袁 成，穆作棟

(航空工業(yè)信息中心，北京 100029)

0 引 言

分布式空中作戰(zhàn)概念由DARPA于2014年提出，是該局著眼大國作戰(zhàn)而設(shè)計發(fā)展的全新空戰(zhàn)樣式，旨在將大型、昂貴、多功能有人戰(zhàn)機的各類功能分解到大量低成本的自主無人機上，構(gòu)建由少量高性能有人機和大量自主無人機組成的作戰(zhàn)體系，并通過人工智能輔助開展指揮決策，能以較低成本實現(xiàn)更高的作戰(zhàn)能力，對敵再次形成壓倒性作戰(zhàn)優(yōu)勢。為此，美軍正系統(tǒng)布局關(guān)鍵技術(shù)體系，加速推動概念發(fā)展，值得密切關(guān)注。

1 分布式空中作戰(zhàn)概念制定背景

1.1 其他軍事大國作戰(zhàn)能力快速增長，并專門針對美軍制定作戰(zhàn)方案

目前，美軍的戰(zhàn)爭準備已逐漸從打擊恐怖主義調(diào)整為大國對抗。2017年12月18日，特朗普政府發(fā)布了新版《國家安全戰(zhàn)略》，提出美國正面臨三大挑戰(zhàn)，其中與勢均力敵的大國開展競爭位列榜首，而打擊ISIS等恐怖主義處于末席。2018年1月19日，美國國防部公布了新版《美國國防戰(zhàn)略》，其秉承《國家安全戰(zhàn)略》指導(dǎo)思想，認為美軍應(yīng)著眼于大國之間的戰(zhàn)略競爭，而非恐怖主義。

美軍認為，其他軍事大國在列裝了先進隱身戰(zhàn)機、遠程精確制導(dǎo)武器、高超聲速打擊武器以及先進電子戰(zhàn)和賽博戰(zhàn)裝備后，作戰(zhàn)能力快速提升，與美軍的差距越來越小。另外，美軍表示其他軍事大國正在通過研讀海灣戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等的經(jīng)驗教訓(xùn)，系統(tǒng)學(xué)習美軍的作戰(zhàn)方式，并針對美軍弱點構(gòu)建了“反介入/區(qū)域拒止”能力，即通過破鏈斷網(wǎng)、打擊指揮控制中心節(jié)點、攻擊大型作戰(zhàn)集群、摧毀軍事基地等方式，使美軍難以進入戰(zhàn)區(qū)，而即便進入，也無法有效組織兵力開展聯(lián)合作戰(zhàn)。

1.2 美軍自身的裝備技術(shù)發(fā)展和作戰(zhàn)概念等存在問題

除其他軍事大國對美國的威脅越來越大，美國自身的軍事發(fā)展也有一些亟需解決的難題。在裝備發(fā)展方面，F(xiàn)-22、B-21等高端戰(zhàn)機存在研制時間久、研發(fā)經(jīng)費高、服役數(shù)量有限、服役時間長、無法承受戰(zhàn)損消耗等難題。如2020年5月在1架F-22戰(zhàn)斗機因故墜機后，整個F-22機隊僅存183架機。另據(jù)美國空軍統(tǒng)計，1990年其戰(zhàn)機的平均服役時間為17年，而2018年該時間已拉長到30年。在美軍目前預(yù)算無法實現(xiàn)快速增長的背景下，未來高端空中作戰(zhàn)裝備的采購仍然有限，服役數(shù)量不足的問題將一直困擾美軍。在作戰(zhàn)概念方面，美軍認為其繼續(xù)沿用以往的作戰(zhàn)思想和兵力設(shè)計理念，將較難實現(xiàn)壓倒性優(yōu)勢且容易被其他軍事大國針對。如在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)概念中，指控和通信的設(shè)想過于理想化，因為在大國對抗時美軍不可能暢通無阻地通信并進行指揮控制。另外集中化的指揮控制也是不可能的，因為美軍的預(yù)警機和合成空戰(zhàn)中心肯定將成為對手首批打擊的重點目標。在技術(shù)引入方面，美軍認為功能越多、集成化越高、越復(fù)雜的裝備引入新技術(shù)的難度越大，而越簡單的裝備則更容易進行快速更新。如在美軍F-22戰(zhàn)斗機的研發(fā)周期內(nèi)，俄羅斯的一體化防空系統(tǒng)已經(jīng)從SA-10D發(fā)展到S-500，演化了6代。目前，美國在人工智能、自主系統(tǒng)、低成本制造等技術(shù)方面取得了快速發(fā)展，且位于世界領(lǐng)先水平，因此如何把這些最先進的技術(shù)快速融入作戰(zhàn)裝備，實現(xiàn)作戰(zhàn)能力快速提升，成為美軍當前重點考慮的問題。圖1所示為F-22戰(zhàn)斗機與俄羅斯6代防空系統(tǒng)發(fā)展情況。

