾乎不可能取勝。

除此機動性的明顯優勢外，由于沒有人的限制，無人機可以更容易地做到飛得更快、更高，同時也可以采用更加新奇的布局，從而擁有更加出色的隱身性能。

無人機的痛：自主性不足

無人機參與空戰，是采用遙控的方式，還是采用自主的方式？哪種方式更為有利？下面我們進一步分析。

遙控的優點在于人的操縱無論在理論上還是在技術上都很成熟，且非常容易實現；并且人類思維的靈活性和基于經驗對突發事件的決斷能力是電腦無法比擬的。但在實踐中，遙控也暴露出了很多問題，按問題的重要性，主要有以下幾點：

（1）遙控無人機作戰的時機問題。由于遙控作戰需要無人機把偵察信號傳給操作員，操作員進行決策后再向無人機發出攻擊指令，這樣就有可能耽誤寶貴的時間。如果在偵察或攻擊地面目標時允許有這樣的延遲，那么在情況復雜、多變的空戰中這就是致命的一環，因為即使是有人機的飛行員本身，都有可能來不及跟上情況的變化，更不要說經過了兩次信號傳輸和人員決策過程的遙控無人機了。而自主作戰則不存在這個問題，當然這是在電腦有足夠高“智商”的情況下。

（2）信號帶寬問題。遙控無人機需要實時傳輸大量的信息，這有可能導致帶寬不夠，加上還要傳輸機上傳感器的偵察信息等信號，因此可能會有電磁兼容問題。當年美軍在伊拉克的軍事行動中，已經碰到過這個問題。

（3）由于信號強度問題，遙控限制了無人機的作用距離，而且數據鏈不夠穩定，容易被干擾。雖然也可以采用了衛星通訊的方法利用數據鏈實現遠距離操縱，但是仍面臨著數據鏈系統本身的穩定性問題、衛星通訊的抗干擾的問題，以及衛星系統的抗打擊問題等。

（4）遙控信號的數據鏈容易暴露無人機和遙控站的方位。電磁輻射會暴露目標，這是一個“雙刃劍”，雖然在近期幾場低對抗強度的戰爭中，美軍的對手能力不足無法實現以上設想，但是在未來戰爭中，面對有相同電子戰能力的對手時，問題就有可能出現。

（5）控制站操縱人員的訓練水平問題。據美軍統計，目前無人機受損的原因很大一部分與控制站操縱人員的訓練水平有關。因此控制站操縱人員的訓練問題實際上是個大問題，但在日常訓練中經常被忽略。

鑒于遙控的缺點過于明顯，因此當前無人機的總體發展趨勢是：遙控-半自主-全自主。

為了進一步研究無人機的自主性，美軍提出了無人機自主作戰能力的標準，這一標準由美國海軍研究辦公室和美國空軍研究實驗室（AFRL）聯合成立的傳感器飛機項目組率先提出并推廣的。為了深入研究無人機的自主作戰能力，AFRL定義了10個自主能力級別（ACL）：ACL 1——遙控引導；ACL 2——實時健康診斷；ACL 3——適應故障和飛行條件；ACL 4——飛行器上路徑重規劃；ACL 5——團隊協調；ACL 6——團隊戰術重規劃；ACL 7——團隊戰術目標；ACL 8——分布控制；ACL 9——團隊戰略目標；ACL 10——完全自主群體。ACL為1表示沒有自主能力可言，ACL為10表示具有完全的自主作戰能力。由此可知，ACL值可以量化衡量一架無人機的自主能力程度，例如常見的“全球鷹”無人機的ACL為2?3之間，“捕食者”無人機的ACL為2，這表明即使目前較為先進的兩種無人機的自主作戰能力依然處于比較低下的階段。

顯然，對于目前的無人機來說，如果要進行空戰，其最大的劣勢在于自主性不足，遙控依賴明顯，也就是需要由操作員來“批準”行動，計算機本身還不能在瞬息萬變的空戰環境中隨時自主做出決定。但如果由操作員來決定無人機的下一步動作，則很可能錯失大好戰機，因為現代戰斗機在幾秒鐘內就可能消失得無影無蹤。實戰中，戰場情勢瞬息萬變，與足智多謀的人類飛行員相比，相對呆板的電腦很容易讓無人機成為靶子。

