無人僚機作戰與運用

于宏渤 牛軼峰 吳立珍

無人機系統是“機械化、自動化、信息化”有機融合的產物，隨著人工智能技術和戰爭形態的快速發展，無人機系統的發展進入新階段，正在向“高能化、智能化、體系化”方向發展，“平臺無人、系統有人、自主運行”的特點日益凸顯，更加適應于遂行危險、惡劣、枯燥和縱深的任務。無人機系統的發展主要呈現以下態勢：無人機系統任務由安全區域遂行情報、監視與偵察（ISR）任務向對抗區域遂行主流作戰任務發展；無人機系統指揮由人在回路中的操縱控制向人機混合智能交互控制、到人在回路上的監督控制發展；無人機系統運用由單機使用向多無人機協同、無人機集群、有人無人協同運用發展；無人機系統通信由獨立信道、點對點通信向共享信道、網絡化通信發展；無人機系統設計由專用化、單一化、單任務向通用化、模塊化、系列化方向發展。

世界軍事強國著眼于未來強對抗環境，都在關注無人-有人機協同作戰樣式的研發，不斷進行新平臺研發、算法創新設計和飛行試驗，加速推動無人機智能化進程。無人-有人機編隊協同作戰作為一種新質的作戰模式，正在顛覆傳統的有人機空中作戰模式，在原有空戰體系上塑造一種新的作戰樣式。

美國相關項目發展

作為一系列新型作戰概念的重要支撐，近年來美軍對無人-有人機協同作戰不斷進行探索和驗證，發展有人機與無人機進行協同探測、協同防御、協同攻擊等作戰樣式，提高系統整體作戰能力。

2015年，美國空軍率先提出了基于“有人機/無人機編組技術”的“忠誠僚機”（loyal wingman）概念。 XQ-58A“女武神”是其典型代表，該機是在空軍研究實驗室（AFRL）“低成本可消耗無人機技術驗證機”項目中啟動研制的。該項目通過縮短生產時間和降低成本以實現快速設計和制造。XQ-58A任務定位主要包括誘餌、監視偵察、通信中繼和對地攻擊等，可與F-22或F-35組成編隊協同作戰，在有人機的指揮下實施偵察與打擊任務，也可自組合形成無人機集群，實現自主察打一體任務。

2020年12月，XQ-58A首次成功地與F-22和F-35一起進行了半自主飛行試驗，并在試驗中擔任兩型有人戰斗機的通信中繼機。2021年3月，XQ-58A充當無人機群母機在空中發射了ALTIUS-600迷你無人機。2021年年底，生產商克雷托斯公司表示向美國空軍交付第一批次“女武神”驗證機。2023年1月，美國海軍表示將采購兩架帶有傳感器和武器系統有效載荷的XQ-58A無人機。

美國無人僚機研究也在隨著裝備發展的需求不斷變化，其功能定位趨向于對空、對地打擊能力更強的無人戰斗機，體現了美軍體系化、跨域協同作戰的作戰思想。美國國防部表示將在2023財年預算中編入兩種無人作戰飛機的研制計劃，一種作為B-21隱身轟炸機的無人僚機，另一種則是“下一代空中優勢”（NGAD）戰斗機的忠誠僚機。美國國防部表示，NGAD計劃中的忠誠僚機——協同作戰飛機（CCA）可能會跳過技術成熟與風險降低階段，直接進入工程研制階段。CCA作為先進隱身戰斗機的“忠誠僚機”，將攜帶多種任務載荷，有能力執行“全套戰術行為”。

