美軍無人作戰(zhàn)的發(fā)展與概況

丁鑫鑫 姜楠 何松澤 章子星

美無人作戰(zhàn)領(lǐng)域歷經(jīng)多年發(fā)展，以5G技術(shù)、人工智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等為代表的高新技術(shù)，不斷助力無人領(lǐng)域向前發(fā)展。其衍生的各類無人作戰(zhàn)系統(tǒng)已具備較強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)能力，逐漸成為信息化、智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要節(jié)點(diǎn)，悄然地改變戰(zhàn)爭(zhēng)模式。

美國(guó)依照計(jì)劃開展研究

當(dāng)前無人技術(shù)主要涉及無人機(jī)、無人地面車輛、無人水面艇和無人潛航器四類，覆蓋陸海空三個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)。近年來，美在此軍事方面上的經(jīng)費(fèi)投入持續(xù)增加，各類型裝備數(shù)量逐年上升，遂行任務(wù)能力進(jìn)一步增強(qiáng)，作戰(zhàn)效能在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)、利比亞戰(zhàn)爭(zhēng)以及敘利亞戰(zhàn)爭(zhēng)等戰(zhàn)爭(zhēng)中得到充分體現(xiàn)。美國(guó)防部2018年8月30日公開發(fā)布《2017—2042財(cái)年無人系統(tǒng)綜合路線圖》，進(jìn)一步將無人系統(tǒng)整合到作戰(zhàn)體系，明確相關(guān)的投資領(lǐng)域，以確保各軍種的無人系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)及工作與國(guó)防部規(guī)劃保持一致，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是加快通用開放體系架構(gòu)、部件模塊化及試驗(yàn)鑒定驗(yàn)證等進(jìn)程，提升無人系統(tǒng)的互用性及體系作戰(zhàn)的融入。未來，體系作戰(zhàn)將越來越多的使用無人系統(tǒng)，在有人和無人系統(tǒng)動(dòng)態(tài)混編的部隊(duì)中，無人系統(tǒng)必須能跨越系統(tǒng)和領(lǐng)域與其他無人系統(tǒng)及人員進(jìn)行通信、信息共享和交互協(xié)作，部隊(duì)和系統(tǒng)之間必須有多個(gè)指揮層級(jí)，不同作戰(zhàn)單元之間有強(qiáng)有力的通信、信息共享和任務(wù)分配，并在戰(zhàn)場(chǎng)上實(shí)時(shí)進(jìn)行任務(wù)分派。

美軍《2017—2042財(cái)年無人系統(tǒng)綜合路線圖》

二是基于人工智能發(fā)展不斷增強(qiáng)自主作戰(zhàn)能力，提高無人系統(tǒng)作戰(zhàn)效率和效能。基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)可開發(fā)具有高度自主水平的無人系統(tǒng)，這種學(xué)習(xí)能力可擴(kuò)展無人系統(tǒng)的功能，變革戰(zhàn)場(chǎng)管理和指揮控制模式，提高無人系統(tǒng)效率和效能，進(jìn)一步提升戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)能力，適應(yīng)未來不確定的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。同時(shí)深度利用人工智能技術(shù)，使無人系統(tǒng)具有類人智慧，提高作戰(zhàn)安全性和效率，提升人機(jī)編組能力，實(shí)現(xiàn)從任務(wù)支持到作戰(zhàn)支持，發(fā)展接近全自主的無人系統(tǒng)。

三是強(qiáng)化賽博防御、信息保障和電子戰(zhàn)防護(hù)建設(shè)，確保無人系統(tǒng)作戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)安全。無人系統(tǒng)在通信/GPS拒止環(huán)境中易受賽博的限制、電子戰(zhàn)攻擊。在無人系統(tǒng)發(fā)展中，需要不斷加強(qiáng)集成賽博防御、電子戰(zhàn)防護(hù)技術(shù)，以確保信息的完整性、實(shí)用性和安全性。2018年7月，美國(guó)CTSi公司和L3技術(shù)公司在美國(guó)海軍支撐下完成用于高度競(jìng)爭(zhēng)和GPS拒止環(huán)境的一體化通信導(dǎo)航系統(tǒng)的飛行測(cè)試，該系統(tǒng)為“增強(qiáng)型鏈路導(dǎo)航系統(tǒng)（ELNS）”，是提供導(dǎo)航能力的系統(tǒng)，引領(lǐng)了飛行器定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）功能的發(fā)展新方向。可利用在通信和GPS拒止環(huán)境中仍能發(fā)揮作用的波形，完成對(duì)抗敵軍探測(cè)和中斷盟軍信號(hào)的行動(dòng)。

