1. 简单百科
  2. 无人作战平台

无人作战平台

无人作战平台(Unmanned Combat Platform)系指无人驾驶的、完全按遥控操作或者按预编程序自主运作的、携带进攻性或防御性武器遂行作战任务的一类武器平台。就目前而言,它包括无人作战飞机、无人反潜战或反雷战潜水器和无人战车等。具有无人员伤亡或被俘的优势,以及设备的无人化设计优势,并且成本低廉,隐身性能好。

基本定义

“无人作战平台”(Unmanned Combat Platform)系指无人

驾驶的、完全按遥控操作或者按预编程序自主运作的、携带进攻性或防御性武器遂行作战任务的一类武器平台。就目前而言,它包括无人作战飞机、无人反潜战或反雷战潜水器和无人战车等。

特点

作为人类作战的替身、未来战场的新主体,陆、海、空、天、信、心各领域无人作战系统的发展方兴未艾,这是人类向原始战争人历史回归的必然。

一般而言,牵引武器装备发展的力量来自三个方面:一是军事需求,国家、军队提出新概念、新功能、新能力等需求;二是新技术、新材料的发现,引发武器装备体制、体系及其结构的变化;三是现有瓶颈问题的解决,尤其是长期制约其作战效能提高的核心技术的突破。

无人作战平台也是如此。与有人作战系统相比,无人作战平台具有持续行动能力强、成本低和不易被雷达等探测手段捕捉的特点,特别是不需要人去驾驶,不以牺牲军人的生命为代价,在未来战争中,将是一支不可或缺的新型作战力量,有着无限的发展和应用空间。比如在美国,空中机器人不仅被广泛用于军事用途,而且在安保、戌边、搜索和营救等其他民用领域,尤其是在许多复杂、危险的环境中崭露头角,目前已形成约1000亿美元的市场规模。同样,在无人系统的发展历程中也曾经遇到过许多矛盾、困难和瓶颈,有的甚至是难以克服的结构性缺陷。比如,无人系统对目标形态细微变化的实时鉴别,意外情况的处置及其经验积累,等等,比起有人系统还是不可同日而语。即便将来传感器技术、识别技术和智能技术发展了,也难说不存在这个问题,因为人类的想象力和创造力是机器难以达到的。除了技术问题之外,制约无人系统发展的最大障碍,其实来自于民众隐私的保护问题。在美国,围绕是否向空中机器人开放空域的争论由来已久,在担心飞行安全的同时,如何保护民众隐私一直是一个焦点。美国国土安全部前部长助理帮办保罗·罗森兹维格认为,对无人机开放空域具有划时代意义,这对于军用无人机技术发展也是一个极大的促进。但他同时担心,届时,漫天飞舞的各式各样无人机会给人们的隐私构成极大威胁。他说:“如果有无人机飞临我家院子的上空,我的选择是,我有权将其击落!”

无人作战平台具有如下明显优点:

1、不存在人员(包括飞机的飞行员、潜艇或战车的乘员)伤亡或被俘的危险,是确保战斗人员伤亡降到最低程度的有效途径。考虑到未来几十年内各类高技术武器装备、尤其是先进的防御性武器(如防空导弹、地(水)雷等)还会有很大的发展,并在全球范围内广泛使用,这将对有人作战平台构成越来越大的威胁。在此情况下,使用无人作战平台来执行若用有人作战平台将会带来巨大伤亡的那些最富有风险性的作战任务(如压制敌防空和突防攻击、通过稠密布雷区的反潜战或反雷战、坦克战与反坦克战等)是再合适也不过的了。

2、无人作战平台在设计时无需考虑人的因素及其相关的设备(如座舱或舱室、生命保障和环境控制设备、手柄、按纽和显示设备等),平台的设计完全以任务为中心。设计师可以大胆采用不受人的体力或心理因素限制的技术,他将具有更大的自由度把平台设计得结构更简单、重量更轻、尺寸更小、阻力更低和效率更高;推进系统和其他各分系统可以放置在最有利于发挥它们工作效能的地方。以无人作战飞机为例,据国外空中机器人专家估计,与携带相同有效载荷的有人作战飞机相比,无人作战飞机的重量可减轻15-57%(取决于携带武器的类型)、体积可缩小40%;飞机的飞行速度、高度、航程和机动性将有极大的提高,如最大飞行速度甚至可达到高超音速(12-15马赫),最大飞行高度可达到达25-

