美国“马赛克战”体系中无人机技术发展分析
2020-11-12 09:45:43 作者 : 朱超磊 袁成 来源 : 海鹰资讯警用装备网讯: 引言
近年来,随着新型战机研发成本与周期成倍增长,中俄先进防空体系与远程打击武器迅速发展,“反介入/区域拒止”威胁日益提升,美国正在逐渐丧失其在军事领域的非对称作战优势。2017年,美《国家安全战略》首次明确将中俄作为其主要对手,战略重心开始向大国竞争转移。此背景下,2017年8月,美国国防预先研究计划局(DARPA)提出“马赛克战”体系,旨在通过构建适应强敌竞争环境的新型动态分布作战架构,重塑未来战场作战模式,形成新时期下军事作战领域的非对称优势。
随着先进的飞控、载荷、动力等技术不断发展,无人机作战能力持续提升。但受限于互操作性低、自主决策能力差。生存能力不足等问题,当前无人机多在非对称战场环境下执行情监侦、定点清除等简单任务,难以充当主要作战装备在强对抗环境发挥作用。无人机装备具有研发周期短、新技术更新快等优势,结合“马赛克战”体系特征,形成了对其技术发展的全新驱动,推动了无人机在强对抗环境下作战能力的快速生成。
“马赛克战”与无人机相关技术发展
DARPA等机构开展多项“马赛克战”体系相关的无人机项目研究,不断加快技术开发,积极推进美军新型空战体系构建。文章第一部分通过研究美国“马赛克战”体系下典型无人机相关项目,梳理其在架构、指控、通信等领域的关键技术进展,形成对“马赛克战”体系下无人机任务能力的认识与理解。
1、“马赛克战”概述
“马赛克战”提出将传统复杂兵力系统划分为多个功能单一、具备良好互操作性的最小实际作战要素,利用先进的通信网络实现行动区域内的各类作战要素的组合,将单一“观察、判断、决策、执行”杀伤链转化为物理和功能高度分散、灵活机动、动态协同的“杀伤网”。通过结合人员指挥与机器决策优势,“马赛克战”体系实现了力量快速生成和重组。作战任务下达时,依靠快速组织作战要素构成所需作战能力,大大提升对手的预测成本和防御难度。作战单元出现损毁时,依靠自适应动态重构,快速形成新的作战能力,达到作战体系的弹性抗毁目标。
图1 “马赛克战”体系下杀伤链转化为杀伤网
“马赛克战”牵引的无人机装备技术发展呈现网络化、分散化、低成本、智能化等特征,实现协同层级由平台级向功能级延伸,形成指控体系扁平化和作战功能去中心化的联合多域杀伤力。由此可以解决美军兼顾高端和低端战争的装备体系难题,权衡装备成本、性能与功能需求,适应新技术快速发展与应用趋势,降低以网络为中心的体系架构脆弱性。
2、“马赛克战”相关无人机技术发展概述
DARPA主导的“马赛克战”已成为其“系统之系统”(SoS)作战体系的顶层核心,该理念并非人为地将“碎片化”分布式平台组合成刚性整体,而是基于“马赛克战”建立功能分散的作战“资源池”,构建自适应通信网络形成“资源”间高效协作互通,变革指挥控制及任务调配机制,快速形成作战能力。基于以上要求,美国开展了大量“马赛克战”与无人机相关的项目研究,既有对“分布式作战”、“多域作战”等作战概念继承发展,也有面向“马赛克战”体系开展的新的项目。下面从体系架构技术、指挥控制技术、通信网络技术三个方面进行相关项目介绍。
图2 “马赛克战”相关无人机项目梳理
01、体系架构技术
“马赛克战”提出了一种面向体系作战的新型作战样式,对系统集成扩展能力与互操作性提出了更高要求,美国开展多项“马赛克战”体系下的无人机体系架构技术研究,包括分布式作战技术探索,通过将传统集成化任务载荷分配在多类异构无人机平台,实现战场资源灵活部署,增加强对抗战场环境下装备损耗的可承受性;开放式体系架构技术研究,通过开发通用化的标准和协议,实现有人、无人等多种作战单元高效数据互通,实现装备体系化协同作战能力;通过开展异构单元自适应架构研究,实现“杀伤链”灵活重组和多路径杀伤效果,形成自适应动态“杀伤网”,实现快速响应、难以预测的作战效果。相关项目如下:
