歐美雄心勃勃地制定無人僚機發(fā)展計劃

王小剛

隨著技術(shù)的發(fā)展，有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)將成為一種新的作戰(zhàn)樣式。無人機在前，有人機在后，能有效提高有人機的生存能力和作戰(zhàn)效能，因此歐美等國正大力推進該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，促進概念向戰(zhàn)場應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。

美國空軍在2016年8月發(fā)布了《2016-2036美國空軍小型無人機系統(tǒng)飛行計劃》認為，隨著技術(shù)進步，小型無人機系統(tǒng)能夠擴展和加強當(dāng)前及未來的作戰(zhàn)概念。小型無人機系統(tǒng)諸如集群、編隊和無人僚機等概念將能夠改變游戲規(guī)則，具有增強甚至改寫制空權(quán)運用的能力。

在這份文件中，美國空軍提出了無人僚機（Loyal Wingman）概念，將有人機飛行行動與附屬小型無人機系統(tǒng)的效能相結(jié)合，增加整體飛行能力。無人僚機概念執(zhí)行的控制原則旨在增強長機任務(wù)效率，因而超出行動編組集成。該概念認為，長機可以通過控制小型無人機系統(tǒng)，擴展武器彈藥的整體數(shù)量，超過單機載彈量。此外，隱身飛機可以讓伴飛的小型無人機系統(tǒng)承擔(dān)最具風(fēng)險的探測任務(wù)，從而避免暴露自身的位置。無人僚機可以充當(dāng)遙感器、發(fā)射器或誘餌，提升長機的靈活性和生存性，由此擴展在高危險環(huán)境下的進入和持續(xù)作戰(zhàn)能力。

在武器角色方面，無人僚機通過近實時精準目標定位、低附帶毀傷效果以及實時視頻輸入，可以增強殺傷鏈，為長機提供威脅探測、規(guī)避和致命打擊支援。這種能力已從陸基發(fā)射的“阿努比斯”（Anubis原型機和航空環(huán)境公司空中發(fā)射的“彈簧刀”無人機得到成功驗證。在長機減少自身被發(fā)現(xiàn)或者阻遏其他威脅的同時，無人僚機具備的巡弋、接敵、擺脫及再接敵的能力實現(xiàn)高價值資產(chǎn)的高效使用，大幅減少應(yīng)對低優(yōu)先目標彈藥的開銷。

無人僚機能夠增加作戰(zhàn)指揮官情報、監(jiān)視和偵察（ISR）整體能力和能量。這些傳感器可以提供防區(qū)外的ISR能力，避開惡劣天氣，或跟蹤多個分散目標，也能在一些其他飛機無法進入的區(qū)域提供貨運支援。針對上述任一情況下，低成本小型無人機系統(tǒng)固有的低攔截性和低探測性特征能夠產(chǎn)生滲透拒止區(qū)域的能力，這是一種極具優(yōu)勢的突破性能力。歐洲發(fā)展計劃

2019年巴黎航空展上，歐洲大國和美國制定了雄心勃勃的計劃，旨在將無人機與隱身戰(zhàn)斗機聯(lián)合，在高強度戰(zhàn)斗中充當(dāng)戰(zhàn)斗機的僚機角色。

航展開幕當(dāng)天，法、德、西班牙揭幕了共同研發(fā)的未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCAS模型。該項目設(shè)想了一種第六代隱身戰(zhàn)斗機，通過空中作戰(zhàn)云與自主無人僚機合作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。項目主承包商之一的達索公司在一份聲明中表示，F(xiàn)CAS項目近期的進展令人矚目，它將重塑歐洲未來數(shù)十年最具決定性的軍事空戰(zhàn)計劃。該計劃很快從2019年初開始的聯(lián)合概念階段轉(zhuǎn)為演示階段，該階段將持續(xù)到2021年中期，并將作為演示和技術(shù)開發(fā)的起點，預(yù)計2026年實現(xiàn)首飛。

