從“復(fù)制者”無人機(jī)計(jì)劃看美國對無人機(jī)系統(tǒng)的整合思想
2024/01/16前 言
2023年8月,美國國防部宣布打算在后續(xù)兩年內(nèi)通過一項(xiàng)名為“復(fù)制者”(Replicator)的計(jì)劃部署數(shù)千個(gè)可消耗的無人機(jī)系統(tǒng)。該計(jì)劃旨在快速促進(jìn)小型無人機(jī)的生產(chǎn)和部署,使美國能夠“利用小型、智能、廉價(jià)和大量的平臺(tái)”來對抗?jié)撛诘母偁帉κ?。該?jì)劃的核心并不是研發(fā)而是整合——美國亟需將無人機(jī)系統(tǒng)整合進(jìn)部隊(duì)內(nèi),而不是繼續(xù)將其僅作為監(jiān)視系統(tǒng)或載人平臺(tái)的延伸。
一、“復(fù)制者”追求適應(yīng)性
“復(fù)制者”計(jì)劃首先依賴的是美國幾十年來研發(fā)的無人系統(tǒng),故其也延續(xù)了美國無人系統(tǒng)的特點(diǎn):能夠承擔(dān)任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、獨(dú)有的性能特點(diǎn)(尺寸、外觀、耐久性、速度)、(相對而言的)降低成本。例如現(xiàn)在研發(fā)的美國空軍自主協(xié)作平臺(tái)(ACP)、美國陸軍空射效應(yīng) (ALE)、美國海軍大型無人水面艇(LUSV)都在利用這些特點(diǎn)來擴(kuò)大其載人艦艇、飛機(jī)、火炮的覆蓋范圍和持久性。在美軍占主導(dǎo)地位并試圖最大限度地提高效率時(shí),這種有人無人協(xié)同(MUM-T)是合理的。
美國無人機(jī)系統(tǒng)(或其他無人平臺(tái))特點(diǎn)
美空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)對于自主協(xié)作平臺(tái)(ACP)生態(tài)系統(tǒng)的描述,此類無人平臺(tái)可在沒有操作員連續(xù)控制的情況下,完成一系列任務(wù)指令(AFRL指出,圖中各機(jī)型圖片僅供說明使用,并非美空軍計(jì)劃采購的平臺(tái)或系統(tǒng))。自主協(xié)作平臺(tái)系統(tǒng)族包含合作式戰(zhàn)斗機(jī)(CCA,主要遂行制空作戰(zhàn)、空中防御、戰(zhàn)術(shù)防空壓制任務(wù))、合作式偵察機(jī)(CRA,主要承擔(dān)傳感器組網(wǎng)、持久情監(jiān)偵、先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)任務(wù))、合作式攻擊機(jī)(CSA,主要遂行遠(yuǎn)距穿透打擊、制網(wǎng)絡(luò)和電磁頻譜戰(zhàn)、空中攔截作戰(zhàn)任務(wù))、合作式支援飛機(jī)(CMA,主要遂行空中加油、人員/貨物運(yùn)輸?shù)群笄谘a(bǔ)給任務(wù))、合作式訓(xùn)練飛機(jī)(CTA,主要用于學(xué)員培訓(xùn)、威脅模擬和作戰(zhàn)試驗(yàn)等)
美國陸軍空射效應(yīng) (ALE)作戰(zhàn)效果
美國海軍大型無人水面艇(LUSV)概念圖
美國想要在未來的較量中取得優(yōu)勢,需要降低系統(tǒng)的可預(yù)測性,提高適應(yīng)性。正如美國國防部副部長凱瑟琳·希克斯指出的,將作戰(zhàn)創(chuàng)新放在首位,并從兵力部署和相關(guān)的指揮、控制和通信(C3)能力中尋求優(yōu)勢。而在“復(fù)制者”公告中還提及了俄烏沖突的例子——海上和空中的無人系統(tǒng)為烏克蘭軍隊(duì)提供了攻擊和火力協(xié)同模式,而俄羅斯沒能預(yù)測或應(yīng)對這些模式。
美軍已經(jīng)在尋求適應(yīng)性更強(qiáng)的作戰(zhàn)方法,這些方法都可以用于“復(fù)制者”計(jì)劃。例如美國的聯(lián)合作戰(zhàn)概念(JWC)、分布式海上作戰(zhàn)(DMO)概念和聯(lián)合全域指揮與控制(JADC2)計(jì)劃都在依靠分布式、可重構(gòu)、可遠(yuǎn)程操控的力量削弱對手的感知能力,提高美軍殺傷力和應(yīng)變能力。
有限的國防預(yù)算使得美國無法通過簡單的方法擴(kuò)充現(xiàn)有的裝備、部隊(duì)來提高分布式與可重構(gòu)能力。為了克服這一障礙,美國擴(kuò)大了無人系統(tǒng)的比例,同時(shí)進(jìn)行了人工智能方面的投資以提高其與載人裝備的整合能力。未來無人系統(tǒng)不再是載人系統(tǒng)的延伸,而是作為獨(dú)立部隊(duì)或是體系中的獨(dú)立元素發(fā)揮作用。
