DARPA聚焦发展分布式空中作战概念和关键技术

袁成

美国国防部预研局（DARPA） 一直致力于为维持美军在战场上的绝对优势而开展新概念与新技术项目研究，目前他们正集中力量开发分布式空中作战的概念与关键技术，力图在未来的反介入/区域拒止作战中提供新的力量，其中的一些子项目已经进入研制的最后阶段。现本文对这一作战概念和关键技术项目进度进行梳理与分析。

美国国防部预研局（DARPA）官网在2018年]月8日公布，其“拒止环境中的协同作战”（CODE）项目已选定由雷神公司进行最后阶段，负责全功能CODE软件的研发。根据项目构想，多架CODE无人机可受一名人类飞行员指控，在拒止或对抗环境中针对高度机动的地面和海面目标执行作战任务。目前，DARPA在发展分布式空中作战的关键技术并探索作战概念上投入了大量经费，希望在未来的反介入/区域拒止作战中，为美军的空中力量提供一种作战灵活度高、战斗力强、成本低的新选项。

发展分布式空中作战体系的主要原因

2017年12月18日，特朗普政府发布了新版《国家安全战略》，正式提出了美国面临的三大挑战，其中与中、俄等势均力敌的大国开展竞争位列榜首，而打击ISIS等恐怖主义处于末席。紧接着在2018年]月19曰，美国国防部公布了全新的《美国国防战略》，其秉承《国家安全战略》指导思想，认为美军应着眼于大国之间的战略竞争，而非恐怖主义。由此可以看出，美军目前的战争准备已逐渐从打击恐怖主义调整为与中、俄等军事大国对抗。

美军认为，中、俄等国围绕先进传感器-网络-精确制导武器打造的反介入/区域拒止环境是自身赢得大国对抗的巨大挑战。在这种环境中，敌方拥有高机动的地对地弹道导弹、反舰弹道导弹、远程巡航导弹、一体化防空反导系统，以及卫星、隐身战机、静音潜艇等装备，不但可攻击美军前沿基地、航空母舰和卫星，使美军难以进入防区，而且即便进入也无法有效组织兵力开展联合作战。总之，目前美军以现有装备为基础构建的作战概念、形成的作战能力无法在反介入/区域拒止环境中获得压倒性优势，而这也是美军当前发展未来技术和装备的最重要的原因之一。

因此，美国空军正在开发以“穿透”为特征、在反介入/区域拒止环境中争夺空中优势的新一代装备“系统簇”，包括穿透型制空平台、穿透型电子战平台、穿透型轰炸机（8-21）、武库机，以及配套的“小型先进能力导弹”与“防区内攻击武器”等。其中穿透型制空平台起飞重量可能达到45～60t，十分注重远航程、大载弹量和极高的生存能力，希望能“穿透”敌防区，并在区域拒止环境中获得作战优势。

思考如何在反介入/区域拒止环境中取得压倒性空中优势的远不止美国空军一家。作为颠覆性军事技术研发机构，DARPA为此提出了分布式空中作战概念，投入数亿美元经费，启动了若干技术研究项目。目前，与分布式空中作战相关的技术项目已成为DARPA最主要的投资领域，同时也是美国重塑复杂军用系统中重要的发展方向。

分布式空中作战是DARPA着眼于反介入/区域拒止环境发展的全新作战样式，主要思想是将大型、昂贵、多功能空战装备的功能分解（disaggregatedcapa bilities）到大量无人机平台上，通过架构、自主、协同、指控等技术使少量有人机和大量无人机形成统一的空战整体。与目前空中作战的样式相比，采用大量具有分布式协同作战能力的无人机可大幅降低任务成本，提高作战灵活性，而且大量的目标可使敌方防御系统产生“饱和”而无法全部应对，即便无人机受到部分损失，但作战整体仍可完成任务。

