无人机发展及应用新趋势

2024-12-08 00:00刘天易
环球飞行 2024年8期

无人机发展新趋势

近年来,各式各样的无人机如垂直起降无人机、空射无人机、无人僚机、无人加油机、高空太阳能无人机(可用作“高空伪卫星”)等不断进入大众视野。美国国防部多次发布《无人系统综合路线图》,大力开发全天候、强感知、远距离、小型化的无人机任务传感器和武器,以及强韧组网、自主控制等关键技术,提升无人机对抗能力。

美军反恐战、土耳其对叙利亚作战行动、纳卡冲突、俄乌冲突等多场冲突中,无人机的运用和战果都是主要亮点之一,20世纪传统作战样式正在被打破和重塑,新的战争样式正在形成。展望未来,无人机的几个主要发展趋势,可能成为塑造未来战争面貌的关键。

超高性能

在先进的能源、动力、控制以及IT等诸多技术的支撑和推动下,无人机的基本性能爆发式增长,已呈现出向着超高性能方向发展的新趋势。例如,美国陆军和空客在2022年6—8月利用“西风”-8太阳能无人机进行携带任务载荷的飞行演示,实现连续飞行64天以上,打破了“西风”-S太阳能无人机在2018年创下的25天23小时连续飞行时间纪录。相比之下,美国空军目前首屈一指的高空无人机RQ-4“全球鹰”完成的最长飞行仅持续超过34小时。“西风”翼展25米,重量(质量)仅为75千克,能够携带5千克的有效载荷。

超长时间的飞行展示了“西风”的储能能力、电池寿命、太阳能电池板效率和驻留能力,探索了无人机在平流层作战时的军事用途,将推动美军实现超长续航能力平流层无人机系统的目标。在战时,当己方卫星遭到反卫星武器摧毁时,这种无人机可临时在局部地区替代卫星,发挥准卫星功能。

超小尺寸

在先进的仿生、材料、控制和IT等诸多技术的推动下,无人机的体积和尺寸越发减小,呈现出向着小型化、微型化甚至超微型化方向发展的新趋势。例如,美国国防部宣布在2016年10月成功使用3架F/ A-18F“超级大黄蜂”战斗机投射103架“灰山鹑”微型无人机,每架翼展约0.3米、仅重290克,试验了微型无人机彼此互联、集体决策和编队飞行等技术。

2021年2月第十五届阿布扎比国际防务展上,中国华擎创新公司携“蜂鸟”系列超微侦察无人机参展。“蜂鸟”作为美国“黑蜂”无人机的竞争机型,其起飞重量仅35克左右、含尾桨全长174毫米,可应用于管道等狭小空间和场景。小型化、微型化无人机不仅成本低廉、方便携带与操作,而且由于其隐蔽性和干扰性更强,对方难以发现和及时拦截。

智能化

在人工智能、自动控制等技术的驱动下,无人机逐渐具备了自主行动能力,呈现出向智能化发展的新趋势。例如,由美国诺斯罗普-格鲁门公司研发的X-47B无人攻击机性能优异,可在陆地和航母上自主起降,并在2015年4月首次完成自主空中加油,成为全球首架实现空中受油的无人机。

一直以来,美国空军持续关注无人机的智能升级,希望通过基于机器学习、人工智能技术,让无人机自主执行更加复杂的战场任务,包括但不限于自主发现、识别、跟踪、分类、目标指示等任务能力。为了使MQ-9无人机能利用人工智能有效地缩短观察、判断、决策和行动(OODA)循环,实现信息优势,在降级作战环境中为持久和自主的情报任务提供关键能力,美国国防部自2019年以来针对“敏捷秃鹰”吊舱不断开展测试,最终实现配装至不同的有人机和无人机平台(包括“天空博格人”智能无人机),组成处理数据和分享信息的编组,作为“灵巧传感器”(视频处理人工智能原型)的重要组成部分。

无人机运用趋势

无人机作为发展最快的新型无人装备之一,潜力巨大,可能改变作战的时间空间覆盖和样式,在未来战场将发挥无可替代的重要作用。

全时间全空间运用

不同航时的无人机,可以覆盖几分钟、几个月,甚至数年不等;不同用途的无人机,可以覆盖海洋、天空、太空;不同大小的无人机,可以覆盖战略、战役、战术级行动。“尽精微,致广大”,无人机将可以渗透世界的任何空间和任意时间。

