5月2日,美國空軍部長弗蘭克·肯德爾首次搭乘由人工智能(AI)飛行員控制的X-62A VISTA戰鬥機飛行,並感受該機運用格鬥、翻滾和盤旋等戰術動作,與有人駕駛F-16進行長達一小時的正面格鬥。這架X-62A實際上是經過多次改造升級的F-16D Block30戰鬥機。AI飛行員,經過2022年12月共計12次測試中成功控制X-62A飛行後,2023年9月與人類飛行員展開正面直接交鋒。2024年5月,奎奈蒂克公司成功進行了英國首次有人飛機與自主噴氣式“女妖”無人機之間的有人-無人組隊演示飛行試驗。
戰機編隊飛行,就是指兩架及兩架以上飛機按照一定隊形編組或排列飛行。在編隊飛行中,各機之間必須保持規定的距離、間隔和高度差。
戰機編隊,按照飛機的數量,分為雙機編隊飛行、4機(或3機)編隊飛行、6機編隊飛行、8機(或9機)編隊飛行等。編隊飛行中的飛機,分長機和僚機。
僚機是一個軍事術語,是編隊飛行中跟隨長機執行任務的飛機。空戰中,僚機應保持在編隊中規定的位置,觀察空中情況,執行長機的命令。而如果僚機處於便於攻擊位置或長機機載彈藥耗盡或彈藥不足時,那麼長機就會下達作戰任務轉換,由僚機負責攻擊、長機負責安全保障。
經過越南戰爭、中東戰爭、海灣戰爭、阿富汗戰爭、伊拉克戰爭、納卡衝突、俄烏衝突等實戰後,無人機以其特有的功能和突出的戰績,倍受各國軍隊青睞,逐步向成兵種部(分)隊發展。
科幻大片《阿凡達》中,我們被這樣的畫面所震撼:有人駕駛戰機與無人機密切配合,以精確而猛烈的火力輪番攻擊。如今,科幻片中有人駕駛戰機與無人機並肩作戰的場景即將實現。美國陸軍航空應用技術管理局率先進行了代號為“獵人遠距殺手”的試驗。試驗選用陸航現役主戰攻擊型武裝直升機“長弓阿帕奇”與技術上比較成熟的“獵人”無人機組成戰鬥編隊。試驗中,“長弓阿帕奇”機組和地面站可以同時通過“獵人”的偵察裝置探測和識別目標。同時,“長弓阿帕奇”可以進行戰術機動和多次實施攻擊,發射“海爾法”導彈。美國海軍首次成立有人駕駛戰機和無人機組成的混合飛行中隊。這個開歷史先河的任務由直升機海上攻擊第35中隊承擔,新成立的有人駕駛戰機與無人機混合編隊將被命名為“魔術師”。在美國2022年3月底&&的預算草案中,美國空軍公布了把有人駕駛戰鬥機、轟炸機與自主作戰無人機組合起來的更多線索,即保密的“下一代空中優勢”概念應該把多達5架無人駕駛、自主和可消耗飛機組合起來,由一架有人駕駛飛機如F-35戰鬥機或B-21“突襲者”遠程攻擊轟炸機控制,向無人機發號施令。
目前,美國空軍正在開發無人駕駛噴氣戰鬥機,也被稱之為協同作戰飛機。美國空軍希望得到至少1000架正在研發的無人戰機。它們可以保護F-35戰機和B-21轟炸機等有人駕駛飛機,攜帶自己的武器攻擊其他飛機和地面目標,並充當空中偵察和通信中心。
有人駕駛戰機與無人僚機編隊空戰是大勢所趨,定將引起空戰的組織編制、作戰原則、戰術思想乃至裝備採購策略等方面的變革。
半自主無人僚機向自主無人僚機發展面臨哪些技術難題?
目前,美國、澳大利亞等國公布的“忠誠僚機”,基本都處於半自主化水平,要成為F-35這類有人駕駛戰鬥機的“忠誠僚機”,仍然存在着一些技術困難需要攻克,這一點是不可忽視的。比如,2016年3月,美國空軍研究實驗室(AFRL)發起“忠誠僚機自主性測試”徵詢書,要求半自主系統必須能夠完全實現“忠誠僚機”在沒有專職的人員引導下來完成所有基本的戰鬥操作,但其重點卻是針對自主系統中的機載聯網問題,尋求網絡通信技術的解決方案。半自主系統的無人空戰&&對延遲、帶寬、可靠性及服務質量等方面有更高的要求,與當前需求顯著不同,特別是在未來高對抗環境中需要更高的可靠性。因此,需要發展新型網絡協議、提高技術性能,滿足自主系統的網絡要求。
自主無人僚機應具備以下技術性能:必須擁有足夠的航程,能伴隨長機飛行,必要時能飛到長機能夠飛到的空域,且在抵達目標時仍然具有合理的載荷;機載系統包括一系列傳感器、電子戰系統、攻擊武器或其他任務裝備,可執行情報蒐集、觀察監視、偵察警戒、作戰及護航任務;採用人工智能技術,可按照預設程序自主飛行,即可獨立自主執行任務,進行空中遮斷(攔截)、打擊敵方防空系統、反敵航空兵作戰等任務,也可通過人機交互與有人機或其他戰鬥機“組隊”協同作戰,必要時也可替有人機犧牲;採用模塊化設計,根據任務需要可以換裝包括武器、偵察傳感器在內的各種作戰設備,配備雷達、紅外等任務載荷;適應未來無人機蜂群戰術發展,一架有人機可以同時指揮多架無人僚機,既可通過有人機發射無人僚機,又可通過大型無人僚機發射微型無人僚機,自主執行多種作戰任務或者聽從有人機指揮執行作戰任務;無人僚機具有低成本、無人員傷亡、適應性強、配置靈活等特點,可以降低作戰人員在認知方面的工作負荷,使之能夠專注執行複雜的作戰任務,以更快的響應速度應對隨息萬變的戰場環境。
有人駕駛戰機與無人僚機編隊空戰之路還有多遠?