但是實現無人機完全自主作戰也是件非常困難的事情，自主控制的最大難點在于如何讓電腦替代飛行員的技能和經驗，到目前為止，這個問題在理論上還沒有完全解決。因此增強無人機的信息處理能力是目前實現自主能力提升的關鍵，人類當前比較現實的目標是研發ACL為8至9的無人機，從而可以實現編隊智能化，利用多機編隊的靈活性來完成無人機無法單獨完成的任務，同時也可以降低對編隊中每架無人機的要求。

當前，遙控和自主都在實戰中得以應用，它們的代表是美國的“捕食者”和“全球鷹”。但是需要指出的是：“全球鷹”是在低對抗強度和對方缺乏有效的高空防空武器的戰爭條件下取得戰果，而“捕食者”是在低對抗強度和對方缺乏有效的電子對抗手段的戰爭條件下取得戰果的。

無人機的敵機動作識別能力

現在，假設我們需要研發一種可執行空戰任務的無人機，那么應該如何實現我們的目的？

首先，不論對于有人機還是無人機，在空戰當中都要進行各種決策，有的決策可以經由后方指揮官或無人機操作員來進行，而有的決策則必須由飛行員本人或無人機電腦完成，甚至需要瞬間做出正確決定。

空戰的首要任務是盡可能擊毀敵機，并保證自己不被擊落。所以，無人機在自動進行空戰的過程中，要求其攜帶的軟件具有合理有效的機動準則，這樣才能保證無人機能夠在最短的時間內分析空情，并進行機動，以取得優勢位置，從而有效攻擊對方或躲避對方的攻擊。

這種機動準則就是空戰決策的依據所在，而正確快速的空中決策必須要有高水平的態勢評估系統。要建立這種評估系統，需要采用合理的優勢函數對已知的空戰態勢、敵機性能數據等要素進行建模，并將無人機傳感器得到的信息用數學模型進行解算，得到的結果可作為判定飛機的機動方式的判據，為下一步決策提供盡可能詳盡、準確的信息。在這里，各種判據中最為關鍵的就是數學模型的準確度，這取決于對敵我雙方飛機性能數據收集的準確性，以及空戰中無人機傳感器的靈敏度，等等。

例如，相對攻擊優勢表示的是本機與目標間各自優勢的優劣程度，反映了本無人機與目標間的交戰幾何關系，以及各自的武器和雷達性能對比。而相對角度優勢則描述了交戰雙方的能量保存情況，在交戰中能量大的戰機有更遠的武器射程，而且更容易搶占有利的位置；在規避中能量大的戰機更容易擺脫不利態勢，及時脫離危險。

空戰決策中，最核心的內容是空戰機動決策。在空戰機動決策的優化方法中，一般都要針對敵我雙方飛機可能的機動動作來設計機動動作數據庫，而這種動作庫的設計即是空戰機動決策的基礎。在數據庫的設計中，較常見的是兩種設計類型，一種是以經典空戰戰術飛行動作為依據設計的“典型戰術動作庫”，一種是以常用空戰操縱方式為依據設計的“基本操縱動作庫”。設計這兩種數據庫的目的簡單來說，當無人機傳感器（如雷達、紅外或光學探測器等）發現敵機進行機動時，需要把信息輸入到“典型戰術動作庫”中以判斷敵機的目的，然后從“基本操縱動作庫”中選取合適的操作使無人機進行相應的動作（就像飛行員根據敵機的動作來拉動操縱桿一樣），使其可以對敵機進行反制。

此外，還有一些根據其他需要設計的機動數據庫。

例如，飛機機動數據庫，通過它把飛機的機動動作進行分解，把復雜機動分解為幾個簡單機動的疊加。對此，NASA的學者提出了7種常用基本機動動作：最大加速、最大減速、最大過載拉起、最大過載俯沖、最大過載左轉、最大過載右轉，以及平飛?？傮w來看，這些基本動作在飛行中就體現為飛機三維速度和角速度的變化?；舅械臋C動動作都可以分解為這7種基本動作中一種或幾種的疊加，體現為飛機速度和角速度變化的組合，只是這些變化的劇烈程度有所不同，例如飛機在拉起或俯沖時不一定都是以最大過載進行的。