38公里,航程可达10000多公里,续航时间长达数十小时,机动过载可高达20g,这些优异性能都是有人作战飞机很难或根本不可能达到的(如飞行员目前能承受的机动过载能力只有9g)。

3、成本低廉,全寿命费用大为减少

无人作战平台省去了与人有关的许多系统和设备,结构简单,小而轻,必然导致成本低廉。仍以无人作战飞机为例,据专家们估计,以1996年美元值计,每架无人作战飞机的单价在300-2000万美元之间(取决于所选用的设计方案和所要求的生存能力),而当代战斗机的单价都在3000-5000万美元之,下一代战斗机的单价有的高达近亿美元。此外,无人作战飞机可以像巡航导弹那样,平时可长期封存在库房内,无需定期维护与保养;战时即可拉出来投入使用,由地面(或舰船上的)控制站的操作员或已升空飞机(如预警机、雷达监视飞机或RC-135战略侦察机)上的操作员控制其飞行和作战。操作员完全可以在仿真器上进行训练,无需出动飞行架次,其费用只是训练飞行员费用的很小一部分(训练一名飞行员平均每年需耗资200万美元)。因此,无人作战飞机寿命期内的使用维护费仅为相同航程和有效载荷的有人作战飞机的20%-60%,甚至更低。

4、隐身性好

即便是非隐身设计的无人作战平台,由于尺寸小,且不受座舱(或舱室)、人体和生命保障等因素的制约,基外形和横截面的设计也会产生有利于隐身的效果。例如,无人潜航器或无人战车可以设计成外形更扁,横截面更窄或呈流线型;无人作战飞机有的采用无尾设计,既减轻重量和减少阻力,又降低雷达反射截面;有的采用在起降和发射武器时让飞机呈正飞姿态而在巡航飞行时呈倒飞姿态的设计方案,可使雷达反射截面降低12分贝,从而使敌雷达探测距离和覆盖范围分别降低50%和75%。当然,无人作战平台若采用隐身设计,其隐身效果肯定更佳。隐身性好,再加上“无人”,可使无人作战平台更接近于敌目标地区实施攻击,此时平台所载的传感器和武器的成本也可相应降低。

国外概况

无人作战飞机是在数十年来遥控飞行器(尤其是无人侦察机)迅速发展并取得重大成果的基础上,才于近两年提出的新概念武器。1996年2月,美国空军科学顾问委员会发表《新世纪展望--21世纪的航空航天力量》的研究报告,声称“不久的将来,无人作战飞机将有可能成为21世纪空中作战的主导力量”,“无人作战飞机在执行任务的许多方面远比有人驾驶作战飞机更为有效”,因此建议“

美国空军应从事无人作战飞机的方案设计研究”。同年6月,美国空军大学也发表了《空军2025》系列研究报告,声称“一种可用来执行侦察、攻击和电子战任务的名曰'2025攻击星'的多用途无人作战飞机,将是(美国)空军今后几十年内的一项关键需要”,“它将成为航空航天作战的力量倍增器,是空军武库中的一种新的作战手段”,报告建议“在2000财年立项,先进行‘先期概念技术演示’(ACTD),然后给于足够的经费研制无人作战飞机”。