目前，DARPA的分布式空中作戰概念已有较好的实现基础。首先，无人机在未来融入空中作战体系是大势所趋。美军现役的“全球鹰”和“死神”等无人机均独自开展侦察或察打一体任务，较少融入美军空战体系，而且并不具备隐身能力，在强对抗环境中的作战能力较差。然而随着美军布局越来越多的无人机项目（如DARPA目前的绝大多数航空总体平台类项目都与无人机相关）以及自主、智能、隐身等技术的飞速发展，可以预见，在未来的反介入/区域拒止环境中将有越来越多的无人机融入美军空战体系。例如，美海军的MQ-25“黄貂鱼”舰载无人机将为有人战机进行空中加油，具备了辅助作战的能力。再如，2017年美国空军研究实验室（AFRL）又公开了其“低成本可消耗飞机技术”（ LCAAT）项目，未来作为“忠诚僚机”的无人机将配合有人战机遂行电子战或打击等实战任务。

其次，美军的F-22、F-35等五代机相比F-15等四代机的显著特点除超高的隐身能力外，还拥有强大的信息通信指挥系统（C41SR）、电子战和网络中心战等能力。这使其能够不完全依赖预警指挥机、专用电子战飞机和对地监视飞机等平台的支持（上述机型雷达截面积大，在反介入/区域拒止环境中生存力不强），可在区域拒止环境中指挥、操控无人机开展作战行动，成为无人机的“空中指挥所”。另外，F-35等机型的开放式任务系统可使其随时植入最新的软件和硬件，特别是任务决策和人机交互等系统，具备同时指控多型、多架无人机等复杂任务的能力。

根据DARPA“体系集成和技术试验”（SOSITE）项目公布的概念图，可以大致勾勒出其分布式空中作战的构想。需要说明的是，图中所描述的仅仅是当下设想的概念，随着技术的不断推进也可能有较大出入，但其在一定程度上却可反映出DARPA分布式空中作战概念的愿景和努力方向。

根据与敌方距离的远近程度，分布式空中作战平台从纵向看可分为三个层次。

最远一层由E-3和E-2系列空中预警指挥机构成，说明未来空、海军都可具备遂行分布式空中作战的能力。两型平台通过数据链连接（绿线），或者通过LlNIK-16等通用数据链（蓝圈）与五代机连接，针对整个分布式空中作战任务开展指挥控制和作战管理。

中间一层由F-22和F-35战斗机构成，拥有打击、ISR、电子战和通信等功能，与前方的各类无人机组成自主的有人一无人机编队，指挥控制无人机开展作战任务。虽然图中只有一架F-22和F-35，但DARPA的构想应该可解读为中间层是由五代机组成的。因为在强对抗环境中，完全可由多架五代机指控更多的无人机组成强大的分布式空中作战体系，形成更强大的作战能力。

最近一层由三型无人机构成，即对空作战无人机、电子攻击无人机和察打一体无人机。如果说五代机是猎人，那么各型无人机就是猎犬，冲锋陷阵直捣敌营。

另外，根据需要摧毁的敌方目标性质，分布式空中作战平台又可分为空空作战和空地作战两个序列。

在空空作战方面，具备强大空中优势的F-22可指控两架无人机打击敌人的苏-27系列战斗机，与导弹相平行的蓝线可解读为火力打击之意（其中无人机类似“捕食者”C，而空空导弹类似现役“地狱火”空地导弹，这也反映了出该图的“概念设想”属性）。

在空地作战方面，F-35指控了两型飞翼布局的无人机。前端的一型两架无人机为多用途分布式平台，可针对敌方的一体化防空系统的雷达开展分布式电子攻击（白线），而由于执行电子战任务的无人机相对较多，因此部分损失也不会导致整个空战体系的电子战能力归零。后端的一型两架无人机可能是察打一体无人机，因为它们可执行分布式目标确认任务，而无人机与敌防空导弹发射车之间的蓝线，也体现了该机型拥有攻击能力。

需要说明的是，在空空作战序列和空地作战序列之间有一架与察打一体无人机外形相同的无人机，其承担了两个序列间的通信中继任务，可使分布式空中作战的各平台拥有统一的战场图像，增强了整个作战体系的态势感知能力。另外，F-35自身也可投放类似“小直径炸弹”的空地武器，这可解读为五代机在作战时可根据实际情况，既可在后端指控无人机，又可在前端与无人机联合执行任务（五代机和无人机的层次可能不会特别明显）。