圖1 F-22戰(zhàn)斗機與俄羅斯6代防空系統(tǒng)發(fā)展

1.3 美軍已經(jīng)開始探討基于“地理空間”的分布式作戰(zhàn)概念

為了讓集中化的指揮控制節(jié)點和軍事基地等高價值目標免遭針對性打擊，美軍提出了基于“地理空間”的分布式作戰(zhàn)概念，主旨是讓部隊分布于地理空間的各個位置，致使對手或?qū)θ磕繕硕即驌?、或花時間想清楚美軍的作戰(zhàn)意圖，從而延緩對手的作戰(zhàn)速度。然而，分布式的作戰(zhàn)樣式需要以足夠多的裝備數(shù)量作為基礎(chǔ)，美軍基于“地理空間”的分布式作戰(zhàn)概念除了會給后勤保障帶來巨大的壓力外，還將延緩美軍作戰(zhàn)節(jié)奏，且數(shù)量有限的預(yù)警指揮機等高價值目標一旦在空中被發(fā)現(xiàn)，會成為重點打擊對象，較難解決美軍空中作戰(zhàn)裝備數(shù)量少、成本高、無法形成絕對優(yōu)勢等難題。

將新興技術(shù)和全新作戰(zhàn)概念相結(jié)合，一直是美軍應(yīng)對重大挑戰(zhàn)的解決途徑，如在冷戰(zhàn)后期，DARPA將隱身和精確制導(dǎo)等技術(shù)與空地一體化作戰(zhàn)概念相結(jié)合后，成功抵消了蘇聯(lián)的地面裝甲洪流，為美軍贏得冷戰(zhàn)勝利奠定了重要的軍事基礎(chǔ)。目前DARPA又在思考應(yīng)對其他軍事大國挑戰(zhàn)的解決方案，成果之一便是通過將人工智能和自主協(xié)同等先進技術(shù)與基于“功能分解”的分布式空中作戰(zhàn)概念相結(jié)合，使美軍擁有信息和決策優(yōu)勢，從而實現(xiàn)對“反介入/區(qū)域拒止”能力的抵消。

2 分布式空中作戰(zhàn)概念構(gòu)想

2.1 概念構(gòu)想

分布式空中作戰(zhàn)概念基于“功能分解”，它與基于“地理空間”的作戰(zhàn)概念不同之處在于，通過把高性能航空裝備的功能下放到低成本自主無人機上，大幅擴充作戰(zhàn)裝備的數(shù)量，為真正實現(xiàn)分布式奠定基礎(chǔ)。另外，還可降低裝備發(fā)展周期和成本，實現(xiàn)技術(shù)快速引入和迭代升級。最后通過有人機-無人機網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同，在實現(xiàn)“功能分解”的同時，實現(xiàn)基于“地理空間”的分布式作戰(zhàn)。

DARPA在2014年4月30日發(fā)布的“體系集成技術(shù)試驗”(SoSITE)項目的跨部局通告(BAA)中提出了該概念。該BAA表示，SoSITE項目打算研究包含不同類型飛機、武器、傳感器和任務(wù)系統(tǒng)的創(chuàng)新體系架構(gòu)，并希望將各種空戰(zhàn)能力分布到大量可互操作的有人和無人空中平臺上。

2016年2月24日，時任DARPA局長的普拉帕卡爾博士在美國參議院做的“2017財年美國國防領(lǐng)域科技項目”證詞中，提及了分布式空中作戰(zhàn)概念。他表示，DARPA最近幾年啟動了一系列項目，目的都是要通過技術(shù)研發(fā)和驗證，將不同的能力分布至不同的低成本空中平臺。達到這種設(shè)想的關(guān)鍵是將全新能力集成至現(xiàn)有系統(tǒng)中，相比傳統(tǒng)多功能空戰(zhàn)平臺可實現(xiàn)更快和更廉價的發(fā)展。

根據(jù)SoSITE項目公布的概念圖(見圖2)，可大致勾勒出分布式空中作戰(zhàn)概念構(gòu)想。需要說明的是，構(gòu)想與實際發(fā)展情況勢必有較大出入，但在一定程度上可反映出分布式空中作戰(zhàn)概念的愿景和努力方向。

