歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)與有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)樣式淺析

張峻，徐王強(qiáng)，何飛

1.空軍駐江西地區(qū)軍代表室

2.航空工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)

世界各軍事強(qiáng)國(guó)對(duì)有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式、體系、平臺(tái)等多個(gè)方面開展了大量研究。本文梳理歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，基于空客公司的公開資料，對(duì)歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)涉及的有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)典型樣式進(jìn)行分析，提煉其關(guān)鍵技術(shù)。分析結(jié)果可為我國(guó)構(gòu)建有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)體系，研究有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)能力提供參考。

在信息化、網(wǎng)絡(luò)化及體系化對(duì)抗環(huán)境中，有人機(jī)/無(wú)人機(jī)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)既可彌補(bǔ)傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)指揮、決策能力的不足，也可拓展有人機(jī)的作戰(zhàn)范圍，提升作戰(zhàn)效能。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日趨復(fù)雜，有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)已逐漸成為無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)運(yùn)用的一種重要模式。

歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCAS）是法國(guó)、德國(guó)、西班牙等國(guó)家聯(lián)合開發(fā)的下一代空戰(zhàn)體系，其愿景是利用下一代戰(zhàn)斗機(jī)（NGF）、下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)（NEFE）、下一代武器系統(tǒng)（NGWS）、傳感器、作戰(zhàn)云等重要領(lǐng)域的技術(shù)突破，構(gòu)建整個(gè)空中作戰(zhàn)體系，最終實(shí)現(xiàn)天空地海一體化作戰(zhàn)體系的全面融合。該空戰(zhàn)系統(tǒng)以下一代戰(zhàn)斗機(jī)為中心，包括了作戰(zhàn)云、無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等其他系統(tǒng)。基于作戰(zhàn)云及先進(jìn)傳感器技術(shù)，現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)、下一代戰(zhàn)斗機(jī)、無(wú)人機(jī)等系統(tǒng)之間能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，所有節(jié)點(diǎn)可共享信息，作戰(zhàn)效能將大幅提升。

項(xiàng)目發(fā)展歷程

圖1 歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)以下一代戰(zhàn)斗機(jī)為中心，包括了作戰(zhàn)云、運(yùn)輸機(jī)、無(wú)人僚機(jī)、太陽(yáng)能無(wú)人偵察機(jī)、衛(wèi)星等其他系統(tǒng)。

為擺脫美國(guó)的制約，確保未來(lái)歐洲在國(guó)防和安全領(lǐng)域擁有全國(guó)產(chǎn)化武器裝備，維護(hù)歐洲防務(wù)的獨(dú)立性，2017年法國(guó)與德國(guó)宣布，兩國(guó)聯(lián)合研發(fā)下一代戰(zhàn)斗機(jī)，以替換“陣風(fēng)”及“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)，在2018年中旬形成下一代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)路線圖。

2018年4月，法國(guó)達(dá)索公司和空客公司在柏林航展正式宣布，雙方就未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項(xiàng)目展開合作。與此同時(shí)，MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司公布了下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目。

2018年6月，法國(guó)和德國(guó)簽署合作備忘錄，宣布由達(dá)索公司主導(dǎo)歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)，并在2019年初啟動(dòng)該項(xiàng)目。

2019年2月，空客公司與達(dá)索公司聯(lián)合開展了項(xiàng)目概念研究，完成了10種未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步論證和技術(shù)改進(jìn)，雙方于2020年9月提交了其中5種方案。

2019年2月，西班牙國(guó)防部宣布參與未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項(xiàng)目，作為觀察員國(guó)家簽署了加盟該項(xiàng)目的協(xié)議。西班牙英德拉公司加入了聯(lián)合驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)，與達(dá)索公司及德國(guó)FCMS集團(tuán)聯(lián)合開展傳感器技術(shù)研究。例如，對(duì)分布式互聯(lián)傳感器、未來(lái)傳感器等架構(gòu)進(jìn)行研究。