美軍無人裝備發(fā)展重點(diǎn)變化

21世紀(jì)初，美陸軍將無人裝備重點(diǎn)發(fā)展方向聚焦于代替士兵遂行高風(fēng)險(xiǎn)任務(wù)，由技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，通過機(jī)械臂等功能部件實(shí)現(xiàn)想定。經(jīng)過不斷的科研實(shí)踐，美軍發(fā)布《無人系統(tǒng)綜合路線圖（2017—2042）》。該路線圖將美軍未來無人系統(tǒng)發(fā)展階段劃分為近期、中期和遠(yuǎn)期，強(qiáng)調(diào)了無人裝備發(fā)展的互操作性，表明美軍將重點(diǎn)推動(dòng)有人—無人協(xié)同領(lǐng)域的科技發(fā)展，提高現(xiàn)有系統(tǒng)的交互程度和開放性。

相對(duì)于世界平均水準(zhǔn)而言，美陸軍現(xiàn)役無人裝備已在人機(jī)交互層面具有較大優(yōu)勢(shì)，能夠有效協(xié)助士兵高效完成戰(zhàn)斗任務(wù)，顯著降低任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。近些年來，美軍無人系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮了不可忽視的重要作用。不僅如此，美軍始終保持著對(duì)該領(lǐng)域的較高投入和研發(fā)精力，不斷根據(jù)科技發(fā)展趨勢(shì)調(diào)整下一階段攻關(guān)方向，力爭(zhēng)牢牢占據(jù)無人系統(tǒng)高地。

美陸軍自主能力發(fā)展規(guī)劃圖

美海軍無人系統(tǒng)以艦載無人機(jī)和艦載潛航器為主，二者在可預(yù)見的未來內(nèi)仍將是海軍無人裝備的主力軍，但值得注意的是其自身技術(shù)水平在不斷更新。目前，美無人系統(tǒng)大多可以做到自主尋的、長(zhǎng)期巡航，具有較強(qiáng)的自主性和智能性。美海軍計(jì)劃利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)為其無人系統(tǒng)增添活力，促進(jìn)其在整體戰(zhàn)術(shù)框架內(nèi)的深度融合，加強(qiáng)信息交流體制內(nèi)的順暢快速，大幅提高作戰(zhàn)效率和集群能力，進(jìn)一步穩(wěn)固美世界霸主地位。

美無人機(jī)系統(tǒng)初期任務(wù)重點(diǎn)為對(duì)敵方實(shí)施空中打擊，受限于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件，僅限于單機(jī)作戰(zhàn)，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，美現(xiàn)役無人機(jī)系統(tǒng)不僅能夠滿足支援保障、偵察勤務(wù)等任務(wù)需求，在大規(guī)模“蜂群”協(xié)同作戰(zhàn)方面也取得了重大突破。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代對(duì)武器裝備的科技水平提出了更高的要求，制空權(quán)的爭(zhēng)奪也進(jìn)入到新的階段。

從信息搜集到目標(biāo)指引，從精確打擊到范圍覆蓋，無人機(jī)系統(tǒng)不斷迭代，搭載新興技術(shù)。現(xiàn)階段美空軍已開始在F-35戰(zhàn)機(jī)上實(shí)踐人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)理念。XQ - 5 8A隱身無人機(jī)此前主要與美F-35和F-22戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，在2021年4月份其成功投放ALTIUS-600小型化無人機(jī)，進(jìn)一步提升作戰(zhàn)能力。后者作為攻擊性無人機(jī)可以集群使用，通過“蜂群”戰(zhàn)術(shù)對(duì)敵造成大范圍殺傷。美軍早在2015年8月就實(shí)現(xiàn)了50架無人機(jī)的主-從式協(xié)同飛行，加之6年來的各種新式無人系統(tǒng)的涌現(xiàn)，其對(duì)制空權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)力不容小覷。

美軍無人裝備新性能對(duì)應(yīng)的高新技術(shù)

