来源:航空工业信息网、航空简报公众号,作者:远航
综合2016年世界无人机领域发展的整体情况,航空工业信息网评出了2016年国家地区或军方新发生的四个具有代表性的无人机发展战略或路线图,它们分别是:
1.丹麦的国家无人机发展战略,2016年9月发布。这是欧洲首个国家层面的无人机发展战略
作为国家战略,丹麦国家将出资960万美元将位于安徒生机场(HAC Airport)的丹麦无人机系统试验中心打造成国际无人机技术研发和试验中心,推动无人机在丹麦的安全稳定研发和使用,使丹麦成为欧洲在无人机领域的先行国家。作为国家战略的一部分,南丹麦大学将在试验中心出资兴建一个复合材料实验室、集成实验室和3D雷达系统实验室。丹麦政府在国家战略中提出了6个宏伟目标:加强无人机技术的研发、建立具有国际吸引力的无人机技术试验设施、推动无人机在公共部门的应用、加强有关无人机研发和使用方面的教育活动、国家参与无人机技术国际标准化进程、以及丹麦无人机研究活动和无人机系统工业的国家化,并提出了23项倡议以推动目标的实现。
2.欧洲通用无人机项目--"欧洲中空长航时无人机系统"(MALE RPAS)项目定义研究,2016年9月开始新的阶段
该项目由欧洲联合军备合作组织(OCCAR)正式向空客防务与空间公司、达索航空公司和莱奥纳多公司发布,为期两年,参与国包括法国、德国、意大利、西班牙。MALE RPAS的主要任务是武装情报、监视、目标获取和侦察(ISTAR),在欧洲人口稠密的环境中进行空中交通集成和认证是项目的一个关键目标。按计划,该项目将于2018年进入研制阶段,原型机2023年初首飞,2025年首个系统交付。
3.美国空军《小型无人机系统飞行计划:2016-2036》,2016年5月发布,这是美国空军的小型无人机系统的飞行计划
计划中的无人机比“捕食者”和“死神”小,美国空军希望利用这种无人机作为主要的监视手段,并以此作为空军ISR的基石。该飞行计划概述了空军使用目前的机队和购买新无人机的优先事项。计划认为,未来的小型无人机系统需要提高视线外飞行能力、改善网络的可靠性和安全性、增大远程续航力和自主性。未来无人机必须能在高对抗环境中使用。
4.美国海军无人系统路线图,2016年10月起草中。美国海军部希望通过此路线图将无人技术整合到海军现有的采办、规划或作战计划中
路线图由海军部长助理办公室(DASN)无人系统办公室负责起草,海军陆战队弗兰克·凯蒂是该部门负责人,这是其第一版路线图,另路线图的编制团队未来可能向工业部门开放。路线图不包括项目级的计划或者需求,但会对时间进度和资源投入等提出建议,以帮助海军将无人系统融入现有的投资计划。DASN无人系统办公室设立三个工作组编制路线图。第一组5月份成立于海军军事学院,任务是研究2030年前无人系统是如何使用的;第二组7月份成立于圣地亚哥,任务是重点识别2030年前无人系统在技术、法律、伦理、政策等方面面临的问题;第三组9月份成立于海军军事学院,任务是制定行动计划以解决上述问题。路线图具体发布时间尚未确定。无人系统办公室未来的努力方向是实现空中优势、水下优势和地面优势;发展跨域无人系统,可能是由潜艇或无人潜航器发射筒发射的无人机,也可能是海底行走的机器人,既可以在岸上行走也可以在陆上行走,并具有无人集群能力。
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来源:电科小氙,作者:于金华
1、引言
无人机系统的不对称优势大大提高了美空军的作战效能,同时为美空军提供了一种辅助持久打击能力。然而,随着技术的快速发展,无人机系统在各国普遍使用,美空军的这种优势在逐渐消失。为了维护美国的空前军事优势,满足作战需要,美空军积极开展小型无人机系统(SUAS)创新应用研究。
2016年5月17日,美国空军正式发布了其未来20年小型无人机系统路线图——《2016—2036年小型无人机系统飞行计划》。该计划提供了一个雄心勃勃但又现实的愿景,总结了美国小型无人机系统的发展现状,明确了小型无人机未来的创新作战概念和作战任务,并给出了未来发展小型无人机发展在经济性、互操作性、模块化、安全、通信等系统特性方面的考量。