无人机留空时间长、作战半径大，在反介入/区域拒止环境中遂行分布式空中作战可拥有多种出动方式。例如，可从远离作战前沿的陆上机场起降，或者从航空母舰上起降。另外，无人机也可借鉴DARPA“小精灵”项目，采用空中发射/回收方式，可利用巡航于敌防区外的运输机或武库机作为无人机的发射/回收平台，而F-35、B-2等隐身飞机也可在机翼下吊挂无人机并在防区外发射。如此，进入敌防区的隐身飞机即可指控无人机，又可重新拥有强大的隐身能力，而且弹舱内仍满载弹药。

关于分布式空中作战与无人机蜂群的关系，笔者认为后者可融入前者的作战体系。例如，在空地作战序列中，飞翼布局的无人机可由多架尺寸更小的无人机蜂群替代，无人机蜂群各平台之间进行自主协同，作为一个整体接受五代机的指控，并执行分布式电子战或ISR等任务。上述认识也可从SOSITE项目公布的另一张概念图和视频中得到印证。

在图中，一架F-35指控一架大型飞翼布局无人机和多架小型无人机蜂群共同开展电子战、感知和成像等任务。而在视频中，一架F-35直接指控若干从防区外武库机上发射的小型无人机蜂群开展ISR和电子战任务，在蜂群确认目标后再由武库机发射多枚导弹予以摧毁。

关于分布式空中作战与“忠诚僚机”的关系，笔者认为后者可为前者提供参考借鉴。美国空军在《2016-2036年小型无人机系统飞行规划》中认为，“忠诚僚机”是一种“有人/无人协同”的作战概念，有人长机可控制多架无人僚机，但无人僚机之间并没有协同关系。“僚机”一词也说明在作战时，有人长机是执行任务的主体，而无人僚机可辅助长机执行部分作战任务。

然而在DARPA的分布式空中作战概念中，各无人机之间协同关系密切，且无人机是执行任务的主体，五代机多位于后端开展指挥控制。虽然分布式空中作战与“忠诚僚机”的理念存在上述不同，但后者发展的有人/无人机协同、智能人机交互界面、低成本可消耗平台等技术，可为前者打下部分技术基础。

DARPA分布式空中作戰相关技术项目及进展

SoSITE项目

SoSITE项目于2014年启动，着重探索开放式体系架构技术，目标是以美军现有能力或平台为基础，把单一装备的空战能力分布在大量可互操作的有人和无人平台上，实现各种先进机载系统和武器在体系层面的即插即用，极大提升分布式空战的灵活性。最新的消息是2016年8月DARPA向洛马公司授予金额为3640万美元的第二阶段合同，继续发展体系架构，验证架构的作战效能和鲁棒性，预计2019年完成。根据DARPA2018财年的预算文件（下同），目前项目累计投入达1.17亿美元。

“分布式作战管理”（DBM）项目

“分布式作战管理”（DBM）项目在2014年立项，其目标是通过发展先进算法和软件，提高分布式空战任务自适应规划和态势感知等能力，帮助履行战场管理任务的飞行员进行快速且合理的决策，以在强对抗环境中更好地执行复杂作战任务。2016年5月，DARPA向洛马公司授予金额为1620万美元的项目第二阶段合同，设计全功能决策辅助软件原型，帮助策划有人机和无人机参与的复杂空战。目前，项目累计投入达6898.3万美元。

“小精灵”项目

“小精灵”项目于2015年推出，旨在发展并演示小型无人机蜂群的空中发射和回收技术。2017年3月，项目进入第二阶段，Dynetics公司和通用原子航空系统公司脱颖而出，而且后者还公布了两种无人机空中发射/回收方案概念。

一种是采用改装的拖曳靶标卷式拖放系统。“小精灵”无人机安装在C-130机翼下方拥有空中发射/回收平台的卷式拖放机上。作战时，无人机和发射/回收平台相连并一起放出，之后释放无人机。回收时无人机与飞行平台重新连接，之后被一起回收。

另一种是使用机械手臂回收无人机。这种方案存在一些困难，因为小型无人机正好处于C-130的尾流场中，剧烈的湍流会对发射和回收产生严重不良影响。DARPA希望在2019年下半年开展飞行试验，验证空中发射回收无人机蜂群的可行性及作战潜力。目前项目累计投入达8999.6万美元。

