兰德公司探索低成本可消耗无人机的保障

自2017年特朗普政府正式提出以中、俄为主要对手的“大国竞争”战略后，美军开始全力备战大国战争，并重点研究如何应对对手的“反介入/区域拒止”（A2/ AD）能力。为在与具备区域拒止和打击美军前沿基地能力的对手交战时获胜，美国空军作战集成能力中心（AFWIC）对“未来兵力设计”概念进行了探索，并在其中引入了基于“低成本可消耗飞机技术”（LCAAT）的无人机概念。低成本可消耗无人机可以在没有跑道的情况下实现大规模力量投送，从而在战时基地和跑道被毁的情况下继续生成和提供战斗力。

兰德公司发布报告

自“未来兵力设计”中引入低成本可消耗无人机概念后，美国对该类无人机的作战应用进行了大量研究，先后发布了《在对抗环境中运用低成本可重复使用无人机》和《对Skyborg和低成本可消耗无人机发展前景的认识》等报告。

无人机的保障对于其作战而言至关重要，在最初的设计工作中就应予以考虑。2022年1月，兰德公司发布了《保障从非固定基础设施投放作战能力》研究报告，首次对低成本可消耗无人机的保障问题进行了研究分析，如图1所示。

低成本可消耗无人机的作战

作战概念

与常规平台相比，美国空军将低成本可消耗无人机设想为一种成本更低、寿命更短、性能相对较高的平台。美国空军为其设定的成本范围为每架无人机约200-500万美元，如科拉托斯（Kratos）公司的XQ-58A无人机。 XQ-58A可利用助推器由滑轨发射起飞；滑轨平台为一辆可移动式拖车，因此XQ-58A发射起飞时不需要依赖跑道。如对手对前沿作战基地的跑道实施打击，移动拖车可提供一定程度的作战灵活性，这也是XQ-58A系统的关键设计目标之一。同时，移动拖车具备可机动能力，能够增加对手的瞄准难度。

按照美国空军当前的作战概念，低成本可消耗无人机发射后将加入一个由数百架飞机组成的空中数据网络；网络中包括了其他低成本可消耗无人机以及常规有人驾驶平台。低成本可消耗无人机需要在短时间内大量发射，完成任务后，可返回任意作战点。同时，按照目前的规划，低成本可消耗无人机将通过降落伞系统进行回收，也无需依赖跑道，如图2所示。

返回发射区域后，低成本可消耗无人机即可开始为下一次任务做准备。作为一种“可消耗系统”，低成本可消耗无人机几乎无需进行原位或离位维修。XQ-58A无人机采用了模块化设计，因此可从多架受损无人机上拆下可使用的模块组件，然后重新组装到新的任务平台上。

作战设想

假设作战时低成本可消耗无人机可每3小时起飞100架次，即每天800架次。基于这一假设，可对低成本可消耗无人机需要的人力和发射设备进行估算。

低成本可消耗作战部队的规模取决于发射装置的数量以及相关的发射小组，而不是日均发射架次数，因为日均发射架次数受再次出动时间的影响。低成本可消耗无人机的作战能力可分为三个等级：

（1）发射点

单独1套发射装置及其配套的发射小组，每个发射小组包含4名人员。1个发射点每天发射一定架次数，具体架次数取决于再次出动时间。例如，如果再次出动时间为3小时，则每个发射点每天可发射8个架次。

（2）发射单元

1组发射装置及其配套的发射小组；共用回收区，共用或不共用其他资源，如燃油和弹药的存储或基地保障资源等。1个发射单元每天可发射一定架次数，具体取决于发射装置的数量。

（3）发射集群

1个发射集群由多个发射单元组成，彼此可共享资源，如燃油和弹药的存储或基地保障资源等。1个发射集群发射的架次数取决于每个集群的发射单元数量。

假设发射集群由3个发射单元组成（1个方框为1个发射单元），每个发射单元包括6个发射点（1个三角为1个发射点）。发射单元共用作战人员工作场所、燃油和弹药的存储以及指挥设施。每个发射单元中的6个发射点共用1个回收区，如图3所示。

平台保障方案

低成本可消耗无人机需要三大类保障支援：燃油保障、弹药保障和生活保障。

燃油保障

基于飞机尺寸、发动机的燃油效率和油箱容量，低成本可消耗无人机完成最大航程飞行需要约300-500加仑（约1135.6-1890L）燃油。取决于再次出动时间，一个发射点需要的燃油量从600加仑/天（再次出动时间12小时、300加仑/架次）到6000加仑/天（再次出动时间2小时，500加仑/架次）。

无论是对燃油进行集中管理或分散管理，还是通过加油车来分发，燃油保障都离不开燃油存储。在燃油存储上，分别考虑尺寸较小的软油箱方案和尺寸很大的燃油存储系统方案。

（1）500加仑集装箱燃油存储器

美军特种作战部队目前配备有500加仑软油箱，放置于经过加固的集装箱内。以此为基础，可考虑在低成本可消耗无人机拖车设计中集成放置于集装箱内的软油箱；重量约0.5吨，成本约3万美元。