2、发展现状
美空军把重量小于1320磅的无人机称作小型无人机系统(如表1),代表机型主要有“大乌鸦”AE(RQ-11B)、 “美洲狮”AE(RQ-20A)、 “黄蜂”AE(RQ-12A)、“扫描鹰”、“气象侦察兵”、“黑杰克”(RQ-21A)无人机等。这些系统主要由特种战术小队和安全部队使用。一直以来,美空军把这些系统用于有限的战术目的,但是,小型无人机系统未来将有潜力执行更大范围的全谱任务。
表1 美空军代表性SUAS平台分类
小型无人机系统已证明其在战场上的价值,它可以为战术地面单元提供可以采取行动的实时信息。它们为指挥官和作战人员提供态势感知,避免造成人员伤亡,这是空地战方面的巨大技术进步。当前的小型无人机系统为地面部队提供了一种便捷易用的侦察、监视和目标捕获能力。常规作战和特种作战部队、安全部队、战斗照相大队和空军特别调查局都使用小型无人机系统,提供点、路线和环境侦察、目标捕获和发展、战损评估以及其他创新应用。此外,信号情报有效载荷的小型化使情报采集能力呈指数增长,进一步提高了小型无人机系统在战斗环境中的应用。
图1 美空军特种作战司令部小型无人机系统系列设想
3、作战概念(CONOPS)创新
随着尺寸、重量和功耗以及有效载荷冷却(SWaP-C)和速度、范围和持久性(SRaP)技术的进步,利用小型无人机系统可扩展或增强当前和未来的作战概念。小型无人机系统将通过“改变游戏规则”的概念来增强或重新定义空中力量的利用,包括蜂群、编队、“忠实僚机”以及诱饵。
(1)蜂群
无人机蜂群是由小型的不相互依赖的无人机组成的智能群,它们通过自主通信协调其操作,实现目标,在这个过程中,有时需要人类监督,有时不需要。无人系统蜂群具有多种攻防应用,对军事作战具有巨大的潜在影响。低成本无人机蜂群通过协调、协同工作,可以替代单个高成本多任务无人机执行任务。它可为战场带来更大的规模、协同、情报、速度、弹性和响应能力,增强作战人员的能力,获得决定性优势。
图2 蜂群作战概念(许可环境)
图3 蜂群作战概念(A2AD环境)(2)编队
与蜂群概念不同,小型无人机系统可能与有人或者无人系统进行编队,同时保持某种级别的“在环路”控制。编队需要由远程驾驶或者有人飞机机组人员对小型无人机系统和/或相关机载传感器的指挥控制,并能够主动将控制权交给其他实体。《美国国防部2013无人系统路线图》将此概念称之为“有人无人系统编队”。
(3)“忠诚僚机”
“忠诚僚机”作战概念是指小型无人机系统作为僚机配合作为长机的有人作战飞机,提高整个作战效能。长机通过对武器化小型无人机的控制,扩展总的弹药量;隐身飞机通过让僚机执行最容易被探测到的任务来避免暴露自身的位置信息;僚机充当远程传感器、“射手”或者诱饵,提高长机的灵活性和生存性,从而扩展在高危险环境执行持久作战的能力。
图4 蜂群、编队及“忠实僚机”比较(4)诱饵
小型无人机系统成本低,非常适于执行诱饵任务。小型无人机作为诱饵可能主动发射无线电信号、红外信号或者其他信号来欺骗敌人,并吸引其偏离主要任务。通过利用蜂群的分散特性,一部分小型无人机能够提供诱饵目标欺骗敌人,而其他则干扰或者摧毁目标综合防空系统。
4、作战任务扩展
未来小型无人机系统执行的作战任务主要包括压制/摧毁敌防空、打击协同与侦察、反无人系统、超视距、“栖息和凝视”、传感器空投、机载分层网络、核武器企业作战支持以及信息优势等。
(1)压制/摧毁敌防空(SEAD/DEAD)
小型无人机系统非常适合执行压制/摧毁敌防空任务。小型无人机系统与有人或者遥控驾驶平台进行编队,能够灵活地打击敌方防空能力;空射小型无人机系统有效载荷可以根据任务提供能力组合,以探测、干扰、消除和/或摧毁敌防空系统;蜂群小型无人机系统将渗透并压制敌综合防空系统或者将其注意力从高价值资产目标上转移开。杀伤性或者武装小型无人机系统将会在有人或者远程驾驶平台之前部署,这样就可以提高任务的成功概率,减少对抗大规模敌方部队时造成的伤亡事件。
