未來(lái),無(wú)人機(jī)在隱身、速度、計(jì)算機(jī)自主化程度、致命性與自主能力方面都將有所提升,可攜帶武器、電子戰(zhàn)及對(duì)抗設(shè)備甚至激光武器,與有人戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同,在某些情況能夠以微型無(wú)人機(jī)蜂群形式部署。
上述關(guān)于下一代無(wú)人機(jī)技術(shù)的預(yù)測(cè)在2014年已頗具雛形,美國(guó)空軍當(dāng)時(shí)撰寫(xiě)了《遙控駕駛飛機(jī)發(fā)展》,預(yù)測(cè)了未來(lái)25年內(nèi)無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)并為之做準(zhǔn)備。不過(guò),科技發(fā)展速度加快,美國(guó)空軍首席科學(xué)家撒迦利亞(Zacharias)對(duì)無(wú)人機(jī)的未來(lái)發(fā)展又做了一些修改與補(bǔ)充。
人工智能與自主能力
用于提升自主能力的計(jì)算機(jī)處理速度與自主算法正以非同尋常的速度發(fā)展,從而使無(wú)人機(jī)能夠自主處理的任務(wù)越來(lái)越多。計(jì)算機(jī)算法進(jìn)步擴(kuò)大了無(wú)人機(jī)的任務(wù)范圍,可自主完成感知、目標(biāo)瞄準(zhǔn)、武器調(diào)整、操控傳感器等任務(wù)。人工智能的進(jìn)步使無(wú)人機(jī)更好地獨(dú)立進(jìn)行組織、分析信息并集成情報(bào)、監(jiān)視與偵察(ISR)、機(jī)動(dòng)、導(dǎo)航以及目標(biāo)瞄準(zhǔn)與調(diào)整等功能。總的說(shuō)來(lái),新興計(jì)算機(jī)技術(shù)賦予了無(wú)人機(jī)更好的獨(dú)立決策及執(zhí)行任務(wù)的能力。
F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)的計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)證實(shí)了這一趨勢(shì)。F-35的傳感器融合技術(shù)能將來(lái)自多個(gè)傳感器的信息加以組織整理,呈現(xiàn)在單個(gè)顯示器上,如分布式孔徑系統(tǒng)與光電目標(biāo)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)傳回的數(shù)字測(cè)繪、ISR及目標(biāo)信息。這樣,飛行員就不必同時(shí)觀察多個(gè)顯示器。快速發(fā)展的傳感器技術(shù)使得無(wú)人機(jī)能更遠(yuǎn)程地獲得目標(biāo)更加詳細(xì)的戰(zhàn)術(shù)相關(guān)信息,這一趨勢(shì)將得到進(jìn)一步發(fā)展。
人工智能引起的最深遠(yuǎn)影響之一是不再需要多人控制一架無(wú)人機(jī),而是由一人控制多架無(wú)人機(jī)。撒迦利亞表示,未來(lái)人將成為空管員而不是駕駛員,通過(guò)智能的獨(dú)立平臺(tái)發(fā)送指令,無(wú)人機(jī)負(fù)責(zé)執(zhí)行。人類(lèi)作為高級(jí)系統(tǒng)管理員進(jìn)行資源分配。所以,無(wú)人機(jī)與有人機(jī)合作會(huì)更加緊密,其功能如同副駕駛員,能顯著擴(kuò)大戰(zhàn)斗機(jī)及其他機(jī)種的任務(wù)范圍,在附近空中執(zhí)行目標(biāo)瞄準(zhǔn)、態(tài)勢(shì)感知及武器投放等任務(wù)。
決策輔助可以在駕駛艙(臨近的戰(zhàn)斗機(jī)或其他飛機(jī)內(nèi))進(jìn)行,面向平臺(tái)的自主系統(tǒng)將像僚機(jī)一樣發(fā)揮作用,例如,可以攜帶更多武器,協(xié)助防守或執(zhí)行ISR任務(wù)。不再是簡(jiǎn)單的制導(dǎo)與控制,而是深入到戰(zhàn)術(shù)與執(zhí)行中去。