“復(fù)制者”在體系中的價(jià)值(實(shí)現(xiàn)規(guī)?;⑻峁└噙x擇、實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性/彈性)
二、“復(fù)制者”自主性有限
無人平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)的自主性能其實(shí)是有限的,如下圖,現(xiàn)有的無人平臺(tái)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性與耐久性的共存,而能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)其研發(fā)工作也需要數(shù)年才能完成。
平臺(tái)復(fù)雜程度和耐久性的關(guān)系
按照美國國會(huì)在2023財(cái)年撥款中的指示,修訂其對無人系統(tǒng)的要求,使其能夠在當(dāng)今技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn),這將有助于美國加快無人機(jī)體系的布置并加快實(shí)戰(zhàn)化進(jìn)程。如美國空軍通過使用ACP進(jìn)行電子戰(zhàn)(EW)任務(wù)而非高難度打擊任務(wù)來降低ACP所需的復(fù)雜程度。反之,美國海軍通過減少LUSV的自主運(yùn)行時(shí)間使其成為導(dǎo)彈發(fā)射裝置。
所以,美國“復(fù)制者”計(jì)劃中的無人機(jī)是符合現(xiàn)有技術(shù)的,并非無限“自主”。
三、“復(fù)制者”專注于現(xiàn)有系統(tǒng)集成
正如??怂怪赋龅?,“復(fù)制者”計(jì)劃不應(yīng)該按照國防部的需求流程來開發(fā)新的裝備以滿足未來的需求,而是應(yīng)該將重點(diǎn)放在作戰(zhàn)指揮官的作戰(zhàn)問題上。
有美智庫建議“復(fù)制者”計(jì)劃應(yīng)該評估現(xiàn)有的系統(tǒng)如何解決這些作戰(zhàn)問題,然后再將體系解決方案制成原型。
通過將現(xiàn)有載人裝備與無人裝備組合成體系以滿足作戰(zhàn)需求與美國目前部署新裝備的方法相反。目前美國通常采用自上而下的流程,根據(jù)預(yù)測的未來作戰(zhàn)環(huán)境以及對美國和潛在對手裝備性能的預(yù)測分析來確定研發(fā)需求。
因此,有智庫建議美國應(yīng)將發(fā)展重點(diǎn)從長期研發(fā)高端的單個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移向已有系統(tǒng)的整合上,自下而上的利用目前已有的技術(shù)。
四、“復(fù)制者”整合流程
下圖總結(jié)了“復(fù)制者”整合過程中所需的功能,也就是整合流程。
“復(fù)制者”整合流程
流程(功能)1:由美國印太司令部(INDOPACOM)等指揮官確定“復(fù)制者”要解決的關(guān)鍵業(yè)務(wù)問題。
流程2:評估并選定體系。
流程3:確定優(yōu)先次序和資源配置。
流程4:原型設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。
流程5:集成。
流程6:實(shí)施。
盡管上圖中流程(功能)1到6是串聯(lián)的邏輯排序,但它們實(shí)際上可能是并行和交互進(jìn)行的。
五、小結(jié)
美國的“復(fù)制者”計(jì)劃為我們帶來了一些關(guān)于新型無人機(jī)系統(tǒng)整合的思考和啟示,比如考慮系統(tǒng)的適應(yīng)性、認(rèn)識到系統(tǒng)的自主性有限,以及選擇采用自上而下的發(fā)展道路還是自下而上的發(fā)展道路等方面。
參考文獻(xiàn)
[1] “Can It Work? Outside Perspectives on DoD's Replicator Program.
[2] Podcast: Explaining ‘Replicator’—A Plan For Thousands Of Drones.
[3] Replicator drone program needs no new money, Hicks says.