2019年6月，歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)公布下一代戰(zhàn)斗機(jī)的各種空射武器方案。

2020年2月，達(dá)索公司“神經(jīng)元”無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)驗(yàn)證機(jī)開展了飛行試驗(yàn)。

2020年7月，法國(guó)、德國(guó)政府向空客、達(dá)索、賽峰、泰雷茲等6家公司組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)授予第一階段演示驗(yàn)證合同，總金額達(dá)1.55億歐元。

2020年8月，德國(guó)空軍與空客公司合作，測(cè)試多數(shù)據(jù)鏈互聯(lián)技術(shù)，驗(yàn)證未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合能力。在試驗(yàn)過(guò)程中，遠(yuǎn)程艦載平臺(tái)與所有德國(guó)空軍戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，成為未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)程中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)空客公司披露的項(xiàng)目研制計(jì)劃，未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2026—2027年首飛，將對(duì)下一代戰(zhàn)斗機(jī)驗(yàn)證機(jī)、“遠(yuǎn)程航母”（Remote Carrier）即空射無(wú)人機(jī)、下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、作戰(zhàn)云概念和互聯(lián)性、傳感器、隱身技術(shù)以及仿真系統(tǒng)等系統(tǒng)和技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)原型系統(tǒng)將于2030年開展作戰(zhàn)能力驗(yàn)證，并于2040年形成作戰(zhàn)能力，同時(shí)列裝部隊(duì)。

有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)樣式

歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)主要執(zhí)行空戰(zhàn)、海上巡邏、對(duì)面攻擊、協(xié)同情監(jiān)偵（ISR）等任務(wù)。其作戰(zhàn)特點(diǎn)是，采用作戰(zhàn)云聯(lián)接有人機(jī)、無(wú)人機(jī)、任務(wù)載荷和武器系統(tǒng)，使下一代戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員能更快、更有效地獲取信息，以更高的效率執(zhí)行決策、指令分發(fā)等任務(wù)。在有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中，有人戰(zhàn)斗機(jī)作為戰(zhàn)場(chǎng)指揮者，在更加安全的位置規(guī)劃無(wú)人僚機(jī)的航線，指揮和控制無(wú)人僚機(jī)完成任務(wù)；掛裝不同任務(wù)載荷的無(wú)人僚機(jī)與作戰(zhàn)云聯(lián)接，接收有人機(jī)或其他指揮部門的指令，自主完成偵察、火控計(jì)算、打擊等任務(wù)。

作為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)以及作戰(zhàn)云的主要研發(fā)方，空客公司對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)及作戰(zhàn)云的應(yīng)用提出了一系列設(shè)想。空客公司認(rèn)為，在作戰(zhàn)云技術(shù)支持下，未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)的各分系統(tǒng)將相互聯(lián)接，根據(jù)作戰(zhàn)需要，各分系統(tǒng)之間能實(shí)時(shí)共享資源和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息。

2020年，空客公司發(fā)布未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)概念演示視頻，對(duì)該系統(tǒng)的組成平臺(tái)、作戰(zhàn)云應(yīng)用、有人機(jī)/無(wú)人機(jī)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)等概念方案進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。本文在此基礎(chǔ)上，提煉出2種典型有人機(jī)/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)樣式，并進(jìn)行初步分析。

協(xié)同突防，對(duì)地攻擊

在協(xié)同突防、對(duì)地攻擊模式下，下一代戰(zhàn)斗機(jī)、空射無(wú)人機(jī)、高空無(wú)人偵察機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、偵察衛(wèi)星以及地面指揮控制中心通過(guò)作戰(zhàn)云相互聯(lián)接，協(xié)同作戰(zhàn)，摧毀敵方地面防空系統(tǒng)和地面目標(biāo)。