2014年,DARPA启动“拒止环境中协同作战”(CODE)项目,旨在开发先进的自主辅助决策算法和集群协同监控系统,提升美无人机系统在拒止环境或复杂电磁环境下的高效协同交互能力,降低任务所需通信带宽与人类指挥人员决策认知负担。项目开展了带宽和通信受限场景下模块化软件架构开发,无人机自主与协同任务能力开发,人机交互架构开发等工作。并针对无人机战术侦察、反水面战、打击防空阵地三类典型场景实施了虚实结合的全任务能力飞行验证,验证了单人指挥编队无人机执行侦察、识别及打击任务的能力。
2015年3月,DARPA提出 “体系集成技术与试验”(SoSITE)项目,该项目基于分布式空战概念,将红外/光电、武器、电子战、数据链等多种任务载荷分解为多种有人和无人机平台,并构建平台间高效实时通信网络和基于能力成本协调的任务分配机制,运用战场成员自主管理系统极大提升分布式作战效果。开发通用开放式体系架构标准与工具,发展多种可快速更换和集成的通用性组件与平台,极大提升有人-无人作战平台互操作性,加速先进任务系统新技术的开发与应用。
图3 SoSITE项目架构演化
2015年10月,DARPA提出“跨域海上监视和瞄准系统”(CDMaST)项目,并于2017顺利转入第二阶段。该项目旨在研究跨网络连接海上有人-无人系统及任务系统的新型体系架构,实现分布式系统的高效跨域协同,提升区域拒止海洋环境中海上作战体系的适应性与作战能力。项目建立了“分布式实验环境(DE2)”,构建实装-虚拟-构造(L-V-C)测试开发平台,探索了集成分布式无人系统、先进传感器、弹性通信网络和新兴远程武器系统等多项关键技术,构建和优化包含大量低成本,可升级有人-无人平台的海上作战体系架构,利用平台间高效协同形成综合化广域海上控制能力,提升敌识别和决策成本,获得体系化压制效果。
2015年11月,DARPA提出“复杂适应系统组合和设计环境”(CASCADE)项目,面向包含无人机的跨时空的复杂动态体系,研究可理解系统组件交互行为的数学方法。运用运筹学、范畴论、拓扑学等理论,构建系统成员统一的行为视图,形成用于复杂的自适应系统组成和设计的形式语言,构建融合作战网络,实现有人-无人系统数据与资源的实时共享。同时建立具备动态识别和调整能力的功能框架,通过任意的系统组件对系统行为进行统一分析,促进复杂系统架构集成和行为预测评估,提升系统对高动态可变环境的实时响应能力。
2016年12月,DARPA提出了“进攻性蜂群使能技术”(OFFSET)项目,针对复杂城市作战环境,计划开展由250个异构无人机和地面机器人组成的集群架构技术开发与能力验证。项目重点开展集群作战战术、人机协同能力、自主智能水平、软件算法开发、模拟环境与平台开发等研究工作。采用开放式合作方式,由系统集成商诺格公司和雷锡恩BBN技术公司负责开展集群架构、模拟环境及实物测试平台开发,同时吸引多个合作开发商将其集群战术与算法集成到该平台进行竞赛,推动先进技术应用与集成。2020年4月,DARPA发布了第5轮“蜂群冲刺”合同,项目目前已完成了包括自主性、人机接口与交互、模拟环境技术验证等多项技术的研究与验证工作。
2018年7月,DARPA公布了“自适应跨域杀伤网”(ACK)项目,针对“马赛克战”体系下大量分布异构有-无人平台通信、侦察、打击等任务能力的跨域协同需求,开发半自主多域自适应请求服务(MARS)软件,通过软件自主识别能力和人机交互界面,辅助作战人员快速识别可用战场资源,并根据指定作战任务快速形成不同平台和能力的作战效能评估,协助作战人员开展快速决策,生成基于“杀伤网”的最优行动方案。