此外，美國空軍有關無人僚機的研制理念也由傳統意義上的絕對低成本轉為相對低成本，其目的就是實現快速采辦和快速研發，并且更加注重可消耗性和可復用性。上文中提到的CCA工作計劃就是主要建立在來源于空中力量編組系統（ATS）的“鬼怪蝙蝠”MQ-28A等項目基礎上而展開研制的。美國空軍還啟動了諸如“天空博格人”（Skyborg）和“空戰進化”（ACE）的無人僚機算法項目，意在利用人工智能加速實現無人僚機的自主飛行、態勢分析和空中格斗等任務。美國空軍考慮將“天空博格人”算法整合至QF-16（已退役的洛克希德-馬丁公司F-16“戰隼”的代號）、XQ-58A或BQM-177A靶機等機型，打造成一架真正的無人僚機原型機，并在2023年進行早期軍事效用評估。這也在技術層面為美軍未來的能與有人機協同的無人僚機作戰打下基礎。

俄羅斯相關項目發展

俄軍針對無人-有人機協同作戰開展的研究基于作戰殺傷鏈概念，更加注重如“獵人”-B、“雷霆”等重型無人僚機的發展。俄軍發布的《俄聯邦武裝力量無人機搭配使用構想》中明確提出構建“有人機+忠誠僚機”的空中作戰體系，利用無人僚機的高隱身性、高機動性等優勢同五代機編隊協同配合遂行空中作戰任務。

2019年俄羅斯通過視頻公布S-70“獵人”-B隱身無人攻擊機首次試飛，并指出該無人機設計的目的是與蘇-57戰斗機協同執行作戰任務。S-70“獵人”-B無人機在2012年由俄羅斯蘇霍伊公司開始研制，該機機體大量采用復合材料和隱身涂層，且具有飛翼式布局和內置彈艙，具有很強的隱身突防能力，并具備自主起飛并降落返回機場的能力。

2020年12月，S-70“獵人”-B無人機完成數次攜空空導彈模擬裝置的起飛任務，以評估機載無線電電子設備與彈藥導引頭的適配性。目前，俄羅斯正開展研究蘇-57戰機與S-70“獵人”-B無人機協同作戰的戰術戰法。未來“獵人”-B無人機將突破與一架蘇-57戰機雙機編隊作戰的模式，將在多架戰機組成的更大規模編隊中執行空戰任務。

同年9月，俄喀瑯施塔得集團的“雷霆”隱身無人機首次亮相“軍隊-2020”國際軍事技術論壇。“雷霆”無人機受限于較小的作戰半徑，協同場景為同樣“短腿”的米格-35戰斗機的無人僚機，其將通過率先前出誘導敵方防空系統啟動進而摧毀敵防空武器，為有人機開辟空戰走廊。此外，“雷霆”無人機可裝備50～500kg級的巡航導彈，遂行對地打擊等任務。

隨著俄烏沖突進入第二個年頭，俄羅斯計劃2023年批量生產S-70“獵人”-B，為優先保障“特別軍事行動”，部分原計劃在2024—2025年列裝的武器裝備提前至2023年。目前，俄羅斯在無人僚機的研制發展中更加重視其實戰化應用，并且充分考慮人工智能技術的融入，以及在研發過程中貫徹低成本、可消耗的工程理念。

歐洲相關項目發展

歐洲近年來不斷推進“未來空戰系統”（FCAS）概念，旨在將有人機和無人機融入到互聯作戰中，形成網絡化的作戰體系。在此概念下，2020年10月，歐洲空中客車公司強調無人-有人編隊理念，即無人機與作戰飛機相互配合，開辟以協同作戰為基礎的新戰術領域，實現效能的提高。

2022年夏末，空中客車公司牽頭組織開展了無人-有人編隊（MUM-T）的大規模多域飛行演習，期間兩架戰斗機、一架直升機和5架“遠程載具”（RC）協同完成了擬定的作戰任務。“遠程載具”是空中的無人自主平臺，旨在與有人機合作執行編組作戰，是歐洲“未來空戰系統”的重要組成部分之一。本次多域飛行演示結束了 “無人-有人編組”演示項目的第二階段，該項目將進入第三階段，以便在2030年左右現有作戰飛機或新一代戰斗機與“遠程載具”無人機能夠在網絡化作戰體系中具備初始作戰能力。