戰(zhàn)時(shí),無(wú)人機(jī)可率先進(jìn)入高危區(qū)域,減少有人機(jī)駕駛員所面臨的危險(xiǎn),試探敵方下一代防空能力,顯著提高在給定任務(wù)條件下的ISR及武器攻擊能力。此外,無(wú)人機(jī)會(huì)更加自如地進(jìn)行空中機(jī)動(dòng)和攻擊,不必再進(jìn)行空對(duì)地攻擊調(diào)試。實(shí)際上,第六代戰(zhàn)斗機(jī)與研制中的遠(yuǎn)程打擊轟炸機(jī)的初期設(shè)計(jì)均包含了有人/無(wú)人駕駛。
盡管無(wú)人機(jī)速度與機(jī)動(dòng)能力日益提升,但其算法發(fā)展還不足以使系統(tǒng)在面對(duì)超出預(yù)期發(fā)展、快速變化環(huán)境中具有與人類(lèi)一樣的應(yīng)變能力。不過(guò),遠(yuǎn)程傳感器技術(shù)的進(jìn)步使無(wú)人機(jī)能在更遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)敵人,從而大幅減少了空中格斗的可能。
在15年前的伊拉克與阿富汗地面戰(zhàn)場(chǎng),無(wú)人機(jī)在未受挑戰(zhàn)的空中環(huán)境里幾乎只用于對(duì)逃跑的敵軍、武器貯藏點(diǎn)、地堡及戰(zhàn)略要害設(shè)施實(shí)施空中打擊。展望未來(lái),美軍將無(wú)人機(jī)視為與勢(shì)均力敵的對(duì)手,以及打擊能力比肩美國(guó)的潛在對(duì)手交戰(zhàn)的重要組成部分。中國(guó)與俄羅斯均裝備了具備隱身性能的五代機(jī),俄羅斯還擁有全世界最先進(jìn)的防空系統(tǒng)。俄制S-300及S-400防空系統(tǒng)相互聯(lián)網(wǎng),處理速度非??欤茉诟鼘拸V的頻率范圍內(nèi)探測(cè)敵機(jī),這給隱身戰(zhàn)斗機(jī)帶來(lái)了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
美國(guó)國(guó)防部分析專(zhuān)家目前正致力于研究如何提升無(wú)人機(jī)在上述提到的“挑戰(zhàn)性環(huán)境”中的作戰(zhàn)能力,即敵方擁有先進(jìn)防空系統(tǒng)、五代機(jī)以及遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)環(huán)境,無(wú)人機(jī)需要持續(xù)應(yīng)對(duì)變化的環(huán)境,解決預(yù)料之外問(wèn)題以及抵御敵方威脅。撒迦利亞認(rèn)為,只有通過(guò)持續(xù)訓(xùn)練、模擬仿真及在評(píng)估各種情況條件下構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模型,才能取得好的成果。
計(jì)算機(jī)具有更快的處理能力,也對(duì)簡(jiǎn)化和處理海量ISR數(shù)據(jù)大有幫助。假設(shè)一架無(wú)人機(jī)滯留在戰(zhàn)略要地上空數(shù)小時(shí),計(jì)算機(jī)的進(jìn)步將逐漸允許無(wú)人機(jī)可以自主識(shí)別重要的戰(zhàn)術(shù)信息。傳輸實(shí)時(shí)視頻占用了大量帶寬,而更智能化的機(jī)載處理器使得無(wú)人機(jī)能在目標(biāo)上空自主盤(pán)旋與偵察。由于無(wú)人機(jī)可以自行處理信息,因此,在必要時(shí)只需向地面站發(fā)送一個(gè)信號(hào)進(jìn)行匯報(bào),無(wú)需占用大量帶寬來(lái)傳輸信息。這種功能的實(shí)現(xiàn)需要圖像處理與類(lèi)型識(shí)別。
單人控制多架無(wú)人機(jī)的能力具有很大的意義,如小型無(wú)人機(jī)蜂群的有效使用。以其作戰(zhàn)為例,新興算法可控制大批微型無(wú)人機(jī)協(xié)同工作,而不相互發(fā)生碰撞。它們可以對(duì)敵方雷達(dá)實(shí)施干擾或壓制,將自身作為武器或彈藥,或?yàn)镮SR視頻偵察提供更大的區(qū)域覆蓋。
更致命的無(wú)人機(jī)