图4 自适应跨域杀伤网示意图
02、指挥控制技术
“马赛克战”提出了“去中心化”战场组织形态,强调指控体系扁平化,将传统自上而下的指控网络转化为更加灵活的作战授权分级机制,实现战区内作战单元对战场资源的灵活调用。美军对“马赛克”相关无人机指控技术主要开展了三个方面研究,包括复杂体系作战规划与管理技术,以解决跨域协同作战场景下,大量异构分布式无人作战单元的作战任务规划与战场管理难题;高实时性动态弹性指挥控制网络技术发展,以应对作战环境的不断变化产生的“马赛克战”无人机作战单元的动态重构需求;有人-无人战场协同能力发展,利用无人机自主智能技术,构建良好的人机交互与任务协调机制,加速形成一体化作战能力。相关研究项目如下:
2014年2月,DARPA提出了“分布式战斗管理”(DBM)项目,面向当前日益复杂的作战体系(包含大量无人机、导弹、机载设备)引起的高对抗环境中的态势理解、规划决策、战斗管理难题。开展分布式自适应规划控制、分布式态势感知、高效人机交互界面研究,开发自动化决策辅助工具和无人机自动控制算法,利用有限带宽战术数据链高效实时处理分发作战数据,协助空中战斗管理人员和飞行员管理空空与空地战斗,项目开展多次大规模虚拟和现实联合飞行试验,验证了实时任务管理及网络对抗环境态势理解系统能力。
2015年2月,DARPA提出了“对抗环境下的弹性同步规划和评估”(RSPACE)项目,设计构建通信网络动态变化的战场环境弹性指挥控制(C2)架构,项目预期提供三项关键能力,包括针对未来战场,提供近千余种无人机等作战单元的自主信息管理与协调能力;开发基于异构分布式作战平台的弹性调度技术;充分利用计算机能力提升以人为中心的决策效率。BAE系统公司为该项目开发了包含可视化界面和实时警报功能的“分布式交互命令和控制工具”(DIRECT)软件,可融合多类分布式空中平台态势,为操作员制定计划和执行任务提供有效信息支持。在通信受限或不可靠环境下,软件会自动将任务带宽需求调为最小,极大提升作战网络鲁棒性。
2018年10月,美国空军研究实验室(AFRL)战略发展规划和实验(SDPE)办公室根据空军需求启动了自主无人原型机 “天空博格人” (Skyborg)项目,旨在开发无人机通用的人工智能算法平台,提升未来无人作战飞机的智能化指控与复杂空战任务能力。项目提出了多项无人机自主能力要求,包括自主起降,自主避障,躲避危险气象条件能力;基于作战环境的自适应任务规划能力等。AFRL已为该计划开展大量基础研究工作,并于2019年以来选用小型喷气式无人机测试解决方案(RATS)和复杂环境自主性测试(TACE)软件包开展了多项飞行测试。美空军目前正在寻找适用于该项目的无人机平台,科拉托斯公司的XQ-58A与波音公司的“空中力量编组(ATS)”无人机均计划参与竞标,项目预计于2021年实现原型机首飞,2023年具备初始作战能力,“天空博格人”系统有望成为美军未来无人机空战能力核心。
2019年5月, DARPA启动了“空战演变” (ACE)项目以支撑“马赛克战”体系构建,项目旨在运用人工智能等技术开展空中视距内自主格斗控制算法开发与验证,探索有人和无人平台自主执行高动态非线性复杂空战任务能力。主要研究工作分为四项,包括基于单机或编队的局部行为自主空战算法研究;开展模拟实验,测试飞行员在局部空战行为中对自主系统的信任度;开展基于大型演习数据的全局行为自主化系统空战系统研究;搭建全尺寸飞行器试验平台,融合自主空战算法,开展飞行试验。DARPA期望通过该项目研究提升飞行员对自主系统的信任度,运用机器自主技术执行更多的复杂空战任务,提升有人-无人作战单元协同效率,适应未来无人机自主化作战需求。
