隨著無人機(jī)技術(shù)與實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用的迅速發(fā)展，美國(guó)針對(duì)有人-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式、分布式蜂群作戰(zhàn)模式以及無人機(jī)消耗作戰(zhàn)模式等無人機(jī)智能作戰(zhàn)模式開展了諸多研究。其中主要包括“忠誠(chéng)僚機(jī)”模式、SoSITE分布式作戰(zhàn)模式、有人-無人機(jī)自主性空中格斗模式、拒止環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)模式、可快速部署與回收集群作戰(zhàn)、進(jìn)攻性蜂群城市作戰(zhàn)模式，以及無人機(jī)集群消耗作戰(zhàn)模式等。基于對(duì)上述作戰(zhàn)模式的分析，在此進(jìn)一步調(diào)研了高智能化作戰(zhàn)的技術(shù)發(fā)展方向，智能化“敏捷禿鷲”系統(tǒng)、未來天基指揮通信系統(tǒng)以及高度自動(dòng)化與自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)等都將是美國(guó)無人機(jī)智能作戰(zhàn)技術(shù)的重點(diǎn)研究方向。

(1)有人-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式研究

“忠誠(chéng)僚機(jī)”模式

無人機(jī)距離完全自主作戰(zhàn)仍需要具備對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的綜合分析與判斷能力以及對(duì)敵方戰(zhàn)術(shù)意圖的預(yù)判與響應(yīng)能力等高智能化能力，因此有人-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)將是早期無人機(jī)智能作戰(zhàn)的主要模式。美國(guó)已經(jīng)對(duì)該作戰(zhàn)模式進(jìn)行了概念發(fā)展規(guī)劃，而“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目與Skyborg項(xiàng)目等則致力于該型作戰(zhàn)模式的技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)研究可重復(fù)使用的無人機(jī)，以及裝備于無人機(jī)的自主/人工智能系統(tǒng)等。XQ-58A無人機(jī)作為“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目的研究重點(diǎn)之一，可重復(fù)使用，已于2019年3月成功首飛，之后進(jìn)行了多次飛行測(cè)試，也被作為使用Skyborg技術(shù)進(jìn)行空軍實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。

圖表：可重復(fù)使用無人機(jī)作戰(zhàn)模式示意圖

該機(jī)的最大飛行速度約1050公里/小時(shí)，最大航程近4000公里，實(shí)用升限超過13700米，其可以攜帶多種電子設(shè)備，內(nèi)置彈艙載荷250千克(可掛載聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器或小直徑炸彈等)，具備對(duì)地打擊能力。

“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目的主要成果XQ-58A已經(jīng)進(jìn)行了多次飛行試驗(yàn)，但其對(duì)地攻擊與對(duì)敵空中防御的相關(guān)演示與測(cè)試尚未見信息披露;而Skyborg項(xiàng)目則致力于發(fā)展人工智能，以使飛機(jī)能夠自主運(yùn)行并有可能從先前的訓(xùn)練任務(wù)中學(xué)習(xí)。Leidos公司作為為Skyborg的設(shè)計(jì)代理，已于2020年5月起開始專注于開發(fā)“自主核心系統(tǒng)”所需的技術(shù)，以最終使Skyborg無人機(jī)具備半獨(dú)立操作能力。AFRL計(jì)劃在2023財(cái)年提供Skyborg系統(tǒng)的初期作戰(zhàn)版本，后續(xù)版本則可能由下一代空中優(yōu)勢(shì)(NGAD)項(xiàng)目或其他單獨(dú)項(xiàng)目資助。

據(jù)美軍的作戰(zhàn)構(gòu)想顯示，美軍計(jì)劃于2023財(cái)年開始，洛克希德?馬丁公司的4架F-22戰(zhàn)斗機(jī)組成的編隊(duì)能夠與裝備了Skyborg人工智能系統(tǒng)的無人戰(zhàn)機(jī)共同執(zhí)行任務(wù)，空戰(zhàn)司令部則計(jì)劃利用裝備Skyborg的無人機(jī)在2025年替換部分F-16戰(zhàn)斗機(jī)，在2030替換MQ-9無人機(jī)。然而根據(jù)最新測(cè)試結(jié)果可知，采用人工智能技術(shù)并執(zhí)行自主通信任務(wù)仍然是該項(xiàng)目亟待解決的技術(shù)難題之一。

分布式作戰(zhàn)體系構(gòu)建

建立分布集成、全域覆蓋的“殺傷網(wǎng)”是美軍全域聯(lián)合作戰(zhàn)行動(dòng)的主旨所在，而實(shí)現(xiàn)有人-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的信息交互與無縫連接等則是其研究重點(diǎn)之一，因此，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)于2015年提出了體系集成技術(shù)與試驗(yàn)(SoSITE)項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在將武器與傳感器載荷從單一龐大的空中平臺(tái)拆分到大量有人和無人平臺(tái)上，運(yùn)用開放系統(tǒng)架構(gòu)方法，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享、多機(jī)組網(wǎng)、協(xié)同配合及平臺(tái)上不同任務(wù)模塊的即裝即用、無縫連接，形成分布式的空中作戰(zhàn)體系。

