于宏渤 牛軼峰 吳立珍

無人機系統(tǒng)是“機械化、自動化、信息化”有機融合的產(chǎn)物，隨著人工智能技術(shù)和戰(zhàn)爭形態(tài)的快速發(fā)展，無人機系統(tǒng)的發(fā)展進入新階段，正在向“高能化、智能化、體系化”方向發(fā)展，“平臺無人、系統(tǒng)有人、自主運行”的特點日益凸顯，更加適應(yīng)于遂行危險、惡劣、枯燥和縱深的任務(wù)。無人機系統(tǒng)的發(fā)展主要呈現(xiàn)以下態(tài)勢：無人機系統(tǒng)任務(wù)由安全區(qū)域遂行情報、監(jiān)視與偵察（ISR）任務(wù)向?qū)箙^(qū)域遂行主流作戰(zhàn)任務(wù)發(fā)展；無人機系統(tǒng)指揮由人在回路中的操縱控制向人機混合智能交互控制、到人在回路上的監(jiān)督控制發(fā)展；無人機系統(tǒng)運用由單機使用向多無人機協(xié)同、無人機集群、有人無人協(xié)同運用發(fā)展；無人機系統(tǒng)通信由獨立信道、點對點通信向共享信道、網(wǎng)絡(luò)化通信發(fā)展；無人機系統(tǒng)設(shè)計由專用化、單一化、單任務(wù)向通用化、模塊化、系列化方向發(fā)展。

世界軍事強國著眼于未來強對抗環(huán)境，都在關(guān)注無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)樣式的研發(fā)，不斷進行新平臺研發(fā)、算法創(chuàng)新設(shè)計和飛行試驗，加速推動無人機智能化進程。無人-有人機編隊協(xié)同作戰(zhàn)作為一種新質(zhì)的作戰(zhàn)模式，正在顛覆傳統(tǒng)的有人機空中作戰(zhàn)模式，在原有空戰(zhàn)體系上塑造一種新的作戰(zhàn)樣式。

美國相關(guān)項目發(fā)展

作為一系列新型作戰(zhàn)概念的重要支撐，近年來美軍對無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)不斷進行探索和驗證，發(fā)展有人機與無人機進行協(xié)同探測、協(xié)同防御、協(xié)同攻擊等作戰(zhàn)樣式，提高系統(tǒng)整體作戰(zhàn)能力。

2015年，美國空軍率先提出了基于“有人機/無人機編組技術(shù)”的“忠誠僚機”（loyal wingman）概念。 XQ-58A“女武神”是其典型代表，該機是在空軍研究實驗室（AFRL）“低成本可消耗無人機技術(shù)驗證機”項目中啟動研制的。該項目通過縮短生產(chǎn)時間和降低成本以實現(xiàn)快速設(shè)計和制造。XQ-58A任務(wù)定位主要包括誘餌、監(jiān)視偵察、通信中繼和對地攻擊等，可與F-22或F-35組成編隊協(xié)同作戰(zhàn)，在有人機的指揮下實施偵察與打擊任務(wù)，也可自組合形成無人機集群，實現(xiàn)自主察打一體任務(wù)。

2020年12月，XQ-58A首次成功地與F-22和F-35一起進行了半自主飛行試驗，并在試驗中擔(dān)任兩型有人戰(zhàn)斗機的通信中繼機。2021年3月，XQ-58A充當(dāng)無人機群母機在空中發(fā)射了ALTIUS-600迷你無人機。2021年年底，生產(chǎn)商克雷托斯公司表示向美國空軍交付第一批次“女武神”驗證機。2023年1月，美國海軍表示將采購兩架帶有傳感器和武器系統(tǒng)有效載荷的XQ-58A無人機。