下一代戰(zhàn)斗機(jī)依托優(yōu)異的隱身特性突破前沿，進(jìn)入拒止空域執(zhí)行對(duì)地偵察任務(wù)，并利用先進(jìn)機(jī)載傳感器組件自主識(shí)別目標(biāo)，感知目標(biāo)附近的地面火力威脅。為保證有人戰(zhàn)斗機(jī)和飛行員安全，飛行員駕機(jī)避開威脅區(qū)域，不再進(jìn)一步抵近偵察、打擊。

部署在高空的“西風(fēng)”（Zephyr）太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)對(duì)潛在的地面威脅區(qū)域進(jìn)行偵察，利用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)（SAR）對(duì)潛在目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行成像處理，將目標(biāo)影像下傳至地面指揮控制中心。地面指揮控制中心收到目標(biāo)影像并進(jìn)行分析，確定敵方地面防空陣地的部署情況及威脅空域，并指派載機(jī)攜帶空射無(wú)人機(jī)前往支援。其中，空射無(wú)人機(jī)掛裝有電子干擾設(shè)備、光電/紅外吊艙等任務(wù)載荷，并外掛或內(nèi)埋小直徑炸彈、空地反輻射導(dǎo)彈等多種對(duì)地攻擊武器。

圖2 “西風(fēng)”（Zephyr）太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)可對(duì)潛在的地面威脅區(qū)域進(jìn)行偵察。

A400M運(yùn)輸機(jī)作為空射無(wú)人機(jī)的載機(jī)，接到地面指揮控制中心的任務(wù)指令后，盡可能抵近前線，但不飛越己方安全空域，以保證自身安全。當(dāng)?shù)诌_(dá)前線后，A400M運(yùn)輸機(jī)空射多架無(wú)人僚機(jī)，空射無(wú)人機(jī)離開載機(jī)后展開折疊的機(jī)翼，根據(jù)地面指揮控制中心預(yù)設(shè)的航線，前往指定空域執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。

無(wú)人僚機(jī)抵達(dá)指定空域后與下一代戰(zhàn)斗機(jī)匯合，并編隊(duì)組網(wǎng)。無(wú)人僚機(jī)前出，距離下一代戰(zhàn)斗機(jī)數(shù)十千米，在抵達(dá)威脅區(qū)域附近后，無(wú)人僚機(jī)開啟探測(cè)模式，以集群方式協(xié)同執(zhí)行情監(jiān)偵任務(wù)。集群中的各架無(wú)人僚機(jī)可共享情報(bào)信息，在發(fā)現(xiàn)并定位目標(biāo)后，集群自主規(guī)劃打擊任務(wù)和協(xié)同作戰(zhàn)方案。其中一架電子戰(zhàn)無(wú)人僚機(jī)對(duì)敵方防空系統(tǒng)的探測(cè)雷達(dá)實(shí)施干擾，其余無(wú)人僚機(jī)機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)，自主完成目標(biāo)偵察監(jiān)視、目標(biāo)瞄準(zhǔn)計(jì)算、武器發(fā)射條件判斷、武器發(fā)射前的參數(shù)加載計(jì)算、武器發(fā)射和武器發(fā)射后的制導(dǎo)等工作，最后完成地面目標(biāo)打擊任務(wù)。

某一區(qū)域的敵方防空系統(tǒng)受到電子干擾后喪失攻擊能力，無(wú)人僚機(jī)迅速突防，抵達(dá)目標(biāo)位置，自主完成打擊任務(wù)后迅速飛離戰(zhàn)場(chǎng)。戰(zhàn)斗結(jié)束后，偵察衛(wèi)星對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)毀傷效果進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，以判斷是否需要二次攻擊。

