蘭德公司探索低成本可消耗無人機的保障

自2017年特朗普政府正式提出以中、俄為主要對手的“大國競爭”戰略后，美軍開始全力備戰大國戰爭，并重點研究如何應對對手的“反介入/區域拒止”（A2/ AD）能力。為在與具備區域拒止和打擊美軍前沿基地能力的對手交戰時獲勝，美國空軍作戰集成能力中心（AFWIC）對“未來兵力設計”概念進行了探索，并在其中引入了基于“低成本可消耗飛機技術”（LCAAT）的無人機概念。低成本可消耗無人機可以在沒有跑道的情況下實現大規模力量投送，從而在戰時基地和跑道被毀的情況下繼續生成和提供戰斗力。

蘭德公司發布報告

自“未來兵力設計”中引入低成本可消耗無人機概念后，美國對該類無人機的作戰應用進行了大量研究，先后發布了《在對抗環境中運用低成本可重復使用無人機》和《對Skyborg和低成本可消耗無人機發展前景的認識》等報告。

無人機的保障對于其作戰而言至關重要，在最初的設計工作中就應予以考慮。2022年1月，蘭德公司發布了《保障從非固定基礎設施投放作戰能力》研究報告，首次對低成本可消耗無人機的保障問題進行了研究分析，如圖1所示。

低成本可消耗無人機的作戰

作戰概念

與常規平臺相比，美國空軍將低成本可消耗無人機設想為一種成本更低、壽命更短、性能相對較高的平臺。美國空軍為其設定的成本范圍為每架無人機約200-500萬美元，如科拉托斯（Kratos）公司的XQ-58A無人機。 XQ-58A可利用助推器由滑軌發射起飛；滑軌平臺為一輛可移動式拖車，因此XQ-58A發射起飛時不需要依賴跑道。如對手對前沿作戰基地的跑道實施打擊，移動拖車可提供一定程度的作戰靈活性，這也是XQ-58A系統的關鍵設計目標之一。同時，移動拖車具備可機動能力，能夠增加對手的瞄準難度。

按照美國空軍當前的作戰概念，低成本可消耗無人機發射后將加入一個由數百架飛機組成的空中數據網絡；網絡中包括了其他低成本可消耗無人機以及常規有人駕駛平臺。低成本可消耗無人機需要在短時間內大量發射，完成任務后，可返回任意作戰點。同時，按照目前的規劃，低成本可消耗無人機將通過降落傘系統進行回收，也無需依賴跑道，如圖2所示。

返回發射區域后，低成本可消耗無人機即可開始為下一次任務做準備。作為一種“可消耗系統”，低成本可消耗無人機幾乎無需進行原位或離位維修。XQ-58A無人機采用了模塊化設計，因此可從多架受損無人機上拆下可使用的模塊組件，然后重新組裝到新的任務平臺上。

作戰設想

假設作戰時低成本可消耗無人機可每3小時起飛100架次，即每天800架次。基于這一假設，可對低成本可消耗無人機需要的人力和發射設備進行估算。

低成本可消耗作戰部隊的規模取決于發射裝置的數量以及相關的發射小組，而不是日均發射架次數，因為日均發射架次數受再次出動時間的影響。低成本可消耗無人機的作戰能力可分為三個等級：

（1）發射點

單獨1套發射裝置及其配套的發射小組，每個發射小組包含4名人員。1個發射點每天發射一定架次數，具體架次數取決于再次出動時間。例如，如果再次出動時間為3小時，則每個發射點每天可發射8個架次。

（2）發射單元

1組發射裝置及其配套的發射小組；共用回收區，共用或不共用其他資源，如燃油和彈藥的存儲或基地保障資源等。1個發射單元每天可發射一定架次數，具體取決于發射裝置的數量。