從圖中可看出，根據(jù)與敵人距離的遠近程度，分布式空中作戰(zhàn)平臺從縱向看可分為三個層次。最遠的一層由E-3和E-2系列空中預(yù)警指揮機構(gòu)成，說明未來空、海軍都可具備遂行分布式空中作戰(zhàn)的能力。兩型平臺通過專用數(shù)據(jù)鏈連接(綠線)，也可通過LINK-16等通用數(shù)據(jù)鏈(藍圈)與五代機連接，針對整個分布式空中作戰(zhàn)任務(wù)開展指揮控制和作戰(zhàn)管理。中間一層由F-22和F-35戰(zhàn)斗機構(gòu)成，擁有打擊、情監(jiān)偵、電子戰(zhàn)和通信等功能，可與前方的各類無人機組成自主的有人機-無人機編隊，指揮控制無人機遂行任務(wù)。最近一層由三型無人機構(gòu)成，即對空作戰(zhàn)無人機、電子攻擊無人機和察打一體無人機。如果說F-22和F-35是獵人，那么各型無人機就是獵犬，在戰(zhàn)場一線承擔大量作戰(zhàn)任務(wù)。

圖2 SoSITE項目概念圖

另外，根據(jù)要摧毀的敵方目標性質(zhì)，分布式空中作戰(zhàn)平臺又可分為空空作戰(zhàn)和空地作戰(zhàn)兩個序列。在空空作戰(zhàn)方面，具備強大空中優(yōu)勢的F-22指揮控制兩架無人機打擊敵人的蘇-27系列戰(zhàn)斗機，與導(dǎo)彈相平行的藍線可解讀為火力打擊之意。在空地作戰(zhàn)方面，F(xiàn)-35指揮控制兩型飛翼式布局的無人機。前端的一型兩架無人機為多用途分布式平臺，可針對敵一體化防空系統(tǒng)的雷達開展分布式電子攻擊(白線)。后端的一型兩架無人機可能是察打一體無人機，可執(zhí)行分布式目標確認任務(wù)，而無人機與敵防空導(dǎo)彈發(fā)射車之間的藍線，也暴露了該機型所擁有的打擊功能。另外，在空空作戰(zhàn)和空地作戰(zhàn)序列之間有一架與察打一體無人機同外形的無人機，承擔兩個序列間的通信中繼任務(wù)，可使分布式空中作戰(zhàn)的各平臺擁有統(tǒng)一的戰(zhàn)場圖像，增強整個作戰(zhàn)體系的態(tài)勢感知能力。另外，F(xiàn)-35自身也可投放類似“小直徑炸彈”的空地武器，說明其可根據(jù)實際情況，既可在后端指揮控制無人機，又可在前端與無人機聯(lián)合執(zhí)行任務(wù)。

2.2 與“馬賽克戰(zhàn)”概念的關(guān)系

如上所述，DARPA僅在一些項目和證詞中提及了分布式空中作戰(zhàn)概念，并未形成官方正式發(fā)布的概念文件。而在2017年，DARPA正式提出了“馬賽克戰(zhàn)”概念，并迅速成為美國國防領(lǐng)域討論熱點。2019年，美國空軍協(xié)會米切爾航空航天研究所發(fā)表了《馬賽克戰(zhàn)： 重塑美軍競爭力》的研究報告。2020年，美國戰(zhàn)略和預(yù)算評估中心(CSBA)發(fā)布了《馬賽克戰(zhàn)： 探索人工智能和自主系統(tǒng)執(zhí)行決策中心戰(zhàn)》報告。從多方面的信息可以判斷，“馬賽克戰(zhàn)”概念與分布式作戰(zhàn)概念一脈相承，可以認為是后者的深化發(fā)展版本。在時間上，2017年后未見DARPA再公開提及分布式空中作戰(zhàn)概念，一直以“馬賽克戰(zhàn)”概念統(tǒng)一口徑。在內(nèi)涵上，“馬賽克戰(zhàn)”概念旨在借鑒馬賽克畫簡單、可快速拼接等特點，實現(xiàn)大量低成本、功能相對單一系統(tǒng)的動態(tài)組合與密切協(xié)作，形成敏捷集成、極具彈性的作戰(zhàn)體系。這與分布式空中作戰(zhàn)概念的內(nèi)涵相似，只是并未單獨提及空中作戰(zhàn)域。在研究項目上，從上述兩份智庫報告可知，現(xiàn)支撐“馬賽克戰(zhàn)”概念的項目，如SoSITE等，與之前支撐分布式空中作戰(zhàn)概念的項目一致。另外上述兩份報告在闡述“馬賽克戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念時主要以空中作戰(zhàn)進行說明，表明“馬賽克戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念將繼承分布式空中作戰(zhàn)概念的基礎(chǔ)，并從空中作戰(zhàn)域形成突破口，未來將逐步擴展到各作戰(zhàn)域。鑒于此，在下文闡述分布式空中作戰(zhàn)的特點、作戰(zhàn)優(yōu)勢等方面的內(nèi)容時，也引用了“馬賽克戰(zhàn)”概念的相關(guān)理念。