美國無人僚機研究也在隨著裝備發(fā)展的需求不斷變化，其功能定位趨向于對空、對地打擊能力更強的無人戰(zhàn)斗機，體現(xiàn)了美軍體系化、跨域協(xié)同作戰(zhàn)的作戰(zhàn)思想。美國國防部表示將在2023財年預(yù)算中編入兩種無人作戰(zhàn)飛機的研制計劃，一種作為B-21隱身轟炸機的無人僚機，另一種則是“下一代空中優(yōu)勢”（NGAD）戰(zhàn)斗機的忠誠僚機。美國國防部表示，NGAD計劃中的忠誠僚機——協(xié)同作戰(zhàn)飛機（CCA）可能會跳過技術(shù)成熟與風(fēng)險降低階段，直接進入工程研制階段。CCA作為先進隱身戰(zhàn)斗機的“忠誠僚機”，將攜帶多種任務(wù)載荷，有能力執(zhí)行“全套戰(zhàn)術(shù)行為”。

此外，美國空軍有關(guān)無人僚機的研制理念也由傳統(tǒng)意義上的絕對低成本轉(zhuǎn)為相對低成本，其目的就是實現(xiàn)快速采辦和快速研發(fā)，并且更加注重可消耗性和可復(fù)用性。上文中提到的CCA工作計劃就是主要建立在來源于空中力量編組系統(tǒng)（ATS）的“鬼怪蝙蝠”MQ-28A等項目基礎(chǔ)上而展開研制的。美國空軍還啟動了諸如“天空博格人”（Skyborg）和“空戰(zhàn)進化”（ACE）的無人僚機算法項目，意在利用人工智能加速實現(xiàn)無人僚機的自主飛行、態(tài)勢分析和空中格斗等任務(wù)。美國空軍考慮將“天空博格人”算法整合至QF-16（已退役的洛克希德-馬丁公司F-16“戰(zhàn)隼”的代號）、XQ-58A或BQM-177A靶機等機型，打造成一架真正的無人僚機原型機，并在2023年進行早期軍事效用評估。這也在技術(shù)層面為美軍未來的能與有人機協(xié)同的無人僚機作戰(zhàn)打下基礎(chǔ)。

俄羅斯相關(guān)項目發(fā)展

俄軍針對無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)開展的研究基于作戰(zhàn)殺傷鏈概念，更加注重如“獵人”-B、“雷霆”等重型無人僚機的發(fā)展。俄軍發(fā)布的《俄聯(lián)邦武裝力量無人機搭配使用構(gòu)想》中明確提出構(gòu)建“有人機+忠誠僚機”的空中作戰(zhàn)體系，利用無人僚機的高隱身性、高機動性等優(yōu)勢同五代機編隊協(xié)同配合遂行空中作戰(zhàn)任務(wù)。

2019年俄羅斯通過視頻公布S-70“獵人”-B隱身無人攻擊機首次試飛，并指出該無人機設(shè)計的目的是與蘇-57戰(zhàn)斗機協(xié)同執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。S-70“獵人”-B無人機在2012年由俄羅斯蘇霍伊公司開始研制，該機機體大量采用復(fù)合材料和隱身涂層，且具有飛翼式布局和內(nèi)置彈艙，具有很強的隱身突防能力，并具備自主起飛并降落返回機場的能力。

2020年12月，S-70“獵人”-B無人機完成數(shù)次攜空空導(dǎo)彈模擬裝置的起飛任務(wù)，以評估機載無線電電子設(shè)備與彈藥導(dǎo)引頭的適配性。目前，俄羅斯正開展研究蘇-57戰(zhàn)機與S-70“獵人”-B無人機協(xié)同作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法。未來“獵人”-B無人機將突破與一架蘇-57戰(zhàn)機雙機編隊作戰(zhàn)的模式，將在多架戰(zhàn)機組成的更大規(guī)模編隊中執(zhí)行空戰(zhàn)任務(wù)。

同年9月，俄喀瑯施塔得集團的“雷霆”隱身無人機首次亮相“軍隊-2020”國際軍事技術(shù)論壇。“雷霆”無人機受限于較小的作戰(zhàn)半徑，協(xié)同場景為同樣“短腿”的米格-35戰(zhàn)斗機的無人僚機，其將通過率先前出誘導(dǎo)敵方防空系統(tǒng)啟動進而摧毀敵防空武器，為有人機開辟空戰(zhàn)走廊。此外，“雷霆”無人機可裝備50～500kg級的巡航導(dǎo)彈，遂行對地打擊等任務(wù)。