美国国防部高级研究计划局(DARPA)从1995年起就进行无人作战飞机的可行性研究,并认为无人作战飞机可用来执行有人驾驶作战飞机无法承受的风险极大的那些任务,可以攻击巡航导弹无法攻击或难以攻击的活动目标、未知目标和无法预料的目标。1997年10月,DARPA透露,它将与空军联合实施一项耗资1.25亿美元的、能对敌一体化防空系统进行压制和对活动目标实施攻击的无人作战飞机“先期技术演示”(ATD)计划,旨在演示验证供2010年使用的经济上能承担得起的无人作战飞机所需的各项技术。该计划将于1997年底授于多项无人作战飞机的方案设计合同,最后将从中选择一家承包商进行设计、制造和试验两架技术验机,2001年验证机首飞,2002年进行实时确定目标和投放武器的演示验证工作。美国海军对无人作战飞机特别有兴趣,正在认真考虑它的应用潜力。近两年已制订多项计划,旨在发展供航母、较小型舰艇(如巡洋舰和驱逐舰)或潜艇使用的能短距起飞垂直降落或短距/垂直起降机降落的生存能力很强的无人作战飞机。

不只是美国军方重视无人作战飞机的研究工作,英、法军方也如此,1996年10月,英国皇家空军高级官员透露,他们正在考虑用无人作战飞机作为取代2015年前后寿命期已届满的“狂风”GR4战斗战略轰炸机的候选机方案。1996年5月,法国国防部与美国空军签署协议,共同投资实施一项“多机一体化控制”(MSIC)计划,旨在试验有人作战飞机与无人作战飞机混合编队飞行和作战的控制规律、数据链路和显示格式等问题。针对军方的重视,美、英各主要航宇公司积极参于无人作战飞机的研究活动,纷纷推出各种设计方案,对无人作战飞机的军事效用和价值作出评估,并都在开发无人作战飞机所需的技术和作战概念。以上这些事实都充分证明,发展无人作战飞机已不再是纯理论性的“纸上谈兵”,而是作为一种较为迫切的军事需求已被提到议事日程上;也不是可行或不可行的争论问题,而是今后20-30年内肯定能实现的问题。完全可以预料,无人作战飞机不久将被美英军方列入装备发展计划。

国外军事专家普遍认为,发展无人作战飞机的各项基础技术(如机体、发动机航空电子传感器等)业已具备,一些关键技术不久可望攻克,因此,全新设计的先进的无人作战飞机,早则在2007-2010年,晚则2020年时即可实现,而由现役战斗机(如F-16战斗机或F/A-18)改装成的简单的无人作战飞机则可在计划起步之后的2-3年内就可投入作战使用。果真如此的话,无人作战飞机的问世将是航空发展史上的一个重大里程碑。无人潜航器被称为海军的力量倍增器,有着广泛而重要的军事用途。它可以作为潜艇自卫和进攻的手段,例如,由潜艇投放的无人潜水器可进行水下监视、探测敌水雷场、跟踪和消灭敌潜艇;也可作为诱饵将敌潜艇诱骗到埋伏区,然后协同围歼之。它还可以作为反雷工具,深入敌水雷区绘制雷区图,以引导已方舰艇安全通过雷区;或为已方水雷区提供巡逻保护;它与炸药相结合组成的猎雷具是灭雷的有效手段。

近几年来,美国和西欧发展无人潜水器的势关大增。美国DARPA在80年代末就制订了一项无人潜航器技术与快速样机计划;美国海军在1994年4月公布了发展无人潜水器的计划;紧接着海军研究所于1995财年制订了无人潜水器可确定远方的水雷场和敌潜艇的位置;对付水雷场,“曼塔”则用自身携带的切割机切断雷索,水雷漂浮到水面并被引爆;对付敌潜艇,“曼塔”则跟踪并在一定距离上发射高速隐身的武器予以歼灭,或者它把数据传回给母艇,由母艇发射由GPS制导的武器消灭之。在完成任务后,“曼塔”返回母艇收缩进入艇体之内。这一设想方案目前正由海军水下战中心作为水下战展望的一部分进行方案设计和作战概念的研究,海军拟与DARPA合作,共同投资0.5-1亿美元,在5-6年后建造全尺寸的“曼塔”,进行演示试验;如果随后能制定一项工程研制计划,"曼塔"可望于2010年投入使用。无人战车,从广义上讲,就是指能执行作战任务的军用机器人。它是未来陆战战场上的一支生力军,既可使作战部队面临的风险降到最小,又可使作战手段多样化,大大增强作战能力和战场指挥官的应变能力。