2.3 與無人機蜂群和無人僚機的關(guān)系

按照美國空軍《小型無人機系統(tǒng)飛行規(guī)劃2016-2036》給出的定義和相關(guān)描述，無人機蜂群是指在操控人員(空中或地面)的指揮或監(jiān)督下，參照自然界蜂群、蟻群等的集體行為方式，以自主組網(wǎng)方式遂行統(tǒng)一作戰(zhàn)任務(wù)的一組小型無人機集群。其中，構(gòu)成蜂群的無人機既可以相同(同構(gòu))也可以不同(異構(gòu))，組群方式可以是主從型的或無中心的。無人機蜂群作戰(zhàn)是一種“機器對機器協(xié)同”的作戰(zhàn)方式，人類指揮官可以針對蜂群整體下指令，而不用具體控制蜂群中的每一架無人機。而無人僚機作戰(zhàn)是一種“人對機器協(xié)同”的作戰(zhàn)概念，有人長機可控制多架無人僚機，但僚機之間的協(xié)同較少。有人長機與無人僚機通過高度的信息共享、任務(wù)綜合和資源優(yōu)化，實施協(xié)調(diào)一致的行動，進而共同達成作戰(zhàn)目的。從上述構(gòu)想圖和兩份智庫報告可看出，無人機蜂群和無人僚機都可以成為分布式空中作戰(zhàn)概念中的重要航空裝備，與有人機配合執(zhí)行高度網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同空中作戰(zhàn)。雖然構(gòu)想圖中未體現(xiàn)出無人機蜂群，但執(zhí)行電子戰(zhàn)、目標確認甚至打擊任務(wù)的一架無人機都可由若干架蜂群無人機替代。另外，在SoSITE項目發(fā)布的構(gòu)想視頻中，也出現(xiàn)了無人機蜂群，其與F-35戰(zhàn)斗機協(xié)同作戰(zhàn)，共同打擊了敵人的一體化防空系統(tǒng)。

3 分布式空中作戰(zhàn)概念的特點和優(yōu)勢

3.1 概念特點

規(guī)模性。DARPA分布式空中作戰(zhàn)概念強調(diào)用大量低成本平臺分解F-35等高性能平臺的功能，這將極大擴充美軍空中作戰(zhàn)裝備規(guī)模，為實施分布式空中作戰(zhàn)概念奠定基礎(chǔ)。未來空中戰(zhàn)場，少量高端有人機將為美軍帶來質(zhì)量優(yōu)勢，而大量無人機為美軍帶來數(shù)量優(yōu)勢，并通過有人機-無人機協(xié)同實現(xiàn)顛覆性作戰(zhàn)能力。

強韌性。強韌性是指針對出現(xiàn)的狀況(自身故障、環(huán)境變化、對手打擊等)，仍然能夠維持現(xiàn)有功能不變或者只有小幅降級的能力。分布式空中作戰(zhàn)概念的強韌性主要體現(xiàn)在： 一是大量低成本無人機可實現(xiàn)功能備份，并允許消耗，部分無人機戰(zhàn)損并不影響整體作戰(zhàn)能力； 二是協(xié)同網(wǎng)絡(luò)強調(diào)強韌性，如通過發(fā)展多種數(shù)據(jù)鏈、多種類型的波形、多種類型的標準等抵抗賽博和電子攻擊。

敏捷性。美國空軍《未來作戰(zhàn)概念》文件中描述，作戰(zhàn)敏捷性是指針對特定的問題，快速制定多種解決方案，并選擇最佳方案快速執(zhí)行的能力。分布式空中作戰(zhàn)概念可根據(jù)戰(zhàn)場實時態(tài)勢，通過人工智能輔助，快速制定作戰(zhàn)方案，并根據(jù)戰(zhàn)損情況實時對各無人機裝備進行最優(yōu)的排列組合，另外還可以對新的作戰(zhàn)需求實現(xiàn)快速響應(yīng)，通過開放式架構(gòu)和接口快速引入全新的技術(shù)和能力。

經(jīng)濟可承受性。分布式空中作戰(zhàn)擁有大量無人機，其尺寸相對較小、采用可消耗設(shè)計，因此成本很低。美國戰(zhàn)略和預(yù)算評估中心認為，大量低成本無人機可有效破解美軍空中作戰(zhàn)裝備能力越高，成本就越高的難題。

復(fù)雜性。分布式空中作戰(zhàn)可通過復(fù)雜性極大加強戰(zhàn)爭迷霧，讓對手難以捉摸。一是部署位置未知，無人機可通過運輸機或轟炸機在空中任意地點投放，或以標準集裝箱等方式秘密部署在相關(guān)地點，而不被對手發(fā)現(xiàn)。二是部署數(shù)量未知，低成本無人機平時存放在空中發(fā)射載機或集裝箱等內(nèi)部，讓對手難以評估裝備數(shù)量。三是作戰(zhàn)方案未知，作戰(zhàn)時分布式空中作戰(zhàn)裝備將大面積出現(xiàn)在對手面前，讓其難以區(qū)分主動點和佯攻點，摸不清美軍作戰(zhàn)意圖。目前空中作戰(zhàn)主要憑借隱身和精確打擊等取勝，預(yù)計在未來復(fù)雜性也可成為制勝機理的重要組成部分。

