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自：《韩国航空与空间科学学会杂志》2022年第1期 
【知远导读】本篇推送节选自《韩国航空与空间科学学会杂志》2022年第1期发布的题为《有人与无人飞机协同空战战术发展》的文章。 无人机投入战场之后，承担了欺骗、侦察、攻击等多种任务，成功地代替了部分有人飞机的功能。过去，由于受技术限制，无人机不能自主执行任务或与载人机协同完成任务，但随着数据通信、人工智能等技术的发展，无人机不仅能够自主执行任务，还发展到了通过无人机与有人机协作创造协同效应的水平。本研究以空军作战中的空对空任务为中心，在众多空对空任务中，选取了最核心和基本的战场空中扫荡作战为研究对象，开发扫荡作战中的有无人机协同战术。提出了有无人机协作应对非隐身飞机和应对隐身飞机的战术，之后通过简单的工程仿真证明了该战术的实效性（任务成功和无人机生存的可能性）。 文章全篇约14000字，篇幅所限，推送部分为节选。本报告本论部分的第三部分以空空作战中最核心的任务——战场空中扫荡（Fighter
Sweep）为中心，开发有/无人机协作战术，并通过工程模拟对该战术进行验证。另外，还将同时记述研究过程中发现的问题和有/无人机合作今后的发展方向。本研究建议，采用有/无人机协作战术，以第四代、第五代战斗机为作战对象进行战场空中扫荡。第四代和第五代战斗机的最大区别是其隐身性能不同。为有/无人机协作战术研究进行了一些假设。本研究不是只基于目前韩国已经装备的武器系统而开发，而是将发达国家的技术概念和目前已经装备的武器系统混合进行研究。因为仅从目前韩国的武器系统水平来看，通过有/无人机协同进行作战的运用范围将非常有限。第二个假设是，敌机的性能与友军飞机和武器系统性能相同。这是为了防止为友军战机提供有利条件，便于在相同条件下了解有/无人机协同战术的实效性。第三个假设是限制敌机的应对机动。如果敌机意识到友军使用武器攻击，当然会为了生存而实施应对机动。考虑到敌机的应对机动，友军和敌军可以采取的机动情况的数量将是无限的，要描述所有这些情况是不可能的。但如果只在有利于友军的情况下展开研究，有/无人机协同的战术实效性可信度就会降低，本研究假设对雷达制导导弹执行最基本、最有效的应对机动Beam或Notch机动。Beam或Notch机动是利用雷达多普勒效应，使其与雷达电磁波垂直，使敌无法将其锁定为攻击目标。实际上，空军在开发战术时，也制定了最基本的战术（非机动或执行一次防御机动），在空战中，飞行员根据空中情况运用战术压制敌机。最后，无人机的武器使用受有人机飞行员的控制。这是为了防止无人机误操作或将空战扩大为大规模战争，并基于以尊重生命的概念为基础的人类指挥-机器控制的概念。对不具备隐身性能的第四代敌方战斗机（米格-29战机，本研究假设为F-16战机，以得出机动性能）的应对是基于运用机载雷达先探测先攻击的基本空战战术。但正如所述，敌我都装备了性能类似的雷达和武器，因此很难比敌人先探测到对方。此时，将无人机早于有人战机投入战场，有望率先发现敌机、先攻击，消灭敌人。为了先敌发现，也有在无人机上安装雷达的方案，但建议采用利用有人机的雷达信息和利用功能比较简单的无人机的战术，如前文介绍的“远射”无人机。研究中使用的有、无人机的性能在表1中进行了标注。表1.载人战机和无人机参数 
先介绍一下飞机的性能。敌人及友方有人机都配备性能相同的机载有源相控阵（AESA）雷达，具有空中探测能力及为导弹发射提供情报的能力。针对雷达截面积为5平方米的目标，该型机载雷达的探测范围假定为100千米；空对空雷达制导导弹的发射与雷达探测距离不同，由于导弹推进器等的限制，与雷达的探测距离不同。本研究假定网上公开的AIM-120导弹的最大有效射程为80千米，敌我均相同1。此外，主动型空对空雷达导弹，如AIM-120，可以在没有飞机雷达信息的情况下，用导弹自载的雷达实现对目标的跟踪，此时的距离称为“主动寻的”（ActiveHoming）距离，研究假定目标与导弹之间的距离为20千米。虽然研究中采用了单一数据和数值，但在实际战场上，如果敌我在相同的条件下，结果也会相同。适用于案例的有人及无人飞机的雷达反射截面积均为5平方米。如果无人机采用隐身技术并投入使用，被敌机可探测到的距离将降低，但研发成本将增加。也可以在无人机上应用隐身技术，安装雷达和武器。但如果考虑到马赛克战的最核心概念——低成本的快速可替换战力，还是应该将功能单一的低成本无人机应用于有/无人机协同战术。本研究中的攻击型无人机是美国DARPA的“远射”无人机，其操作概念和阵形见图1。“远射”无人机就像第一章所说的那样，是一种只携带两枚AIM-120导弹，并能自动飞行的无人机，无人机发射导弹和导弹制导所需的信息是通过数据链从组成协作体系的有人机的机载雷达中获取的。 图1第四代战斗机应对战术方案如下。敌机为2架米格-29型载人战机，友军由1架F-16型战机（或韩国本国研发的KF-21、FA-50型战机）、2架“远射”无人机组成。假设敌我载人战机间的远程空对空交战从相距110千米开始，向对方飞行（图2中载人战机①位置）。此时无人机位于友军有人机前方20千米处（图2中无人机①位置）。上述战场的组成和无人机的位置是任意设定的，飞机的移动情况见图2。随着时间的推移，载人飞机及无人机位置的变化（图中用数字表示）表示的是简单质点的移动距离，反映航空工程要素的内容将在下一部分用简单的工程模拟来证明。相同的数字表示的是同一时间段飞机的位置，而不是所有时间的显示。每个数字表示的主要活动内容描述在图片内部的框中。 图2
