透视美国海军未来无人作战系统建设

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发布时间 : 2022-11-04 11:00:57

 

导语:2021年3月16日,美海军部发布《无人作战框架》(Unmanned Campaign Framework)。该文从原因、现状以及发展路径三个方面,对海军无人作战系统的建设进行了说明,以期指导未来美海军及海军陆战队无人作战系统的建设发展,现对其内容进行简要分析,供读者参考。

图1:美国海军部《无人作战框架》报告封面

美海军无人作战系统建设背景
01

(一)贯彻国防战略要求

2018年,美国对国防战略进行重大调整,将“应对大国竞争和冲突”作为优先事项,2022年新版国防战略中也延续了这一说法。美国在国防战略中强调,要对军事力量建设进行调整,强化组织、训练和装备等方面的建设,确保自身军事优势,保持有效的军事威慑。美海军根据自身建设的战略目标,提出海军和海军陆战队要加强军事理论和军事技术创新,加速交付可靠的无人作战系统,与载人作战平台一起编入舰队,建立一支更具杀伤力的分布式海军部队,为制胜大国竞争时代奠定坚实军事能力基础。

(二)适应战争形态变化

美海军认为,大国竞争时代的回归以及各种新型技术的应用,使得战争形态正在发生深刻改变。未来战争将变得难以预料,战场形势会急速变化,需要以极快的速度处理大量数据,才能满足作战需求。同时,战场通信的连通性和可靠性也将面临严峻考验。而无人自主作战系统具备强大的战斗力,可以提高作战体系的杀伤力、有效载荷和生存能力,有力补充传统作战力量,加快作战节奏,甚至完全颠覆作战样式。无人自主作战系统的运用,可以使指挥官制定更具灵活性、冒险性的作战方案,帮助保持战略战术优势,维持高水准的战备状态,进一步强化威慑力。因此,加快建设无人自主作战系统极为紧迫。

(三)发展创新作战概念

美海军认为,随着主要对手作战能力的不断增强,其自身需要具备分布在更广阔地区开展作战行动的能力,而建设无人自主作战力量是实现分布式海上作战概念的重要途径。海上无人自主作战系统,不仅可以将作战人员从常规操作中解放出来,使其更专注于关键操作,还能大大延伸打击范围。装备的设计建造无需考虑人类生理极限,增强了装备的耐用性,延长了单次任务时间,利用无人装备在复杂和有争议地区开展行动也更加方便,降低了各类军事政治风险。同时,通过构建分布式作战网络节点,提高了部队的灵活性、通联能力和实时感知能力,可实现快速可扩展的分布式决策。

▲图2:美国海军航空母舰编队
美海军无人作战系统建设特点
02
(一)强调以能力为中心

美国海军认为,有必要改变目前以平台为中心的部队建设思想,即:投入资源打造原型武器平台,反复试验调整后再进行规模化生产。这种建设思路下,武器平台的升级更新往往需要很长时间,难以适应未来变化迅速的战争环境。面对快速变化的作战需求,装备建设思路应从以平台为中心向以能力为中心转换,即通过模块化设计和更开放的系统环境,使装备保持强大的更新能力。无人作战装备的总体成本更低,便于快速实现模块化开发和组合。提高使用作战力量的灵活性,是建设“以能力为中心”部队的重要一环。基于此,要加快建设完善数字基础设施,加强通用技术开发,实现跨平台及跨域问题统一解决,使无人作战系统的能够快速测试和更新。要在全海军和联合作战中不断推进人机团队的建设和使用,使无人作战系统成为让部队信任的常备力量,更好地支持未来海上任务。

(二)强调对支撑体系的建设

美海军认为,在投资装备建设时,要注重建设跨平台能力,强调通用性、规范性和互操作性,要改变为单独平台开发定制软件和进行人员培训的思路。因此,他们十分重视无人作战装备的支撑体系建设,强调要着重开发能够增强装备作战能力的基础支撑技术,包括战术网络、指挥控制系统、数据存储和处理设施、通用网络接口、人工智能技术以及大数据建设。美海军和陆战队已经设计并建设了综合作战体系结构框架,以支持分布式海上作战。该架构将为作战兵力提供准确、及时的信息分析。同时在无人作战系统的建设中,要高度重视算法、算力及其他支持系统的建设。确立“少量建造、少量测试、大量学习”的理念,加速新式武器的研发试验速度,实现快速研发、快速测试、快速改进、快速形成作战能力。

(三)强调对开发力量的整合

美海军认为,要充分发挥政府、工业界和学术界的力量,加强优势互补,形成健康的共生关系,这样才能在无人自主装备的研发上进展得更快。海军可以直接采购一些商用装备,同时,海军研究机构对飞行器设计和实验的评估数据也会对未来的商业应用产生影响,很多专业协会也为军地双方保持接触提供了平台。此外,美海军还强调要加强盟国之间的合作,借助私营部门对无人自主技术的投资力量,迅速形成优势。基于此,2018年10月,由美国牵头,北约先后有17个成员国签署了《海上无人系统倡议》(Maritime Unmanned Systems Initiative),旨在将海上无人自主作战系统引入海军建设。通过不断深化合作,未来美国与其盟国间装备的互操作性将会进一步升级为互换性。