在這7種基本動作的基礎上，收集飛行動作庫中最典型的6種組合動動作進行建模，這6種動作分別為高速YoYo、低速Yo-Yo、半滾倒轉、半筋斗、筒滾和剪刀。這些動作都可以看成由基本動作構成，例如，半筋斗可分解為“拉起→滾轉→平飛”；高速Yo-Yo的可分解為“拉起→滾轉→俯沖”或“拉起→滾轉→拉起（拉桿動作）→俯沖”，等等。

無人機可以利用雷達和機載電腦來對敵機的三維速度和角速度等狀態進行追蹤，就可以將這個機動分解成基本動作并進行識別。例如無人機發現敵機進行機動，經過識別后給出的敵機基本動作是“拉起→滾轉→俯沖”，就可以判斷敵機在進行高速Yo-Yo。

但有時情況會有所不同，在高速Yo-Yo動作中，在飛機最高點時會有極短的平飛時刻，因此可能識別成“拉起→滾轉→平飛→俯沖”，這樣就有可能把敵機的動作識別成“半筋斗→俯沖”。

無人機可能產生這種“錯覺”的幾個主要原因如下：由于現在的雷達都比較精密，可以識別出這種極短的時間間隔；同時敵機駕駛員也有自己的駕駛習慣，有可能在動作頂點停留稍長時間；此外還有外部干擾，如陣風或紊流等；當然也有可能是敵機特意做出一些假動作片斷以迷惑無人機電腦。另外，識別過程有時會出現“抖動”現象，即識別結果在兩種基本動作間來回快速切換，這是由于雷達和傳感器的數據噪聲等產生的影響。

要解決這個問題，現在常用的手段是采用設定動作數據（如速度、角速度、持續時間等）的閾值的辦法，為各個基本動作的數學模型設定范圍，當敵機動作數據在此范圍內，就判定其正在進行這個動作；如果數據超出了這個閾值，則判定其不在進行這個動作，然后與其他數據庫對比確定敵機的實際動作。

實際上，人類飛行員在判斷敵機的動作時，所采用的方法與此類似，也是在大腦的記憶中“存儲”了飛機的各種動作判斷方法，我們稱之為“經驗”。在觀察到敵機的動作后，飛行員就根據經驗判斷敵機的動向，并做出反應。而電腦只能利用人類的經驗所編制的數據庫，來存儲各種機動動作的反制機動，并按常用與否進行優先級的排序，在判明敵機動作后從這個數據庫中讀取自己應該進行的機動動作。

人腦與電腦最重要的區別，就在于人類自身可以不斷學習并積累“經驗”，但電腦沒有這個能力，只能把觀察到的數據與預先存儲好的程序和數據庫進行比對，不能主動“學習”并積累經驗。因此，當敵機做出假動作或放出誘餌來誘騙本方飛機時，經驗豐富的飛行員可以迅速判斷敵機目的并做出正確的決策，而無人機則有很有可能受到敵機誘騙，甚至敵機做出復雜的機動時，無人機有可能無法跟上敵機的“思路”。

電腦的空戰決策

飛機的機動動作是戰斗機（包括有人機和無人機）進行空戰時進行各種決定的依據，那么在判明了敵機的機動方式以后，就可以根據預定的程序選定自己的機動規則。無人機的機動規則的選定也需要人們深思熟慮才能編制成合適的程序供無人機使用。

我們現在可以把問題進行簡化，以方便討論，前文提到飛機的機動動作可以分解成7種基本動作，并且都可以由雷達傳感器作比較清晰的判明。假定在本方無人機的機載電腦中存儲了這7種基本動作，并且根據人類飛行員的經驗，把各種機動動作最常用的反制機動也編制成了數據庫。在無人機判明了敵機動作后，預測敵機可能的各種機動動作，并計算本機和敵機在采取各種機動后的狀態，按照事先選定的“取勝”的標準，選取一種對本機最有利的計算結果，然后操縱本機進行相應的機動，并觀察敵機的下一步動作，進行下一輪計算。