多編隊(duì)協(xié)同偵察

在多編隊(duì)協(xié)同偵察模式下，有人機(jī)與無(wú)人機(jī)組成多個(gè)編隊(duì)，利用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)、光電/紅外吊艙等任務(wù)載荷獲取信息，供地面指揮控制中心進(jìn)行研判并形成可用情報(bào)。空客公司的演示視頻披露，執(zhí)行協(xié)同偵察任務(wù)的系統(tǒng)主要包括下一代戰(zhàn)斗機(jī)、空射無(wú)人機(jī)系統(tǒng)以及地面指揮控制中心。

一個(gè)偵察編隊(duì)有2個(gè)偵察編組，每個(gè)偵察編組由1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)與3架無(wú)人僚機(jī)組成，整個(gè)編隊(duì)共計(jì)2架下一代戰(zhàn)斗機(jī)和6架無(wú)人僚機(jī)，最終構(gòu)成一種以下一代戰(zhàn)斗機(jī)為指揮及護(hù)航節(jié)點(diǎn)，以無(wú)人僚機(jī)為近距偵察節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)編隊(duì)。

在前期戰(zhàn)略情報(bào)的支撐下，地面指揮控制中心為有人機(jī)及無(wú)人僚機(jī)規(guī)劃初始航路和航線。2個(gè)偵察編組分別按2條不同的預(yù)設(shè)航線，前往目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行偵察任務(wù)，無(wú)人僚機(jī)在戰(zhàn)斗機(jī)前方飛行，各無(wú)人僚機(jī)之間的位置可依據(jù)任務(wù)需求靈活變換，所有偵察單元均通過(guò)作戰(zhàn)云的聯(lián)接實(shí)現(xiàn)信息共享。

在飛往目標(biāo)區(qū)域的過(guò)程中，編組1的無(wú)人僚機(jī)光電/紅外設(shè)備探測(cè)到航線前方存在未知障礙，無(wú)人僚機(jī)的飛控系統(tǒng)完成任務(wù)重規(guī)劃和生成新的任務(wù)航線，并將航線數(shù)據(jù)傳輸給下一代戰(zhàn)斗機(jī)，無(wú)人僚機(jī)編組轉(zhuǎn)彎后，保持編隊(duì)隊(duì)形并向目標(biāo)區(qū)域飛行。

編組2中的1架無(wú)人僚機(jī)利用光電/紅外設(shè)備，探測(cè)到航線附近存在可疑目標(biāo)，并將目標(biāo)信息傳輸給下一代戰(zhàn)斗機(jī)，下一代戰(zhàn)斗機(jī)掌握態(tài)勢(shì)后指派2架無(wú)人僚機(jī)前往抵近偵察，剩余1架無(wú)人僚機(jī)按預(yù)設(shè)航線繼續(xù)飛往目標(biāo)區(qū)域。2架無(wú)人僚機(jī)臨時(shí)編組，自主規(guī)劃臨時(shí)任務(wù)航線，抵近偵察，獲取目標(biāo)信息后迅速返回原飛行編隊(duì)。

圖3 A400M運(yùn)輸機(jī)在空中發(fā)射無(wú)人僚機(jī)的概念圖。

圖4 空客公司為A400M運(yùn)輸機(jī)研制了無(wú)人僚機(jī)發(fā)射裝置。

編組1的無(wú)人僚機(jī)探測(cè)到2條航線中間存在未知目標(biāo)，編組1的無(wú)人僚機(jī)向編組2中的下一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)送偵察任務(wù)申請(qǐng)。編組2的下一代戰(zhàn)斗機(jī)收到申請(qǐng)信息后，派遣1架無(wú)人僚機(jī)前往新的目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行偵察任務(wù)。當(dāng)完成偵察任務(wù)后，該架無(wú)人僚機(jī)就近加入編隊(duì)1，形成1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)和4架無(wú)人僚機(jī)組成的編組，以及1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)和2架無(wú)人僚機(jī)組成的編組，整個(gè)編隊(duì)返航。