（3）發射集群

1個發射集群由多個發射單元組成，彼此可共享資源，如燃油和彈藥的存儲或基地保障資源等。1個發射集群發射的架次數取決于每個集群的發射單元數量。

假設發射集群由3個發射單元組成（1個方框為1個發射單元），每個發射單元包括6個發射點（1個三角為1個發射點）。發射單元共用作戰人員工作場所、燃油和彈藥的存儲以及指揮設施。每個發射單元中的6個發射點共用1個回收區，如圖3所示。

平臺保障方案

低成本可消耗無人機需要三大類保障支援：燃油保障、彈藥保障和生活保障。

燃油保障

基于飛機尺寸、發動機的燃油效率和油箱容量，低成本可消耗無人機完成最大航程飛行需要約300-500加侖（約1135.6-1890L）燃油。取決于再次出動時間，一個發射點需要的燃油量從600加侖/天（再次出動時間12小時、300加侖/架次）到6000加侖/天（再次出動時間2小時，500加侖/架次）。

無論是對燃油進行集中管理或分散管理，還是通過加油車來分發，燃油保障都離不開燃油存儲。在燃油存儲上，分別考慮尺寸較小的軟油箱方案和尺寸很大的燃油存儲系統方案。

（1）500加侖集裝箱燃油存儲器

美軍特種作戰部隊目前配備有500加侖軟油箱，放置于經過加固的集裝箱內。以此為基礎，可考慮在低成本可消耗無人機拖車設計中集成放置于集裝箱內的軟油箱；重量約0.5噸，成本約3萬美元。

（2）直升機應急加油系統

美國海軍陸戰隊使用直升機應急加油系統（HERS）為直升機加油。HERS是一種類似低成本可消耗無人機需要的前線加油系統，容量可達18000加侖，并可通過500或3000加侖儲油箱進行擴展。該系統重3.1噸，成本10萬美元。

（3）燃油備戰能力設備

燃油備戰能力設備（FORCE）是美國空軍的標準燃油保障設備，可用于為所有作戰裝備提供燃油保障。該設備存儲容量約5萬加侖，且可擴展；全套設備重63噸，成本110萬美元。

（4）聯合海上油庫

聯合海上油庫（JOFF）是一種未來的水下燃油存儲能力概念，容量可從1萬加侖擴展到100萬加侖，成本約50萬-1800萬美元不等。

對于低成本可消耗無人機的作戰保障，可通過以上幾種方案進行燃油存儲。但無論最終采用哪種方案，都需要在中央存儲點與發射集群、發射單元、發射點之間運送燃油。為此，考慮了可滿足這一需求的各種加油車。

（1）R-11加油車

R-11是美國空軍最常用的加油車，容量6000加侖，車重14噸，成本20萬美元，不具備越野能力。

（2）C300加油車

C300也是美國空軍常用的加油車之一，容量1200加侖，車重7.3噸，成本約3.3萬美元。

（3）重型擴展機動戰術卡車

重型擴展機動戰術卡車（HEMTT）可運送2500加侖燃油，車重21噸，成本20萬美元。

上述各種加油車具有不同的優缺點。其中，R-11加油車在容量和車重上較為合適，并且其是美國空軍的標準加油車，容易獲得。但是，該車并不適合在低成本可消耗無人機可能所處的崎嶇環境中使用。重型擴展機動戰術卡車可用于崎嶇環境，但相較于R-11，車重更大、容量更小，因此需要的數量更多，從而也會導致部署成本更高。

彈藥保障

低成本可消耗無人機將主要使用空空或空地彈藥打擊目標。空空武器預計將包括4枚AIM-120或類似彈藥，空地武器預計為4枚小直徑炸彈或1枚海軍打擊導彈。彈藥保障涉及彈藥存儲、分發和操作設備。

一般的彈藥保障概念中涉及彈藥的中央存儲點，類似于現有基地內帶有彈藥存儲設施的彈藥存儲區。假設在沖突前已經在戰場上預置了彈藥；則沖突爆發后，將按照作戰命令使用平板拖車將彈藥從中央存儲區分發到發射集群、發射單元或發射點。可采用兩種方案在戰場上存儲彈藥：（1）放在平板拖車上露天存儲；（2）放在托盤上存儲。兩種方案都使用海思科公司（HESCO）的防暴屏障系統進行隔離。