无人战车可分为自主式和遥控式两大类。80年代前,各国军事部门侧重发展自主式无人战车,但因受当时图形处理、数据融合等关键技术的限制,进展缓慢,因此80年代重点逐渐转向遥控式无人战车。90年代后,自主式车辆技术及其他关键技术有突破性进展,自主式无人战车重获新生。目前,各国都在开发这两类各种用途的无人战车。无人战车首先将用于战场的监视与侦察,它体积小,不易被发现,可以接近到敌前线获取第一手情报信息。美国目前正在大力研无人侦察车。例如,美国国防部把研制“战术无人地面车辆”(TUGV)作为联合机器人计划办公室中的最关键的项目。这种无人战车是以“高机动性多用途轮式车辆”(HMMWV)的底盘为基础制造而成的,由无线电通信链路进行遥控,遥控站配备有视频显示器、导航控制系统和加速度计,以及操纵机构。TUGV可望在今后10年内开始生产并装备部队。此外,美陆军还在利用自主车辆技术、全球定位系统(GPS)和最新通信技术开发智能侦察车,已制造出样车,正在进行鉴定试验,预计该侦察车也将在若干年后装备使用。在无人侦察车之后,下一步将不可避免地要发展具有攻击杀伤能力的无人战车。尽管美国国会曾在80年代末期禁止在无人地面车辆上加装武器,因为担心它无法区分战斗人员和平民而可能造成滥杀无辜的后果。但美国军方认为,这一禁令当时只适用于自主无人车辆,而不适用于正在设计中的遥控无人战车;况且,自主无人地面车辆也终将会发展成具有自动目标捕获和识别的能力。美国陆军正在将“轻标枪”反坦克导弹装载到无人侦察车上。"轻标枪"导弹的射程为2公里,把它加装到无人侦察车上,由士兵通过遥控操纵侦察车和导弹,就能对12公里处敌坦克实施攻击;而如果不把导弹装在无人侦察车上,士兵必须前进到距目标2公里处发射导弹,这样,射手位置易被暴露,生命将受到威胁。此外,美陆军还在考虑把陶式反坦克导弹加装到TUGV上,一个士兵可同时遥控几辆无人战车及导弹,以对付多个坦克目标。无人战车再进一步发展可能就是无人坦克。虽然美国国防科学委员会的高级官员认,实现无人坦克是较为遥远的事情,因为无人坦克技术目前尚不成熟,它无法像有人驾驶坦克那样及时作出正确的决策。但国外军事专家普遍认为无人坦克终将能实现,所需技术也可望解决。俄罗斯已在T-72坦克基础上研制出有人与无人两用的坦克;在无人驾驶时,该坦克借助电视系统和外置操纵台,能自行行驶、发射武器命中目标,或排除障碍和解决其他一系列复杂的问题。据俄国人称,训练无人坦克的操作员只需10天时间就能达到熟练"驾驶"的水平,训练有人坦克的驾驶员则需一个月时间。看来俄斯在研究开发无人坦克方面有独到之处,暂居领先地位。

技术影响

无人作战平台是近几年刚出现的新概念,这些平台大致都在下世纪头20年内得以实现。国外提出发展无人作战平台都是有明确的需求背景的,即考虑到未来局部战争的战场(包括空战、陆战和海战各战场)环境十分严峻,信息战(含电子战)、导弹战、空袭战、机动战、地(水)雷战、甚至核生化战都可能同时并存,各种高技术武器装备充斥战场,命中精度高,机动性强,射(航)程远,杀伤威力大,这对交战双方都构成极大的威胁。如何以最小的损失(包括人员伤亡)取得最大的战果,这是各国军事作战部门优先关注的问题。此外,各国在发展新武器装备时都面临着预算日趋拮据而装备费用日趋上涨的困境,如何谋求经济上能负担得起的高效费比武器装备也成为各国优先考虑的需要。无人作战平台正是适应上述需求的经济有效的途径。正因为此,国外从现在起就着手预先研究无人作战平台就成为理所当然的事情了。