難以模仿性。美軍一直表示，對手正通過各種方法學(xué)習其先進技術(shù)，但分布式空中作戰(zhàn)卻相對較難模仿。一是無人機的氣動外形雖然較好仿制，但為分布式空中作戰(zhàn)賦能的卻是自主協(xié)同作戰(zhàn)軟件算法，較難測仿。且軟件算法隨時能升級，可較隱秘地提升整個體系能力。二是有人機-無人機協(xié)同的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法較難模仿，相比于單一的戰(zhàn)斗機平臺，分布式空中作戰(zhàn)將更多利用人工智能輔助制定空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，產(chǎn)生很多讓對手出乎意料的戰(zhàn)術(shù)，也讓對手更難以學(xué)習和模仿。

虛擬性。分布式空中作戰(zhàn)在發(fā)展過程中將更多地用到數(shù)學(xué)孿生等虛擬技術(shù)，來降低設(shè)計和制造的周期與成本，也可以用來探索有人機和無人機復(fù)雜的指揮控制通信關(guān)系。另外，為驗證這種新型作戰(zhàn)概念的可行性和作戰(zhàn)能力，將更多地在模擬仿真環(huán)境中進行推演，不斷對作戰(zhàn)概念進行優(yōu)化，降低概念發(fā)展和驗證的成本。

滲透性。美軍快速發(fā)展分布式空中作戰(zhàn)概念，也在加速列裝F-35戰(zhàn)斗機，并探索“數(shù)字化百系列”未來高端有人戰(zhàn)機。DARPA強調(diào)，分布式空中作戰(zhàn)概念并不打算直接替換現(xiàn)有作戰(zhàn)機型，因為與F-35戰(zhàn)斗機或B-21遠程轟炸機不同，分布式空中作戰(zhàn)在運用時容易直接引發(fā)大規(guī)模戰(zhàn)爭，戰(zhàn)略威懾能力有限，因此無人機的列裝和有人機的針對性改裝將會循序漸進地進行，逐步滲透進美國空中作戰(zhàn)裝備體系中，未來可能會以試點部隊的形式出現(xiàn)，成熟后將會不斷擴大部隊規(guī)模。

適應(yīng)性。DARPA特別強調(diào)分布式空中作戰(zhàn)概念的適應(yīng)性，一是可以基于現(xiàn)有航空裝備實現(xiàn)，不需要新研全新的裝備，而未來新型航空裝備可以融入分布式空中作戰(zhàn)體系中，實現(xiàn)體系中裝備類型和規(guī)模的擴展。二是既可以用于強對抗環(huán)境，也可以用于弱對抗環(huán)境。雖然分布式空中作戰(zhàn)概念主要針對軍事大國設(shè)計，但也可以通過調(diào)整體系中裝備規(guī)模，有人機、無人機比例等用于與中等國家或非政府組織作戰(zhàn)，以適應(yīng)各種作戰(zhàn)威脅。

3.2 作戰(zhàn)優(yōu)勢

DARPA認為分布式空中作戰(zhàn)可讓傳統(tǒng)的OODA殺傷鏈變?yōu)镺ODA殺傷網(wǎng)。第二次世界大戰(zhàn)期間的OODA循環(huán)是按順序分別進行的，偵察飛機拍攝航空圖像，帶回基地進行分析，經(jīng)過決策派遣轟炸機和戰(zhàn)斗機進行攻擊。之后OODA循環(huán)開始向空中作戰(zhàn)平臺集成，一架或數(shù)架飛機便可完成OODA循環(huán)中的大部分功能。而目前美軍正在發(fā)展的多域作戰(zhàn)，OODA循環(huán)中的各步驟可來自各作戰(zhàn)域，打通了各作戰(zhàn)域聯(lián)合作戰(zhàn)的通道，但所依賴的還是目前傳統(tǒng)的作戰(zhàn)裝備。而分布式空中作戰(zhàn)能通過有人機與大量低成本無人機的協(xié)同，實現(xiàn)OODA殺傷網(wǎng)，空戰(zhàn)裝備可更加靈活和便捷地組合，如一架觀察平臺可以是殺傷網(wǎng)中多條殺傷鏈的組成部分，或多架觀察平臺可一起為一條殺傷鏈提供信息。平臺的角色也可變化，如可從觀察平臺變?yōu)樽詺⑹焦羝脚_。決策平臺將更加深入戰(zhàn)場前線，而不是游弋于防區(qū)外，以實現(xiàn)更快的決策制定，針對同一目標生成多條殺傷路徑，加快作戰(zhàn)進程。