達索公司將領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)新型隱身戰(zhàn)斗機，空客公司將負責(zé)無人僚機和空中作戰(zhàn)云的研制。無人僚機的設(shè)計理念是，有人駕駛戰(zhàn)斗機伴有飛行的無人機集群，集群無人機根據(jù)不同使命執(zhí)行不同任務(wù)。這些任務(wù)可能包括偵察、電子干擾、指示或摧毀目標等多種任務(wù)。多架無人僚機與有人平臺協(xié)同作戰(zhàn)，將為作戰(zhàn)人員提供強大的作戰(zhàn)能力。無人機也可以作為一種戰(zhàn)術(shù)，使飛行員遠離危險。在高威脅環(huán)境中，最好派遣無人僚機而不是有人平臺。項目參與者也希望減輕飛行員的認知負擔(dān)，無人僚機需要盡可能智能。目前人工智能領(lǐng)域正在邁出巨大的前進步伐，可以使無人機不再僅僅是枯燥乏味的操控平臺，而是具有一定自主性的真正智能化載體，能夠獨立導(dǎo)航和執(zhí)行任務(wù)。

目前正在研究的一個重要變量是無人僚機的大小和重量。較大的平臺可以從跑道上發(fā)射，但也可以是小型平臺，能夠裝進A400運輸機，在飛到目的地后打開A400運輸機后門投放，然后飛到有人戰(zhàn)斗機旁邊。另一個必須考慮的因素是任務(wù)完成后如何回收無人僚機。采用價格低廉的小型無人機可無需回收，但是更重要更昂貴的無人機需要考慮如何回收，無人機如何自己飛回來。

下一代戰(zhàn)斗機預(yù)計將在2040年實現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力，但FCAS的一些技術(shù)可能會更快地準備就緒。到2020年中期，基本配置型無人僚機可能實現(xiàn)與歐洲戰(zhàn)斗機協(xié)同作戰(zhàn)。空客公司預(yù)計，與有人平臺相比，無人僚機未來迭代的開發(fā)和認證周期將短得多。

2019年巴黎航展期間，空客還宣布與總部位于匹茲堡的ANSYS公司合作，ANSYS公司負責(zé)開發(fā)新技術(shù)，實現(xiàn)無人僚機安全、復(fù)雜的飛行任務(wù)，兩家公司希望無人僚機在2030年實現(xiàn)自主飛行。

ANSYS公司已經(jīng)擁有一款廣泛使用的飛行控制軟件，但為先進自主無人僚機設(shè)計、認證和嵌入經(jīng)過驗證的軟件代碼比有人機要更加復(fù)雜。雖然無人僚機無需考慮過載、加速和規(guī)避機動等方面的限制，但相比有人機，無人僚機的飛行包線和機動包線更大，對于一些新功能，可以引入人工智能算法?？湛凸居媱澩ㄟ^訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，讓無人僚機學(xué)會先進和復(fù)雜的機動飛行以便操控。無人僚機將依靠ANSYS公司的技術(shù)，從通過受訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控轉(zhuǎn)為安全、實時、經(jīng)過認證、基于軟件實現(xiàn)的控制，最終轉(zhuǎn)為一個可以由機載飛行控制計算機安全執(zhí)行的代碼。

隨著技術(shù)發(fā)展，算法的先進性和復(fù)雜性可能會增長10倍甚至100倍。無人僚機必須能夠?qū)崟r執(zhí)行復(fù)雜、高速飛行任務(wù)，因此添加到系統(tǒng)中的代碼和人工智能數(shù)據(jù)將可能非常巨大，為確保算法正常運行及無人僚機安全飛行，所有驗證步驟需要實現(xiàn)自動化。為此，ANSYS公司還在研究可用于增強安全性的感知軟件工具。FCAS的傳感器融合、威脅探測和目標識別等任務(wù)將基于人工智能，該公司將推出非常具體的視覺技術(shù)，不同于一般的飛行控制技術(shù)。

