引 言
軍用無人機(jī)有望重塑21世紀(jì)的作戰(zhàn)模式,美國在軍用無人機(jī)領(lǐng)域裝備數(shù)量最多、技術(shù)最發(fā)達(dá),無人機(jī)作戰(zhàn)應(yīng)用也最豐富。透過美國在無人機(jī)領(lǐng)域的部署和應(yīng)用情況,可以幫助我們了解軍用無人機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。
一、美軍無人機(jī)發(fā)展驅(qū)動因素淺析
美軍自一戰(zhàn)開始使用無人機(jī),二戰(zhàn)中使用無人靶機(jī)訓(xùn)練防空炮手,二戰(zhàn)后開始研制無人機(jī)執(zhí)行偵察任務(wù),海灣戰(zhàn)爭后開始研制中大型高空長航時(shí)無人機(jī)執(zhí)行偵察任務(wù)?20世紀(jì)初期,美軍加強(qiáng)了無人機(jī)體系研究,自2001年開始已經(jīng)公布了8版無人系統(tǒng)綜合路線圖(最新版為Unmanned Systems Integrated Roadmap FY2017-2042),無人機(jī)作戰(zhàn)理念不斷更新,無人機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)從偵察向多任務(wù)拓展?
美國軍用無人機(jī)的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過程,也是受內(nèi)部動力、外部動力和創(chuàng)新預(yù)見共同作用的結(jié)果。其中,軍事需求因素構(gòu)成了促使其發(fā)展的創(chuàng)新預(yù)見,技術(shù)水平、文化觀念和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)構(gòu)成決定其發(fā)展的內(nèi)部動力,政府決策和社會環(huán)境構(gòu)成影響其發(fā)展的外部動力?
資料來源:美國軍用無人機(jī)發(fā)展的歷史透析
在不同的時(shí)期,影響無人機(jī)發(fā)展的諸種因素及各因素的關(guān)聯(lián)方式各有不同,據(jù)此可以將美國軍用無人機(jī)的發(fā)展分成三個(gè)階段:
軍事需求導(dǎo)向階段
從20世紀(jì)初到越南戰(zhàn)爭期間,美國軍用無人機(jī)的發(fā)展完全由軍方掌控,無人機(jī)在此階段只是由軍方實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用于局部戰(zhàn)場,其研發(fā)使用未受到政府的重視?
多重因素結(jié)合階段
從20世紀(jì)70年代到科索沃戰(zhàn)爭期間,內(nèi)外部多種因素共同推動無人機(jī)的發(fā)展?軍方的需求為軍工企業(yè)的發(fā)展提供了引導(dǎo)作用;美國政府開始重視無人機(jī)的發(fā)展,逐步提升無人機(jī)研發(fā)采購的費(fèi)用,并調(diào)整國防科技政策以推動無人機(jī)研發(fā)活動;無人機(jī)研發(fā)企業(yè)利用技術(shù)優(yōu)勢開展無人機(jī)的研發(fā),并積極尋求全球合作來分散研發(fā)中的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)?
綜合協(xié)調(diào)發(fā)展階段
20世紀(jì)90年代起,為應(yīng)對各種非傳統(tǒng)威脅,美軍極為重視無人機(jī)的應(yīng)用?美國軍方屢次變更主管機(jī)關(guān)以協(xié)調(diào)各軍兵種無人機(jī)發(fā)展計(jì)劃,達(dá)成綜合發(fā)展與合作共識,最終形成高規(guī)格?重實(shí)施?詳計(jì)劃?細(xì)分工的管理方法,使其管理體系更為合理,發(fā)展戰(zhàn)略更為明晰?經(jīng)過幾次局部戰(zhàn)爭的檢驗(yàn),美國各軍種已將無人機(jī)熟練應(yīng)用于復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境之中?