2019年12月,DAPRA提出了“小型作战单元体系增强”(SESU)项目,旨在运用小型无人机集群技术为美国陆军营、连级部队提供异构分布式作战系统,协助执行侦察、打击等任务,以应对未来敌反介入/区域拒止(A2/AD)能力威胁。项目主要聚焦于两个关键技术领域,首先开展自适应指挥控制(C2)技术开发,为搭载不同传感器和武器载荷的低成本空地无人平台提供高效的任务规划与协调能力;其次是基于小型分布式平台作战需求,开发新型低成本传感器、作动器、武器载荷等,提升系统作战任务能力。
03、通信网络技术
未来强对抗、动态变化的战场环境对“马赛克战”体系下无人机通信网络多跳中继、异构数据互通、跨域协同、节点容量等能力提出了更高要求,DARPA在网络协议、信息交互技术、通信距离、容量、时延及安全性等方面开展多项研究工作,以构建支撑“马赛克战”体系的弹性自适应通信网络。包括开发网络数据管理工具,实现多类协议、波形数据互传,提升网络兼容性和互操作性难题;开展动态自适应组网技术研究,针对复杂任务需求和战场环境变化,实时调整网络参数,实现通信资源优化配置。相关研究项目如下:
2014年1月,DARPA提出了 “竞争环境中的通信”(C2E)项目,针对战场日益增加的无人机装备产生的通信网络抗干扰、低可探测性需求,开发新型自适应通信网络系统,实现不同类型、波形、协议的作战飞机间的互联互通。同时参考智能手机网络架构模型,采用开放自适应通信网络开发环境,支持第三方技术和功能的快速开发,加速新技术应用。系统采用模块化硬件平台,针对不同平台进行软件开发,加速现有装备融入新型通信网络,也支持不同波形和协议设备的互联互通,提升异构平台网络兼容性。
2015年10月,DARPA发布“任务优化动态适应网络”(DyNAMO)项目征集,旨在解决战场有人、无人机日益增加引起的通信网络互操作难题,以及敌电子战系统不断发展产生的复杂空战通信环境威胁。项目提出针对未来分布式作战需求下的跨域动态自适应网络技术研究,通过动态调整无线电参数以适应不断变化的传输需求和网络环境,提升通信网络鲁棒性,增加传输带宽和速率。同时针对已有的异构平台和专用网络,开发相应软件实现网络信息共享,提升网络兼容性。项目计划采用C2E项目开发的开放性架构无线电硬件平台,开展海军和海军陆战队多平台系统兼容性通信测试,验证图像、目标指示等多种射频数据信息的连通性与处理能力。
2020年6月,DARPA提出了弹性分布式“马赛克”通信计划,项目针对美军传统远程战术通信天线及放大器重量大、成本高、易受干扰等缺陷,提出运用空间分布的小型低成本信号收发模块替代传统能量、功率高度集中的天线及增益模块,构建具备移动、自组织、自修复特征的“马赛克”通信网络,为单兵、舰船、有无人作战飞机、卫星等海陆空作战单元提供弹性、低成本、抗干扰远距通信能力。项目计划开展系统设计、性能验证和架构开发三个阶段研究,研究周期45个月。
图5 弹性分布式“马赛克”通信示意图
此外,DARPA还开展了多项与无人机相关的其他技术研究,用于支撑“马赛克战”理念应用与发展。例如,开展“导引头低成本转化” (SECTR)项目,为小型空射平台提供在较少外部信息支持下截获目标的新型导引头传感器和制导技术。开展“竞争环境目标识别与适应” (TRACE)项目,运用机器算法提升有人和无人机平台对于复杂环境和密集目标的雷达识别精度等。
3、总结
DARPA等机构开展大量研究与验证工作,推动“马赛克”体系下无人机在作战功能分解、跨域自主规划协同、弹性通信网络架构、高效人机交互、集群战术与能力、编队协同与控制、智能自主决策等领域技术的快速发展,为开发具备“马赛克战”特征的无人机平台装备提供了大量技术基础,推动了无人机集群、“忠诚僚机”等作战平台的发展,加速形成强对抗环境下分布式异构无人机的电子战、制空作战、防空压制与摧毁等多种作战能力。