在平板拖車上存儲時，會為其配備叉車，以方便卸載彈藥箱。考慮了4種彈藥裝卸設備：

（1）MJ-1裝卸車

MJ-1是美國空軍目前使用的一種標準裝卸車，可用于運輸、裝載和卸載各種彈藥。MJ-1車重2噸，成本14.3萬美元。

（2）手動叉車

在沒有其他有動力叉車的情況下，美國空軍通常使用手動叉車（MOLT）裝載炸彈。該車可抬起2450磅（約1111千克）的彈藥，車重近1噸，成本約2.3萬美元。

（3）久保田（Kubota）拖拉機

針對低成本可消耗無人機的特殊作戰環境，通過對越野型拖拉機進行簡單改造，將MJ-1的機械化特點與手動叉車的操作簡便特點結合起來，是一種很好的方案。對久保田系列拖拉機進行改造即可實現這樣的特點。這種拖拉機可在野外裝卸約2000磅的炸彈，車重超過1噸，成本約2萬美元。

（4）手動操作

手動操作是最方便、成本最低的方法，保障人員利用一根撬棍就能手動完成彈藥裝載，但這種方式需要消耗大量的勞動力。

生活保障

低成本可消耗無人機的發射集群可能被部署在沒有食宿基礎設施的艱苦地區。為此，研究了4種可能的后勤保障方案：

（1）基本遠程機場資源

基本遠征機場資源（BEAR）是美國空軍在艱苦地區建立簡易基地的標準成套設備。設備中包含帳篷、發電機、洗衣機、淋浴房等，可保障550人的日常生活。全套設備重395噸，成本530萬美元，需要92名工程人員用5天時間完成搭建。

（2）空軍快速響應套件

空軍快速響應套件（ARRK）是美國空軍特種作戰部隊使用的一種可快速部署的部隊保障套件，用于滿足特定任務的最低生活保障需求。ARRK可為100-200人提供基本的住所、衛生設施及其他保障，以及指揮控制設施、環境控制和水凈化設施。ARRK重25噸，成本180萬美元，需要8名工作人員完成搭建。

（3）簡易版空軍快速響應套件

空軍快速響應套件采用模塊化設計。如不配備指揮控制保障所需設備，則為100人提供基本保障的設備總重可由25噸降低至13噸，成本由180萬美元降低至110萬美元。

（4）海軍陸戰隊的作戰帳篷

最原始的方案就是使用海軍陸戰隊的作戰帳篷。可供100人使用的帳篷總重約0.5噸（不包含環境控制和衛生設備），成本3.9萬美元。帳篷的攜帶和搭建由作戰人員自己完成。無論采用上述哪種方案，假設都是每人一日三餐，餐食使用托盤車運輸和存放，每個托盤車裝載3456份餐食；水是每人每天19公升，也用托盤車運輸存放，每個托盤車裝載4320公升水。

基于上述方案，如果需要保障的人員數量為550人，則從標準的基本遠征機場資源改為空軍快速響應套件，可以降低50%以上的運輸需求。此外，在靠近發射點的地方分散部署6套空軍快速響應套件，還可降低受到導彈打擊的可能。而如果由標準的空軍快速響應套件改為簡易版空軍快速響應套件，也可以降低50%的運輸需求。若改為使用海軍陸戰隊的作戰帳篷，還能進一步降低運輸需求，并進行更分散的部署。但是，對于可能會持續數日的作戰行動來說，在使用帳篷且沒有衛生和環控設施的生活條件下，可能難以維持。

其他保障

低成本可消耗無人機的作戰很可能會在“安全線外”進行，即可能不在現有空軍基地的覆蓋范圍之內，可能無法獲得像在基地作戰時的標準安全保障，因此可能需要一些其他戰斗保障。