與此同時，歐洲導(dǎo)彈制造商MBDA公司也是FCAS項目團隊的成員，計劃開發(fā)一系列無人僚機，可以在部署有先進防空系統(tǒng)的反進入/區(qū)域拒止環(huán)境中飛行。MBDA在巴黎航展推出了兩個系統(tǒng)概念，分別是RC-100和RC-200。該公司關(guān)于無人僚機的設(shè)計理念認為，無人僚機與導(dǎo)彈有很大共性，包括尺寸、形狀、重量、推進系統(tǒng)、飛行包線和模塊化任務(wù)載荷。尺寸較小的RC-100系統(tǒng)采用緊湊輕巧設(shè)計，可與下一代戰(zhàn)斗機發(fā)射器完全兼容，與MBDA公司的智能滑翔彈等戰(zhàn)術(shù)型武器家族具有共同特征。這些系統(tǒng)既可以集群行動，也可以與其他武器聯(lián)網(wǎng)。RC-200系統(tǒng)尺寸更大，具有更長的航時、更遠的航程和更強的任務(wù)載荷能力，MBDA公司設(shè)想其可從陸基和海基的垂直發(fā)射管或大型飛機進行部署。

在反進入/區(qū)域拒止環(huán)境中，無人僚機具有自己的傳感器，用來探測和觸發(fā)敵方防空系統(tǒng)，并具備電子戰(zhàn)能力。MBDA仍在考慮無人僚機概念的各種特征，如飛行速度和隱身等。目前，關(guān)于無人僚機的設(shè)想是作為消耗性的裝備使用，因此沒有必要增加隱身能力。作為FCAS的一部分，這些平臺預(yù)計最遲于2040年投入使用。但是，一種類似無人僚機的中間能力裝備，或許是一種具有新型人工智能技術(shù)的智能武器，很有可能在2020年后期準備就緒。

美國發(fā)展計劃

美國空軍也在推進無人僚機項目。巴黎航展期間，克拉托斯公司宣布其XQ-58A“女武神”（Valkyrie）無人機在亞利桑那州尤馬試驗場成功完成第二次試飛，飛行測試持續(xù)71min。“女武神”無人機在2019年3月成功首飛，當(dāng)時的飛行持續(xù)約76min。

XQ-58A“女武神”由克拉托斯公司與美國空軍研究實驗室（AFRL）合作開發(fā)，是低成本可消耗打擊演示項目的一部分?？死兴构痉Q，“女武神”無人機是一種多任務(wù)、無需跑道的無人機系統(tǒng)，能夠以高亞音速遠程飛行。機長8.8m，翼展6.7m，裝備1臺噴氣發(fā)動機，最大飛行速度達1050km/h，最高飛行高度為13715m，最大航程為3941km，武器艙或機翼可掛載272kg任務(wù)載荷，包括聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器和其他小直徑炸彈等武器，具備一定對地打擊能力。美國空軍研究實驗室項目負責(zé)人稱，這是同類中第一項改變飛行和戰(zhàn)斗，以及生產(chǎn)和購買方式的技術(shù)。

“女武神”無人機項目共進行了5次試飛，用以評估系統(tǒng)功能、空氣動力學(xué)性能以及發(fā)射回收系統(tǒng)。美國空軍希望采購20～30架“女武神”無人機進行一系列實驗。洛克希德·馬丁公司F-35項目副總裁兼總經(jīng)理格雷格·烏爾默表示，F(xiàn)-35可能是與無人機聯(lián)網(wǎng)的主要備選飛機。在美國空軍無人僚機計劃中，無人機既可成為F-22，F(xiàn)-35等戰(zhàn)斗機的僚機，也可以單獨或組成集群執(zhí)行打擊任務(wù)。如果一切順利，“女武神”項目可以在兩到三年內(nèi)投入生產(chǎn)和部署，美國空軍飛行員對此持積極支持和推動態(tài)度。