“防御者”无人机与有人机协同作战愿景揭秘

史蒂夫·特林布尔（华盛顿）

数十架“防御者”无人机搭载长波雷达并组成集群，形成一种空对空持久监视网，每次前出执行任务长达一个月。在未来作战中，“防御者”无人机保护有人加油机和侦察机，有人机在空中为“防御者”无人机加油。

在美国国防部战略能力办公室原主任威尔·罗珀（Will Roper）推动下，通用原子航空系统公司（GA-ASI，下称通用原子公司）重新明确了中空长航时无人机在未来“高价值空中平台”（HVAA）保护任务中的作用。

2016年，通用原子公司启动“防御者”概念无人机研究，希望在未来作战中保护“高价值空中平台”。

2020年，通用原子公司发布“防御者”无人机概念图，但拒绝在公开场合解释细节。

在美国空军寻找下一代多用途无人机系统（也称MQ-下一代）方案的背景下，通用原子公司立时推出了“防御者”概念无人机。最近，该公司高管在接受美国《航空周刊》采访时首次透露了“防御者”中空长航时无人机的作战愿景，该无人机将跟随MQ-9“死神”（下称MQ-9）无人机一起作战。

美国空军2021年3月发布的信息征询书提及，MQ-9的替代机须具有更强的生存力、更合理的价格，早期任务是保护“高价值空中平台”。

目前，有人战斗机用于保护波音公司RC-135“铆接”（Rivet Joint）侦察机和KC-46“飞马座”（Pegasus）加油机等“高价值空中平台”机队。未来，通用原子公司新型中空长航时“防御者”无人机有能力与有人机协同作战，远程监视空中威胁并执行保护任务。这将使有人战斗机腾出时间，执行进攻性打击任务，不用再保护那些易遭打击的支援型飞机。

图1 未来，“防御者”无人机（上）将跟随MQ-9 无人机（下）一起作战。

图2 在概念图中，KC-46 有人加油机在空中为“防御者”无人机加油，而“防御者”无人机对KC-46加油机进行保护。

图3 “防御者”无人机机载监视系统的设计，借鉴了MQ-1和MQ-9 机队的实战经验。

作战愿景

通用原子公司设想，数十架新型油电混动“防御者”无人机组成集群，在363万平方千米的中国南海上空飞行，形成一个空对空持久监视网，每次前出执行任务将长达一个月。在飞行中，有人机为集群无人机加油。

通用原子公司也描绘了“防御者”无人机集群另一种作战愿景：一组“防御者”无人机集群搭载长波雷达，采用无线网格网络技术，形成一个多基地雷达系统，在西太平洋上空的四分之一空域构建一个穹顶形状的保护网，使友军空中加油机和侦察机免遭敌机和导弹袭击。任何一架敌机只要进入“防御者”无人机集群的广域监视网，都能被无人机探测和跟踪，同时“防御者”无人机集群将敌机的定位数据实时传输给友军隐身战斗机。在作战中，凭借数量多、作战能力强等优势，“防御者”无人机集群能获得自我防御能力。敌方必须击毁足够数量的无人机，才能挫败无人机集群的任务。

设计与技术

设计灵感

在“防御者”无人机机载监视系统的设计过程中，通用原子公司借鉴了MQ-1无人机和MQ-9无人机机队数十年来执行地面目标监视任务所积累的经验。该公司先进项目部高级主管迈克尔·阿特伍德（Michael Atwood）表示，通用原子公司的设计灵感来自MQ-9无人机在中东的实战经验。美军之所以能对塔利班的行动做出快速反应，得益于通用原子公司无人机一直在该地区执行监视任务，无人机的探测直接给敌方带来了威慑。具体而言，无人机提供了一种持久、广域监视系统，敌方不敢出动轰炸机，因为一旦轰炸机离开海岸线，美军马上能看到并实施快速打击。在无人机监视系统支撑下，F-35和F-22战斗机将发挥强大的战斗力，拥有更重要的作战价值，因为它们不用再执行非传统的情报、监视和侦察任务。

多种新技术开发

“防御者”无人机集群将集成多功能射频传感器、自主控制、无线网格网络、混合动力等一系列新技术。通用原子公司利用内部研发资源为“防御者”无人机设计了富有创意的新机身，这种内部研发资源即将产生重大的新技术。

