龔倩，李悅霖/成都飛機設(shè)計研究所

據(jù)華盛頓智庫消息，通過將第五代有人戰(zhàn)斗機與原有四代機改裝而成的無人作戰(zhàn)飛機（UCAV）編隊，運用自主作戰(zhàn)技術(shù)將其作為忠誠僚機，將極大推升美國航空力量。美國空軍協(xié)會米切爾航空航天研究所的指導文件中稱，“部隊急需提高戰(zhàn)斗力，而有人-無人飛機編隊協(xié)同是一次必須被探索和研究的機遇”。

自主作戰(zhàn)技術(shù)的成熟度

米切爾航空航天研究所為實施有人-無人機編隊提出了一種“預(yù)算敏感”的分段途徑，即在研制特殊設(shè)計的無人作戰(zhàn)飛機前，對目前多余的庫存洛克希德·馬丁公司研制的F-16戰(zhàn)機進行改造。談及自主作戰(zhàn)技術(shù)的成熟性，該文件引用了BAE系統(tǒng)公司的研究成果，回溯了20多年以來包括21世紀早期美國國防部預(yù)研局（DARPA）引領(lǐng)的聯(lián)合無人空戰(zhàn)系統(tǒng)（J-UCAS）和無人戰(zhàn)斗武裝旋翼飛機（UCAR）項目，以及正在進行的分布式戰(zhàn)場管理（DBM）項目驗證。

據(jù)BAE公司自主性及評估小組戰(zhàn)略發(fā)展主任斯基普·斯托爾茲介紹，在波音公司開發(fā)X-45/X-46飛行器，諾斯羅普·格魯門公司開發(fā)X-47無人作戰(zhàn)飛機驗證機的同時，BAE為聯(lián)合無人空戰(zhàn)系統(tǒng)的常規(guī)作戰(zhàn)系統(tǒng)提供了自主飛行技術(shù)。聯(lián)合無人空戰(zhàn)系統(tǒng)在2006年就被取消了，但BAE公司仍然將自主作戰(zhàn)軟件運用到無人戰(zhàn)斗武裝旋翼飛機中，在有人駕駛仿真中，該程序演示了有人-無人飛機編隊時，AH-64阿帕奇武裝直升機飛行員成為無人武裝旋翼飛機指揮官實施“群狼戰(zhàn)術(shù)”的情況。無人戰(zhàn)斗武裝旋翼飛機在2004年被取消，但BAE公司自主作戰(zhàn)技術(shù)研發(fā)成果被繼承到了由諾斯羅普·格魯門公司主導的異構(gòu)機載偵察隊（HART）項目里。異構(gòu)機載偵察隊項目試圖通過多架無人機自主進行城市偵察，為用戶直接提供偵察圖像。

正在研發(fā)的分布式戰(zhàn)場管理項目中，BAE正在對兩種競爭環(huán)境中的作戰(zhàn)能力進行驗證：由軟件建立的協(xié)同作戰(zhàn)飛機之間共享的常規(guī)作戰(zhàn)場景，以及有人/無人機組的分布式自適應(yīng)任務(wù)規(guī)劃及控制系統(tǒng)。斯基普·斯托爾茲稱這是一種靈活、開放、可靠并獨立于飛機的自主技術(shù)，這套軟件不管是應(yīng)用于無人作戰(zhàn)飛機還是無人駕駛的F-16，都能橫向集成多架飛機，或縱向集成多項任務(wù)。

