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【作战研究】无人系统时代

2016-01-19 08:44 性质:转载 来源:知远战略与防务研究所
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知远战略与防务研究所 · 2016-01-13 11:54 ( 云天编译自美国敏感词语协会《进程》杂志2015年9月号) [ 知远导读] 文章认为,目前无人系统同敏感词语现役敏感词语的结合代表着敏感词语敏感 ;


(云天编译自美国海军协会《进程》杂志2015年9月号)

[知远导读]

文章认为,目前无人系统同海军现役舰队的结合代表着海军航空兵的一次革命。文章分析了无人系统的运用现状、能力需求、发展前景,并总结认为无人系统能力具有填补能力差距的作用,发展无人系统是未来军事能力发展的必然趋势。文章编译如下:

远在无人机系统进入海军航空兵领域之前,海军航空兵早已经历过一次革命性变化。

朝鲜战争期间,部署于CV-45“福吉谷号”航母上的VF-51中队以F-9F战斗机参战,标志着喷气式飞机首次引入海上作战。很多人认为这是海军航空兵历史上的最大功勋之一,因为在当时,VF-51中队必须接受以喷气式战斗机同以螺旋桨飞机为装备和训练的联合部队、航空联队协同作战所带来的挑战。

速度、通信、导航能力、新的武装侦察任务、与速度能力并不匹配的军械融合、寒冷天气作战以及和新一代作战行动相脱节的情报能力等因素,都对我们在喷气式战机时代里的作战形成了挑战。

VF-51中队从实践中积累了经验,最终使后来的舰队和航空兵联队得到了极大提升,并提供了涉及不同能力作战的重要研究成果。

目前的情况也是一样的。我们在1950年代的革命性喷气式战机时代里的经历提醒我们,在我们正踏入航空兵另一个新纪元之时,无人系统的需求越来越高,我们也面临着新的挑战。俗话说,需要是发明之母。

美国军队的无人机正活动于全球各地。小型战术无人机如“黄蜂”(Wasp)、“美洲狮”(Puma)、“大乌鸦”(Raven)和“扫描鹰”(ScanEagle)等在多个战区支持着作战行动。较大级别的无人系统如MQ-8B“火力侦察兵”(Fire Scout)正同MH-60R“海鹰”(Seahawk)直升机共同作战,成为部署于LCS-1“自由”号濒海战斗舰上的有人/无人机合成分队。同时,海军最大的无人机MQ-4C“特里同”(Triton)目前正处于开发阶段,将随同P-8A“海神”(Poseidon)海上巡逻机行动,形成前所未有的海上预警能力。最终,我们将创造能够与航母作战无缝融合的无人系统。

现在,我们需要考虑新一代作战系统将如何转变未来作战行动的问题。

一、设计挑战

目前以及即将到来的将来,我们的海上力量将应对广泛的兵力运用需要求和威胁。例如:

•针对正迅速将先进技术融入武器系统的复杂的、高适应性能力对手,提供压倒性应对能力。

•在由于网络攻击造成的无网络支持环境或者网络衰减环境中遂行作战行动。

•调整我们先进的武器系统,应对目前可用传统武器和商业化能力在暴乱活动中以非对称方式的革命性运用。

•在被摧毁的基础设施中进行人道主义行动。

•支持联合合作伙伴的通航自由行动。

以上代表着无法由那些针对某一特定威胁的系统来满足的广泛需求。我们必须具备各种能力,包括能够适应多种环境和威胁的需求的无人机。

针对这些广泛挑战,海军发布了《21世纪海上力量合作战略》,作为我们海上能力应对迅速变化的世界的指导方针。这一战略明确了新的必备功能“全领域介入”,以确保我们对部队的组织、训练和装备能够保障任何领域的介入能力和活动自由。

无人机必须全面融入目前实力,增强我们的全领域介入能力。这些系统,将通过提供对广阔海洋、沿岸地区、近海地区、航母打击群以及海军陆战队和特种作战部队的持久性监视,提高战场预警能力。未来,我们将全面融合这些航空系统和活动于全球海洋之下的无人系统。

二、作战能力

很多人把无人机视为一种能力,实际上无人机应当被看作是运用载荷达成特定能力的一种手段。简言之,一架无人机实际上就相当于一辆“卡车”,仅仅是容纳传感器和武器的平台而已。

无人系统的独特特征使其区别于其他运输平台,而最为明显的就是持久性。无人系统保持领域预警、观察生活方式、在整个击杀链中持续运用的能力,已经为目前的军事运用反复验证。

无人机可以在较长一段时间内执行任务,保持于特定区域进行24小时不间断监视。目前,广域海上监视验证机(BAMS-D)正在进行这一工作,原定部署6个月的该验证机目前已工作68个月。广域海上监视验证机承担了第5舰队责任区内一半的情报、监视和侦察任务,总飞行时间已超过15000小时,为作战人员提供了直接的可用性情报。

