• 米切爾研究所報告:需要通過有人與無人機相結合來提高空戰能力

來源:米切爾航空航天研究所、防務快訊

編譯:費洪 朱虹

2018年7月,米切爾航空航天研究所發佈《有人-無人編隊:將空中作戰力量提升到新水平》報告。本文摘譯了有人-無人編隊概念、潛在任務及其未來發展。

有人-無人編隊概念

近期的有人無人編隊構想很簡單:給現有多餘的舊型號飛機配備自主任務控制軟硬件,使得這些飛機能夠在有人裝備輔助下協同達成任務效果。美國防高級研究計劃局(DARPA)等研究機構已證明了這一方法是可行的。美國空軍的任務需求遠遠超過了可用的飛機能力,考慮到其面臨的壓力,現在是時候認真考慮對這一新方式進行投資了。

同任何新的任務能力一樣,有人-無人編隊不會把重點放在最複雜的場景下。提供額外的無人能力將使更多的有人裝備能夠關注於更具挑戰性的任務。

在論及用於未來作戰的有人-無人模型時,個別人常常對此類解決方案的技術就緒度表示擔憂。這一設想中的能力是否遠非成熟技術所能及?實現能夠發揮作用的能力是否耗時耗資都太大?在對這些擔憂做出回應時,重要的是,要認識到近期有人-無人編隊的潛力的基礎是從持續多年的技術投資中收穫的成果和從當前無人機作戰中吸取的實際經驗。MQ-1“捕食者”、MQ-9 “死神”和RQ-4“全球鷹”等系統已將此類技術中的關鍵部分轉化爲日常的運行工具。

回顧這些無人機系統,一些重要的技術創新引人矚目。最重要的一點是,這些裝備開創了全球、分佈式作戰這一概念。與美國本土相隔半個地球的飛機可以從數千英里外的地面站實時操縱。這給指控與控制的概念帶來了深遠影響,並與有人-無人編隊直接相關。展望未來,如今由DARPA和空軍研究實驗室(AFRL)開發的各種技術將構成自適應的殺傷網,在這之中與有人駕駛飛機協作飛行的自主飛機將接收來自多個參與方的輸入信息。例如,一名有人駕駛飛機的飛行員提供輸入信息。若該飛行員因任務過多不堪重負,或中斷聯絡、被擊落或因其他原因無法履行職責,可將控制權轉交給E-3(AWACS)、E-8(JSTARS)等飛機上的空中戰鬥管理員,甚至地面控制站。如果所有形式的通信均不可用且該無人裝備無法以完全自主的方式執行向其分配的任務,其可轉爲執行一系列防故障指令。不管怎樣,由MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”開創的高度分佈式的控制明確表明,通過多個層級的實時人工支持,有人-無人合作關係能夠得到提升。

分佈式控制這一概念涉及兩種不同的操作方式——“人在環中”和“人在環上”,MQ-1和MQ-9使用前者。在該方式中,無人機在操縱下以預先設定的方式飛行,同時任務機組人員仔細監視與指揮各系統以控制期望的結果。無人機實際上起到的是在極遠距離下接受遙控的飛機的作用。指導RQ-4“全球鷹”任務系統的是後一種方式,該方式使用自動化技術在與人進行最低限度交互的情況下執行各任務功能。這種情況下飛機以更類似衛星的方式運行,操作員偶爾進行一些操作,而不像傳統飛機需要直接指導。一架RQ-4從美國加利福尼亞自主飛行到澳大利亞,在沒有人工指導的情況下按預期直接降落在數千英里之外的跑道的中心線上。隨着自主性在複雜程度和可靠性方面的增長,“人在環上”的方式將日益成爲控制標準。

可以明確的是,相對於調整和響應在動能打擊或空對空戰鬥任務中遇到的動態變量而言,“全球鷹”的非動能情報、監視和偵察(ISR)任務的複雜性相對較低,但在評估自主性在有人-無人編隊中發揮的作用時,重要的是要強調各出動架次包含衆多階段和相關控制需求。當前的自主性水平可能足以實現基本飛行、編隊位置保持、威脅探測和目標識別等任務。當今技術的可靠性甚至足以使得無人機能夠在延長的殺傷鏈想定下運用彈藥和其他效果生成裝置(例如定向能或電子攻擊工具),在這一想定中,無人傳感、電子戰和打擊平臺在有人駕駛飛機的控制下在威脅圈中進行作戰,而有人駕駛飛機則在距離威脅相對安全的範圍外監督作戰行動。在此,重要的是應認識到當自主性需要人類決策的輔助時,分佈式控制將允許人類的參與。