“拒止环境中的协同作战” （CODE）项目

“拒止环境中的协同作战”（CODE）项目于2015年启动，旨在发展先进算法和软件，拓展美军现役无人机的能力，实现在拒止或对抗环境中针对高度机动的地面和海面目标执行动态、远距作战任务。多架装备CODE软件的无人机可以根据导航飞往目的地，基于已经建立的作战规则遂行寻找、跟踪、识别和攻击任务，而且仅需要1名人类任务指挥官的监管。

2018年1月8日，DARPA选择雷神公司进入项目第三阶段，负责完成CODE软件的研发。一旦通过全面的演示验证，CODE软件将极大提升现役无人机的生存性、机动性和作战效能，同时也可降低未来无人机的研发周期和成本。目前项目累计投入达1.15亿美元。

“射频任务操作中融合的合作式单元”（CONCERTO）项目

“射频任务操作中融合的合作式单元”（CONCERTO）项目旨在发展能在通信、雷达和电子战之间自适应和灵活切换，且可配装于小型无人机平台的射频原型系统。项目在2016年5月公布跨部门公告，第1阶段将孵化各项技术和创造架构，持续15个月；第二和第三阶段将开展设计、制造和试验，持续33个月。

相比美国空军的“穿透型”装备，分布式空中作战的使用灵活度较高。“穿透型”装备主要面向中、俄等国的反介入/区域拒止环境设计，针对性较强。如果起飞重量45～60t级的穿透型制空平台在国际关系紧张时刺入对方防区，能很容易被解读为是挑起大规模战争的信号。然而在当前的国际环境下，大国之间直接爆发冲突虽并非不可能，但概率仍较低，这很可能导致“穿透型”装备更多地只能起到战略威慑作用。

另外，未来高性能的“穿透型”装备很可能与目前的F-22处境相似，研发成本高而服役数量较少。因此，在强对抗环境中战损的代价可能较大，而在弱对抗环境中或没必要使用，或使用成本较高。反观DARPA的分布式空中作战，其在前端使用的是无人机，可通过控制无人机的数量相对有效地控制大国间的冲突等级。而且分布式空中作战即可在非反介入/区域拒止环境中使用，又可在反介入/区域拒止环境中单独使用，也可配合“穿透型”装备作战或作为其有效补充，作战灵活度较高，且作战成本较低。

DARPA的分布式空中作战基于美军现有能力设计，不同于“穿透型”装备将拥有全新的平台与全新的能力，分布式空中作战特别强调基于现有能力。例如SOSITE项目表示所发展的体系架构将以现有航空系统的能力为基础，将飛机、武器、传感器和任务系统纳入其中，并可把各种空战能力分布于大量可互操作的有人和无人平台上，如有需要还可以经济快速地增加或替换相应能力。而CODE的项目经理、战术技术办公室代理副主任Jean-Charles Lede也表示：“CODE项目立足于发展一种升级现役无人机的低成本方法，通过突破性的算法和软件使无人机共同工作时所需的监管最少且协同更加有效，这同时也将降低未来无人机的研发周期和成本。”以现有能力为基础，可使美军有效控制分布式空中作战的研发成本，快速集成未来的航空作战平台与先进技术，进而形成分布式空中作战能力，使作战能力迭代攀升。

美国各军种目前都在发展具备分布式特征的作战概念和关键技术。除了DARPA提出的分布式空中作战，美国海军也提出了分布式杀伤作战概念，其设想使用更多的水面舰船，具备更强的中远程火力打击能力，并让它们以分散部署的形式，形成更为独立的作战力量，以增加敌方的应对难度，并提高己方的战场生存性。另外，美国空军航天司令部提出了分散式空间体系概念，提出采用结构分离、功能分解、载荷搭载、多轨道分散、多作战域分解等措施，提高空间系统的可恢复性、经济性、安全性与生存能力。

随着美军各作战域分布式作战概念研究的不断深入，可以大胆设想五角大楼未来可能会启动跨作战域的分布式作战体系架构等关键技术研究，把各作战域的分布式作战装备组合成互联互通互用、无缝协同作战的整体，使美军具备灵活、强大的多域融合作战能力。