典型 “马赛克战”无人机平台
构建具备实战能力的“马赛克战”体系,需要无人机平台提供支撑。传统无人机装备多基于特定作战任务目标与场景开发,功能与接口固化,难以满足相应能力要求。为推动新技术应用,加速构建“马赛克战”体系能力,美国开展了多种具备分布、低成本、动态协同特征的无人机装备型号发展,本文选取典型平台进行介绍。
1、小精灵无人机项目
随着竞争对手远距探测和攻击能力不断提升,“反介入/区域拒止”威胁逐渐加强,为降低装备研发成本和周期,提升空中无人装备灵活的远距打击能力,DARPA 于2015年8月提出了小精灵项目,项目总周期43个月,合同总额6 400万美元。目标是运用分布式作战理念,采用低成本可复用空中小型化作战平台,可携带侦察等模块化任务载荷,由载机携带至战区附近进行发射和回收,极大降低作战单元成本,提升作战灵活性[23]。项目计划研究三类关键技术,包括安全可靠的空中发射与回收技术;低成本、多用途,有限寿命周期的机身框架设计技术;高精度飞控导航与地面跟踪技术。
DARPA于2016年授予了洛马等四家公司小精灵无人机系统第一阶段项目合同,设想利用轰炸机、运输机或者战斗机实现空中批量发射,任务完成后由C-130运输机进行空中回收,第一阶段计划完成空中发射回收技术、发射平台集成方案、高精度飞控导航等关键技术研究。
DARPA于2017年授予了戴内提克斯公司和通用原子公司小精灵无人机第二阶段研发合同,两家公司分别开展其全尺寸演示系统的初步方案设计,并完成各系统部件的风险测试工作。DARPA于2018年授予了戴内提克斯公司小精灵无人机项目总额3 860万美元,时长21个月的第三阶段合同,计划完成无人机的研发、制造、分系统测试及集成后的原型机试飞与回收验证。同时,美空军计划从F-22和F-35战斗机上发射和回收小精灵无人机,以提升其领空穿透能力,增加战斗机情监侦任务范围。
小精灵无人机翼展3.48 m,重680 kg,最大任务载荷65 kg,最大发射高度12 192 m,最大回收高度6 096 m,最大巡航速度大于马赫数0.6。每架载机能搭载16架小精灵无人机,每架机可完成20次发射回收,每次任务完成后24 h内可以实现重新部署,拟采用机械臂在空中抓取无人机后拖入机舱实现回收。无人机可搭载光电/红外成像系统,合成孔径雷达,激光指示器,电子战支援与电子攻击载荷等。
图6 小精灵回收示意图
2019年1月,编号为X-61A的小精灵项目无人机在美国犹他州杜威试验场进行了首飞,无人机由C-130A运输机发射后,飞行1 h 4 1min,但在地面回收阶段由于主降落伞未正常打开,损失1架验证机。2019年11月,戴内提克斯公司完成了包括地面模拟、空中发射与回收、指挥控制、飞行数据采集在内的全部测试工作,并演示了30 min内发射和回收4架X-61A的任务能力。目前4架原型机运行状态良好,预计在2020年开展第二阶段飞行测试工作。
2、忠诚僚机相关项目
随着战场环境日益复杂,敌侦察及防空能力不断增强,造价昂贵的战斗机已经无法满足未来作战需求。美国空军实验室于2015年发布BAA公告提出开展忠诚僚机概念研究,旨在运用先进的人工智能,先进的指挥控制和无人机平台技术,开发能够在未来拒止环境中与有人作战飞机开展编队协同,执行侦察、电子战、打击等多种任务的无人机,由此提升有人机作战能力,减少高价值战场资源损耗。
美空军实验室计划分阶段开展具备自主能力的无人机僚机技术研究,2020年,验证无人僚机携带武器并作为目标指示平台协助有人战斗机平台开展对地打击任务的能力。2022年,开展有人-无人编队对敌空中防御压制能力(SEAD)验证,使无人机充当武器平台、目标指示平台、情监侦平台、信息融合平台、诱饵平台等多种功能,可通过四代机无人化改装,实现跨代有-无人机协同编队,优势互补。以美国“空军研究实验室”和波音公司为主,开展了大量“忠诚僚机”相关项目研究工作。