DARPA認為，實現(xiàn)OODA殺傷網(wǎng)，將為美軍帶來決策優(yōu)勢，讓自身更好地制定決策，同時為對手正確快速地制定決策帶來困難，即實現(xiàn)所謂的“決策中心戰(zhàn)”。當擁有決策優(yōu)勢后，將為對手的作戰(zhàn)帶來多重困境，不知道美軍的意圖，也不知道如何調(diào)兵遣將，做任何決策都有風險，一交戰(zhàn)便會被美軍瞬間擊潰。

4 分布式空中作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)進展

4.1 需要解決的一些問題

指揮控制。分布式空中作戰(zhàn)包含大量多型有人和無人航空裝備，面對戰(zhàn)場環(huán)境、敵情和可用裝備的快速變化，如何快速高效開展指揮控制、制定合理的戰(zhàn)術(shù)決策是需要解決的關(guān)鍵問題。美軍認為這需要采取人+機器的指揮控制方式。人類指揮官接收戰(zhàn)役等級的信息輸入，開展作戰(zhàn)規(guī)劃和下達作戰(zhàn)命令。機器根據(jù)人類指揮官提供的指令，不停開展計算以確定己方可以使用的作戰(zhàn)裝備、如何組合可用裝備、使用何種戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法、如何為敵人制造多重困境等，并與人類指揮官不斷進行溝通交互。

后勤保障。分布式的作戰(zhàn)樣式始終存在后勤保障問題，DARPA的分布式空中作戰(zhàn)概念無人機數(shù)量和類型較多，將為后勤保障帶來更大壓力。為此，美軍認為可以采用可消耗無人機設(shè)計、分布式庫存、增材制造、預(yù)測性補給和及時補給等技術(shù)和途徑緩解后勤保障壓力。

中小型無人機耐久性。受自身尺寸限制，中小型無人機攜帶的燃油有限，再加上中小型渦輪發(fā)動機的耗油率普遍高于大型渦輪發(fā)動機，進一步限制了其耐久性。為此，美軍認為可以采用空中發(fā)射回收以及空中自主加油等方式，擴展中小型無人機的耐久性。

人工智能。人工智能是分布式空中作戰(zhàn)的重要賦能技術(shù)，但目前人工智能雖已在很多領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，但卻不能向人類解釋其“思考”的邏輯，因此人工智能在瞬息萬變和生死攸關(guān)的戰(zhàn)場是否可被人類信任，是當前軍事領(lǐng)域人工智能發(fā)展的掣肘。DARPA正在引領(lǐng)發(fā)展可解釋的人工智能，力求攻克上述難題。另外，美軍認為在分布式空中作戰(zhàn)的最初階段，人工智能僅能提供決策輔助，隨著技術(shù)的愈加先進，才會擁有更多的決策權(quán)。

試驗鑒定。如何對人工智能和無人機蜂群等開展試驗是美軍試驗鑒定領(lǐng)域面臨的重點問題。人工智能的算法規(guī)模巨大和不確定黑箱推理模型，造成由其制定的決策和行為結(jié)果難以預(yù)測。目前美軍航空領(lǐng)域的試驗鑒定主要針對單一平臺進行，尚不具備對數(shù)十或數(shù)百架自主協(xié)同的無人機蜂群的試驗鑒定能力。因此，美軍正在開展專門研究，為分布式空中作戰(zhàn)的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.2 DARPA重點項目簡介

針對上述問題，DARPA啟動了大量研究項目，涉及的技術(shù)方向包括體系架構(gòu)、作戰(zhàn)管理、殺傷網(wǎng)、無人機平臺等，典型項目的投資額度已達10億美元量級，且大多處于關(guān)鍵技術(shù)的飛行演示驗證階段，有些項目已完成向軍種的技術(shù)轉(zhuǎn)化。

SoSITE項目。2014年啟動，AFRL后參與其中，旨在基于現(xiàn)有技術(shù)水平，把傳統(tǒng)戰(zhàn)機功能分解至可互操作的有/無人機，并即插即用各種機載系統(tǒng)和武器。2018年7月，項目在對抗空域開展飛行試驗，驗證了名為“縫合”的全新體系集成技術(shù)，實現(xiàn)了地面站、半物理飛行試驗系統(tǒng)、C-12運輸機和試驗飛機之間的互操作能力。

“分布式作戰(zhàn)管理”(DBM)項目，其概念圖如圖3所示。2014年啟動，AFRL后參與其中，旨在發(fā)展先進算法和軟件，提高態(tài)勢感知和任務(wù)自適應(yīng)規(guī)劃等能力，幫助履行戰(zhàn)場管理任務(wù)飛行員進行快速且合理的決策，在強對抗環(huán)境中更好地執(zhí)行分布式空中作戰(zhàn)任務(wù)。2017年9月，DARPA和AFRL進行了首輪飛行試驗，“利爾噴氣”公務(wù)機扮演無人機，有人機為地面駕駛的虛擬機，驗證了通信中斷后任務(wù)還可按預(yù)期繼續(xù)執(zhí)行的能力。2018年3月，DARPA向BAE系統(tǒng)公司授出最終階段合同。