美海军无人作战装备发展简况
03
(一)空中无人作战装备

美海军和陆战队有三十多年的无人机系统使用经验,目前主要是使用无人机执行情报收集、监视侦查和目标指示(Intelligence, Surveillance, Reconnaissance, and Targeting ,ISR&T)任务,主要装备有:自主高空/长航时(High Altitude Long Endurance ,HALE)广域海上监视演示(Broad Area Maritime Surveillance Demonstrator ,BAMS-D)无人机系统。该系统已运行超过10年,执行了超过35000小时的关键海域警戒任务;MQ-8C“火力侦察兵”为舰艇提供情报收集、监视侦查和目标指示能力;MQ-4C“人鱼海神”和MQ-9A“死神”无人机一般执行作战侦查任务。2022年7月,MQ-9A“死神”无人机以及其改进型MQ-9B无人机,均参加了“环太平洋”军演。此外,还有一款可部署在航母上的无人加油机——MQ-25A“黄貂鱼”。海军陆战队也装备了大量即插即用、有效载荷大的远程、长寿命无人机,如可垂直起降的V-BAT无人机以及其他跟踪无人机,用于支援地面作战分队。同时,陆战队也在积极开发各类后勤运输无人机支持分布式海上作战和远征前沿基地作战。

▲图3:MQ-25A“黄貂鱼”无人机正在为F/A-18“大黄蜂”舰载机进行空中加油

(二)水面无人作战装备
美海军正在进一步开发验证大中型无人自主水面舰艇,早在2016年美海军“海上猎手”(Sea Hunter)大型无人水面艇就完成了试航。今年此型无人舰艇参加了“环太平洋-2022”军演。美海军无人水面舰艇的开发围绕实现分布式海上作战概念,采用模块化设计理念,建造专门的无人传感船,连入作战网络,用于增强海上态势感知能力。下一步将建造兼具对空反潜反舰和对地打击能力的大型无人舰艇(Large Unmanned Surface Vessels ,LUSV),提升海上火力打击能力。今年8月,DARPA 又宣布将建造首艘“挑衅者”号中型无人水面舰艇,作为“无人值守舰艇”项目(No Manning Required Ship ,NOMARS)的一部分。陆战队正在开发远程无人水面舰艇(Long-range Unmanned Surface Vessels LRUSV),以加强海上侦查和远程精确打击能力,提升海上封控能力。

▲图4:“海上猎手”(Sea Hunter)大型无人水面艇

(三)水下无人作战装备

美海军拥有丰富的水下无人装备使用经验,特别是在对无人系统的导航、感知、自主和持续性等性能的利用上。随着作战需求不断提升,各类新型水下无人作战装备正在开发之中,如:正在研制生产的“虎鲸”(Orca)超大型无人水下航行器(Extra Large Unmanned Undersea Vehicle,XLUUV)。这是一款采用模块化设计,适应各种大型有效载荷的长航时水下航行器,第一艘预计将于2022财年完成制造并进行测试评估。未来中小型水下潜航器都将具备鱼雷管发射和回收能力。此外,MK-18系列无人潜航器是美海军最成功的无人潜航器项目。Mk-18 Mod 1和Mod 2均用于远征水雷战对抗(Mine Countermeasures,MCM)和海上国土防御(Maritime Homeland Defense,MHD),“刀鱼”水雷战无人潜航器也一直处于低速生产状态。美海军还在继续探索新的作战概念、集成无人和载人船只的新方法以及所需的能力。

(四)地面无人作战装备

美海军陆战队通过与美陆军以及工业部门的紧密合作,开发了可携带多种有效载荷远征模块化自主车辆(Expeditionary Modular Autonomous Vehicle,EMAV)原型车,可支持多种作战任务,也为与美陆军的联合开发奠定了基础。班组半自主无人地面车辆(称为模块化先进武装机器人系统MAARS 2.0)的开发实验仍在继续,该系统专为小型部队执行侦察监视和目标指示任务而设计。美陆战队意图充分利用商业自动驾驶技术的进步,开发多种地面机器人系统,这些系统将具有通用的系统架构和控制器,可用于识别封闭空间内的人员和武器,远程机动并发射各种小型武器。此外,美陆战队还计划建设无人值守分队(Manned-Unmanned Teaming,MUM-T),创新操作概念,充分发挥机器人自主能力,提高战场态势感知能力,减轻人员在认知和身体上的负担,实现长时间自主值守,提升部队防护能力。

▲图5:美国海军无人作战体系层级

总结
04

无人作战系统的建设需要整合军队、政府以及商业的力量,依托体系化人才培养和后勤保障,借助完善的数字基础设施支撑。具体无人作战平台的建设只是“冰山一角”,而支撑无人作战的标准体系和保障体系建设,才是实现无人作战的关键。美国海军希望通过建设无人作战系统,构建功能强大且可灵活变化的杀伤网络,真正实现分布式海上作战和海上远征基地的作战概念,改变海战样式,夺取未来战争主动权。

近年来,美国海军正在加速推动实现无人作战。2022年“环太平洋”军演中,美军派出四艘无人水面舰艇参加,试验了自主操作和遥控操作能力,验证了人机协同作战效能,展现出了较高的技术成熟度。2022年9月美国海军又与以色列军队举行“数字盾牌”演习,两艘无人水面舰艇参演,对无人系统和人工智能技术进行了验证。从现实来看,尽管存在不少技术难点和政策障碍,但“无人作战”正在由概念逐步变为现实。

文字 |史宏林、陈琳、文力浩
图片 | 来源于网络
审阅 | 颜恺壮
友情支持 | NUDT 未来战争研究俱乐部

本文转载自: 军事高科技在线

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