軟件的技術(shù)成熟度

BAE同時對“內(nèi)環(huán)”自主和“外環(huán)”自主進行了開發(fā)，前者作為數(shù)字飛控系統(tǒng)一部分，而后者用于任務(wù)管理系統(tǒng)。對飛行至關(guān)重要的內(nèi)環(huán)能力包含了自動地面防撞。對任務(wù)關(guān)鍵的外環(huán)功能包括自動路徑規(guī)劃、資源和任務(wù)管理，以及傳感器融合。這樣飛控系統(tǒng)和任務(wù)管理系統(tǒng)就可以建立一套完整的端對端自主功能。斯基普·斯托爾茲稱，關(guān)鍵在于可靠性，如何做才能避免只用6周來進行集成卻要耗費一年半來完成全部工作的回歸測試，可靠性會縮短這一進程。在BAE的這項自主技術(shù)里，開放性是由如未來機載能力環(huán)境（FACE）和空軍開放式任務(wù)系統(tǒng)（OMS）這類軟件標準規(guī)范實現(xiàn)的，并且引入了美國國防部預(yù)研局的高保障網(wǎng)絡(luò)軍事系統(tǒng)（HACMS）以保證可靠性，并試圖消除軟件缺陷。這樣做的目的在于，當對任務(wù)系統(tǒng)軟件做出更改時，可以計算并檢驗這一更改并未影響到軟件運行中任務(wù)系統(tǒng)的其他部分。這樣便能減少大量回歸測試和耐飛性試驗，從而省去對數(shù)百萬行復雜代碼進行測試，僅需要對更改部分進行測試即可。

米切爾航空航天研究所文件同時還指出，近期的有人-無人機編隊不會把重點放在最繁忙的戰(zhàn)場環(huán)境中。相反，在近、中程增加無人機能力可以將有人機解放出來從而去執(zhí)行更有價值的任務(wù)。文件中稱，并不用將所有功能都自主化，第一代自主飛機可以獨立執(zhí)行大部分任務(wù)，但還是需要由人來進行武器操作。有人-無人機協(xié)同編隊最開始可以執(zhí)行情報、監(jiān)視偵察任務(wù)，進行空對地打擊和離岸空對空交戰(zhàn)，同時也可以由無人作戰(zhàn)飛機攜帶傳感器和武器以擴充有人飛機能力。

斯基普·斯托爾茲表示，很多軟件都已經(jīng)處于高技術(shù)成熟度狀態(tài)，在不久的將來即可將部分軟件模塊進行應(yīng)用。因為是成熟技術(shù)，所以并不存在挑戰(zhàn)性，可以直接應(yīng)用于當前的有人-無人編隊概念里。

戰(zhàn)術(shù)和飛行員信任機制的成熟度

近期技術(shù)使用面臨的挑戰(zhàn)還有戰(zhàn)術(shù)和信任度，有人-無人機編隊方式將大大有別于有人機-有人機編隊。因此，首先需要對戰(zhàn)術(shù)進行重新研究，其次還要建立飛行員信任機制。斯基普·斯托爾茲建議對無人駕駛的F-16進行自主性技術(shù)改裝，并且由空軍422測試評估中隊挑選安全飛行員在內(nèi)華達州內(nèi)利斯空軍基地進行有規(guī)律的常規(guī)有人飛行。讓飛行員來操縱無人駕駛僚機，以研究戰(zhàn)術(shù)并建立信任度。通過安全飛行員對無人駕駛F-16進行機上操作飛行，也可以避免采用新設(shè)計無人作戰(zhàn)飛機和保證其在真實環(huán)境下測試所帶來的“痛苦且昂貴”的代價。安全飛行員可以每天駕駛飛機飛行，而不局限于每月2次。并且，由于自主性技術(shù)是獨立于飛機的，當出現(xiàn)了新平臺時，該軟件也可以應(yīng)用于除無人駕駛的F-16以外的其他諸如F-117或無人作戰(zhàn)飛機。

自主性技術(shù)得到試驗檢驗

洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠在有人/無人編隊試驗中成功驗證了無人作戰(zhàn)飛機的自主性，為美空軍研究實驗室（AFRL）“忠誠僚機”項目提供了支持。為期兩周的“海弗-空襲者”II（Have Raider II）測試在加州愛德華茲空軍基地進行，測試包括一架美空軍試飛員學校的F-16 Vista飛行模擬器，由卡爾斯潘公司（Calspan）操縱飛機，作為一架無人作戰(zhàn)飛機（UCAV）驗證機。