圖3 “分布式作戰(zhàn)管理”項目概念圖

“對抗環(huán)境強韌同步規(guī)劃和評估”(RSPACE)項目。2015年啟動，旨在開發(fā)以人為中心的軟件輔助決策工具，幫助空戰(zhàn)人員在復(fù)雜環(huán)境更好控制作戰(zhàn)行動。2019年3月，DARPA授予BAE系統(tǒng)公司價值310萬美元的最終階段合同。該公司在項目中研發(fā)了“分布式協(xié)同指揮控制工具”自主軟件，可提高空中作戰(zhàn)的感知能力，評估作戰(zhàn)前、中、后的空戰(zhàn)計劃和任務(wù)風險，分析作戰(zhàn)效果。項目于2019年8月在美空軍基地進行了為期一周的演示驗證。

“空戰(zhàn)進化”(ACE)項目，其概念圖如圖4所示。2019年啟動，旨在研究人-機協(xié)同空戰(zhàn)，并首先將在最激烈的空中格斗條件下進行試驗，提高人類對自主空戰(zhàn)系統(tǒng)的信任。DARPA在項目授出第一階段合同之前，率先啟動了“阿爾法空中格斗”競賽，以招攬人工智能開發(fā)人員，發(fā)展格斗算法，為其順利實施項目打好基礎(chǔ)。2019年10月，DARPA選定了參加競賽的8支團隊。2020年4月，DARPA表示“阿爾法空中格斗”的決賽活動受新冠疫情影響已被推遲至2020年8月17日至20日進行，試驗地點為內(nèi)華達州拉斯維加斯的AFWERX空軍創(chuàng)新中心。2020年5月，美國代內(nèi)提克斯公司贏得項目第一階段“技術(shù)領(lǐng)域3”(TA3)合同，價值1 230萬美元。

圖4 “空戰(zhàn)進化”項目概念圖

“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”(CODE)項目。2015年啟動，旨在通過發(fā)展先進算法和軟件，探索分布式空戰(zhàn)無人機的自主和協(xié)同技術(shù)，使無人機群可在一名操作人員的管理下協(xié)作完成發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識別和攻擊目標等任務(wù)。2018年11月，6架真實的無人機和24架虛擬的無人機在“真實-虛擬-構(gòu)建”(LVC)環(huán)境中開展了地面和飛行試驗，驗證了無人機蜂群在強對抗環(huán)境中針對非預(yù)期威脅的適應(yīng)能力。無人機蜂群可有效分享信息、協(xié)作規(guī)劃和分配任務(wù)，制定協(xié)調(diào)的戰(zhàn)術(shù)決策，并在最小通信情況下共同響應(yīng)動態(tài)、高威脅環(huán)境。2019年春，項目已全部轉(zhuǎn)化至美國海軍航空系統(tǒng)司令部。

“飛行導(dǎo)彈掛架”(FMR)項目，其概念圖如圖5所示。由DARPA在2017年公布，旨在研究高度簡化、飛行和作戰(zhàn)功能有限、可快速批產(chǎn)的低成本無人機平臺， 既可作為F-15等第三代戰(zhàn)斗機的普通掛架，發(fā)射各類武器彈藥； 也可成為無人僚機，發(fā)射后飛行至目標空域，執(zhí)行巡邏飛行和武器發(fā)射等任務(wù)。但目前未見有關(guān)項目進展的后續(xù)報道。

圖5 “飛行導(dǎo)彈掛架”概念圖

“小精靈”項目。2015年啟動，美國空軍情報監(jiān)視偵察部門也參與其中，目標是研發(fā)低成本無人機蜂群平臺、空中投放回收、高速數(shù)字式飛行控制等技術(shù)。2018年4月，美國代內(nèi)提克斯公司獲得最終階段合同，其無人機類似于巡航導(dǎo)彈構(gòu)型，而空中投放回收裝置與目前成熟的空中加油系統(tǒng)相仿。無人機長4.27 m、寬0.6 m、高0.53 m、翼展3.73 m、總重680 kg、最大載重65 kg、載荷功率1 200 W、最大巡航馬赫數(shù)大于0.6、最大空中投放高度12 200 m、最大空中回收高度6 000 m、作戰(zhàn)半徑/作戰(zhàn)半徑處的巡邏時間46 km/4 h或555 km/大于1 h、空中回收速度7 min/架、回收后再次出動時間小于24 h。2019年11月，“小精靈”無人機成功開展首飛，持續(xù)飛行了1小時41分鐘，演示了無人機空中發(fā)射、機翼展開、發(fā)動機冷起動、穩(wěn)定飛行、展開回收用對接臂等過程。DARPA計劃在2020年中期使用C-130運輸機開展多架無人機的空中投放回收驗證，回收速率為每30分鐘4架。圖6所示為“小精靈”無人機飛行試驗圖。

