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美军研发新一代可由战斗机发射的“蜂群”无人机

发布日期:2016-09-12  来源:中国网我要投稿我要评论
 

(原标题:美军研发新一代“蜂群”无人机 可由战斗机发射)

美军研发新一代可由战斗机发射的“蜂群”无人机

无人机集群作战成为未来热点 资料图

据国防杂志网2016年9月8日报道,五角大楼某办公室经理透露,他们正在积极研发可快速交付美空军的“蜂群”微型无人机技术,即“山鹑”无人机,该无人机技术用于支持在战斗机上发射可乐瓶尺寸的无人机,并编队执行“蜂群”任务。“山鹑”微型无人机部件采用3D打印而成,因该型无人机完成任务后不会回收,无人机的成本成为其关键,较低的价格可以使美军拥有更多数量的无人机,在执行任务时凸显饱和度策略优势。

战机花费高企导致美军军费吃紧的困局

1984年,诺姆-奥古斯丁观察到美国军用飞机开支呈指数级增长,而国防开支则呈直线增长之势,这也被称为“奥古斯丁”定律之一。他不无幽默地写道:“到2054年,美国全部的国防预算只够购买一架战术飞机,由空军和海军每周各用三天半。闰年除外,闰年时这架飞机可让海军陆战队来使用。”可能美国不必等到2054年才承受“奥古斯丁”定律言及的“成本上涨”所带来的损失,美军“成本上涨”和“数量削减”危机早就已显现。

自上世纪50年代以来,美国战机花费就不出所料地呈指数级增长。从1950年到2000年,军舰花费年同比增长7%到10%。目前军费的削减只会加剧“数量长期减少”的势头。军费可能会不可避免地延期,但这并不能解决问题。从2001年到2008年,为抵消通货膨胀因素,美国海军和空军开支各增长了22%和27%。同时,战斗舰艇数量下降了10%,战机数量下降近20%。人员和医疗开支是造成“成本上涨”的部分原因,但平台成本上升这一项就将迫使舰队规模日益缩小。

目前,美国国防部门采取“双倍下注”的办法来应对这一挑战。通过提升武器系统的“多任务性”,不断地以加大任务量的方式来抵消作战力量减少的不足,结果却是需求上涨,成本也在上涨。武器研发的时间周期在延长,这要求军事部门用更多的时间来调整这种需求。实际上,需求从某种程度上几乎“预支”了20年的研发周期,因为战场环境的威胁必然要求做出改变。但这将更加促进成本上涨,采购数量也将进一步削减。如此一来,现存的体系就会进入一轮一轮的恶性循环。

美国国防部门认为“成本上涨”并非自己的过错,因为制造现代化武器就需要这么大开支。他们称武器系统的“复杂性”是“成本上涨”背后的原因。这听起来有些说服力。通过对根本原因的仔细深究,武器系统的“复杂性”确实是导致战机和军舰成本上涨的主要因素。不过,这种说法混淆了“病状”和“病因”的关系。提升“复杂性”并不能自然而然地导致成本呈指数级上涨。

其中一个方法就是采用构建“系统族群”的方式,将武器系统从空间上分解成多个组件。“系统族群”由若干个优化了性能的单一任务系统组成,它们通过携手合作来完成任务,这比单一的、精细的多任务系统要优越。因为对单任务系统的要求比多任务系统的要求低,它们可以凭借更低的技术风险、更低的花费制造出来。

另外,如果网络架构设计预先提供了足够的互操作性,这种方式就是固有的“模块化”的生产方式。当武器的作战功能从空间上分解成多个平台后,一直困扰“模块化”设计方式的尺寸、重量、功率等就不成问题了。如果将“模块”接入网络,新系统就能从本质上实现“即插即用”。

具有独特优势的“蜂群”无人作战体系应运而生

自动化的无人系统提供了另外一种有潜力的方案。它们可用于扩增现有的载人系统,能以相当低的开支将额外的传感器和导弹投放至战场。这个办法是可行的,因为各式各样的无人自动系统具备节约成本的优势,其高持久力意味着在战场中只需要更少的作战平台就能维持同样数量的攻击力。在一些任务中,提高自动化程度可以减少培训人工操作员的需要,特别是在一些花费高昂的训练中,如飞行员训练。大规模地打造这些系统,利用“蜂群”系统的适应性来置换作战平台生存能力的概念,可使得作战平台的生存能力抵消掉其所值的花费。

“蜂群”作战体系还具备其他方面的优势。该系统庞大的数量急剧扩大了敌人需打击的目标,能让对手付出更高的代价。这些分散的系统不仅更难以被敌方锁定,而且在战斗中拥有更强的适应性。一旦其中的一些系统被毁坏,剩余的系统还能通过降低作战能力来完成任务,这比起昂贵的单一作战平台所造成的灾难性损失风险要占优。将武器功能分散到不同的系统组合中,可以提升每一个系统的抗缺陷或抗故障适应性,让敌人不得不采用多种多样的方式加以应对,额外增加敌人的负担。总之,大量协同作战的系统凭借在战场上更卓越的协调性和速度,足以驾驭“蜂群”的优势。