隨著俄烏沖突進入第二個年頭，俄羅斯計劃2023年批量生產(chǎn)S-70“獵人”-B，為優(yōu)先保障“特別軍事行動”，部分原計劃在2024—2025年列裝的武器裝備提前至2023年。目前，俄羅斯在無人僚機的研制發(fā)展中更加重視其實戰(zhàn)化應(yīng)用，并且充分考慮人工智能技術(shù)的融入，以及在研發(fā)過程中貫徹低成本、可消耗的工程理念。

歐洲相關(guān)項目發(fā)展

歐洲近年來不斷推進“未來空戰(zhàn)系統(tǒng)”（FCAS）概念，旨在將有人機和無人機融入到互聯(lián)作戰(zhàn)中，形成網(wǎng)絡(luò)化的作戰(zhàn)體系。在此概念下，2020年10月，歐洲空中客車公司強調(diào)無人-有人編隊理念，即無人機與作戰(zhàn)飛機相互配合，開辟以協(xié)同作戰(zhàn)為基礎(chǔ)的新戰(zhàn)術(shù)領(lǐng)域，實現(xiàn)效能的提高。

2022年夏末，空中客車公司牽頭組織開展了無人-有人編隊（MUM-T）的大規(guī)模多域飛行演習(xí)，期間兩架戰(zhàn)斗機、一架直升機和5架“遠程載具”（RC）協(xié)同完成了擬定的作戰(zhàn)任務(wù)?！斑h程載具”是空中的無人自主平臺，旨在與有人機合作執(zhí)行編組作戰(zhàn)，是歐洲“未來空戰(zhàn)系統(tǒng)”的重要組成部分之一。本次多域飛行演示結(jié)束了 “無人-有人編組”演示項目的第二階段，該項目將進入第三階段，以便在2030年左右現(xiàn)有作戰(zhàn)飛機或新一代戰(zhàn)斗機與“遠程載具”無人機能夠在網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系中具備初始作戰(zhàn)能力。

空中客車公司又于2022年11月提出了“重型忠誠僚機”的概念，并據(jù)此展示了一種模塊化的“遠程載具”無人機設(shè)計。該無人機配備三種可互換傳感器，分別為空空作戰(zhàn)雷達、空地作戰(zhàn)雷達和電子戰(zhàn)系統(tǒng)。無人機內(nèi)部武器艙可攜帶干擾吊艙、彈藥或效應(yīng)器，包括2枚“流星”超視距空空導(dǎo)彈、2枚GBU-54、4枚SPEAR-EW空射誘餌，或2個較小的“輕型遠程載具”無人機。具有不同規(guī)格和能力的“遠程載具”是“未來空戰(zhàn)系統(tǒng)”的重要組成部分，它們將與多種有人機協(xié)同作戰(zhàn)，通過“多域作戰(zhàn)云”（MDCC）相連，增強了作戰(zhàn)團隊在作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)和在危險情況下的行動能力。

此外，法國達索飛機制造公司研制的“神經(jīng)元”隱身無人機作為法國軍事裝備管理局無人作戰(zhàn)的主導(dǎo)性項目，截至2019年1月已經(jīng)完成了150架次試飛任務(wù)，并于2020年2月與5架“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機和一架預(yù)警機進行了多種協(xié)同戰(zhàn)術(shù)構(gòu)型試驗。這也為歐洲“未來空戰(zhàn)系統(tǒng)”注入了動力。

可以看出，歐洲在已有的無人僚機研發(fā)基礎(chǔ)上更加重視重型無人僚機的發(fā)展，以進一步提高無人機在協(xié)同作戰(zhàn)中的打擊能力，同時著重于形成“未來空戰(zhàn)系統(tǒng)”的網(wǎng)絡(luò)化體系化發(fā)展?！拔磥砜諔?zhàn)系統(tǒng)”的成員國已于2022年12月達成新的協(xié)議，該項目將進入為飛行演示而展開的技術(shù)開發(fā)、成熟度提升，以及相關(guān)整合工作，其中最重要的部分是有人駕駛的“新一代戰(zhàn)斗機”（NGF）、“遠程載具”無人機，以及支持無人-有人機的“多域作戰(zhàn)云”網(wǎng)絡(luò)。目前，與“遠程載具”無人機和“多域作戰(zhàn)云”網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)都利用現(xiàn)有平臺進行了初步演示，未來相關(guān)技術(shù)成熟后將移植到各種全新開發(fā)的平臺上面。