通過將AH-64“阿帕奇”攻擊直升機與MQ-1“灰鷹”無人機配對,美國陸軍也已探索了有人-無人編隊的可能性。直升機機組人員可控制無人機的傳感器並接收視頻饋入。儘管這些相連的平臺尚未獲得武器發射的權力,但美陸軍正竭力實現這一目標,以及最終實現飛機控制。這加強了通過分佈式控制和各裝備之間多載具合作以取得所期望效果的潛力。

在二十一世紀初由DARPA牽頭的聯合無人空戰系統(J-UCAS)項目中,無人機執行了一系列高度複雜的任務,包括敵防空火力壓制(SEAD)、電子攻擊、打擊和ISR。J-UCAS最終證明了其能夠根據環境的實時發展執行任務。

儘管美空軍最終取消了其在J-UCAS測試項目中的部分,但美海軍通過諾斯羅普·格魯曼製造的X-47B繼續推進與其相關的部分。該無人機開創了大量自主功能,包括在航空母艦上起飛和降落。自動化技術在這一高度動態環境下執行的快速評估和相關的飛行控制指令輸入令人印象深刻。通過其艦載空中授油系統(CBARS)——一種艦載無人加油機,海軍將最終在作戰環境下部署這一能力。CBARS項目最終還可能拓展爲生產具備ISR和打擊功能的無人機。

取得進展的也並非只有海軍。在2015年和2017年,AFRL和洛克希德·馬丁公司合作開展了名爲“海弗突襲者”(HaveRaider)的一系列測試,測試中一架經過改裝的F-16戰鬥機充當自主無人機,儘管飛機中還是有飛行員作爲安全備份。在與以傳統方式操作的F-16的合作下,該自主飛機執行了一系列任務。2015年的測試證明了該自主控制的F-16能夠與有人駕駛的F-16協作飛行,並對預先計劃的目標執行打擊任務。兩年後,“海弗突襲者”團隊成功部署了賦予自主控制的F-16相應能力使其能動態調整任務指派優先等級的技術,藉此取得了進一步成功。在測試想定下,飛機探索到了突發威脅,確定了與原計劃目標不同的行動方案,對目標進行打擊並重新加入與普通F-16組成的編隊。

自主控制的飛機能夠探測環境變化、做出價值判斷以按照新的行動方案開展行動,併成功實現期望的結果,這一能力標誌着重大技術成就。

2017年9月,DARPA與AFRL一同成功完成了對BAE系統公司分佈式作戰管理(DBM)軟件爲期11天的飛行測試。DBM設想了一個“系統之系統”的未來戰爭場景,各類有人和無人平臺、武器、傳感器和電子戰系統組成的網絡在其中通過可靠而功能強大的衛星與戰術通信鏈路進行交互。

自主性可分爲層級:內環控制和外環控制。前者關注於基本的飛行。系統感知到外部狀況,將該數據與一組期望的標準進行比對,然後“命令”執行裝置實現所理解的目標。這完全是數據分析問題——通過持續評估試圖維持飛機性能目標。RQ-4無人機等運行實例,以及空中授油和航母降落試驗等複雜測試,明確展示了具備精密內環控制的先進自主能力。實際上,實現自主環行全球、以非比尋常的精度編隊飛行進行空中加油或在顛簸的航母甲板上降落的技術將控制水平拓展到遠遠超出只有最訓練有素的人才能實現的範圍。控制的後一個要素——外環,涉及被用於實現複雜程度遠超基本受控飛行的期望任務效果的決策制定過程。這種控制與精細的任務執行相關。J-UCAS和“海弗突襲者”等項目已經展示了這一領域中的重大能力,而這些測試進行後又取得了進一步收穫。