早在2018年DARPA已經(jīng)在開發(fā)適應(yīng)性算法與軟件等以建立配備先進(jìn)任務(wù)系統(tǒng)的有人-無人機(jī)作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，并且進(jìn)一步探究了自主技術(shù)在推進(jìn)各個(gè)平臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)中所發(fā)揮的作用。該項(xiàng)目將有助于加快美國(guó)空軍先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)達(dá)到初步作戰(zhàn)能力的進(jìn)度。

在SoSITE項(xiàng)目所設(shè)想的作戰(zhàn)模式中，只需單架次有人機(jī)與單架次無人機(jī)即可執(zhí)行任務(wù)，由空中指控系統(tǒng)控制有人機(jī)，再由有人機(jī)控制無人機(jī)，具有電子干擾、雷達(dá)探測(cè)和成像能力以及有殺傷力的武器裝備將由無人機(jī)平臺(tái)發(fā)射，而非將這些能力全部集中于同一作戰(zhàn)平臺(tái)上，由此將兼具低成本與出色的作戰(zhàn)效果。

該項(xiàng)目組已經(jīng)成功演示驗(yàn)證了以下四種能力：

即使采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈，亦能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)之間自動(dòng)組合和傳輸信息的能力;

首次在飛行中使用Link-16創(chuàng)建更為快速、高效的現(xiàn)代化信息交互;

實(shí)現(xiàn)了將陸基座艙模擬器與真實(shí)飛機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)互聯(lián)的能力，基于SoS減少了從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策的時(shí)間跨度;

將當(dāng)前在F-35上使用的APG-81雷達(dá)與DARPA的“自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別”軟件進(jìn)行集成，創(chuàng)建一個(gè)全面綜合的戰(zhàn)場(chǎng)空間圖像。

該項(xiàng)目的最終目標(biāo)是從以平臺(tái)為中心的戰(zhàn)斗力模型轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽慨悩?gòu)、低成本平臺(tái)的多種組合中的分布式功能的模型。

波音公司和美海軍已于2020年2月4日在美海軍作戰(zhàn)發(fā)展司令部舉辦的年度艦隊(duì)演習(xí)中成功利用一架有人駕駛型EA-18G電子戰(zhàn)飛機(jī)控制了兩架無人版“EA-18G”飛機(jī)，由此驗(yàn)證了該項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)的有效性，并將進(jìn)一步推動(dòng)F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)與“EA-18G”電子戰(zhàn)飛機(jī)控制無人機(jī)等無人平臺(tái)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的進(jìn)程。

該項(xiàng)測(cè)試中有兩點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)尤其引人關(guān)注，一是對(duì)“EA-18G”電子戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行改裝，并采用開放式架構(gòu)處理器與先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)該機(jī)的無人駕駛;二是有人機(jī)控制無人機(jī)的技術(shù)。此外，據(jù)稱經(jīng)無人化改裝的有人機(jī)還可與美海軍在研的其他無人系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)，能夠大幅提升美海軍的態(tài)勢(shì)感知能力以及有人飛機(jī)的生存能力。

結(jié)合該次測(cè)試與美國(guó)的技術(shù)應(yīng)用慣性推想，美國(guó)有可能會(huì)將即將退役的F-16戰(zhàn)機(jī)改裝為無人戰(zhàn)機(jī)，并采用F-22與F-35等先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)與無人機(jī)進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)，最終實(shí)現(xiàn)單架次有人機(jī)控制多架無人機(jī)形成編隊(duì)作戰(zhàn)的目標(biāo)。

有人-無人機(jī)自主性空中格斗模式

將無人機(jī)用于實(shí)戰(zhàn)，空中格斗必將是其未來要面對(duì)的作戰(zhàn)模式之一，但目前無人機(jī)的自主性尚且不足以實(shí)現(xiàn)該能力，因此基于可靠的人工智能軟件，利用有人-無人機(jī)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)自主空戰(zhàn)格斗能力是現(xiàn)階段美國(guó)的研究主線之一。DARPA已經(jīng)于2019年授予卡爾斯潘公司4年期的研發(fā)全尺寸空戰(zhàn)試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施的“空戰(zhàn)演化”(ACE)項(xiàng)目，旨在提高作戰(zhàn)人員對(duì)自主作戰(zhàn)技術(shù)的信任度，是戰(zhàn)略技術(shù)辦公室(STO)旨在實(shí)現(xiàn)DARPA“馬賽克戰(zhàn)”的戰(zhàn)略項(xiàng)目之一，而馬賽克戰(zhàn)又是將戰(zhàn)爭(zhēng)概念從空戰(zhàn)專屬于有人機(jī)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛腥藱C(jī)和低成本無人機(jī)的混合編隊(duì)，從而實(shí)現(xiàn)利用最新技術(shù)進(jìn)行快速研發(fā)、部署與升級(jí)，以應(yīng)對(duì)變化莫測(cè)的威脅。