空中客車公司又于2022年11月提出了“重型忠誠僚機”的概念，并據此展示了一種模塊化的“遠程載具”無人機設計。該無人機配備三種可互換傳感器，分別為空空作戰雷達、空地作戰雷達和電子戰系統。無人機內部武器艙可攜帶干擾吊艙、彈藥或效應器，包括2枚“流星”超視距空空導彈、2枚GBU-54、4枚SPEAR-EW空射誘餌，或2個較小的“輕型遠程載具”無人機。具有不同規格和能力的“遠程載具”是“未來空戰系統”的重要組成部分，它們將與多種有人機協同作戰，通過“多域作戰云”（MDCC）相連，增強了作戰團隊在作戰區域內和在危險情況下的行動能力。

此外，法國達索飛機制造公司研制的“神經元”隱身無人機作為法國軍事裝備管理局無人作戰的主導性項目，截至2019年1月已經完成了150架次試飛任務，并于2020年2月與5架“陣風”戰斗機和一架預警機進行了多種協同戰術構型試驗。這也為歐洲“未來空戰系統”注入了動力。

可以看出，歐洲在已有的無人僚機研發基礎上更加重視重型無人僚機的發展，以進一步提高無人機在協同作戰中的打擊能力，同時著重于形成“未來空戰系統”的網絡化體系化發展。“未來空戰系統”的成員國已于2022年12月達成新的協議，該項目將進入為飛行演示而展開的技術開發、成熟度提升，以及相關整合工作，其中最重要的部分是有人駕駛的“新一代戰斗機”（NGF）、“遠程載具”無人機，以及支持無人-有人機的“多域作戰云”網絡。目前，與“遠程載具”無人機和“多域作戰云”網絡相關的技術都利用現有平臺進行了初步演示，未來相關技術成熟后將移植到各種全新開發的平臺上面。

我國相關項目發展

2022年10月，我國發布了殲20雙座有人機與無人作戰飛機協同作戰的視頻，一架殲20雙座型和三架攻擊11飛翼型無人機編隊飛行的畫面驚艷亮相；在另一段視頻中，一架轟6機翼下掛載了4架無人機在空中飛行，然后依次將無人機投放并伴飛。

在剛剛舉行的第十四屆珠海航展中，由中國航天科技集團有限公司研制的中程高速察打一體無人機FH-97A無人機航模首次向公眾揭開面紗。據公開資料，該機具有短距起降、重復利用、組網協同、雷達隱身、威脅規避、誘騙消耗等特點。

作為先進有人機的“無人僚機”，FH-97A機載V/U波段數據鏈可實現機間自組網，匯聚多維目標信息，構建實時戰場態勢，可與有人機協同遂行實現對敵防空壓制和對地突防打擊等任務，依賴有人機構成閉環打擊鏈條。同時，FH-97A裝備分布式多光譜目標探測載荷，具備空中目標智能聚焦識別跟蹤與廣域威脅目標預警能力，也可基于自身攜帶的傳感器系統獨立執行空戰任務。FH-97A與有人機形成的戰術編隊，進一步加速了空戰殺傷鏈循環速度，大幅提高飛行員空戰決策效率與空戰體系容錯率。

無人僚機及運用分析

“僚機”是指編隊飛行中跟隨長機執行任務的飛機。隨著無人機在當今的空戰場中發揮的作用日益提升，低成本、長航時、高機動、超高速、高隱身、跨介質、多功能等特點推動了無人-有人機混合編成作戰模式的形成。無人機跟隨有人機執行對地/對空打擊、情報監視偵察、電子戰等多種任務，從而衍生出“無人僚機”概念。

無人僚機與有人機的組合可以充分發揮各自的優勢：基于機間數據鏈網絡，在人（即飛行員）最小監督控制下，通過人-機之間的智能協同（即心往一處想）和機-機之間的自主協同（即勁往一處使），共同完成“感知—判斷—決策—行動”等任務過程，提升高動態空中作戰任務的作戰效能。