爲了更好地理解內環控制和外環控制,有必要了解自主性在決策制定中發揮的關鍵作用。自主技術持續收集並處理信息,以確保系統決策關乎期望的目標。這比僅僅遵照行動方案要先進得多,因爲系統必須在大量不斷演進的可選方案中謹慎地自行做出各種選擇。這可能需要運用專家系統中的加權規則集或現代人工智能系統中的基於上下文的學習算法不斷處理新收集的數據。這一範式還必須認識到,在某些情形下,人類操作員和自主系統之間的合作將比單獨的有人或無人方式實現更高的任務效能。最終的方式必須始終尋求任務效果的最大化,而不是爲了自主性而實現自主性。不論採用何種方式,自主性在有人-無人編隊決策制定中所發揮的作用總是伴隨着風險。因此,應該謹慎地考慮採用循序漸進的實施方式,將重點放在逐步提升針對某個特定任務所必須做出的決策的數量和類型上。

開始時,最適合有人-無人編隊系統的是可預測環境下的作戰行動,這是由於可以圍繞數量更大的已瞭解變量建立任務邏輯。增加可選項的數量和複雜程度也增加了風險,因爲系統可能遭遇開發人員未曾預料的事件。遇到這些情形時,系統要麼選擇自行制定一種更優的方式,要麼尋求人類的決策制定輔助,要麼選擇防故障模式。不論自動系統採取哪一種行動方案,最重要的變量都是可預測性。

從人類操作員的角度看,可預測性和信任密切相關。正因爲此,條令、作戰概念、戰術和訓練才如此關鍵。長機需要有信心,其僚機在複雜態勢下會按預期執行任務,在這種情形下信息以很快的節奏流動,決策必須不斷做出——如何安排飛機位置,如何實現積極相互支援的最大化,如何避免威脅,以及如何實現期望的任務效果。確保自主系統以值得依賴的方式開展行動,贏得人類夥伴的信任需要深入的測試與評估。

這些優先事項有着一個統一的目標:確保無人機不會對有人駕駛飛機造成傷害。在採用新技術時,關鍵在於確保可能的解決方案不會使形勢惡化。在尋求實現任務目標時,關鍵在於人類要信任配備了殺傷性武器裝備的無人機,相信其不會將自己擊落,將控制權讓與對手,或誤與其他友軍交戰。機組人員還必須有信心,一旦全力以赴地應對某個目標,不論是在空中或是地面,自主系統都將遵循一套可預測的戰術開展行動,從而使團隊合作成爲可能。只有合作雙方都瞭解對方在做什麼時,協調纔有可能發生。

考慮到分佈式指揮與控制帶來的可能性,最初的幾個自主性等級在某些場景下可能需要人的許可方能交戰。儘管當今各種系統的威脅探測和識別技術已經極其先進,在某些情形下空軍人員可能仍需要確認無人隊友沒有誤與友方交戰。

在考慮更爲先進的飛行自主性形式時,開發人員必須解決未知的挑戰。想要預見到每一個可想像的挑戰、動態數據集、交戰參數,或是無人系統在空對空或空對地戰鬥中可能遭遇的其他因素,這是不可能的。如果試圖將所有可能性都考慮在內,代碼數量將會是災難性的,即便如此,開發人員仍可能無法預計到某些想定。在這一點上商業自主性專家比起其在軍隊中的同行要有一項重大優勢。儘管建造一輛自動駕駛轎車可能是一項非常複雜的工作,但至少設計師可以從一些已知因素開始着手:交通規則、其他轎車的性能參數、能夠普遍預測的道路模式、二維操作及其他變量等。但在空戰的世界中這些標準很少——尤其當出其不意和創新是任何值得稱道的競爭對手所追求的主要品質時。這意味着,當涉及優化傳感器覆蓋範圍、規避威脅、將武器與目標匹配等任務時,涉及自主性的成功的軍事應用必須依賴對多重排列的數學分析,以推導出最佳的前進道路。該應用還需要處在控制外環上的人根據任務的發展爲其提供具有決斷力的思路。

幸運的是,開發人員一般情況下可以接觸到有關美國及其盟友的技術和行爲的準確信息。鑑於對友軍部隊“不構成傷害”這一指導原則是任何戰鬥系統作戰部署的首要前提,上述事實是需要考慮的一個關鍵因素。如果自主系統無法瞭解其環境,而該區域中的人不具備負起責任所必需的洞察力和決策能力,則該自主裝備必須轉而依靠一組既定的程序:不採取行動、不交戰或躲開不明物體。經過證明會造成混淆的情況必須儘快得到全面分析,以確保自主飛機未來遭遇類似情況時能夠採取適當行動。然而,爲了實現正面任務結果的最大化,自主性的最終目的應關注於賦予機器能力,使其能夠應對新的態勢並根據範圍廣泛的輸入信息選擇行動。基於學習的識別使得系統能夠超越其基本規則集並收集必需的態勢感知以得出新結論,這是一個極爲宏大的目標,但並非無法實現。在這類自主性實現之前,遵循既定的交戰規則可能仍是最安全的行動方案。