（1）长波雷达技术

机载火控雷达通常是典型的X波段微波雷达，例如洛克希德-马丁公司F-22战斗机机载APG-77有源相控阵雷达（AESA）。这种厘米级波长的微波雷达虽然可以提供高精度目标跟踪信息，但探测范围有限。而米级波长的长波超高频或甚高频雷达虽然能以更低的功率，获得更长的探测距离和更大的跟踪范围，但跟踪信息的精度低。

“防御者”无人机作战概念涉及的核心技术是新型机载射频传感器技术。该技术最终将为空对空作战人员提供高质量态势感知信息。通用原子公司一直致力于多功能长波雷达的技术研究，取得了一定突破。目前，该公司研制的新型多功能长波雷达已进入最后研制阶段。

“防御者”无人机采用新型传感器的目的是，提供与微波火控雷达相似的跟踪精度，但探测距离通常与预警雷达的性能有关。

通用原子公司总裁大卫·亚历山大（David Alexander）表示，新型机载射频传感器具有关联跟踪目标的能力、空对空精准瞄准能力和超广域作战能力。“防御者”无人机集群利用机载传感器多源融合数据，解决了单一传感器数据获取量有限的问题。

（2）自主控制技术

美国国防部正在测试两种不同的自主控制系统。

一是最具代表性的美国空军研究实验室（AFRL）“天空堡”（Skyborg）自主控制系统。美国空军和防务承包商计划在2021年夏季开展一系列飞行试验，测试“天空堡”（Skyborg）自主控制系统的性能，并开始讨论“天空堡”无人机的服役时间和作战样式。2021年4月，美国空军研究实验室启动“自主可消耗无人机试验”（AAAX）多项测试，一架克拉托斯公司UTAP-22“灰鲭鲨”无人机集成“天空堡”自主控制系统开展飞行测试；6月24日，美国空军研究实验室利用通用原子公司增程型MQ-20“复仇者”无人机测试“天空堡”软件。

二是另一种独立的自主控制技术。在“拒止环境中协同作战”项目支撑下，美国国防预研局（DARPA）牵头开发了该技术，后来该局将雷神（Raytheon）公司开发的“拒止环境中协同作战”项目的算法移交给海军航空系统司令部。在“自主创新开发环境与智库”（Raider）项目支撑下，海军航空系统司令部将继续开发自主控制技术。

尽管“天空堡”项目和“自主创新开发环境和智库”项目由不同的军种开发，但是将实现共同的目标，即无人机在通信拒止环境中面临真实威胁时，能利用算法做出响应，例如自主规避突然出现的防空导弹，而不须要通过人类操控员控制。

自主控制技术取得的新进展是建立“防御者”无人机作战概念的基础。虽然自主控制技术归美国政府所有，通用原子公司不开发该技术。但是，未来“防御者”无人机必须集成这种技术，其机载系统必须接入自主算法，以感知环境并做出响应。同时，自主算法能控制无人机不去执行非必要的不安全飞行。

通用原子公司面临的挑战是，在“防御者”无人机飞行计算机中创建“作战飞行程序”（OFP）软件接口。该接口既要有兼容性，以供“天空堡”或“自主创新开发环境和智库”软件使用，又要有限制性以保证安全。通用原子公司一直在研究“开放式作战飞行程序”（Open OFP）软件。总裁亚历山大将其比喻为一种验证器，如果“开放式作战飞行程序”验证出错误指令，无人机操控人员将不会执行。

图4 通用原子公司设想了一种改进型MQ-9 概念无人机，以期在西欧发挥基地防御作用，抵御俄罗斯的导弹袭击。

（3）混合动力技术

为适应西太平洋的广域作战环境，通用原子公司超长航时概念无人机须采用混合动力推进系统，这项技术可能须要更长的时间才能成熟。该公司表示，取决于资金支撑和兴趣，最快可能4年，长则7年。

改进型MQ-9无人机

通用原子公司正在软件接口的两侧创建开放式任务能力，不久将推出长波传感器、无线网格网络和“开放式作战飞行程序”软件等组合式技术。通用原子公司计划近期将这些技术集成于MQ-9无人机，使MQ-9能在西欧陆地的上空执行基地防御任务。例如，MQ-9无人机将使用传感器和无线网格网络创建一个空中监视系统，以探测俄罗斯9M729中程陆基巡航导弹等武器。总裁亚历山大认为，MQ-9具备这种跟踪能力后，可以攻击巡航导弹，这是美国空军目前最容易实现的目标。