(2)打击协同与侦察(SCAR)
打击协同与侦察任务是在预先确定的地理区域内的飞行任务,它提供交互式指挥控制功能,协调空中封锁、探测并攻击机会目标、最小化附带损伤以及提供即时战损评估。小型无人机系统适合执行打击协同与侦察任务,它可以延长主平台在反介入/区域拒止环境下工作和存活的时间,并通过各种传感器组合支持综合防空系统渗透。
(3)反无人机系统(C-UAS)
小型无人机系统不像大型无人机系统那么容易被发现、锁定和跟踪,必须优先投资开发针对敌小型无人机系统的对抗措施,如先进干扰机、地基和机载雷达,以欺骗或者摧毁敌方系统。反无人机系统能力不只限于地面解决方案,随着技术和作战概念的发展进步,美空军将利用包括小型无人机系统在内的机载反无人机系统能力。
(4)超视距通信
小型无人机系统不能超视距工作,影响了其潜在能力的发挥。可通过空中飞行器中继(AVR)项目让有人或者无人平台利用现有的蜂窝电话体系结构或者轴辐/转交模式来实现超视距能力。利用多个现有通信中继平台可以增强小型无人机系统的作战行动。
(5)“栖息和凝视”
空射小型无人机系统适合对遥远恶劣环境地区(尤其是在反介入/区域拒止环境)实施持久监视。未来小型无人机系统可能会通过“栖息”在靠近网络注入点和利用本地空天资产传送敌方数据的方式,实施赛博监视和网络攻击。
(6)传感器空投
无人值守地面传感器系统使用的传感器类型不同,因而能力也不同。无人系统能够将传感器安置在敌方领土纵深位置和补给路线上,从而增强持久监视活动和目标识别能力,同时不会使作战人员陷入危险。未来小型无人机系统很适合渗透进拒止的战场空间,精确部署无人值守地面传感器和非动能能力,在敌方指挥控制和综合防空系统被拒止或者击溃之前,提供重要的高价值情报信息。
(7)机载分层网络(ALN)
随着电子学发现、接口设计以及自适应协议的发展,利用自组织和自愈网状网络可更好地实现多平台、多传感器小型无人机系统网络,从而支持诸如蜂群这样的作战概念。这些机载分层网络支持多种类型的传感器数据类型,这些数据将构建一种更为局部化的通用作战图,实现更为全面的态势感知。
图5 可能的机载分层网络结构
(8)核武器企业作战支持
小型无人机系统还可能用于增强多种安全任务,如武器存储区域或者主要作战基地的周边安全。由于洲际弹道导弹复合体的规模巨大且位置偏远,小型无人机系统很适合在例行和紧急状态下用于增强安全态势感知。它还可用于增强主要作战基地的武器存储区域的安全任务。
(9)信息优势
在现代快速多变的信息环境中,最为重要的是战斗指挥官能够掌握来自全世界任何位置的详细的态势感知信息。小型无人机系统向指挥官快速发送静态图像和动态视频,从而使指挥官更快速地作出决策。
5、小结
美国空军目前正面临着预算紧缩和人力资源减少的挑战,小型无人机系统可替代中等飞行高度的飞行器,成本低且生命周期长。与大型无人机相比,小型无人机系统同样可以用于持续的情报、监视与侦察(ISR)以及打击,并作为力量倍增器与有人驾驶飞机协同战斗。近几次的作战证明了小型无人机系统的实用性和战术灵活性。技术的进步实现了有效载荷的小型化,增加了持久性,扩展了超视距通信。技术创新再加上作战概念的扩展,不只针对反无人机系统的应用,还涵盖小型无人机系统在反介入/区域拒止环境中的新应用。
小型无人机系统飞行计划清晰阐明了在其持续开发、运行和维持方面的设想和策略,旨在提高战术级到战略级的联合部队能力。面对有限的财政预算环境,把小型无人机系统与现有资产集成,会以相对低的成本提高打击能力。在竞争环境中,为实现非对称优势,美空军需加大力度进行小型无人机系统战略创新。小型无人机系统飞行计划努力使创新与作战概念结合,把小型无人机系统作为ISR的基石,以最大化空军的ISR核心能力。
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