在這些判斷與選取的過程中，計算量是非常海量的，因為電腦需要隨時把各種情況都計算一遍，并從中選取唯一一種結果。當然，現在的電腦計算速度都非?？?，這種海量計算也不是件多難的事。

相對于電腦，人類飛行員顯然不必把所有的可能性都在大腦中過一遍，因為人類沒有那個能力，如果有人這么做了，那估計等他選出合適的結果時，敵機早已經把他擊落，或者逃之夭夭了。事實上，人類的思維過程決定了飛行員在看到敵機的動作時，有時甚至不必思考，只利用條件反射式的操作就有可能戰勝敵機。

無人機編隊：可能的解決方案

綜上所述，在目前的條件下，單架無人機要與有人戰斗機進行一對一的對抗是不現實的，實戰中無人機更是機會渺茫。不過，我們可以從一些群體生活的動物中得到參考，例如螞蟻，單只螞蟻的智能無疑是很低的，但由眾多螞蟻組成的蟻群卻表現出較高的智力，并利用團隊協作完成了很多看似不可能的任務。參考這個案例，專家們認為：單架無人機無法完成的任務可以由多架無人機組成編隊來協同完成。

例如無人機編隊在超視距條件下進行協同空戰，在這種空戰模式中，有的無人機攜帶性能較高的雷達，有的無人機則對武器系統進行優化，多架無人機之間可以通過數據鏈實現信息共享、相互協同在視距外對空中的多個分散的目標實施攻擊，這有助于擴大作戰空域，提高作戰效能。當然，多架無人機在聯合作戰時，如何對目標進行合理的分配，使各無人機都能打擊最適合自己的目標，從而達到最佳的攻擊效能，這是一門學問，這種作戰方法對數據鏈、情報網絡都提出了非常高的要求。

首先，無人機需要對空戰威脅態勢進行分析，按照每架無人機的位置和敵機威脅程度（可以用敵機的距離和種類為標準進行評估），進行導彈目標分配的優化。例如，以每架敵機至少分配一枚導彈的方案為基準，對其中威脅較大（即超過相應標準）的目標分配兩枚或更多導彈攻擊，并根據不同的威脅等級為不同目標分配不同數量的導彈，并協調導彈發射的時間，使多枚導彈幾乎同時到達目標。

比較容易實現的辦法是由人來完成目標分配工作，無人機只是方案執行者，例如預警機上的操作員可以為每架無人機分配合適的目標。如果要求無人機自己來完成這個過程，則需要信息量龐大的數據庫，利用類似判斷飛機機動動作的方式來判斷目標分配后的結果，最終按照某種標準選取最合適的一種方案。

實際上，不光是無人機，在有人機的空戰中，多目標的選擇也需要人們認真的研究，在預警機或地面指揮所的計算機中也有類似的程序，可以為指揮官提供決策參考。與無人機不同的是，指揮官不一定在各種參考方案中選取理論上的最佳方案，因為這種方案有可能也是敵人所希望出現的，并且已經按這種方案作出了對策，此時如果執行理論上的最佳方案，本方反而可能陷入被動。此時指揮官就需要執行一種看上去不那么理想的空戰方案，派飛機去按所謂“低可信度”方案執行任務，因為這時雖然空戰結果并不出色，但有可能出乎敵人預料，使其一時間無法應對，從而達到出敵不意的作戰效果。但無人機進行決策時就不會考慮這么多了，它只會按“最佳方案”執行目標分配，從而無法分辨出敵人所設的陷阱。

