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美军无人“蜂群”作战技术

 Yoke8 2016-12-21

第27期 战略纵横丨美军无人“蜂群”作战技术

导读

自第二次世界大战开始,武器装备发展呈现出两种趋势,即大规模和精确化。就常规武器而言,大量使用高技术、占据军事技术优势已成为现代战争的致胜因素。长期以来,美军依赖高投入研制成功了精确制导武器、高密度通信网络、远程传感器等高技术武器装备,在以海湾战争为代表的现代战争中展现出了空前的威力。在现有军力投射模式困境的基础上,美军提出了以无人机为核心的“蜂群”作战技术,该技术代表了未来无人战争的发展趋势。




美军无人“蜂群”作战技术发展分析


■ 陈方舟 黄靖皓


随着军事高技术在世界范围内的传播与扩散,美军的传统军力投射模式受到威胁,要继续确保技术优势,寻求新的技术突破口是美军保持作战优势的必由之路。利用已有的无人机技术构建“系统族群”,由单一系统合力完成复杂作战任务,将实现低开支、低风险、高效率的开发目标,而这一新的作战技术也将催生新的作战指挥平台,导致未来战争作战模式的变革。


无人“蜂群”作战技术的优势


无人“蜂群”作战技术(Uninhabited Swarm FightingSystem)整合了无人技术优势和系统族群优势,在保持自身作战能力的同时,向敌方施予压力。


侦察—攻击优势

在信息时代,由美国主导的网络化作战思想已经遍及世界,对于美国而言,其他国家已经逐步具备了远距离侦察美军并施予精确打击的能力,这将对美军的舰船和空军基地等军事设施造成威胁。2013年,美国国家安全中心(CNAS)在“Robotics on the BattlefieldPart I: Range, Persistence and Daring”的报告中指出,无人系统所具备的远作战距离、高持久性能和低风险系数能够支撑美军应对这一威胁,并构建新的作战理念。在新的作战理念中,无人技术为开展“蜂群”作战提供了物质基础,主要体现在作战装备的高度密集性、协同性、智能性和灵活反应。采取“蜂群”技术的基本原则是分散使用大量低成本的无人武器,因此,这一作战理念能够实现对敌方区域的广泛占领。人在操纵无人武器时所使用的算法将确保侦察信息的准确性和攻击过程中的精确性,不仅使侦察与攻击具有更高的可靠性,而且也降低了原有的牺牲成本。


规模作战优势

自冷战开始,美军就素有采取“抵消战略”的传统,而随着精确制导武器的大规模扩散,美军投入构建防御体系的成本增加,实际攻击和防御能力却并未得到提高。在转向发展无人“蜂群”系统之后,原本造价高昂的多任务系统被分解为若干低成本的小规模作战平台。基于任务层面的自我管理和多武器系统的自我控制,这些小型的作战平台能够分散敌方的作战注意力,实现各平台之间的作用互补与替代,形成规模作战能力,以此避免了过去一旦造成损失便不可弥补的局面。美国空军将要配备的微型空射诱饵(MALD)和微型空射诱饵干扰机(MALD-J)能够在一架战机上形成小型远程电子战平台,通过MALD模拟战机信号误导敌方雷达系统,而MALD-J则对敌方雷达和防空火力系统进行直接干扰。在与MALDMALD-J配合的过程中,美国空军战机的位置将实现隐身,飞行员可驾驶战机抵达敌方纵深实施攻击。这表明,无人“蜂群”作战技术能够组合各子系统功能,使其整体效能远远强于个体功能之和。




灵活反应优势

尽管机器无法取代人脑在解决模糊问题和新问题方面的作用,但是自动化能够提高大数据信息的处理速度。无人“蜂群”作战技术的整合效能之一,就是利用“蜂群”的委派控制机制充分发挥无人武器的快速反应功能。一方面,广泛分散的小型作战平台将对敌方整体作战系统进行分解,误导和干扰敌方以实现其反应的钝化,从而瓦解敌方的“侦察—定位—决策—行动”机制。另一方面,无人“蜂群”技术将侦察结果及时反馈给指挥人员,实现战术层面的应激决策,并指挥各分散的子系统在战区前沿迅速行动,通过不断改变作战环境和情况,使敌方难以应对。因此,无人“蜂群”作战技术实现的灵活反应实际上是相对于敌方的比较优势,而要保持在速度方面的优势,美军必须不断优化各作战单位和整体系统的协调功能。


成本优势

美国国防部通常会以20年到30年为时间轴开发新的武器系统,由于技术自身的不成熟,使用方与开发方往往会提出不切实际的需求,而随着时间的推移,各国武器系统都在不断发展,这就导致了需求的不断变化。在极端情况下,尽管需求在不断提高,但是武器系统平台的更新始终无法跟上敌方或商用开发方的创新脚步,最终造成巨大的国防开支浪费。而无人“蜂群”作战系统所依托的是大量低成本、次复杂子系统,开发成本和牺牲成本远远小于一个多任务的复杂系统,因此能够节约美军的开支,同时,由于在实战中“蜂群”系统规模庞大且分布零散,敌方需对每个目标进行攻击和防御准备,美军在无形中提高了敌方的作战成本而获得自身的成本优势。