如前所述,无人作战平台是力量倍增器,具有重大军事价值。无人作战平台将对未来的军事作战产生深远的乃至革命性的影响。例如,国外军事专家认为,无人作战飞机的加盟将有可能改变未来空中作战的力量结构、组织编成、条例条令、作战原则、战术思想、作战方式以及国防采办等各个方面;无人潜航器的使用将可能改变未来水下作战的样式;而无人战车将可能改变未来陆战的性质,甚至有人设想,未来地面战中的突击部队将可能是一支遥控的无人战车和机器人的部队,跟随其后的才是由战斗人员组成的部队;美国发表的《21世纪战略技术》一文甚至断言:“20世纪地面作战的核心武器是坦克,21世纪则很可能是军用机器人”,显然,这里的军用机器人理应包括无人战车。

技术难点

无人作战飞机、无人潜水器和无人战车三类不同的平台的共性研究内容有:

1.各类新型传感器的研究

2.自动目标捕获和识别的研究

3.信息融合、处理、分发、利用研究

4.数字式数据链路和通信网络的研究

5.平台载轻小型化精确制导弹药研究

6.人/机交互作用机制研究

四项基本原则

考察无人作战平台的未来发展趋势,可以从以下四项基本原则入手:

一是无人系统与有人系统功能趋同。也就是传统作战平台的功能,将大部分甚至全部被无人作战平台替代,满足人类的基本军事需求。

二是让无人系统替代有人系统担负高风险任务。主要是让无人作战平台抵近高价值目标,执行侦察、监视和渗透攻击等高危任务,减少人的伤亡,降低作战平台的损耗。

三是弥补人的不足并拓展人的能力。让无人系统在避开人类的生理、心理局限的同时,拓展人类的听觉、视觉、信息处理等能力,并形成互补相长结构与机制。

四是新技术、新材料、新能源提供的可能。科技界普遍认为,2050年前将出现新一轮全球科技革命浪潮,集中在智能技术、纳米技术生物技术信息技术等领域。

发展基本趋势

据此,可以导出无人作战平台发展和运用的基本趋势:

①全方位、全领域进入无人时代。凡是有人系统能干的事情,无人作战平台都能干,甚至有人系统不能干的事情,无人作战平台也能干。不仅是航空器,而且航天器、航海器、潜水器、陆地战车乃至人们日常生活中的汽车,都将进入无人时代,无人作战系统将成为一支新兴作战力量快速发展。特别是无人作战平台与新一代网络的融合,将对作战方式产生重大影响。比如,通过研发“群控制”系统,将以有人系统控制或无人系统自主控制等方式,实现无人作战平台的“群机动”、“群监视”、“群攻击”等大规模集群联合作战,或有人与无人作战平台的一体化联合作战。

②出现无人与有人兼容模式。作为从现在有人驾驶时代到真正意义上的无人驾驶时代的过渡时期,作战平台的发展将出现一个相当长的有人与无人兼容的时代。就是说操控人员上去可以人工驾驶,操控人员下来可以自动驾驶,即可以“遥驾”平台,有人与无人可以方便地相互转化。尤其是那些制造成本高、战时与平时都要用、需要人类更多干预的高风险作战平台,如轰炸机、战斗机、潜艇、巡逻车等,有人与无人相互兼容模式将是一个基本选择。比如,波音公司推出的F/A-XX系列第六代战斗机概念样机、日本推出的i3第六代战斗机构想以及美国的新一代远程隐身轰炸机B-3方案,都无一例外地提出安装有人/无人可选驾驶系统。

③微型化、便携式。出现大量低成本、折叠式、模块化、系列化的小型微型无人作战平台,使无人作战平台野外作战运用常态化、单兵化。指挥信息系统将为无人作战平台预留接口,以便无人作战平台可以方便快速、随时随地接入作战体系,上传、下载数据,或接收目标、航线、姿态和攻击指令。比如,美国军队正在为空中机器人系统研制中继、网关载荷等手段,可以让作战人员能够不间断地共享战场态势资源,随时随地知道“山那边的情况”,不再受“战争迷雾”困扰。美军还准备开发具备干扰能力的MQ-X系列无人机,安装“舒特”系统,伴随进攻梯队飞行时,可用于辅助攻击敌方计算机网络、雷达和通信系统,干扰、破坏或控制敌方防空体系。