我國相關(guān)項目發(fā)展

2022年10月，我國發(fā)布了殲20雙座有人機與無人作戰(zhàn)飛機協(xié)同作戰(zhàn)的視頻，一架殲20雙座型和三架攻擊11飛翼型無人機編隊飛行的畫面驚艷亮相；在另一段視頻中，一架轟6機翼下掛載了4架無人機在空中飛行，然后依次將無人機投放并伴飛。

在剛剛舉行的第十四屆珠海航展中，由中國航天科技集團有限公司研制的中程高速察打一體無人機FH-97A無人機航模首次向公眾揭開面紗。據(jù)公開資料，該機具有短距起降、重復(fù)利用、組網(wǎng)協(xié)同、雷達隱身、威脅規(guī)避、誘騙消耗等特點。

作為先進有人機的“無人僚機”，F(xiàn)H-97A機載V/U波段數(shù)據(jù)鏈可實現(xiàn)機間自組網(wǎng)，匯聚多維目標(biāo)信息，構(gòu)建實時戰(zhàn)場態(tài)勢，可與有人機協(xié)同遂行實現(xiàn)對敵防空壓制和對地突防打擊等任務(wù)，依賴有人機構(gòu)成閉環(huán)打擊鏈條。同時，F(xiàn)H-97A裝備分布式多光譜目標(biāo)探測載荷，具備空中目標(biāo)智能聚焦識別跟蹤與廣域威脅目標(biāo)預(yù)警能力，也可基于自身攜帶的傳感器系統(tǒng)獨立執(zhí)行空戰(zhàn)任務(wù)。FH-97A與有人機形成的戰(zhàn)術(shù)編隊，進一步加速了空戰(zhàn)殺傷鏈循環(huán)速度，大幅提高飛行員空戰(zhàn)決策效率與空戰(zhàn)體系容錯率。

無人僚機及運用分析

“僚機”是指編隊飛行中跟隨長機執(zhí)行任務(wù)的飛機。隨著無人機在當(dāng)今的空戰(zhàn)場中發(fā)揮的作用日益提升，低成本、長航時、高機動、超高速、高隱身、跨介質(zhì)、多功能等特點推動了無人-有人機混合編成作戰(zhàn)模式的形成。無人機跟隨有人機執(zhí)行對地/對空打擊、情報監(jiān)視偵察、電子戰(zhàn)等多種任務(wù)，從而衍生出“無人僚機”概念。

無人僚機與有人機的組合可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢：基于機間數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，在人（即飛行員）最小監(jiān)督控制下，通過人-機之間的智能協(xié)同（即心往一處想）和機-機之間的自主協(xié)同（即勁往一處使），共同完成“感知—判斷—決策—行動”等任務(wù)過程，提升高動態(tài)空中作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)效能。

無人僚機在不同的自主能力條件下有以下三種基本模式：一是以有人機為主體，遠程遙控下的無人機配合，為減少有人機風(fēng)險而形成的“受控僚機、主仆協(xié)同”模式；二是以無人機為主體，有人機協(xié)助，在監(jiān)督控制下進行關(guān)鍵點決策的“忠誠僚機、主從協(xié)同”模式；三是無人機與有人機雙向互補互動，實現(xiàn)自主監(jiān)督、混合主動的“智慧僚機、對等協(xié)同”模式。

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的特點，無人僚機在和有人機協(xié)同作戰(zhàn)時存在以下幾種典型樣式：一是無人僚機前出探測充當(dāng)“敢死隊”，誘導(dǎo)敵雷達開機，獲取其防空系統(tǒng)參數(shù)，誘騙消耗其武器彈藥；二是無人僚機前出打擊充當(dāng)“急先鋒”，利用自身載荷通過電子戰(zhàn)壓制、反輻射攻擊等方式壓縮敵感知范圍，為有人機后續(xù)實施穿透打擊建立安全走廊；三是多架無人僚機與有人機形成編隊充當(dāng)“護衛(wèi)隊”，通過機間信息鏈，實現(xiàn)傳感器作用范圍和距離的拓展，提升空戰(zhàn)武器打擊效能。