广域海上监视验证机的继承者MQ-4C“特里同”无人机将能够以最高24小时的连续飞行时间在10英里以上的高度执行任务,同时监视100万平方英里的海洋和沿岸地区。出于各种原因,我们还无法利用有人驾驶飞机完成这一工作,主要是因为人员的忍耐力因素。现在,我们将能够积累更长的飞行时间,因为大续航力无人机将开始执行作战任务。

除了持久性以外,无人机的其他特性还包括可消费性、可扩展性、能力和可负担性。

•可消费性拓宽了行动范围,包括那些有人驾驶飞机不可承受风险的环境,因为无人机能够活动于作战性环境而无需将机组人员和操作人员暴露于危险之下。

•可扩展性使无人机能够存留和行动于不支持有人驾驶飞机行动的平台和单位。无人机无需为机组人员和生活辅助系统提供空间。将无人机的小型化带来了可运输性、隐身性和限制性介入机会。例如,RQ-21A“黑杰克”(Blackjack)无人机不需要起飞和回收的跑道,使得从舰艇上以低示形方式部署多架情报侦察无人机成为可能。对于海上预警和两栖作战来说,这是极为理想的,如海军陆战队两栖部队和区域拒止环境中的地面任务。

•目前环境中的能力受限于多项因素,包括人员的活动。同有人驾驶飞机一样,目前的大多数无人机不管是飞机本身还是传感器都需要操作人员。随着自动化特征的引入,无人机对人力的需求有望降低,而兵力投送能力将会得到提高。

•在可负担性方面,成本的节约主要来源于单位作战飞行时间上的耗费降低。提高成本效益比的主要因素是更长的续航力、减少无效飞行时间以及提高小型无人系统的效能。

其中较为重要的一点是,无人机的所有飞行时间都是实战性的,几乎无需进行训练。相反,所有一切都可以在其他设施或者模拟器中完成,从而极大地降低成本。

在这些系统得到发展、生产并全面融入舰队后,无人机独特的特性毫无疑问地将塑造未来应用、作战概念和兵力结构。

三、有人/无人集成作战

通过设计工作,无人机将能够成为有人驾驶飞机的能力补充。合成分队将发挥无人机续航力大的优势,同时在降低海上兵力示形性的同时,提高监视水平。

目前,MQ-8B“火力侦察兵”无人机正同MH-60R“海鹰”海上直升机协同行动。第35直升机海上打击中队(HSM)是首个同时运行两个平台的单位。通过将成员分配至多项任务,机组人员数量得以限制,从而使他们在执行作战任务时具备了更大的灵活性。

在MQ-4C“特里同”无人机和P-8A“海神”海上巡逻机两个平台上,我们同样将看到类似的有人/无人组队概念。把“特里同”无人机引入海上巡逻侦察部队(MPRF)后,将产生比任何独立系统更加广泛的能力。

海上巡逻侦察部队向有人/无人平台结合形式的转变,说明海军坚信无人系统能够通过扩展航程和持久性增强现有任务能力,同时保持有人驾驶飞机的灵活性和现场决策能力。

四、自动化行动

自动化系统能够感知所处环境,并据此调整活动。例如,自动化放飞回收系统将计算舰艇的运动和风力因素,调整无人机的回收飞行航线。

无人机有不同层次的自动化水平和人机互动。自动化水平是根据为发挥某项功能而进行的人机互动的类型和程度而决定的,但是,自动化能力学习和变化和程度也是一项重要因素。例如,谢里丹对于自动化水平有如下描述:

1)电脑不提供协助,人力完成所有工作。

2)电脑提供完整的备选活动方案,并且

3)将选项降至少数几个,或者

4)提出一项建议,并且

5)在得到人员许可的情况下执行此建议,或者

6)允许人员在自动化行动实施前限定时间内进行否决,或者

7)自动化执行,然后必须通知人员,或者

8)仅在被要求的情况下,在执行完毕后通知人员,或者

9)如果电脑作出决定,在执行完毕后通知人员。

10)电脑决定所有事项并自主行动,忽略人力因素。

对将自动化引入无人机的目的的理解,是确定合理自动化水平和必备因素之一。

对于无人机自动化功能的最大需求,可能来源于对作为其主要实力的持久性所带来的问题的解决需求。例如,MQ-4C“特里同”无人机的设计目标是提供不少于飞行时间80%的全时不间断情报、监视和侦察能力。系统产生的大量原生数据将需要较大带宽才能传输至指挥官。引入先进的自动化算法,在本机将这些数据变成有效信息,将同时发挥提高系统效能、降低通信脆弱性、减少数据处理工作所需人员数量的作用。

当前我们对无人机的运行模式是一个或者数个操作人员用于一个平台,当我们由此模式向“少量操作人员监管数个平台、任务管理人员和飞机自身同时管理飞机”的系统集成模式转变时,自动化能力将具备无可比拟的价值。这一模式下,我们将更乐于运用集群战术,以大量成本相对低廉、能够自动化协同的系统压制对手。同时,此任务管理概念将使我们能够利用一批多领域无人系统,以单个系统无法有效作用的方式达成目标。