在探索航空領域中自主性的核心功能時,所有工作都必須關注於如何使機器更好地幫助人類實現其目標。正如AFRL的Kearns所指出,自主性“不是爲了讓人們離開戰場,而是爲了讓其更具實力”。研究人員、各軍種領導者、政策制定者和其他人必須瞭解人和機器分別擅長什麼。以協作的方式取長補短,將實現強有力的合作關係。從技術角度,重要的是要強調“瞭解人擅長什麼”中的關鍵一點可以歸結爲對戰術的深入理解。僅有良好願望但對其系統將要參與的作戰任務沒有實際瞭解的技術人員是不可能憑空發明這種新技術的。在很多方面,建設自主無人任務夥伴就如同訓練年輕的空軍人員。關鍵在於它們能夠按照既定的方法執行任務功能,並能夠積極地在更廣泛的業務領域即插即用。以欠佳的編隊飛行,以在實際作戰中並無意義的方式組合,這樣起不了作用。因此,在開發自主飛機系統的自主性技術專家和使用這些系統的操作員之間建立健全的開發合作關係有着重要意義。

另一方面,同樣重要的是,應認識到將無人自主裝備引入作戰領域需要空軍人員對既有的條令、戰略、交戰規則和戰術提出質疑。人類效率因子是當前空戰實踐的主要驅動力。人類只能連續飛行若干個小時,或在給定時間內處理一定數量的信息。機器將給空戰帶來不同的屬性和限制因素。實現新機遇最大化和弱點最小化的唯一方式是挑戰假定並尋求以更好方式取得效果的新方法。誠然,空軍不應放棄一個世紀來積累的空戰經驗,但改變也是必須的。這一過程需要大量的測試和演練。

爲了突出有人-無人編隊爲了最大程度地相互取長補短而採取的方式,應考慮以下因素。首先,在處理模糊問題上人具備高度有效性——收集多個輸入信息並得出優選的行動方案。在有人-無人協作中,人類操作員將在這一領域保持相當長時間的領先。另一方面,機器學習在能力增長和作戰效率方面展現出極大潛力。如果人想要提升自己的熟練水平並進行學習,他們必須每個人都不斷訓練,而機器可以整體進行升級,使得一次性提升整個無人機隊的性能成爲可能。如果某架自主飛機得出了攔截敵方飛機的更好方式,這些參數可以被加載進所有其他自主飛機中。學習成爲一件真正全體參與的事。

即便飛行並不頻繁,無人機部隊的任務熟練度也不會受到威脅。鑑於實兵仿真、虛擬仿真和構造仿真(LVC)訓練提供的可能性,絕大多數平時的無人機飛行能夠以模擬方式進行。對執行其各自訓練功能的人而言,可以在顯示器上爲其模擬自主飛機。這不僅節省了燃料、消耗件和人力等項目的開支,也開創了全新的部署模式。

有人-無人編隊的潛在任務

從近期的可能性考慮,有人-無人編隊的初始任務可能在ISR、防空、使用擴展殺傷鏈的空對地打擊任務等領域,並應避免空對空交戰。所有這些功能的主要驅動力將是獲取開發自主算法所需的大量信息。在ISR任務場景中,執行任務之前,自主技術可能會訪問大量地形和目標數據。三維地形數據可能來自美國家地理空間情報局(NGA)的基礎地形數據集。空軍將使用大量的目標數據訓練自主系統,使用相關的任務傳感器識別優先目標。在基地防禦場景中,自主資產將利用高度的態勢感知,而物理環境顯然是已知的。美國和該地區的盟軍情況以及敵人攻擊該地區時可能使用的大多數進攻性武器會被充分地瞭解。例如,中國只能使用特定類型的飛機和導彈打擊目標,如關島的安德森空軍基地。一般可以類似的方式預測飛行路徑,也可以確認撤退路線。無人機及相應的有人駕駛飛機也將接受實時跟蹤,提供抵近威脅的清晰畫面。最重要的是,從通信的角度來看,數據鏈不太可能在友軍地區遭受嚴重挑戰。