在双方载人战机相距100千米处，双方都能通过雷达发现对方。但距离超过了导弹的最大发射距离（80千米），双方均无法发射导弹攻击对方。但无人机在有人机前方20千米，因此敌机与友军无人机之间的距离为80千米，敌机与我方无人机之间可以互相进行导弹攻击。友军载人战机与敌机的距离为100千米，但搭载导弹的友军无人机与敌机的距离为80千米，无人机在接收到载人战机用于导弹发射的雷达信息的情况下，敌机就进入了无人机空对空导弹的最大有效射程内，因此友军无人机可以向敌机发射导弹。在此时，友军无人机与敌方载人战机就会相互发射空空导弹。与美国海军的综合交战能力（CEC:Cooperative
Engagement Capability）2类似，友军无人机的导弹将通过数据链持续接收友军有人机雷达探测到的敌机信息并进行飞行。导弹的速度随时间变化会经过加速、维持、减速阶段，但研究中利用参考资料假设为平均速度3。假设导弹的平均速度为马赫数2.4。假设敌我导弹的性能相同，不影响结果。友军无人机发射导弹后，以最大速度向战场相反方向机动，脱离战场。此时，敌机、友军载人战机必须向战场方向飞行，以持续更新引导导弹攻击的雷达信息，一直飞行到空空导弹可以自行跟踪目标的导弹主动寻的（ActiveHoming）距离（图2中蓝色/红色的②至④位置）。友军无人机脱离战场，在敌方导弹激活导弹主动寻的（无人机与敌方导弹之间距离20千米外）之前，敌方有人机被友军导弹击落，敌方导弹无法获得制导信息，友军无人机得以生存。无人机和友军有人机间的距离和位置可以有多种布阵方式。无人机可以布置在载人战机前方10、20、30、40千米，本研究发现两者间最佳配置距离为20千米。在两者距离小于20千米时，会发生有人机被击落的情况；在距离为30、40千米时，敌机会先发现友军无人机，然后发射导弹，友军无人机被击落。载人飞机和无人机的配置也要考虑到飞行员的经验和空中情况，以及敌机的武器性能等因素，飞行员可以进行多种形式的操作。图3、4是敌机执行应对机动时的图示，图中③是敌机机动线路，图中②是无人机机动线路。图3是指敌机不进入战场，将友军战机保持在自己的雷达探测范围内，同时持续规避友军战机雷达探测的情况。但在这种情况下，友军战机的雷达可以持续跟踪敌人，可随时发射导弹，但敌机发射导弹受限。图4是在完成应对机动后，双方战机为了完成任务而重新进入战场的情况，友军战机可以持续用雷达监视到敌方有人战机，可以比敌机先发射导弹。此后，无人机发射导弹后立即脱离战场，可以保障自身生存性。但在友军无人机准备脱离敌机的瞬间，敌机导弹和友军无人机的距离为24千米，超过了可生存距离20千米，但超过的不多，友军无人机处于略微有利或对等位置。 图3
 图4
为了应对具有隐身功能的第五代战斗机，首先要研究探测的方案。隐身技术主要是一种不让雷达观测到的技术和方法。应对隐身飞机，最常用的方案是利用红外传感器45。隐身战机通过散射或吸收特定频率的雷达波，防止被敌方雷达探测到。但是，在隐身战机排气口或高速飞行的飞机表面产生的红外线与电磁波相比很难隐匿，因此可以通过在战机上安装红外线探测跟踪装置（IRST，InfraRed
Search and Track）来探测和跟踪隐身飞机。因为红外线探测跟踪装置不使用雷达波，因此具有可以秘密接近敌方飞机并击落敌机的优点，俄罗斯战机上就装备了该设备。F-35战机上装备了与红外探测跟踪装置类似的光电分布式孔径系统（Electro-Optical
Distributed Aperture System，缩写：EODAS），该系统曾经探测到了1300千米外的导弹尾焰产生的热源6。采用非隐身飞机和无人机的有/无人机协同战术应对隐身飞机，与马赛克战追求的效率和经济性概念是一致的。有/无人机协同战机编队由第二章第二节中提到的“远射”无人机、增加了电子战功能的“远射”无人机、装备红外线探测跟踪装置可以探测隐身飞机的无人机和用于作战控制的有人机组成。有人机等同于第二章第二节中提到的的有人机，无人机的主要性能与表2相同。假设敌机为F-35型，其雷达截面积（RCS：Radar