（2）直升机应急加油系统

美国海军陆战队使用直升机应急加油系统（HERS）为直升机加油。HERS是一种类似低成本可消耗无人机需要的前线加油系统，容量可达18000加仑，并可通过500或3000加仑储油箱进行扩展。该系统重3.1吨，成本10万美元。

（3）燃油备战能力设备

燃油备战能力设备（FORCE）是美国空军的标准燃油保障设备，可用于为所有作战装备提供燃油保障。该设备存储容量约5万加仑，且可扩展；全套设备重63吨，成本110万美元。

（4）联合海上油库

联合海上油库（JOFF）是一种未来的水下燃油存储能力概念，容量可从1万加仑扩展到100万加仑，成本约50万-1800万美元不等。

对于低成本可消耗无人机的作战保障，可通过以上几种方案进行燃油存储。但无论最终采用哪种方案，都需要在中央存储点与发射集群、发射单元、发射点之间运送燃油。为此，考虑了可满足这一需求的各种加油车。

（1）R-11加油车

R-11是美国空军最常用的加油车，容量6000加仑，车重14吨，成本20万美元，不具备越野能力。

（2）C300加油车

C300也是美国空军常用的加油车之一，容量1200加仑，车重7.3吨，成本约3.3万美元。

（3）重型扩展机动战术卡车

重型扩展机动战术卡车（HEMTT）可运送2500加仑燃油，车重21吨，成本20万美元。

上述各种加油车具有不同的优缺点。其中，R-11加油车在容量和车重上较为合适，并且其是美国空军的标准加油车，容易获得。但是，该车并不适合在低成本可消耗无人机可能所处的崎岖环境中使用。重型扩展机动战术卡车可用于崎岖环境，但相较于R-11，车重更大、容量更小，因此需要的数量更多，从而也会导致部署成本更高。

弹药保障

低成本可消耗无人机将主要使用空空或空地弹药打击目标。空空武器预计将包括4枚AIM-120或类似弹药，空地武器预计为4枚小直径炸弹或1枚海军打击导弹。弹药保障涉及弹药存储、分发和操作设备。

一般的弹药保障概念中涉及弹药的中央存储点，类似于现有基地内带有弹药存储设施的弹药存储区。假设在冲突前已经在战场上预置了弹药；则冲突爆发后，将按照作战命令使用平板拖车将弹药从中央存储区分发到发射集群、发射单元或发射点。可采用两种方案在战场上存储弹药：（1）放在平板拖车上露天存储；（2）放在托盘上存储。两种方案都使用海思科公司（HESCO）的防暴屏障系统进行隔离。

在平板拖车上存储时，会为其配备叉车，以方便卸载弹药箱。考虑了4种弹药装卸设备：

（1）MJ-1装卸车

MJ-1是美国空军目前使用的一种标准装卸车，可用于运输、装载和卸载各种弹药。MJ-1车重2吨，成本14.3万美元。

（2）手动叉车

在没有其他有动力叉车的情况下，美国空军通常使用手动叉车（MOLT）装载炸弹。该车可抬起2450磅（约1111千克）的弹药，车重近1吨，成本约2.3万美元。

（3）久保田（Kubota）拖拉机

针对低成本可消耗无人机的特殊作战环境，通过对越野型拖拉机进行简单改造，将MJ-1的机械化特点与手动叉车的操作简便特点结合起来，是一种很好的方案。对久保田系列拖拉机进行改造即可实现这样的特点。这种拖拉机可在野外装卸约2000磅的炸弹，车重超过1吨，成本约2万美元。

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（4）手动操作

手动操作是最方便、成本最低的方法，保障人员利用一根撬棍就能手动完成弹药装载，但这种方式需要消耗大量的劳动力。

生活保障

低成本可消耗无人机的发射集群可能被部署在没有食宿基础设施的艰苦地区。为此，研究了4种可能的后勤保障方案：

（1）基本远程机场资源

基本远征机场资源（BEAR）是美国空军在艰苦地区建立简易基地的标准成套设备。设备中包含帐篷、发电机、洗衣机、淋浴房等，可保障550人的日常生活。全套设备重395吨，成本530万美元，需要92名工程人员用5天时间完成搭建。

（2）空军快速响应套件

空军快速响应套件（ARRK）是美国空军特种作战部队使用的一种可快速部署的部队保障套件，用于满足特定任务的最低生活保障需求。ARRK可为100-200人提供基本的住所、卫生设施及其他保障，以及指挥控制设施、环境控制和水净化设施。ARRK重25吨，成本180万美元，需要8名工作人员完成搭建。