通過研究空對地打擊任務,J-UCAS和“海弗突襲者”試驗都展示了識別特定目標並遂行作戰的自主技術能力。具體的功能包括檢測並識別感興趣目標,在其他可能的任務選項中對其進行優先級排序,然後針對目標部署火力。爲了限制複雜性,近期的無人任務可能集中在固定目標上。而更有能力的有人駕駛飛機將負責打擊動態化更強的目標。自主飛機還可以收集有價值的傳感器數據,並將其融合到有人-無人編隊的總體態勢感知中,或者執行激光指示目標來引導精確彈藥等功能。空軍還可以通過發射無人機來對付極其危險的目標,例如地對空導彈(SAM)電池和防空火炮(AAA)。理想的情況是,無人機的價格要比提供精湛能力的有人機便宜得多,因此失去幾架無人機可能比失去一架有人機要便宜得多,並且可以避免犧牲飛行員生命的風險。最後,無人機非常有助於增加攻擊計劃的複雜性。大量遂行各類作戰的飛機給戰場空間注入了高度的複雜性,迫使敵人試圖避開許多同時發生的威脅。考慮到目前空軍機隊較小,這個變量特別重要。如果只派出少量的飛機,無論飛機性能多高,都能讓敵人以更線性的方式抵禦威脅。

雖然在第一輪有人-無人編隊中提出空對空任務通常被認爲過於雄心勃勃,但空軍應該考慮不同類型的任務集。最出色的飛行員通過數年的學習和不斷的訓練才能勝任空對空作戰。然而,並不是每項任務都需要近距離混戰。一組有人機和無人機以分散的編隊飛行,將會把許多傳感器送入空中。融合這些數據將提供巨大的態勢感知能力,有人機和無人機編隊將攜帶大量的導彈,這時必然會發生敵機飛入無人機的武器交戰區的情況,尤其是當作戰人員可以對如何交戰和何時交戰提供幫助時。無人機可以在編隊前端飛行,而有人機在編隊後方飛行。這將使飛行員扮演“四分衛”的角色,利用傳感器融合來提供巨大的態勢感知和飛機數量,從而提供多種交戰選擇。如果一枚導彈能夠與現有技術融合,那麼爲什麼無人駕駛的自動飛機不能呢?

不管美國空軍如何使用無人機,這些能力的存在將促使對手從根本上重新考慮力量投射的概念、防禦措施和部隊規模大小的假設。多年來,美國軍方一直在削減其空中武器庫的規模。大量可負擔的無人機的加入,有可能改變作戰發展方向。無論飛行次數多麼頻繁,通過對自動駕駛飛機進行維護,諸如戰備狀態等因素也將發生變化。支持一個盟國可能需要部署一個無人機中隊,並將它們部署在顯眼處以示威懾,這比常規部署的成本要低得多。而且,也可以在不增加空軍部署系統負擔的情況下部署額外的無人機。

國防部也不必在第一代有人-無人編隊上投入大量資金。第一代無人機的幾個中隊已可充分測試概念、發展成熟的技術、開發新戰術和作戰概念,以及向潛在對手發出強烈信號。此外,這些第一代自主戰鬥機的設計和製造將適應不斷變化的技術基礎,以便隨着技術越來越成熟,升級系統的成本將以次線性速度增加。考慮到軍方和國防部面臨的財政現狀,這一點尤爲重要。有人-無人編隊和作戰航空中的自主性的積極作用是不可否認的。對這一問題採取分階段的做法將在當前財政現狀的範圍內實現創新。代表百分百解決方案的高級MQ-X可能需要數年的時間才能獲得資金,但這並不意味着空軍無法利用現有的資源和技術來應對今天的挑戰。

空中力量新生:把舊飛機變成新資產

這就引出了有人-無人編隊概念的第二個方面,即機身。美空軍目前在亞利桑那州圖森的戴維斯-蒙森空軍基地的第309航空航天維修和再生集團(AMARG)有大量的庫存飛機。這些飛機已被購買,擁有傳感器孔徑,可攜帶彈藥儲備,可參與作戰,並且是可用的。雖然空軍可能不想將這類飛機作爲有人機投入作戰,但是如當作無人機使用將極其有用,尤其是作爲編隊的一部分時,可擴展殺傷鏈以提高殺傷力,並提高有人機的生存能力。此外,與有人機相比,這些飛機可能會多飛行幾個小時,因爲大部分訓練將發生在實兵仿真、虛擬仿真和構造仿真的環境中。這是一個非傳統概念,但是考慮到空軍面臨着巨大的能力短缺和一系列的資源挑戰,並且擁有能夠作爲有利工具使用的飛機,先進的無人技術和可作戰的飛機可能是最有用的。