01、“低成本可消耗飞机技术(LCAAT)”项目
2015年,美空军宣布启动 “低成本可消耗”(LCAAT)无人机项目,旨在应对日趋复杂的战场环境和国防预算持续缩减压力,开发高性能、低成本无人作战飞机,未来替代或协助有人机执行侦察、电子战、打击等多种作战任务。同年9月,美空军研究实验室挑选6家集成供应商开展概念方案设计、验证机制造和试飞验证。
2016年7月,空军实验室选定科拉托斯公司授予开发合同,用于研发和制造3架验证机。2017年6月,科拉托斯公司在巴黎航展展示了其编号为XQ-222的验证机模型。同年7月,该机编号更改为XQ-58A。2019年3月,XQ-58A无人机在美国亚利桑那州尤马试验场完成了76 min的首飞任务。2019年10月,的第三次试飞着陆过程缓冲系统出现问题,导致无人机出现损坏,生产合同计划推迟。2020年1月,XQ-58A完成第四次试飞工作,验证了49项测试内容。2020年2月,科拉托斯公司宣布在与美空军研究实验室开展技术演示验证的同时启动批量生产程序,计划在2021年第一季度交付首批12架无人机。
XQ-58A是一种远程高亚声速隐身作战无人机,机长8.84m,翼展6.7m,最大飞行高度13716m,最大飞行速度Ma0.85,航程超过3 400km,有效载荷不低于230 kg,包含内埋弹仓和翼下载荷,配装一台涡扇发动机。可通过跑道起降,也可由火箭助推,导轨发射。XQ-58A采用的开放式任务架构,可针对不同任务需求换装不同载荷模块,执行制空作战、防空压制、电子战、情监侦等多种作战任务,提升有无人协同作战能力。
图7 科拉托斯公司XQ-58A无人机
项目通过有限寿命开发、模块化任务载荷选配、先进低成本制造技术等大大降低了开发成本,满足了美空军对于低成本可消耗无人机的要求,最低单价目标不超过200万美元。同时采用更好的设计工具,优化制造流程,使得从合同授出到首飞只使用了两年半时间,大大缩短了研制周期,加速了新技术应用。
02、空中力量编组系统(ATS)项目
2019年2月,波音澳大利亚公司在阿瓦隆航空展上推出了名为空中力量编组系统(ATS)的平台,项目由波音公司与澳大利亚超过35个合作方共同开发,未来将作为忠诚僚机平台装备澳大利亚皇家空军,这也是波音公司为全球国防市场开发ATS平台的基础。该平台是由人工智能技术驱动的高度自主的模块化定制无人机平台,可以作为军用战机的僚机,协助其执行情监侦、战术预警等多种任务,实现作战能力倍增。
ATS平台采用数字孪生设计技术,波音公司建立了结构、机载系统,任务能力及全生命周期的实时数字模型,在不同任务场景下模拟开展数千次试飞,以测试机体和任务系统能力。波音公司已在15个自主试验平台上开展了包括自主控制、数据融合、侦察与避障等技术研究,并于2019年11月完成了试验机首飞,测试了高速下无人机的安全沟通和协调能力。波音借助多种设计和开发手段,极大缩短了研发周期,降低了研发成本。2020年2月,波音澳大利亚分公司完成了三架ATS原型机机身结构组装。2020年5月,波音公司公布了其制造的首架原型机,按计划将在2020年内开展原型机首飞。
图8 波音空中力量编组系统(ATS)无人机
ATS无人机采用后掠上单翼,V型尾翼布局,机身采用波音公司有史以来最大的单件树脂灌注复合材料,进气道位于机身两侧,机长11.58 m,最大航程3 700 km,具有较小雷达反射截面和良好的高亚声速飞行性能。无人机采用特殊的模块化设计方案,可以快速更换的机鼻提供了1.5 km3容积,并配备了开放式架构载荷接口,可以按照客户需求开发指定类型的任务载荷,为多样化任务能力提供了灵活的平台条件。