無(wú)人機(jī)平臺(tái)將集成更多的武器,包括具有能自主識(shí)別并摧毀目標(biāo)的高科技制導(dǎo)武器,并可能包括激光武器。AGM-114“地獄火”激光制導(dǎo)導(dǎo)彈是當(dāng)前無(wú)人機(jī)平臺(tái),如“捕食者”、“死神”以及“灰鷹”的首選武器。未來(lái),無(wú)人機(jī)等無(wú)人平臺(tái)可能納入更廣泛的空投制導(dǎo)炸彈以及空空導(dǎo)彈,如AIM-9“響尾蛇”導(dǎo)彈以及AIM-120導(dǎo)彈。
美國(guó)空軍目前正在研發(fā)“小直徑炸彈II”空投制導(dǎo)武器,其新興技術(shù)“三模導(dǎo)引頭”可在任何天氣下通過(guò)紅外、激光以及毫米波雷達(dá)技術(shù)來(lái)探測(cè)、跟蹤并摧毀敵目標(biāo)。
考慮到科技發(fā)展的速度,無(wú)人機(jī)的武器也將更加多元化,因此空軍需要提高無(wú)人機(jī)模塊化水平,當(dāng)任務(wù)需求發(fā)生變更或有新技術(shù)可用時(shí)能隨時(shí)更改任務(wù)載荷。
對(duì)于無(wú)人機(jī)致命武器的使用,美國(guó)國(guó)防部有明文條令規(guī)定,在有可能會(huì)使用致命武器打擊目標(biāo)時(shí),需要保證人在回路,特殊危急情況除外,如必須立即啟動(dòng)防御性武器抵御敵方進(jìn)攻等。所以,在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間,都會(huì)有人參與攜帶武器無(wú)人機(jī)的指揮與控制,助其完成對(duì)目標(biāo)的識(shí)別、跟蹤及摧毀。
飛行速度
未來(lái)無(wú)人機(jī)的飛行速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)前320~480km/h的時(shí)速。超過(guò)Ma5.5的高超聲速飛行器可能在近期就會(huì)實(shí)現(xiàn)。但高超聲速技術(shù)在無(wú)人機(jī)平臺(tái)上的應(yīng)用還需要很長(zhǎng)的發(fā)展。
美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室與波音公司共同研制的X-51“乘波者”高超聲速試驗(yàn)機(jī)在發(fā)射與高超聲速巡航試驗(yàn)中不乏成功之處。2013年5月1日,“乘波者”以Ma5.1的速度飛越太平洋,創(chuàng)造了噴氣式高超聲速飛行的最遠(yuǎn)紀(jì)錄。該技術(shù)展示項(xiàng)目從2004年啟動(dòng),花費(fèi)3億美元,此次試飛正式為項(xiàng)目劃上了句號(hào)。
攜帶X-51的B-52H“同溫層堡壘”從加州愛(ài)德華空軍基地起飛,爬升至15240m時(shí)釋放了飛行器。X-51的固態(tài)燃料推進(jìn)器緊接著在26s內(nèi)加速至Ma4.8。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在與推進(jìn)器分離后開(kāi)始工作,在18288m的高度加速至Ma5.1。
飛行速度的突破可助力無(wú)人機(jī)比以前更快到達(dá)瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng),對(duì)時(shí)敏目標(biāo)進(jìn)行打擊、偵察識(shí)別等任務(wù),并且速度提高對(duì)于作戰(zhàn)能力的提升是以幾何指數(shù)方式體現(xiàn)的。
隱身無(wú)人機(jī)
未來(lái)無(wú)人機(jī)因?yàn)橐鎸?duì)高科技防空,所以需要上佳的隱身性能。目前已有數(shù)架無(wú)人機(jī)處于隱身發(fā)展不同階段:洛馬公司的RQ-170“哨兵”隱身無(wú)人機(jī)在2011年參與了追蹤本·拉登的行動(dòng)。波音公司公布了無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)“幻影射線(xiàn)”,尺寸與載人戰(zhàn)斗機(jī)相當(dāng),翼展超過(guò)15m,2011年試飛時(shí),在12192m的高空飛行速度達(dá)到了Ma0.85。