從目前世界各國針對無人僚機開展的研究和演示驗證工作來看，無人-有人機作戰(zhàn)主要包含以下幾個作戰(zhàn)階段：態(tài)勢感知、任務(wù)決策、協(xié)同行動等。

首先，在有人機與無人機飛至指定任務(wù)空域后，無人機的控制權(quán)由地面站移交有人機。此時，多架無人機按照規(guī)劃路線展開偵察搜索等目標(biāo)觀測任務(wù)，基于機載傳感器探測目標(biāo)以及敵情信息，利用機載處理器通過信息融合形成友軍、敵軍的意圖預(yù)測與推理、戰(zhàn)場態(tài)勢演化預(yù)測估計等有價值的信息，通過機間數(shù)據(jù)鏈回傳至有人機，再結(jié)合人的經(jīng)驗形成當(dāng)前作戰(zhàn)條件下的精確態(tài)勢判斷。

有人機在掌握了當(dāng)前態(tài)勢信息后，根據(jù)時間、空間、任務(wù)等約束間的耦合機理合理分配有人機與無人機不同的作戰(zhàn)任務(wù)，無人機與有人機分別完成目標(biāo)干擾、目標(biāo)確認(rèn)、目標(biāo)指示、目標(biāo)攻擊、毀傷評估乃至補充攻擊等時序化、分布化、協(xié)同化的任務(wù)進程。目前，基于一致性理論的協(xié)同感知、決策與控制算法為無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)提供了依據(jù)。

無人-有人機協(xié)同行動存在復(fù)雜的任務(wù)耦合和頻繁的人機雙向交互、智能融合。一種支持作戰(zhàn)人員、有人機、無人機能力互補與高效協(xié)同的控制體系結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)的重中之重，也是當(dāng)前亟待突破解決的關(guān)鍵技術(shù)。該體系結(jié)構(gòu)需要滿足開放性、分布式、低人機比等要求，同時又要支持平臺之間的互聯(lián)互通互操作，實現(xiàn)智能體之間的互理解、互遵守與互信任。基于多模態(tài)交互認(rèn)知模型的混合主動決策與規(guī)劃是當(dāng)前重要的發(fā)展趨勢。

結(jié)束語

當(dāng)今的無人僚機強調(diào)世界各國需要在創(chuàng)新作戰(zhàn)技術(shù)、提高作戰(zhàn)效能的同時保持低成本、高量產(chǎn)的可能性。綜合上述對各國的相關(guān)項目發(fā)展情況的概述可以看出，美軍將低成本可消耗作為無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)的一個重點，從長期看來能夠?qū)崿F(xiàn)成本優(yōu)勢到作戰(zhàn)能力的優(yōu)勢的巨大轉(zhuǎn)變。同時，俄羅斯也不斷將新型作戰(zhàn)概念融入到長僚機的作戰(zhàn)模式當(dāng)中，歐洲國家也在不斷拓展體系化無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)的建設(shè)，形成信息、速度和響應(yīng)能力等方面的作戰(zhàn)優(yōu)勢。

無人僚機發(fā)展的趨勢是低成本、高性能、高自主、強協(xié)同性。第一是確保人-機能力互補，建立人-機動態(tài)功能分配模型和自主控制權(quán)限動態(tài)調(diào)節(jié)機制，實現(xiàn)無人機和有人機的計算智能優(yōu)勢互補；第二是確保人-機協(xié)同的態(tài)勢感知與理解一致性，實現(xiàn)自主系統(tǒng)和飛行員的感知智能優(yōu)勢互補；第三是建立突發(fā)意外事件的人機協(xié)同分層分類決策與處理機制，能夠動態(tài)選擇決策主體和實時響應(yīng)規(guī)劃，實現(xiàn)自主系統(tǒng)和人的認(rèn)知智能優(yōu)勢互補；第四是加強發(fā)展互遵守互理解互信任機制的探索，逐步實現(xiàn)以人在回路上的監(jiān)督控制為代表的“柔性自主”。

無人僚機的發(fā)展不斷推進無人-有人機協(xié)同作戰(zhàn)能力的形成和無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展，未來需要進一步加強對無人僚機技術(shù)的研究和相關(guān)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法的探索。