在人工智能技术的支持下,ATS无人机具有高度自主控制与飞行能力,为有人-无人机编队飞行提供了安全保障,可与F/A-18E战斗机、F-35A战斗机、EA-18G电子战飞机、E-7A预警机和P-8A海上巡逻机等多型有人作战飞机组成编队,在强对抗环境下执行情监侦、电子战、对地打击等多种复杂作战任务。
启示建议
1、无人机技术推动“马赛克战”体系构建
传统战斗机系统集成度、研发周期和成本日益提升,加之有人平台过载、环境等条件受限,已无法满足“马赛克战”体系对平台灵活异构、强适应性、成本低等要求。无人机集群、忠诚僚机等相关技术的发展,提供了多类分布式作战平台形态,适用于大中小多类作战任务;快速低成本设计理念的运用大大缩短了设计周期,加速了新技术集成开发;人工智能和自适应通信网络技术的融合,实现了高效自主与动态协同。为构建“马赛克战”体系提供了良好的技术与能力载体,加速体系构建。
2、“马赛克战”加速无人机作战能力生成
无人机产生至今,多依靠其低成本、灵活部署等特点执行多种简单枯燥任务,尚未有效融入现有装备体系,形成颠覆战场形态的作战效果。究其原因,小型战术无人机多针对特定作战任务,型号多、类型杂,互操作性差,难以形成通用化作战能力;现有中大型无人机多采用以平台为核心的型号系列化发展路线,依靠改型获得新的作战能力,平台扩展性差,新技术应用难度高;未来新型无人作战飞机技术成熟度低,开发成本高、周期长,无法达到有人战斗机作战能力。
“马赛克战”的提出与应用变革了无人机装备的发展模式,从体系化作战角度出发,着眼大中小型无人机全寿命设计周期,采用分布式、标准化、通用化、模块化设计理念,形成多类型具有互操作性的武器化、传感器化无人机平台,开发适应性通信网络,依靠有-无人协同等概念降低对高端平台自主能力需求,基于现有技术成熟度快速形成无人机在强敌对抗环境下的作战能力,加速无人机融入现有装备体系。
3、无人化“马赛克战”变革未来战争形态
“马赛克战”体系下的未来空中战场将存在大量无人机装备,包含具备强突防与打击能力的攻击类无人机,具备强隐身特征的侦察类无人机,具备多频谱对抗能力的电子战无人机,具备高自主决策能力的空战无人机等。运用模块化设计和通用架构开发的无人机平台将具备更高的经济可承受、自适应任务能力,适用于多类作战环境与需求。未来,有人机与无人机协同执行任务或仅有无人机自主执行复杂作战任务或将成为常态。
4、未来需形成“马赛克战”有效应对
美国提出的“马赛克战”体系是对传统作战人员组织架构、装备技术发展、作战样式的颠覆式变革,通过引入人工智能等多种技术,结合自适应动态协调杀伤网,提升敌方战场预测和应对成本,对中俄“区域拒止/反介入”能力产生巨大威胁。针对由大量分布异构无人机组成的 “马赛克战”自适应杀伤网络,可以增强远距侦察预警能力,远程发现并压制摧毁敌武器和电子战载荷,损耗其攻击能力;采用面杀伤方式,运用集中式强杀伤武器对敌“马赛克战”作战单元及通信网络进行集中式打击;发展分布式作战能力,针对敌动态杀伤网络,形成点对点打击效果,降低应对成本。
美国提出“马赛克战”体系并将其作为新时期下军事作战与装备发展的顶层核心设计,势必对未来作战形式产生重大影响。本文梳理美国在无人机领域的相关项目研究,分析无人机与“马赛克战”相关技术研究进展及成果,形成对美国“马赛克战”体系下无人机装备发展的深刻认识,分析未来强对抗环境下无人机装备与技术发展方向,为我国无人机装备作战能力提升提供启示建议,推进我国在未来无人机发展新赛道上快速形成技术积累与革新。
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