關于無人機的進一步暢想

也許有一天會出現這樣一種場面，一群無人駕駛戰斗機用毫不重復的辦法，聰明地集體攻擊一個預定的目標或突然出現的威脅，它們類似二戰時德國潛艇的“狼群”戰術，共同對發現的目標進行攻擊。在同一時間里，無人機群里只會有一架無人機的雷達處于開機狀態，機群中的無人機還會利用機載武器和干擾設備互相保護，這樣它們就很難被全部發現，同時機群中也有無人機攜帶空空導彈，為編隊進行自衛或攻擊目標。當然，這樣的機隊中很可能會有不止一個型號的無人機，很可能具有從像X-47B一樣的小型偵察無人機、到B-2一樣龐大的可以連續飛行很長時間的無人預警機、轟炸機或加油機等。

由于無人機“沒有人”的特點，人們可以在無人機上放開自己的想像力。例如，目前正在研究的六代機（以F-22為五代機標準）概念，很多技術或設想是無法在有人機上進行試驗的。例如前文說到的高機動性、高速巡航、高升限、高隱身性等特點，這些性能可以使飛機幾乎免受現有常用武器系統的威脅。例如飛機飛得更快、更高，可以有效降低防空導彈的發射窗口，機動性更好也可以使飛機更容易地躲避來襲的導彈。由于人的因素的限制，要保證人的安全，有人戰斗機很難在這些性能方面進一步提高。例如F-22就曾因為制氧系統的問題，一度把飛行高度限制在7600米以下。同時，飛機機動性也受到人體的限制。無人機則不必有此限制，人們可以放心的想辦法提升飛機的速度，飛行高度和機動性，前文所說的能經常拉出＋15g過載的機動在模擬空戰中取勝的HiMAT無人機就是最好的例證。

由于目前很多中高空長航時無人機可以在空中飛行十幾小時進行偵察、攻擊等任務，而有人機顯然不能用同等的時間在天上巡航待命，那么是否可以利用具有同樣巡航時間的無人機來執行對敵方無人機的搜索任務呢？我們可以在這種無人機上裝雷達和輕型空空導彈，由于它們具有很長的巡航時間，也就可以長時間在空中待命，等待敵方無人機的到來。這種“防空”無人機不需要很高的自主性，在它們發現敵無人機后完全可以由地面的操作員來發出攻擊的指令，甚至可以給它安裝“發現目標無人機就開火”的程序，反正對方也是偵察無人機，不會有很強的機動性與自主能力去躲避攻擊。

如果要進一步發展，從所謂的“長航時反無人機”任務中升級，去執行更高級的任務，無人戰斗機首先必須具備一些對于有人機來說已是非?；镜哪芰?，例如空中加油、編隊飛行、在機場或航空母艦上自主降落，等等。當然，這些能力有的在無人機上已經接近實現，例如無人機的空中加油和航母著艦等，盡管它們仍然處于最初的試驗階段，但已經使人們看到曙光。

當然，雖然人們都希望提高無人機的自主性，但如果無人機真的具有足夠的自主性，這也會引起人們擔心：難道真能讓無人機來自主決定攻擊的目標嗎？也許在這些人心中，自主攻擊的無人機會變成“絕密飛行”或“終結者”里面的無人機和機器人，為平民帶來危險，從而使無人機應該具有“什么程度”的自主性成為討論話題。

在今后較長時期內，無人機都會被定位在這樣一個位置：以遠程攻擊和大載彈能力為重點，作為傳統飛機的補充，而不是取而代之。也就是說，無人機還將是有人機的“配角”。而且，在目前的技術條件下，如果以空戰為目的，無人戰斗機確實是競爭不過有人戰斗機的，當然除了空戰以外，現在多數任務都還是以有人機為主角。

但是，人們需要清醒認識到的是，現在大量服役的無人機還只處于初級階段，也就是說，無人戰斗機領域才剛剛起步。經過不斷的改進和技術升級，無人戰斗機可能會使空戰的戰術和策略發生徹底的改變。屆時，它們不僅能夠完成傳統有人飛機所能完成的任務，甚至還能完成有人戰斗機無法完成的任務，而且代價更低。不少專家認為，無人機代表了空戰的未來，近百年來演變下來的、由飛行員主宰空軍的戰斗模式將發生改變，這將是世界空軍史上革命性的變化。