④拟人化、高智能。无人系统可以越来越多地替代有人系统的功能,智能水平越来越高,有的甚至比有人系统做得还好,最后无人作战平台与有人作战平台融合一体,相互支撑、相互补充、相互联合,无人系统成为独立作战力量的同时,也是有人系统的力量倍增器。比如,空中机器人系统可在作战中担负空中打击、特种侦察及人员救援,为安保行动提供侦察、监视和告警情报,在抢险救灾和灾后重建中担负侦察、监视和提供通信中继,以及在应对核生化放事件中执行探测、数据采集和救灾物资补给等任务。美军正在研发无人机“发现——规避”技术,确保从技术上保证无人机不会与其他飞机相撞,突破无人机进入民航航线、首都空中禁区的障碍。

⑤超长时、全环境。数天、数月甚至数年在全谱天候、全谱电磁、全谱地理环境实施全谱作战,能够适应各种复杂环境、危险环境和任务环境,这正是有人系统的“软肋”。美军正在发展新型空中机器人系统,包括高空高速长航时无人机、隐身隐音无人机、舰载空中侦察与打击一体无人机、太阳能无人机等,它们的一个共同点就是突破现有技术极限,可以在各种复杂环境下超长时运转。美军通过拓展无人机的空中加油能力,已初步实现无人机之间、无人机与有人机之间的空中自主加油,从而大大延长了无人机的滞空时间。比如,美国军队为了让“全球鹰”无人机担负空中加油、通信中继等任务,为“全球鹰”无人机加装了“空中自主加油”系统、“空中通信节点”系统,还给X-47B舰载无人机改装自主加油软件,以便与美海军现有加油装置相匹配。

⑥自主式、自杀式。就是具有发射后不管、自主寻的、自动回收等特点,可以独立自主地完成作战任务。通常采用先担负情报监视与侦察、电子干扰和巡逻等任务,必要时实施自杀式攻击的模式。在空中机器人方面,美军的发展重点主要有全谱隐身无人机、小型自杀式无人机、防区外电子干扰无人机、自主加油无人机、心理战无人机等。比如,美国军队正在研发可以从航母上自主起降的下一代无人机、可携带攻击载荷的小型自杀式无人机等自主性更强的无人作战平台。美军还准备进一步扩大未来无人机的任务领域,使其可以自主执行防区外电子干扰和心理战等任务。陆地、海上、海下无人作战平台也是如此,无人巡逻车、无人巡逻艇、无人潜航器等,都将具备自主行动和自杀式攻击能力。

⑦通用化、变载荷。从硬件到软件,做到模块化、无限组合、可变载荷,想让它干啥就干啥。特别是无人作战平台一旦与激光武器实现融合,就可以提供“近乎无限的打击能力”。因为无人作战平台可以低成本“无限制造”,定向能武器只要有电源就可以“无限发射”,而无需担心弹药打光了。比如,美国军队正在准备让空中机器人搭载大功率微波武器,用于摧毁或瘫痪各种网络,包括计算机网、数据网和通信网等。大功率微波武器受天气影响小、隐蔽性强、能同时打击多个目标,因此很适合用于打击包括防空系统在内的各类高价值目标,美计划在2至4年内部署这种空射型大功率微波武器。美军还计划扩大无人机系统在军事与民事行动中的应用范围,利用无人机进行医疗撤运、灾难救援等,同时发展通用地面控制站,解决对不同类型无人机的操控问题。美国国会已通过法案,拨专款用于空中交通管制系统的升级改造,并在4年之内向空中机器人开放空域飞行,允许包括军用、商用和私人无人机在内所有无人机,与其他民用航空器使用同一空域。也就是说,由操控员在地面进行远程控制的无人机,将与客机货机私人飞机使用相同的空域飞行。

参考资料