基於舊機身的有人-無人混合作戰必須考慮多個級別的風險。由於機身、支持基礎設施、任務系統和其他元素都是成熟能力,技術人員可以將集中精力增強特定功能,而作戰人員可以改進戰術和流程。使用成熟的飛機避免了一次性發明太多新技術的需求,允許重新利用現有的能力來降低風險,並迅速地開發有人-無人編隊的早期模塊。這將爲空軍今後所需的更先進的、特定任務的設計奠定基礎。

其中,最典型的例子就是F-117“夜鷹”隱形戰鬥機。飛機的低觀測特徵是真正的技術焦點,飛機上的其他部分幾乎都借鑑了現有系統或進行了改裝。飛行控制計算機來自F-16,起落架來自F-15E,發動機來自F/A-18。這使洛克希德·馬丁公司團隊和他們的空軍同行能夠集中精力,重新定義了力量投射。F-117在投產後僅僅5年就實現了初始作戰能力。由於在多個領域進行大規模的並行項目創新,F-22和F-35經過20多年才實現初始作戰能力。

空軍可以據此利用剩餘的飛機,避免在設計、建造和部署新硬件方面投入大量資源。像F-16這類飛機已經具備數字界面,因爲它是一種“線控飛行”飛機,計算機通過人的輸入來操控飛行。將自主技術插入數字飛行計算機將會提供與飛行控制、武器系統和其他飛機系統組件的自動鏈接。飛機並不會在意是人類還是自主系統在指揮它的計算機。空軍QF-16目標無人機項目的運作方式在很多方面就是如此,其控制系統指揮飛機數字系統。

QF-16項目還強調了改造過剩戰鬥機可能帶來的重大成本優勢。2017年,QF-16的主要承包商波音公司被授予一份價值2460萬美元的合同,將18架F-16s戰鬥機轉換爲QF-16目標無人機。這相當於每架飛機138萬美元。當然,QF -16比戰鬥優化的MQ-16所需的能力更簡單,因爲前者適用於和平時期的“人在環中”控制級別,後者適用於作戰時的自主控制級別。但是這些飛機不應該被認爲是低端的,因爲它們的組件已經根據自主作戰的需求進行修改,如自動起飛和着陸功能,而且大部分任務系統已被重新激活。最重要的是,QF-16項目的基本成本與新的有人戰鬥機的生產形成了鮮明對比,根據具體的任務系統,單位價格需1億美元左右,即使是新的第四代戰機。這種差異爲第四代飛機發展和納入自主技術留下了很大的空間。

F-16並不是有人-無人機技術的唯一來源。在空軍剩餘庫存中,幾乎所有的現代飛機都可以作爲有人-無人編隊的啓動平臺。F-117隱形戰鬥機肯定是強有力的無人合作伙伴,而且有人-無人編隊將從B-1甚至是B-2的射程和有效載荷中獲益。事實上,試驗多種不同類型會使敵人的防禦計算更加複雜,敵人無法集中力量對付特定的能力範圍。不確定性是一種很難防範的因素,而且會導致成本升高。

開放式任務系統將是未來有人-無人編隊的一個關鍵要素。這種系統將允許以低成本、快速“即插即用”的方式交換不同的傳感器包、武器和相關技術,從而使無人機能夠運載和與各種技術接軌,並推動試驗。這種方法還應擴展到開放軟件系統,以促成更快、更便捷的軟件更新。此外,由於DARPA系統之系統集成技術和試驗項目開發的集成技術,即使是具有專用消息格式和接口的舊系統也能以可承擔的成本快速集成。

重新使用現有平臺的另一個好處是部署這些飛機不會非常困難。基地已經具備了處理它們的能力,這些飛機支持空中加油,還有備用零件,可得到行業支持。空軍人員已知道如何駕駛和維護這些飛機。如果無人駕駛問題給飛機在世界各地的部署帶來挑戰,那麼飛行員可以很容易地將這些飛機飛到目的地。由於像F-16這類飛機仍然在與大量盟國合作,也有可能與某些合作伙伴分享技術。