在有人駕駛戰機與無人機協同作戰中,無人機可以充當先鋒,深入敵方戰場進行空中偵察,配合有人駕駛戰機迅速掌握戰場態勢;另一方面,無人機執行任務時受地面站和有人駕駛戰機的雙重控制,通過人機交互將無人機獲得的目標信息及時傳輸到有人駕駛戰機。而當戰場情況發生變化時,空戰編隊中有人駕駛戰機與無人僚機的指揮控制系統迅速作出反應,無人僚機抓住有利戰機實施自主打擊。編隊中多架飛機的傳感器可以組成一個信息網,每架飛機作為網絡的一個節點,任何一個節點毀壞都不會影響其他節點工作,這就增強了空戰編隊在複雜電磁環境下的生存能力。同時,有人駕駛戰機作為指揮機在戰鬥的後方,無人僚機通過實現隱蔽接敵和靜默攻擊,讓敵人防不勝防。
在未來空戰中,有人駕駛戰機與無人僚機編隊或許採取以下戰術:以第四代、第五代戰鬥機為主的有人駕駛戰機和無人僚機為主要&&,使用機載中遠程和近距格鬥空空導彈直接對抗:無人僚機抵近敵方領空打擊其嚴密的防空指揮控制系統,有人駕駛戰機則使用各種搭載的空地武器對敵方地面要害目標進行空中精確打擊。美國空軍研究實驗室近期&&,將很快為美國空軍的F-35和即將裝備的F-15EX戰鬥機配備一種無人僚機系統,採用有人機+無人機的全新作戰方法。可以預測,有人駕駛戰機有可能配備具有不同作戰任務能力的無人僚機蜂群,其中包括吸引敵方主力、預先偵察、電子干擾、摧毀敵地面防空武器系統的無人僚機;面對從側面或者後方接近的敵機,如果長機飛行前方空域未發現有敵機威脅,雙機保持適當間距同時轉向機動,對非前方空域威脅敵機進行空中打擊。如果前方長機執行空戰,僚機則對威脅長機安全空中目標進行自主打擊,或者長機發射無人機或者大型無人僚機發射微型無人機,運用無人機蜂群戰術對敵方陸空威脅目標進行打擊。
然而,無論是有人駕駛戰機與無人偵察機的混合編隊,還是有人駕駛戰機作為指揮機與無人攻擊機的混合編隊,對於更為複雜的空中格鬥,無人機就顯得力不從心。
在有人駕駛戰機與無人僚機編隊作戰過程中,有人駕駛戰機的飛行員不僅要接收來自其他&&的最新戰場信息,還要根據戰場情況指揮控制無人機。如果採用傳統的數據輸入方法,無疑會極大地增加飛行員的工作負擔,這就需要研究解決如何將“自然語言理解”技術應用到有人駕駛戰機與無人機協同作戰系統中的問題。這種技術實際上就是使人與計算機進行語言交流成為現實,類似的場景曾在科幻電影《絕密飛行》中出現過。這種信息交換方式就如同人類之間的對話,簡單明了,能大幅降低飛行員的作業強度,同時也減輕了對通信系統的負擔。
從目前無人僚機發展情況看,其在人工智能、隱身技術、最大航程等方面還存在以下問題:雖然無人僚機成本比較低,又注重隱身性能,但是其打擊能力不如有人機,航程也難以滿足伴隨長機戰鬥機飛行所需。就隱身性能而言,目前最具有代表性的無人機XQ-58A“女武神”,作為隱身戰鬥機的“忠誠僚機”是合格的。但是,其最大飛行速度不能與第四代、第五代戰機同速度,如果雙機編隊遭遇空戰,長機有時需要加大飛行速度或空中機動進行規避,無人僚機就難以伴飛進行有效掩護。無人僚機外挂導彈雖然增強打擊力,但是其易被敵方雷達探測和擊落,如果不外挂導彈增加隱身性能,就存在生存能力低、打擊力不夠等問題。就執行作戰任務而言,無人僚機主要擔負為有人機執行偵察、作戰評估、電子干擾等任務,且作戰半徑有限,不能接近敵方縱深內部署要害目標相對較近距離,也不能完全保證作為長機先鋒執行各種作戰任務。此外,針對無人機在戰爭中被廣泛運用,世界各國都紛紛研製反無人機、無人機群的武器系統,研究出戰術技術手段攔截捕獲打擊無人機。
有人駕駛戰機與無人機混合編隊的體制和裝置要解決以下問題:一是信息共享。這就需要有成熟的戰術通用數據鏈,確保無人機與有人駕駛戰機、地面站共享信息。二是敵我識別。在有人駕駛戰機和無人機混合編隊中,飛行器數量多、戰鬥空間小,同時高強度的電子對抗與大量隱身目標層出不窮,靠單個飛機的傳感器已顯得力不從心,需要整個編隊中各類傳感器相互配合。三是任務分解。多架不同種類飛機同時執行任務,需要把大量複雜且瞬息萬變的任務進行優化。在對各機傳感器收集的信息進行綜合、分析、修正的基礎上,對綜合態勢與威脅程度進行評估,從而實時改變戰術,使每架飛機擔任一定的角色,並能夠適時轉化,使整體作戰效果達到最優化。(孫立華)