Cross Section）为0.005 平方米。表2.无人机参数 如果友军飞机使用第二章第二节中提到的相同的雷达对敌方隐身飞机进行探测，根据雷达方程，探测距离将从100千米减少到18千米。因此，友军飞机在对空中情况难以识别的情况下进入战场，在无法识别的情况下，将导致被敌机的空空导弹击中的结果。为了解决这些问题，首先需要利用电子战无人机使敌人雷达失效，其次是利用红外线探测跟踪装置探测敌人，提高空情识别能力，最后是远程发射导弹摧毁敌机。通过发射利用红外线探测跟踪装置信息的空空导弹，可以比敌人先发现目标先攻击。最新IRST装置性能的公开资料并不多。研究以参考文献7中介绍的“PIRATE”设备为对象，探测距离约70千米。电子战吊舱的续航能力也是秘密，因此尚未公开。研究假设电子战吊舱的干扰功率为2kW。最近开发的吊舱干扰能力通常比这更高，但设置为较低的数值并进行了研究。战术干扰吊舱的电子干扰能力之所以重要，是为了计算电子干扰的无效距离（Burn
Through Range）。电子干扰无效距离是指电子干扰令敌机雷达不再有效的距离，进入该距离内，敌方雷达就不会探测到友军飞机，超过这一距离，电子干扰将失效。根据计算，本研究计算出约47千米，在此范围内，敌方雷达无法探测到友军战机，因此可以认为，通过具有2kW输出功率的电子干扰吊舱，可以令敌方机载有源相控阵（AESA）雷达失效。应对第五代战机的有/无人机协同战术方案如下：初始遭遇的情况与第2章第2节的（2）相同，在110千米距离时，双方有人机遭遇，电子战“远射”无人机位于友军有人机前方20千米。装备IRST装置的无人机配置在与有人机略有距离的地点（距离和高度分离）执行探测活动。有人机和无人机配置的详细细节情况见图5。图5 以上分析中，友军的兵力包括有/无人机的数量在3架以上，相对敌方略显优势。在第2章第2节的（2）和（3）中，马赛克战追求最经济的战争方式，只用最少的成本（导弹和机载装备）来研究战术。那么，假设友军有人机没有装备导弹，无人机每架只装备了2枚导弹（共4枚），与敌方有人机拥有的8枚空空导弹相比，处于劣势。在敌方飞机数量增加，友军在数量上处于劣势的情况下，下面来研究能否将处于劣势的战场情况转换为对等或优势。为了摧毁敌方有人机，需要配备足够数量的空空导弹，但要从整体作战理念上对增加机载导弹数量与由此增加的载荷及机动性能下降、开发费骤增等因素综合考量，进行适当的折中，找到最佳平衡点。图6表示了数量劣势和导弹不足的情况。如果敌人不执行任何防御机动（图6的左侧部分），在优势的情况下可以击落敌机，但如果敌人执行防御机动（图6的右侧部分），由于友军战机缺乏导弹，将无法获得反机动或优势的结果。毕竟在这种情况下，为了实现与敌人战场平衡的关系，必须增加无人机携带导弹的数量，或者在有人机上搭载导弹。图7展示了无人机增加搭载导弹，从而转化为对等关系或优势。 图6
图7
【1】https://ko./wiki/AIM-120 【2】O’donoughue,
N., Mcbirney, S. and Persons,B., “Distributed Kill Chains: Drawing Insights for
Mosaic Warfare from the Immune System and from the Navy,” RAND, California,
2021. 【3】Tyrell,
T., Funk, C. and Marton, N., “AIM120C-5 Performance Assessment for Digital
Combat Simulation Enhancement, Revision 2,” 2014. 【4】Gaitanakis,
G., Limnaios, G. and Zikidis, K.,“AESA radar and IRST against low observable
threats,” Aircraft Engineering and Aerospace Technology,Vol. 92, No. 9, March
2020, pp. 1421~1428. 【5】Gaitanakis,
G., Vlastaras, A., Vassos, N. and Limnaios, G., “InfraRed Search & Track
Systems asan Anti-Stealth Approach,” Journal of Computations& Modelling,
Vol. 9, No. 1, 2019, pp. 33~53 【6】http:///features/2010/november/02112010_das_missile_track.html 【7】Moir,
I., and Seabridge, A., “Military Avionics Systems,” Wiley press, New York,
2006. （平台编辑：黄潇潇）
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