美陸軍無人裝備發(fā)展重點(diǎn)持續(xù)向人機(jī)交互領(lǐng)域傾斜，通過5G技術(shù)更是在原有基礎(chǔ)上極大地加快了其發(fā)展速度。未來戰(zhàn)場(chǎng)險(xiǎn)象環(huán)生，后方指戰(zhàn)員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)感知能力極為重要。無人裝備自身既可搜集戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)況信息，又可實(shí)現(xiàn)信號(hào)中繼、通信壓制等戰(zhàn)術(shù)想定。加之5G技術(shù)的運(yùn)用，未來戰(zhàn)場(chǎng)可視化程度將大大提升、信息傳輸效率將得到質(zhì)的飛躍、人機(jī)交互水平將提升到前所未有的高度。

美海軍無人裝備發(fā)展重點(diǎn)持續(xù)向獨(dú)立自主、超長(zhǎng)巡航層面傾斜。現(xiàn)階段美無人潛航器已經(jīng)可以獨(dú)立處理多種戰(zhàn)場(chǎng)情況，接下來將朝著集群編隊(duì)的態(tài)勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)更加復(fù)雜的海底情況進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，構(gòu)建“機(jī)械大腦”，適應(yīng)極端海戰(zhàn)環(huán)境。在另一方面，海軍無人裝備續(xù)航能力受到更大考驗(yàn)，傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)雖能保障大多數(shù)情況需求，但美海軍正在考慮將核技術(shù)應(yīng)用到無人潛航器領(lǐng)域，以應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。

美空軍無人裝備發(fā)展重點(diǎn)持續(xù)向偵察勤務(wù)、智能集群層面傾斜。未來美無人機(jī)不僅僅擔(dān)負(fù)著空中打擊的直接戰(zhàn)斗任務(wù)，戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的搜集能力也在逐步加強(qiáng)。

同時(shí)，美通過三維建模技術(shù)快速高效地構(gòu)建戰(zhàn)場(chǎng)地形圖，為后續(xù)行動(dòng)提前規(guī)劃好行動(dòng)路線與作戰(zhàn)方案，大幅提高作戰(zhàn)效率。與此同時(shí)，美軍基于遺傳模糊樹構(gòu)建高性能無人空戰(zhàn)系統(tǒng)，在保持原有需求的前提下可顯著擴(kuò)充無人機(jī)數(shù)量，提升“蜂群”數(shù)量，并且進(jìn)一步加強(qiáng)空戰(zhàn)能力。

美軍黑騎士無人戰(zhàn)車

美軍無人裝備發(fā)展優(yōu)勢(shì)與短板

自人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展興起，美軍都將無人裝備發(fā)展作為裝備發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目和前沿實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以確保其作為世界第一軍事強(qiáng)國(guó)的地位。隨著無人裝備發(fā)展的不斷深入和投入應(yīng)用，美軍在這一領(lǐng)域逐漸積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成技術(shù)壁壘，并形成一系列無人裝備發(fā)展優(yōu)勢(shì)。從歷史和技術(shù)的角度來看，美軍無人裝備具有兩方面優(yōu)勢(shì)：一是技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)，二是使用經(jīng)驗(yàn)豐富。

長(zhǎng)時(shí)間以來，美軍對(duì)于無人作戰(zhàn)裝備的發(fā)展及其重視，并集成其本國(guó)的優(yōu)勢(shì)電子科技、人工智能產(chǎn)業(yè)，形成技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著自動(dòng)化、人工智能和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，美國(guó)憑借其高新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在無人裝備系統(tǒng)領(lǐng)域呈現(xiàn)出智能化、綜合化和體系化優(yōu)勢(shì)。作為無人裝備領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，對(duì)于智能化、綜合化和體系化優(yōu)勢(shì)的利用，將會(huì)減少無人裝備對(duì)于數(shù)據(jù)鏈、通信鏈的依賴，提高自主決斷能力和續(xù)航能力。總結(jié)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

更加廣泛的作戰(zhàn)支援范圍。對(duì)于無人作戰(zhàn)裝備來說，其一般功能是提升戰(zhàn)場(chǎng)感知能力，搜集戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)。美軍過去多年來致力于戰(zhàn)斗無人裝備的研制和應(yīng)用，并在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)經(jīng)過了實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)，同時(shí)以X-47為代表的劃時(shí)代無人作戰(zhàn)裝備，也在緊密測(cè)試當(dāng)中。