无人系统没有必要具备载人武器的每一种功能,以便在一些任务中取代载人系统。实际上,关键是它们也不会取代。相反,将由少量人员操控的众多不同组合的低成本、单一任务系统运用到战斗中,可以用更低的花费来更好地完成任务。无人系统可深入敌方阵地,执行危险的甚至是自杀性任务,这对于载人系统来说是不可能的。消耗性“蜂群”武器可以制造出电子干扰风暴、诱饵或高性能的微波。

小型的无人飞行器可以自动沿路搜寻移动式导弹,一旦有所发现,可向人工控制器发回攻击坐标。空中、海面、海底的无人武器网络可以追踪敌方舰艇和潜艇。自动化地面战车可以空投到战线后方,给敌人制造混乱或严重破坏。这些无人系统不需要具备单独取胜的能力,只需稍微扩展载人系统的能力,就能提升战斗力量的范围、持久性、勇气、规模、协调性、智能和速度。

正如无人武器不需要具备载人武器的每一种功能以发挥更大作用一样,自动化也不需要智能到完全代替人工操作以节约成本。对于诸多战场任务的判断,都是基于战场环境和模棱两可的信息,这很难最大程度地自动化。相反,自动化仅需要替人工操控者减少认知负荷就足够了,这样他或她就能同时操控多个武器系统,提升人员操控武器的数量。这种现象打破了现有的人员和作战平台之间的关系,允许将少量人员投放战场,操控更多的武器平台。

由战机发射微型无人机距实战应用为时不远

“山鹑”微型无人机采用螺旋桨推进,机翼可折叠并装在MJU-10/B标准飞机诱饵发射装置内。发射后,在降落过程中必须唤醒无人机并引导他们找到“蜂群”编队其他无人机,随后执行预设任务。一旦收到任务指令,“蜂群”无人机会分配和优化执行任务的方法,以更好地执行“蜂群”任务。“山鹑”微型无人机飞行测试已经超过500次,目前该型无人机采用的是第七代技术,在之前的一次测试中,1架F-16战斗机发射了20架“山鹑”微型无人机。

美国国防部战略能力办公室(SCO)正在快速推进该项技术,尤其是无人机系统能力,包括可维护安全的传感器、无人机速度、各种天气适应能力。速度和续航力尚处于保密中。SCO希望促进该项技术足够成熟,以能够在2017财年末交付美空军。但由于该型无人机在战术飞机上发射,低空飞行执行监视任务,目前尚需要很多演示以验证其准备就绪。

尽管美国国防部战略能力办公室并未透露关于这种微型无人机的技术细节,但据说它们可以用于侦察,也可以对敌方实施一定程度的干扰。微型无人机的机翼宽度仅约1英寸(约合2.54厘米),它们可以由F-16和F/A-18战机发射出来。在由《华盛顿邮报》公布的一段视频中,一架微型无人机由一架时速为每小时430英里(约合每小时692千米)的F-16战斗机发射出来,发射时高度约为2000英尺(约合610米)。这架重约1磅(约合0.4536公斤)的微型无人机降落后不久就发生爆炸,机翼炸成碎片飞入空中。

据了解,这一研发项目耗资约2000万美元,项目代号为“珀耳狄克斯”。珀耳狄克斯是希腊神话中的一个角色,它后来被雅典娜变成了一只鸟。这种微型无人机在阿拉斯拉共进行了150次试飞,其中72次是从战斗机上发射出来的。此外,这种微型无人机也可以用手从地面投掷发射,也可以像弹弓一样进行弹射。美国国防部战略能力办公室负责人、物理学家威廉-罗伯尔在接受《华盛顿邮报》采访时表示,去年的试飞证明了这种微型无人机的蜂群战术能力。

在2月份的一次谈话中,美国国防部长卡特曾经提到过2017年预算的部分内容,其中包括高达9.02亿美元的战略能力办公室预算额。卡特介绍了战略能力办公室正在开展无人驾驶技术方面的研究,其实就在暗示这种“蜂群”微型无人机。卡特介绍说,“在空中,他们正在研发一种微型无人机,这种无人机速度很快,它们可以在大风中飞行,可以由一架战斗机在0.9马赫(约合每小时1103千米)的速度下从尾部发射出来。去年,在阿拉斯加进行的一次实验中,它们做到了这一点。或者,它们还可以由一名士兵在伊拉克沙漠中投掷到空中。”卡特认为,这种技术还可以应用到战略能力办公室正在开展的其它项目中,如无人驾驶舰队。“比如,我不久前提到的微型无人机采用了许多商业部件和真正的3D打印技术。舰船制造也可以采用一些相同的人工智能算法,这些技术其实早已应用到早期的火星登陆器版本上。”

 
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