技术发展面临困境


理念认可与技术跟进

截至2014年,仅二十分之一的美国国防部研究项目和采购项目与无人系统有关,而在美军内部也存在着对于无人作战可能阻碍或反作用于传统常规作战的担忧。在诸多任务中,无人自动系统被视为尚未经过检验的技术,一部分美军指挥官甚至认为,如果削减了人类的工作,无人系统可能成为未来战场上的威胁。在无人“蜂群”作战技术未得到广泛认可的情况下,“减缓”策略被采纳和应用,直接导致了无人技术发展受阻。Paul Scharre在“Robotics on theBattlefield Part II: The Coming Swarm”报告中指出,美军若要跟上无人“蜂群”作战模式变革的步伐,就必须开展基于进攻性战略的目标研究和实验,采用新的发展概念与组织结构,保证制度过程与技术过程相一致。


技术集成与整合

尽管“蜂群”作战理念来源于对自然界中蜜蜂和蚂蚁族群的仿真,但是前者的形成机制与包含内容更为复杂。由于无人“蜂群”作战系统包含丰富的异构主体(heterogeneous agents),同时实施攻击和防御功能,因此,这一作战系统应由外部设计产生,目的是加强支撑技术的高度集成与整合。然而,到目前为止,对无人“蜂群”作战技术的作用机理研究仅限于四项相对独立的形式,即近战、聚合、机动和群集,尚未形成符合现代战争特点的技术—战术集成体系,使网络化与自动化用于协调无人“蜂群”作战系统中的各个作战单位,达到任务多样化与技术一体化的统一。




“脆弱的稳定”与决策时间

无人“蜂群”作战技术在为美军不断地争取时间优势的同时,也带来了“闪电战争”(flash wars)的风险。面对这一风险,各国只能着力发展无人武器装备技术,进而可能引起新一轮的军备竞赛,如在冷战中一样形成“脆弱的稳定”(fragile stability)。在争夺先发优势的过程中,双方不仅要保证初次打击的效果,还要建立二次打击能力,这就造成了决策速度与行动速度之间的张力。无人武器装备能够提高特定任务的行动速度,但是实际操纵和决定作战行为的还是人,过快的作战速度将会影响武器装备与人之间的信息交换和相互反馈,因此,在应对未来低稳定性攻击的过程中,战略专家和操纵人员需重视无人装备的弹性机制,为决策人员预留充裕的分析和决策时间。


“人—机”一体作战系统


“人—机”一体的无人“蜂群”作战系统概念主要包含两方面的意义,其一是人与无人系统之间的交互,其二是各“人—机”系统之间的协调。

实现人与无人系统之间的交互,是在分别发挥人与无人系统各自优势的基础上,通过整合选择最佳作用路径,针对不同任务采取灵活的决策-行动机制,有效扩展各武器装备系统的作战半径。2012年,美国陆军在AH-64D阿帕奇Block III武装直升机上配备了与无人机系统兼容的“无人机战术通用数据链组件”(UTA),协助直升机乘员操纵MQ-1“灰隼”无人机执行空中侦察任务。在一项任务中,直升机乘员利用双向高带宽数据链控制无人机的飞行路线及任务负载,并在飞行中实时接收无人机发回的高清战场图象,保障“地狱火”激光制导反坦克导弹在作战过程中的精确攻击。UTA组件所构建起的人—机交互系统提高了直升机乘员、地面陆军分队指挥官和无人机对战场态势的感知水平,三者共同构成了“蜂群”作战网络。




加强各“人机”系统之间的协调,是将海军、空军、陆军及海军陆战队所配备的“人—机”系统统筹为一个可进行协同作战的大系统,在各子系统内部建立“人—机”交互组,在各系统之间形成符合联合作战要求的“蜂群”。

 

美军各军兵种承担的任务

海军

1)研制无人导弹试验艇,实现远程导弹发射控制。

2)建立基于概念验证的水下有效荷载模块,进一步开发美国水下资源。

3)根据进攻作战要求研制无人“蜂群”防御船只,保护美国舰船不受到敌方的远距离攻击。这项任务包括完善作战理念、在霍尔木兹海峡等高危地区派遣快速积极防御无人作战力量以及在美海军所有水面部队配备小型载人船只,操纵和控制防御“蜂群”武器装备。

 

空军

1)研制低成本无人“蜂群”作战飞行器,包括不可重复使用的或不可恢复的导弹或诱饵,执行对敌方防空系统的镇压与摧毁任务,参与侦察、打击效果评估和电子战等任务。

2)为现有的有人作战飞机配备低成本的无人飞行器,作为附属的传感器和导弹参与作战。

3)提高人对大规模无人作战飞行器的操纵和控制能力。

 

陆军及海军陆战队(共同)

1)通过使用附加装甲套件执行地面护送任务和侦察记录任务。

2)进行现代版“路易斯安那机动”实验,研制可用于远距离侦察和机动的“僚机”地面无人武器,以此为基础进一步发展无人侦察与记录技术。

3)研制无人“蜂群”飞行器,保障长时间监控任务、近距离空中支援、空中补给和通信中继转发,辅助地面机动力量。

 

海军陆战队(独立)

研制两栖蜂群机器人,执行侦察及扫雷任务,为两栖突击作战清理海域。




美军正在发展的无人“蜂群”作战技术仍建立在网络中心战思想的基础上,分散执行多级任务的核心是构建相互联结的战区信息网,形成多层次的协同作战能力。目前,美海军的无人艇“蜂群”作战技术已取得重大突破,集群作战电子系统已初步建立;美空军的无人飞行器侦察与攻击系统也初见规模;美陆军联合以色列正在研制可防御敌方无人机攻击的激光武器系统,美军欲实现全面的无人“蜂群”作战具有一定的可能性。


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文章来源

《装备学院学报》2016年第2期




钧心

2016年第16期 总第27期

作 者  陈方舟  黄靖皓

编 辑  吴 溦

图 文  小 雨



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