圖6 “小精靈”無人機飛行試驗圖

協(xié)奏曲項目。2016年啟動，旨在發(fā)展能在通信、雷達和電子戰(zhàn)之間自適應(yīng)和靈活切換的射頻原型系統(tǒng)，可配裝至小型平臺。2016年5月公布的跨布局通告表示，該項目第一階段將孵化各項技術(shù)和創(chuàng)造架構(gòu)，持續(xù)15個月； 第二和第三階段將開展設(shè)計、制造和試驗，持續(xù)33個月。2019年8月，美國Perspecta實驗室獲得項目第二階段和第三階段合同，將繼續(xù)構(gòu)建其射頻資源管理解決方案，證明該概念的可擴展性、靈活性和適用性，并開發(fā)專門的無人機有效載荷。

5 幾點看法

DARPA分布式空中作戰(zhàn)概念將對美軍產(chǎn)生全方位影響。分布式空中作戰(zhàn)通過高度網(wǎng)絡(luò)化的有人機-無人機協(xié)同，帶來的不僅是全新的作戰(zhàn)概念和相應(yīng)的支撐裝備，如果最終落地將會給美軍帶來全方位的變革。例如，裝備采辦管理方面，要針對有限使用壽命的無人機和人工智能軟件等制定相應(yīng)的采辦管理辦法，設(shè)計全新的項目管理階段和里程碑節(jié)點。技術(shù)研發(fā)方面，體系架構(gòu)設(shè)計、開放式系統(tǒng)接口、智能指揮控制、自主飛行控制、低成本機體平臺、低成本航空發(fā)動機、小尺寸低功耗機載傳感器、小型航空彈藥等技術(shù)將得到快速發(fā)展，另外先進民用技術(shù)參與的進程也會加快。條令條例方面，針對無人機自主作戰(zhàn)和有人機-無人機協(xié)同作戰(zhàn)制定全新的單裝使用條令，體系作戰(zhàn)條令和相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，并通過模擬仿真和實機演練不斷成熟演進。后勤維護方面，分布式維護和可消耗平臺設(shè)計等將為后勤維護帶來全新的挑戰(zhàn)，這將極大改變美軍未來的后勤維護方式。

分布式空中作戰(zhàn)針對對手是否可以實現(xiàn)壓倒性優(yōu)勢仍存疑問。一是其自身發(fā)展的不確定性較強，能否實現(xiàn)如此復(fù)雜的有人機-無人機協(xié)同作戰(zhàn)仍屬未知，另外人工智能是否實現(xiàn)可解釋，進而贏得人類信任，也存在較強的不確定性。二是對手可以繼續(xù)發(fā)展“反介入/區(qū)域拒止”能力，打擊美軍的軍事基地，打擊空母艦和預(yù)警機等高價值有人裝備，擊毀有人隱身戰(zhàn)機，讓各種無人機失去指揮控制依托，直接瓦解分布式空中作戰(zhàn)體系。三是對手可以發(fā)展針對性的對抗手段，通過電子戰(zhàn)和賽博戰(zhàn)打擊分布式空中作戰(zhàn)高度依賴的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，如可以裝備大量電磁脈沖自主作戰(zhàn)巡航彈，直接飛入美軍分布式空中作戰(zhàn)體系，實現(xiàn)破鏈斷網(wǎng)。

要牢牢把握未來有人機-無人機協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展趨勢。無人機是當今航空領(lǐng)域發(fā)展熱點，世界各國都有大量研發(fā)項目，因此可以預(yù)期，無論是否可以實現(xiàn)分布式空中作戰(zhàn)，有人機-無人機協(xié)同必將成為未來重要的發(fā)展方向。因此首先要高度重視無人機裝備的預(yù)研和研制，并將其定位在未來航空主戰(zhàn)裝備的位置，通過合理制定發(fā)展規(guī)劃和路線圖，牽引無人機又好又快發(fā)展。其次在有人機-無人機協(xié)同作戰(zhàn)裝備發(fā)展過程中，設(shè)計好各裝備間的指揮控制關(guān)系和戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法等內(nèi)容，并通過模擬仿真和實機驗證等方式不斷成熟演進，實現(xiàn)裝備的戰(zhàn)技結(jié)合，使裝備一服役就可具備強大的協(xié)同作戰(zhàn)能力。最后裝備設(shè)計人員除了精通航空專業(yè)技術(shù)知識外，還需懂得作戰(zhàn)方面的知識，以便真正設(shè)計出滿足有人機-無人機協(xié)同作戰(zhàn)需求的航空裝備。