圖5 在多編隊(duì)協(xié)同偵察模式下，有人機(jī)與無(wú)人僚機(jī)組成多個(gè)編隊(duì)。每個(gè)編隊(duì)由1架下一代戰(zhàn)斗機(jī)與3 架無(wú)人僚機(jī)組成。

圖6 作戰(zhàn)云技術(shù)將大幅度提升有人-無(wú)人編隊(duì)在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)效能。

在任務(wù)執(zhí)行期間，地面指揮控制中心從作戰(zhàn)云中獲取偵察編組的位置信息和態(tài)勢(shì)偵察信息，并可隨時(shí)為偵察編組規(guī)劃新的航線或指派新的任務(wù)。

關(guān)鍵技術(shù)

作戰(zhàn)云技術(shù)

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上作戰(zhàn)元素豐富，各類傳感器獲取的海量信息須進(jìn)行處理、計(jì)算與融合。作戰(zhàn)云綜合運(yùn)用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)及負(fù)載均衡技術(shù)，將分散部署的作戰(zhàn)資源進(jìn)行整合，進(jìn)而形成一種彈性、動(dòng)態(tài)的作戰(zhàn)資源池，具有聯(lián)通性、分布式計(jì)算和按需分配資源等特點(diǎn)。在云技術(shù)支持下，歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)中的裝備能全面共享陸海空天多維作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)資源整合，形成網(wǎng)狀交互的戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。參與作戰(zhàn)的所有節(jié)點(diǎn)均可以共享信息，大幅提升作戰(zhàn)效能。

在有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)中，有人平臺(tái)和無(wú)人平臺(tái)利用作戰(zhàn)云網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)時(shí)共享所有平臺(tái)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知能力、協(xié)同作戰(zhàn)信息傳輸和處理能力。作戰(zhàn)云利用云端的數(shù)據(jù)計(jì)算及信息儲(chǔ)存能力，縮短信息傳輸時(shí)間以及決策時(shí)間，加快觀察—判斷—決策—行動(dòng)（OODA）作戰(zhàn)環(huán)的判斷及決策，大幅度提升有人-無(wú)人編隊(duì)系統(tǒng)在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)效能。基于作戰(zhàn)云，無(wú)人機(jī)成為OODA作戰(zhàn)環(huán)中的全程參與者或主導(dǎo)者，任意一架無(wú)人機(jī)完成目標(biāo)探測(cè)或跟蹤后，都可將信息上傳到云端，由云端挑選最適合的平臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

智能指揮、控制和決策技術(shù)

在傳統(tǒng)有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)中，指揮控制和決策很大程度上依賴于人類駕駛員的智慧與經(jīng)驗(yàn)。未來(lái)，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日趨復(fù)雜，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變，作戰(zhàn)云將為駕駛員提供海量信息，這既是優(yōu)勢(shì)，也是人類駕駛員進(jìn)行決策的劣勢(shì)。因?yàn)轳{駛員在掌握全部戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息以及戰(zhàn)場(chǎng)資源的同時(shí)，也將面臨海量數(shù)據(jù)篩選、判斷帶來(lái)的壓力，不利于駕駛員做出有效決策。

因此，需要研究無(wú)人機(jī)智能指揮、控制和決策技術(shù)，使無(wú)人機(jī)具備指揮控制和決策能力。無(wú)人機(jī)利用人工智能技術(shù)處理作戰(zhàn)云傳輸?shù)膹?fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、多變的飛行環(huán)境和可用的戰(zhàn)場(chǎng)資源進(jìn)行決策，自主預(yù)測(cè)敵方行為，完成目標(biāo)分配、任務(wù)航線規(guī)劃等工作，并將指揮控制信息通過(guò)作戰(zhàn)云傳輸給各作戰(zhàn)單元。基于人工智能技術(shù)，歐洲未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)信息和戰(zhàn)場(chǎng)資源的動(dòng)態(tài)整合與應(yīng)用，提高OODA環(huán)的作戰(zhàn)效率，進(jìn)而形成有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)的新樣式。