更精密的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和自主能力。通過長(zhǎng)期的技術(shù)積累，美軍在多樣化、知識(shí)化的探測(cè)與識(shí)別技術(shù)方面成果豐富，并通過與美高新技術(shù)企業(yè)合作提高無人平臺(tái)的態(tài)勢(shì)感知能力。此外，發(fā)展無人系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跨域同步，增強(qiáng)無人系統(tǒng)與有人裝備、無人系統(tǒng)間的協(xié)同作戰(zhàn)能力，改變了目前的裝備體系構(gòu)成，前瞻性地設(shè)計(jì)未來作戰(zhàn)樣式。

更全面的無人裝備梯隊(duì)。近年來，美軍各軍種都在無人裝備領(lǐng)域有著建樹，并且驗(yàn)證各方面技術(shù)。就美國(guó)海軍來說，X-47B在航母上成功起降，對(duì)于編隊(duì)技術(shù)和釋放回收技術(shù)有著重大意義;全球鷹無人機(jī)的更新升級(jí)不斷提升著導(dǎo)航和路徑規(guī)劃問題;“廣域海洋監(jiān)視項(xiàng)目”測(cè)試了傳感器技術(shù)。

部署在美國(guó)愛德華空軍基地的全球鷹機(jī)隊(duì)

美XQ-58A無人機(jī)正在進(jìn)行測(cè)試

美軍對(duì)于無人裝備有著豐富的使用經(jīng)驗(yàn)。近20年來，經(jīng)過對(duì)上百種無人飛行器、無人地面裝備和無人潛航器的實(shí)驗(yàn)使用，美軍已經(jīng)建立起一套完整的無人裝備訓(xùn)練、維護(hù)和使用體系，并且訓(xùn)練出一大批具有豐富經(jīng)驗(yàn)和熟練操作能力的操作員。無論是在伊拉克、巴基斯坦、敘利亞還是在也門地區(qū)，世界上多數(shù)的熱點(diǎn)地區(qū)都有美軍無人裝備的出現(xiàn)，并發(fā)揮了重要作用。

美軍的X- 47B只是其龐大無人裝備的一部分，在過去的相當(dāng)一段時(shí)間，無人潛航器在美國(guó)海軍的使用極其頻繁，例如持續(xù)追蹤無人潛航器，主要用于遂行海上及水下的情報(bào)監(jiān)視偵察、水雷對(duì)抗、反潛戰(zhàn)任務(wù)。美國(guó)陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)在伊拉克和阿富汗有著豐富的地面無人車輛駕駛經(jīng)驗(yàn)，可以操縱無人地面裝備進(jìn)行建議的搜爆和偵察任務(wù)。

盡管美軍在無人裝備領(lǐng)域深耕多年，但不足和缺陷之處也存在已久，可以總結(jié)為兩方面：經(jīng)費(fèi)的不足和未來發(fā)展路線不明。

美軍近年來發(fā)起第三次抵消戰(zhàn)略，其部分原因是美軍正面臨財(cái)政緊縮的困境。在這種大背景下，無人裝備的發(fā)展在經(jīng)費(fèi)收緊的環(huán)境下顯得動(dòng)力不足。尤其是在全球戰(zhàn)略對(duì)手不斷發(fā)展的對(duì)抗中，美軍要保持現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，就必須在研發(fā)領(lǐng)域投入更多資金。這就要求美軍方面在有限的研發(fā)資金中，合理分配項(xiàng)目，適時(shí)下馬未來前景不明朗的項(xiàng)目。雖然無人裝備的使用和維護(hù)比有人裝備更加經(jīng)濟(jì)，但前期巨額的研發(fā)費(fèi)用使得無人裝備的發(fā)展陷入艱難抉擇。

自無人裝備被研發(fā)以來，未來的無人裝備究竟向何種方向發(fā)展一直都是論證的難點(diǎn)和重點(diǎn)。從“人機(jī)一體”到“無人蜂群”，不斷革新的前沿理論牽引著無人裝備的發(fā)展，也在一定程度上打亂了原有的研發(fā)路線。但基于深厚的軍事以及經(jīng)濟(jì)支撐，盡管在探索的道路上存在曲折，美在不斷嘗試的過程中仍占據(jù)著無人領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)的前列。