臭鼬工廠“忠誠僚機”項目經(jīng)理肖恩·惠特科姆表示，2015年的“海弗-空襲者”I驗證機聚焦先進飛行器控制的自主性，“海弗-空襲者”II則重點集中在“從作戰(zhàn)管理角度定義的自主性”，希望無人機本身實現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃，而不是像以前那樣將此能力鎖定在地面站上。在“海弗-空襲者”I測試中，以Vista驗證機為無人作戰(zhàn)飛機，與F-16第50批作為有人/無人攻擊包中的長機，驗證了自主編隊飛行、航線跟隨、重新加入編隊和空中防撞，推動了飛行器層面的自主性，以及長機對無人平臺的指令和控制的自主性。肖恩·惠特科姆稱“海弗-空襲者”II驗證了Vista驗證機自主規(guī)劃地面攻擊任務(wù)的能力，它必須基于操作員和飛機給出的優(yōu)先級來確定任務(wù)優(yōu)先性以實現(xiàn)全部任務(wù)目標。此外，還評估了系統(tǒng)的動態(tài)再規(guī)劃能力，并正在尋求自適應(yīng)任務(wù)執(zhí)行能力。當飛機發(fā)現(xiàn)有突發(fā)性的地面威脅時，該系統(tǒng)將自動重新規(guī)劃任務(wù)，在實現(xiàn)任務(wù)目標的同時盡量避免自己暴露于威脅中。這些測試著眼于出現(xiàn)意外情況如無人機在任務(wù)關(guān)鍵節(jié)點丟失通信時，任務(wù)應(yīng)急管理系統(tǒng)如何接管飛行控制，并按事先計劃執(zhí)行，以及當通信接通時如何重新接入網(wǎng)絡(luò)。驗證試驗還關(guān)注當失去某種特定的武器時，無人機系統(tǒng)將如何重新規(guī)劃整個任務(wù)以實現(xiàn)目標。

對于“海弗-空襲者”I，飛行的自動控制能力能被集成到Vista驗證機中。對“海弗-空襲者”II來說，臭鼬工廠采用了OMS軟件標準將備用處理器集成到Vista驗證機中來主導控制自主作戰(zhàn)管理算法。該處理器上集成了所有能自適應(yīng)執(zhí)行任務(wù)的能力。在備用處理器和Vista驗證機的飛控計算機之間有一個通信網(wǎng)關(guān)，該通信網(wǎng)關(guān)能與“海弗-空襲者”I上先進的飛機控制能力結(jié)合起來工作。在首批測試中采用了一批F-16，在第二批測試中Vista驗證機被連接到地面的虛擬長機上?！昂８?空襲者”I測試了不同類型的指令與控制模式，包括通過F-16的前方控制器使長機飛行員可直接控制無人作戰(zhàn)飛機，飛行員還能選擇預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)，無人作戰(zhàn)飛機將執(zhí)行該任務(wù)，進行作戰(zhàn)損傷評估并再次加入編隊。

臭鼬工廠也考慮了非語音提示。通常，當飛行員進入無線電靜默時會使用一種“閃翼”的方式（滾轉(zhuǎn)90?再恢復）來指示僚機改變位置。臭鼬工廠將這一方式編入程序，這樣無人作戰(zhàn)飛機便能并根據(jù)任務(wù)階段理解這一機動方式執(zhí)行相應(yīng)操作，例如從戰(zhàn)術(shù)編隊到戰(zhàn)斗聯(lián)合編隊（從并排到更近的梯形編隊）?！昂８?空襲者”II把來自長機的指揮與控制（C2）與無人指揮與控制主動性（OMS UCI）協(xié)議相集成。臭鼬工廠正在對第五代座艙人機接口進行測試，將相對簡單的飛行員意圖編譯成可以獨立于無人機的UCI信息結(jié)構(gòu)，并開始在“海弗-空襲者”II上進行評估。據(jù)臭鼬工廠任務(wù)系統(tǒng)路線圖主任芮妮·帕斯曼稱，目前正在評估從觸屏到語音識別的多個不同方案，目的是評估對飛行員意圖進行編譯的有效性和減少飛行員識別負荷。