對于配備有18輛低成本可消耗無人機發射車、2個武器存儲區和1個燃油分發點的低成本可消耗無人機發射集群，其戰斗保障管理小組可提供一班（12小時）的領導管理（1人）、維護監督（1人）、作業監督（4人）、武器安全（4人）和燃油監督（2人）。

低成本可消耗無人機發射集群的戰斗勤務保障（CSS）可提供2班（24小時）的保障，包括部隊安保（6名安保人員和2名排爆人員）、通信（負責射頻傳輸和網絡傳輸的人員各1名）、指揮控制（1名指揮控制員）、維護（1臺用于小型發動機/設備維修的航空地面設備和1名無人機維修技師）、醫務（4名醫護人員）、機場運營（1名擁有機場管理資質的安全官）。

最后，還需要數輛用于分發物資的卡車和40英尺（約1.22米）的平板拖車、2輛用于運輸燃油和彈藥的越野運輸車。

作戰保障模式

低成本可消耗無人機不依賴跑道作戰的概念可以避免傳統基地存在的一個主要弱點。而通過對傳統空軍基地的弱點進行分析，發現燃油和彈藥的存儲以及人員的住所也是其主要弱點，這些地方遭到攻擊會導致飛機出動架次減少。同時，與“敏捷作戰運用”（ACE）概念強調對小規模能力的需求類似，低成本可消耗無人機作戰概念可以實現快速部署。

為了解決作戰韌性的問題，蘭德公司采用了分散部署的模式。但是，在為低成本可消耗無人機設計保障體系時，上述目標（減少弱點和縮小規模）可能存在矛盾，因為分散作戰有助于減少弱點，但集中作戰有助于資源共享，從而減少部隊的部署規模。為了進行權衡，考慮了4種分散程度不同的低成本可消耗無人機保障模式，這4種模式是：

（1）最小分散模式

燃油存儲（直升機應急加油系統）、彈藥處理（叉車）和住宿（簡易版空軍快速響應裝置）資源由低成本可消耗無人機發射集群集中管理。

（2）中等分散模式

燃油存儲（直升機應急加油系統）、彈藥處理（叉車）和住宿（簡易版空軍快速響應裝置）資源由低成本可消耗無人機發射單元集中管理。

（3）最大分散模式

燃油存儲（直升機應急加油系統）、彈藥處理（叉車）和住宿（簡易版空軍快速響應裝置）資源分配到低成本可消耗無人機發射點。

（4）標準部署模式

在這一概念中，使用的是美國空軍的傳統能力配置：燃油戰備能力設備、MJ-1裝卸車和基本遠征機場資源。考慮到燃油戰備能力設備和基本遠征機場資源的規模，這一配置用于相對集中的作戰行動。

蘭德公司通過對比分析，在保障每日864個低成本可消耗無人機架次，以短噸數作為保障裝備的計算單位，那么最小分散模式所需的保障裝備數量則最少，如圖14所示。

結語

交戰時，空軍基地及重要軍事設施會被作為高價值目標進行重點打擊。基于此，為了提高部隊的靈活性和生存能力，低成本可消耗無人機應運而生，其定位要求在遠離空軍基地和固定設施的情況下，不依賴跑道進行作戰，而這樣的作戰方式對其保障也產生了較大的影響。

低成本可消耗無人機的保障主要包括燃油保障、彈藥保障、生活保障和其他戰斗保障，保障裝備可通過分散部署來增加作戰靈活性，一些傳統的保障能力并不能適應無跑道作戰模式，因此保障裝備采辦人員在針對未來作戰時，應予以考慮。此外，分散部署不僅能增加作戰靈活性，還能降低所需的保障裝備數量。因此，對于不同的作戰場景，要匹配不同程度的分散作戰規模，制定規模相適應的保障方案。在低成本可消耗無人機的部署和運用上，要考慮其對后勤保障的影響，進行前瞻性設計，加快部署作戰能力的步伐。