“灰山鹑”微型无人机

美国国防预研局(DARPA)自2013年起公布了新型水下无人作战平台的研制项目,其中“上浮式有效载荷”项目的目标是能够在超过6千米的深度连续潜伏长达5年。另外,美国海军2021年3月披露,计划购买120架可以由水下潜艇发射的潜射型“黑翼”无人机。

不仅美欧以等无人机强国在发展完善的无人机谱系,新兴国家也同样如此。印度于2021年2月披露,“无限”太阳能无人机研发项目已取得显著进展,可在超过近20000米高度的平流层巡航90天,将成为“未来空中作战集群系统”(CATS)的关键要素。俄罗斯S-70B“猎人”隐身无人攻击机原型机在2022年5月首次试射精确制导弹药,经分析可能是Kh-59防区外空地导弹,这样该型机除具备隐身穿透临空打击能力之外,还具备防区外打击能力,成为国外首型公开试射防区外导弹的隐身无人机。可见,无人机可在太空、天空、水下广泛应用,可以持久经年执行任务。

多要素多任务运用

在科学技术,特别是人工智能技术快速发展支持下,无人机的运用贯穿情报侦察、指挥控制、火力打击等诸多作战要素中,逐渐显现出多要素多任务运用的能力,受到越来越多的关注。

2020年1月,无人机首次承担对主权国家政要的“斩首”任务。伊朗高官苏莱曼尼在伊拉克巴格达国际机场被美国空军MQ-9A“死神”无人机发射的AGM-114“海尔法”空地导弹精准刺杀,无人机由此成为国家间战略博弈的有力工具。除了刺杀行动,在战术和战役应用中,中小型、可消耗型无人机大量投入战场运用。这些无人机兼备无人机和导弹的特点,战术使用灵活且具有巡飞攻击的功能。

比如,美国航空环境公司研制的“弹簧刀”系列巡飞弹,可装载在军用背包中,并可从陆、海、空等平台快速施放,精确打击固定或移动目标。美军于2011至2016年间,在阿富汗战场共使用超过4000架(枚)“弹簧刀”巡飞弹。又如,以色列拉斐尔公司研制的“长钉萤火虫”巡飞弹,可定位、监视和攻击距操作手最远1千米外的目标。由此,为了应对低空无人机,多国也在探索使用无人机进行对空作战。

此外,早在2017年11月,美国通用原子航空系统公司MQ-9“死神”无人机在内华达州的克里奇空军基地,就利用空空导弹首次进行测试。

除了直接担负作战任务外,无人机开始胜任作战勤务保障任务。美国卡曼公司在2021年9月推出“卡尔戈”垂直起降货运军用无人机,可携带高达约362千克有效载荷,自行部署约960千米,满足海军陆战队和陆军对于自主货运无人机的潜在需求。美国海军联合波音从2021年6~9月开展多项针对MQ-25A“黄貂鱼”舰载无人加油机的试验,包括美国航母舰载机联队F/ A-18E/F战斗机、E-2D预警机、F-35C隐身战斗机三型主要军机进行无人机对有人机空中加油。

最后,因应美国国家战略、国防战略、军事战略要求,美军还提出了“空海一体战”“多域战”“作战云”“分布式杀伤”“马赛克战”“天空博格人”“进攻性蜂群”等诸多离不开无人机甚至以无人机为主角的新型作战概念或构想,几乎涵盖所有作战要素和领域,使得以无人化、智能化为特点的无人战场离我们越来越近。

体系支撑联合运用

现代战争是体系与体系的综合对抗,多军种陆、海、空、天、电磁、网络已经多域深度融合。无人机从情报侦查、火力打击、指挥控制等单要素运用,到察打一体、多域多任务运用,发展到有人/无人协同等体系联合运用,不仅任务谱系日益完善,而且战场任务能力日趋全面,逐渐在体系作战中担负起重任,大大提升作战单元整体联动、优势互补的能力,在实现效能融合倍增、体系联合制胜中发挥着不可替代的作用。例如,美国海军于2021年4月举行了首次多域有人/无人系统大规模编组协同演习——“无人集成作战问题-21”。演习中,无人系统50%为无人水面艇系统,30%为无人潜航器系统,20%为无人机系统。