（3）简易版空军快速响应套件

空军快速响应套件采用模块化设计。如不配备指挥控制保障所需设备，则为100人提供基本保障的设备总重可由25吨降低至13吨，成本由180万美元降低至110万美元。

（4）海军陆战队的作战帐篷

最原始的方案就是使用海军陆战队的作战帐篷。可供100人使用的帐篷总重约0.5吨（不包含环境控制和卫生设备），成本3.9万美元。帐篷的携带和搭建由作战人员自己完成。无论采用上述哪种方案，假设都是每人一日三餐，餐食使用托盘车运输和存放，每个托盘车装载3456份餐食；水是每人每天19公升，也用托盘车运输存放，每个托盘车装载4320公升水。

基于上述方案，如果需要保障的人员数量为550人，则从标准的基本远征机场资源改为空军快速响应套件，可以降低50%以上的运输需求。此外，在靠近发射点的地方分散部署6套空军快速响应套件，还可降低受到导弹打击的可能。而如果由标准的空军快速响应套件改为简易版空军快速响应套件，也可以降低50%的运输需求。若改为使用海军陆战队的作战帐篷，还能进一步降低运输需求，并进行更分散的部署。但是，对于可能会持续数日的作战行动来说，在使用帐篷且没有卫生和环控设施的生活条件下，可能难以维持。

其他保障

低成本可消耗无人机的作战很可能会在“安全线外”进行，即可能不在现有空军基地的覆盖范围之内，可能无法获得像在基地作战时的标准安全保障，因此可能需要一些其他战斗保障。

对于配备有18辆低成本可消耗无人机发射车、2个武器存储区和1个燃油分发点的低成本可消耗无人机发射集群，其战斗保障管理小组可提供一班（12小时）的领导管理（1人）、维护监督（1人）、作业监督（4人）、武器安全（4人）和燃油监督（2人）。

低成本可消耗无人机发射集群的战斗勤务保障（CSS）可提供2班（24小时）的保障，包括部队安保（6名安保人员和2名排爆人员）、通信（负责射频传输和网络传输的人员各1名）、指挥控制（1名指挥控制员）、维护（1台用于小型发动机/设备维修的航空地面设备和1名无人机维修技师）、医务（4名医护人员）、机场运营（1名拥有机场管理资质的安全官）。

最后，还需要数辆用于分发物资的卡车和40英尺（约1.22米）的平板拖车、2辆用于运输燃油和弹药的越野运输车。

作战保障模式

低成本可消耗无人机不依赖跑道作战的概念可以避免传统基地存在的一个主要弱点。而通过对传统空军基地的弱点进行分析，发现燃油和弹药的存储以及人员的住所也是其主要弱点，这些地方遭到攻击会导致飞机出动架次减少。同时，与“敏捷作战运用”（ACE）概念强调对小规模能力的需求类似，低成本可消耗无人机作战概念可以实现快速部署。

为了解决作战韧性的问题，兰德公司采用了分散部署的模式。但是，在为低成本可消耗无人机设计保障体系时，上述目标（减少弱点和缩小规模）可能存在矛盾，因为分散作战有助于减少弱点，但集中作战有助于资源共享，从而减少部队的部署规模。为了进行权衡，考虑了4种分散程度不同的低成本可消耗无人机保障模式，这4种模式是：

（1）最小分散模式

燃油存储（直升机应急加油系统）、弹药处理（叉车）和住宿（简易版空军快速响应装置）资源由低成本可消耗无人机发射集群集中管理。

（2）中等分散模式

燃油存储（直升机应急加油系统）、弹药处理（叉车）和住宿（简易版空军快速响应装置）资源由低成本可消耗无人机发射单元集中管理。

（3）最大分散模式

燃油存储（直升机应急加油系统）、弹药处理（叉车）和住宿（简易版空军快速响应装置）资源分配到低成本可消耗无人机发射点。

（4）标准部署模式

在这一概念中，使用的是美国空军的传统能力配置：燃油战备能力设备、MJ-1装卸车和基本远征机场资源。考虑到燃油战备能力设备和基本远征机场资源的规模，这一配置用于相对集中的作战行动。

兰德公司通过对比分析，在保障每日864个低成本可消耗无人机架次，以短吨数作为保障装备的计算单位，那么最小分散模式所需的保障装备数量则最少，如图14所示。

结语

交战时，空军基地及重要军事设施会被作为高价值目标进行重点打击。基于此，为了提高部队的灵活性和生存能力，低成本可消耗无人机应运而生，其定位要求在远离空军基地和固定设施的情况下，不依赖跑道进行作战，而这样的作战方式对其保障也产生了较大的影响。

低成本可消耗无人机的保障主要包括燃油保障、弹药保障、生活保障和其他战斗保障，保障装备可通过分散部署来增加作战灵活性，一些传统的保障能力并不能适应无跑道作战模式，因此保障装备采办人员在针对未来作战时，应予以考虑。此外，分散部署不仅能增加作战灵活性，还能降低所需的保障装备数量。因此，对于不同的作战场景，要匹配不同程度的分散作战规模，制定规模相适应的保障方案。在低成本可消耗无人机的部署和运用上，要考虑其对后勤保障的影响，进行前瞻性设计，加快部署作战能力的步伐。