無人僚機在不同的自主能力條件下有以下三種基本模式：一是以有人機為主體，遠程遙控下的無人機配合，為減少有人機風險而形成的“受控僚機、主仆協同”模式；二是以無人機為主體，有人機協助，在監督控制下進行關鍵點決策的“忠誠僚機、主從協同”模式；三是無人機與有人機雙向互補互動，實現自主監督、混合主動的“智慧僚機、對等協同”模式。

根據作戰任務的特點，無人僚機在和有人機協同作戰時存在以下幾種典型樣式：一是無人僚機前出探測充當“敢死隊”，誘導敵雷達開機，獲取其防空系統參數，誘騙消耗其武器彈藥；二是無人僚機前出打擊充當“急先鋒”，利用自身載荷通過電子戰壓制、反輻射攻擊等方式壓縮敵感知范圍，為有人機后續實施穿透打擊建立安全走廊；三是多架無人僚機與有人機形成編隊充當“護衛隊”，通過機間信息鏈，實現傳感器作用范圍和距離的拓展，提升空戰武器打擊效能。

從目前世界各國針對無人僚機開展的研究和演示驗證工作來看，無人-有人機作戰主要包含以下幾個作戰階段：態勢感知、任務決策、協同行動等。

首先，在有人機與無人機飛至指定任務空域后，無人機的控制權由地面站移交有人機。此時，多架無人機按照規劃路線展開偵察搜索等目標觀測任務，基于機載傳感器探測目標以及敵情信息，利用機載處理器通過信息融合形成友軍、敵軍的意圖預測與推理、戰場態勢演化預測估計等有價值的信息，通過機間數據鏈回傳至有人機，再結合人的經驗形成當前作戰條件下的精確態勢判斷。

有人機在掌握了當前態勢信息后，根據時間、空間、任務等約束間的耦合機理合理分配有人機與無人機不同的作戰任務，無人機與有人機分別完成目標干擾、目標確認、目標指示、目標攻擊、毀傷評估乃至補充攻擊等時序化、分布化、協同化的任務進程。目前，基于一致性理論的協同感知、決策與控制算法為無人-有人機協同作戰提供了依據。

無人-有人機協同行動存在復雜的任務耦合和頻繁的人機雙向交互、智能融合。一種支持作戰人員、有人機、無人機能力互補與高效協同的控制體系結構是實現協同作戰的重中之重，也是當前亟待突破解決的關鍵技術。該體系結構需要滿足開放性、分布式、低人機比等要求，同時又要支持平臺之間的互聯互通互操作，實現智能體之間的互理解、互遵守與互信任。基于多模態交互認知模型的混合主動決策與規劃是當前重要的發展趨勢。

結束語

當今的無人僚機強調世界各國需要在創新作戰技術、提高作戰效能的同時保持低成本、高量產的可能性。綜合上述對各國的相關項目發展情況的概述可以看出，美軍將低成本可消耗作為無人-有人機協同作戰的一個重點，從長期看來能夠實現成本優勢到作戰能力的優勢的巨大轉變。同時，俄羅斯也不斷將新型作戰概念融入到長僚機的作戰模式當中，歐洲國家也在不斷拓展體系化無人-有人機協同作戰的建設，形成信息、速度和響應能力等方面的作戰優勢。

無人僚機發展的趨勢是低成本、高性能、高自主、強協同性。第一是確保人-機能力互補，建立人-機動態功能分配模型和自主控制權限動態調節機制，實現無人機和有人機的計算智能優勢互補；第二是確保人-機協同的態勢感知與理解一致性，實現自主系統和飛行員的感知智能優勢互補；第三是建立突發意外事件的人機協同分層分類決策與處理機制，能夠動態選擇決策主體和實時響應規劃，實現自主系統和人的認知智能優勢互補；第四是加強發展互遵守互理解互信任機制的探索，逐步實現以人在回路上的監督控制為代表的“柔性自主”。

無人僚機的發展不斷推進無人-有人機協同作戰能力的形成和無人作戰系統的發展，未來需要進一步加強對無人僚機技術的研究和相關戰術戰法的探索。