除美军以外,世界其他国家军队也十分重视无人机体系的作战运用。欧洲“未来作战航空系统”(FCAS)项目由法国、德国和西班牙三国共同推动,其子集“下一代武器系统”(NGWS)由“下一代战斗机”(NGF)、“无人系统远程载具”(RC)、“空战云”(ACC)组成,一切有人和无人要素在“空战云”中互联并协同作战。截至2019年2月,法国正在探索四种尺寸方面的能力组合,即重达数吨的忠诚僚机、巡航导弹、智能滑翔机和更小的系统。同年,欧洲导弹集团(MBDA)公布了其RC100和RC200远程载具概念。2020年8月,德国空军已宣布首次成功演示了利用空客公司的多数据链连接技术实现“无人系统远程载具”与“台风”战斗机交联,演示了FCAS关键的组网能力,为该项目后续开展“空战云”第一阶段技术演示验证初步奠定了基础。

无人机海上运用方式

无人机在作战体系中的广泛应用和强大的作战能力,让制胜海洋战场有了新质要素。未来在占地球面积70%以上的海洋里,发挥无人机的优势可以削弱对手,强化对制海权的掌控。

在水面战场,可以结合有人和无人平台,增强电子战、情报、监视和侦察能力,确保航母战斗群和其他重要装备的打击和生存能力,增加在防区外实施目标打击的能力,增强提高战场感知和己方战场生存能力。

同时,水下可以有更多的攻防无人机系统预置在各类潜艇、无人潜航器中;在大陆架、岛链等敏感海域预先放置跨介质无人飞行器,进行长时间潜伏,有需要时通过远程手段激活,遂行各类作战任务。

一是水下/水面战略预置。无人机能够长时间潜伏在大洋深处、岛礁洞穴,隐蔽接敌,胜任复杂多样任务。建设无人机潜航器基地、水下无人保障基地,以及天然海岛和人造平台基地,包括水面大型运输船队平台基地,能够实现合法、正当宣示海洋主权的同时,平战结合,广布沿海或航线,用于海洋监测、预警,低成本实现远距离侦测能力,极大增加海洋战场的感知能力。平时可执行海洋国境巡查、无人岛礁值守、反海盗、海洋航线封控等;战时担负反航母、反潜封锁、反介入/区域拒止、打击补给站、夺控岛屿等多种关键节点突然发起致命一击的打击任务。特别是在保有少量航母和固定节点要塞基础上,大量建设部署水下无人机母艇和基地、水面岛礁或人造平台基地,费用能大幅降低,战时预警、封控、打击效果会大大增强。

欧洲导弹集团(MBDA)公布了其RC100和RC200远程载具概念

二是不对称战略打击。夺岛是典型的海上作战场景,作战任务包括使用轰炸机或导弹打击对手重要目标,利用反介入/区域拒止策略对岛屿实施强制封锁,以及抢滩登陆。而无人机可以发挥战术打击和战略威慑的作用,对水面舰艇、作战飞机、港口、保障补给基地等各类目标构成不对称威胁,包括但不限于目标探测、弹药投射、武器制导、毁伤评估等环节,拒止对方作战飞机、水面舰艇的介入。在高威胁战场环境下,无人机可以取代有人装备的海上或空中长途奔袭,可以对港口、军事基地、后勤基地和指挥中心等高价值目标实施渗透抵近和精确毁灭性的打击,直接大幅削弱对手作战能力。

三是塑造新的战略优势。在近期的局部冲突中,无人机从战场配角,迅速发展成可以独立遂行或支撑闭合交战级战斗。无人机应用领域、作战概念不断更新,空战、海战、陆战的使用技术不断突破,系统对抗将分散于战场各空间,要素互联互通、聚合成网,态势感知能力、发现即摧毁等制胜关键能力得到质的提升。无人机未来可以满足融合战场上一切作战要素、单元和能力,具备作战功能的多样性和环境的适应性。在未来量子通信、卫星通信的加持下,无人机可能打破有人主战装备的惯性认知,成为一种新的主战装备形态,释放新的战争潜能。

无人机具有独特的作战能力和优势,已逐渐成为推动战争形态演进和转变的重要推手,并将在未来战争中发挥重要的作用。随着利用新思维、新认知来规划无人机的发展和运用,已经是建设新质战斗力和建立非对称决胜能力的重要一环。