空軍在評估重新激活退役飛機的潛力時還必須考慮另一個重要因素。現代戰鬥機的複雜性伴隨着緊縮的採購預算導致工業基地的生產能力鮮有激增。如果美國捲入了一場涉及重大飛機損失的戰爭,生產系統將很難快速補給,特別是如果B-1或F-22等飛機生產線不再活躍的話。重新啓用退役的飛機將會建立起一個重要的後備軍火庫。在培養飛行員方面也是如此,而且培養出訓練有素的飛行員比製造他們飛行的飛機更加複雜,花費時間更久。

有人-無人編隊的未來發展

實現具有作戰能力的有人-無人編隊將需要進一步的技術投資。雖然研發領域中的測試結果看起來很樂觀,但是它們不滿足作戰領域的可靠性需求。具體的挑戰包括數據鏈接需要足夠魯棒,以確保在數據鏈接受到攻擊的地區能夠進行重要的團隊通信。管理信息流還需要處理和快速理解數據的能力,而這些數據可能由於干擾而以中斷的方式接收。如定時、各自保持位置和通過傳感器聯合開展的協同目標瞄準等功能涉及高水平的數據交換,當信息以不規則的、中斷的方式流動時,所有團隊成員都必須理解任務意圖。外部傳感器和機載處理必須複製人的能力,通過觀察駕駛艙外的情況迅速進行調整。開發人員還必須改進算法,以平衡對速度、可靠性和精度的需求。

正如前面所討論的,新型的自主飛機將不得不越來越多地理解不確定性。這將需要更高水平的人工智能來對各種信息進行分類,其中很多都是新信息,根據這些信息可形成可靠的行動方案。這種信息管理的一部分還需要理解如何形成一個“自我修復”網絡,瞭解如何爲任務重新排序,以確保在資產被擊落或失去鏈接時優先完成高優先級任務。在這一領域已經開展了許多重大工作,結果非常樂觀。然而,空軍必須優先考慮繼續投資,以確保自主飛機達到必要的作戰可靠性水平。所有這些挑戰歸結爲實現信任和可預測性的共同目標。自主系統必須能夠執行以任務結果爲重點的可靠行動,這些行動必須符合已知的允許有效協同的規範。

重要的是要注意未列出的挑戰,特別是關於發展機身和相關係統。這種所提議的迭代方法將使相關工作集中在特定但“可解決”的問題上,而不會在此過程中使空軍企業的其他部分破產。爲了實現這一目標,空軍可以組建一個系統項目辦公室來集成技術並演示能力。分析也可側重於有人-無人的作戰任務構建。

空軍也將面臨困難,例如B-21和F-35是不容討價還價的,空軍需要更多這樣的系統來儘快進入飛行路線。但是,考慮到預算和生產實際情況,補充部隊結構是一個重要的考慮事項,尤其是當自主技術能夠爲未來的力量投射提供重大能力時。任何其他解決方案都不太可能以如此低廉的價格提供如此多的作戰能力。

本報告的重點是將F-16這樣的舊飛機變成B-21和F-35等現代武器平臺的無人合作伙伴,但在調查和應用舊的無人合作伙伴正式開始之前,空軍無法實現這一潛力。在複雜軍事技術發展的世界裏,迭代方法總是能更成功。在可預見的未來,美國空軍也不太可能有預算來啓動一項新計劃,從零開始創建有人-無人編隊作戰能力。隨着美國空軍購買了10個衛星項目、KC-46、GBSD導彈、UH-1替換系統、一架新的作戰救援直升機、T-X訓練系統和穿透式制空(PCA)飛機,美國空軍的採購預算將在未來數年內捉襟見肘。在經歷了數十年的採購延遲之後,這些都是“必買”系統。這些項目正在取代目前快速老化的小型庫存。空軍要麼採購新系統,要麼必須從根本上削減任務,因爲現有平臺因缺乏替換而無法使用。

從這個角度來看,未能投資第一代有人-無人飛機確實是美國無法承擔的風險。有人-無人編隊未來將成爲預算優先事項。從這個角度來看,答案是雙重的。項目體現的潛力無法忽視,而如果美國不牽頭做,其他人將佔得先機。

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