在爆炸性军械处理(EOD)任务方面,海军占的主导地位。当前,爆炸性军械处理分队必须部署于疑似存有简易爆炸装置(IED)的地点,在来往于各地之间时可能会暴露于敌人火力之下 。通常,分队以视距内遥控操作方式运用无人地面车(UGV)工作。但如,如果此系统将无人机包括在内,如MQ-8“火力侦察兵”无人机,同时与进行爆炸性军械处理的无人地面车相结合,则可能无需在疑似地点部署人员就可以处理好简易爆炸装置。无人机可以把无人地面车运送至工作地点,对区域进行调查以放下无人地面车的最佳部位,使之接近简易爆炸装置,并为无人地面车提供最佳路径信息。无人机可以作为无人地面车和任务指挥官之间的通信中继设施使用,同时通过搜索潜在伏击兵力提供监视能力,为平民提供风险预警。任务将由单个控制站进行无缝管理,而与无人机相关的任务将由机载自动化软件管理。无人机可以把无人地面车安全撤出简易爆炸装备阵地。此任务将以更快的速度、更高的效率完成,并将免除对爆炸性军械处理人员的风险。

五、迅速而具有较高成本效益的变化极其重要

尽管有众多具有吸引力的原因使我们应当将更多自动化功能运用于无人系统,但目前为止,我们并没有以令人满意的速度为作战人员提供这些能力。之所以进程缓慢,是因为还有我们必须解决各种相关问题。

在本质上,自动化能力是由软件促成的。随着软件自身复杂度不断加大,软件成本在整体系统成本中的比例越来越高。审查性商业实践可以为我们指出数项解决此问题的途径。

目前,我们可以在亚马逊网站上以200美元的价格买到一架无人机,而全球最大的无人机生产厂家则是中国的大疆创新科技有限公司(DJI)。在此情况下,美国海军只能选择适应技术的迅速发展。

在展望自动化能力的普及时间时,我们应当考虑自动化工业的现状。很多人都在等待着无人驾驶汽车的出现,但却没有意识到目前自动化能力已经可以运用,其中既包括已经无所不在的技术,如全球定位系统(GPS)、防抱死制动系统(ABS)等,也包括近期开发的技术,如车道变化检测、驾驶员疲劳监测、前方防撞系统和自动并排泊车系统等。

自动化永远不会以“大爆炸”的方式发展。相反,自动化将从基本的自动化功能部件开始,以更为复杂的方式发展进步。虽然将这些部件集成进入某一系统的需求将始终存在,但部件本身将由各种资源提供。我们必须调整实践方式,从而实现更快速、效益更高的变化,吸纳来自非传统性防务供应界的技术。

传统的防务采购模式应当针对自动化系统而改变。我们必须采用开放架构方式,使们能够把自动化能力部件迅速集成于系统的整个使用周期。我们必须针对基本至高等保真度环境进行建模和模拟,运用开放架构式飞行测试系统,使我们在平台上进行集成测试之前首先常规性使用代用品。

随着发展,相关任务将需要更多的情报和信息;如果缺乏某种类型的自动化能力,这些行动将无法执行。我们的海上兵力将需要继续融合这些部件,以维持我们的优势。

六、未来无人系统之路

美国舰队目前面临的最大挑战,就是要跟上现代战争和击杀链的快速节奏。现代战争的进行,继续以对遍布整个战区的信息的集成为基础,而这些信息能够直接转化为可吸收的知识。我们的海军和海军陆战队官兵必须在此知识基础上展开行动。没有持久性、精确性和实时数据,我们的知识基础就会被削弱。如果继续依赖于来自单个传感器的片段性信息,我们将无法维护作战优势。

在所有地面力量将无人机作为编制性设施加以运用、海上舰艇运用一个或者数个无人系统全面获取战场的整体形态的情况下,我们的目标就是要在其间占有一席之地。将无人机恰当地融入现有传感器和有人平台,将为作战人员提供能够填补差距的能力,最大限度地捕捉对手的行为方式。

海军部长雷·马伯斯(RayMabus)在四月份举办的“海军协会海空天座谈会”上发言指出:“无人系统特别是自动化无人系统(的运用),必将在不断扩展的领域内成为新常态。”

海军部将很快任命一位负责无人系统事务的副助理部长,推进无人系统相关工作的发展,同时将成立负责无人系统事务的新办公室。这些组织性变化,以及技术和采购工作的持续推进,将确保海军部有效地明确和优化能力差距,并通过无人系统加以弥补。

同资源支持方、作战人员以及很多从事无人系统能力发展和输送的部门共同合作,我们将确保海上部队能够实施以“前沿、接触、准备”为原则的战略。

 

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