二、美軍無人機(jī)裝備現(xiàn)狀淺析
1、美軍無人機(jī)裝備概況
根據(jù)《The Military Balance 2018》,美軍裝備無人機(jī)共計(jì)1139架(不包括20kg以下的微小型無人機(jī)),近三年保持了穩(wěn)定增長的趨勢。
在美國的五大軍種中,空軍裝備420架、陸軍裝備430架、海軍裝備91架、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)裝備198架、海岸警衛(wèi)隊(duì)裝備0架。具體到各個(gè)兵種的分布情況如下:
在用途方面,美軍所裝備的無人機(jī),以偵察無人機(jī)和攻擊無人機(jī)為主,共計(jì)占比97%以上,其中偵察無人機(jī)(ISR)564架,察打一體無人機(jī)(CISR)547架,而用于運(yùn)輸?shù)臒o人機(jī)(TPT)僅有28架。
根據(jù)《The Military Balance 2018》的分類標(biāo)準(zhǔn),無人機(jī)按重量可分為重型、中型和輕型三類,其中重型起飛重量大于600kg,中型150-600kg,輕型20-150kg。美軍所裝備的無人機(jī)中,重型無人機(jī)裝備量最大,達(dá)到656架,占比約58%;中型無人機(jī)裝備量為299架,占比約26%;輕型無人機(jī)裝備量為184架,占比約16%。
另外,美軍還裝備了多種微小型無人機(jī),目前主要用于情報(bào)偵察和目標(biāo)捕獲任務(wù),包括RQ-11 Raven、RQ-16 T-Hawk、RQ-20 Puma、Black Hornet等。這些微小型無人機(jī)的重量一般小于10kg,裝備數(shù)量巨大。根據(jù)有限的公開資料,裝備情況如下:
2、美軍戰(zhàn)略無人機(jī)裝備情況
美軍戰(zhàn)略無人機(jī)可全球部署,執(zhí)行戰(zhàn)略偵察和打擊任務(wù),目前主要有四種型號,分別為:RQ-4A/B Global Hawk、MQ-9A/B Reaper、MQ-4C Triton和MQ-1C Gray Eagle。
四種戰(zhàn)略無人機(jī)在各軍種的裝備情況如下:
四種戰(zhàn)略無人機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
型號 |
MQ-1C |
MQ-9B |
RQ-4A/B |
MQ-4C |
機(jī)長 m |
17 |
20 |
35.4 |
40 |
翼展 m |
8 |
11 |
13.5 |
14.5 |
空重 kg |
1632 |
2223 |
3850 |
>3850 |
載荷 kg |
>204 |
1700 |
10400 |
14628 |
速度 km/h |
278 |
370 |
650 |
575 |
巡航高度 km |
4600 |
15000 |
18000 |
18000 |
作戰(zhàn)半徑 km |
2160 |
5926 |
5557 |
3704 |
續(xù)航時(shí)間 h |
40 |
28 |
35 |
35 |
數(shù)據(jù)來源:美軍無人機(jī)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1 MQ-1C Gray Eagle
MQ-1C Gray Eagle(灰鷹無人機(jī))由MQ-1B Predator(捕食者無人機(jī))改進(jìn)而來,于2004年首飛,2009年開始服役。該機(jī)隸屬于每個(gè)師中的航空作戰(zhàn)旅,可以提高師級指揮官在戰(zhàn)場偵查和空對地襲擊作戰(zhàn)中的技術(shù)作戰(zhàn)能力。
2 MQ-4C Triton
MQ-4C Triton(人魚海神無人機(jī))是在全球鷹無人機(jī)基礎(chǔ)上專門為美國海軍研制的,于2013年5月首飛,目前裝備數(shù)量還比較少。這款無人機(jī)可以顯著提高美軍海上情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力。
3 MQ-9 Reaper
MQ-9 Reaper(死神無人機(jī))是20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初期美國研制的一種新型無人作戰(zhàn)飛機(jī),是目前裝備數(shù)量最多的戰(zhàn)略無人機(jī)。主要有兩個(gè)型號:MQ-9A和MQ-9B。
4 RQ-4 Global Hawk
RQ-4 Global Hawk(全球鷹無人機(jī))是第一架得到美國聯(lián)邦航空局(FAA)認(rèn)證可以在美國民航機(jī)領(lǐng)空飛行的無人機(jī),首飛于1998年2月。它裝備有高分辨率合成孔徑雷達(dá)和光電紅外線模組(EO/IR),可以提供長程長時(shí)間全區(qū)域動態(tài)監(jiān)視。
3、美國陸軍無人機(jī)裝備情況
美國陸軍共裝備430架無人機(jī),其中陸軍特種作戰(zhàn)司令部裝備了69架。除了MQ-1C Gray Eagle(灰鷹無人機(jī))為戰(zhàn)略無人機(jī)外,其余為戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)。詳情如下:
5 RQ-7B Shadow
RQ-7B Shadow(影子無人機(jī))屬于中型無人機(jī),采用彈射方式通過導(dǎo)軌發(fā)射,主要為運(yùn)動中的機(jī)動部隊(duì)提供偵查和監(jiān)視服務(wù),主要部署在美國的旅級部隊(duì)。該型無人機(jī)在陸軍的裝備數(shù)量近幾年有下降趨勢,2015年底的裝備數(shù)量是408架,而2018年初的裝備數(shù)量已降到236架。
6 CQ-10 Snowgoose
CQ-10 Snowgoose(雪鵝無人機(jī))是一種螺旋槳推進(jìn)的無人機(jī),能夠在6個(gè)艙內(nèi)載重272千克,可以包括貨物、監(jiān)視和傳感器設(shè)備、通信鏈路或其他裝置,使執(zhí)行任務(wù)的指揮官能用一種多任務(wù)系統(tǒng)提高航空靈活性和能力。多任務(wù)制導(dǎo)系統(tǒng)能夠通過衛(wèi)星或視距數(shù)據(jù)鏈在飛行中重新編程。
7 XPV-1 Tern
XPV-1 Tern(XPV-1燕鷗無人機(jī))是一種低成本的輕型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī),主要由BAI Aerosystems研發(fā)。2001年被改為用于特種作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)。機(jī)身長2.71m,翼展3.45m,重59kg。
8 XPV-2 Mako
XPV-2 Mako(灰鯖鯊無人機(jī))是一種低成本、長航時(shí)的輕型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī),由Navmar Applied Sciences Corp.開發(fā)。該機(jī)長3.02m,翼展3.86m,重64kg。
另外,根據(jù)最新的公開資料,美國陸軍的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)體系至少還包括下表所列機(jī)型。其中MQ-8B是MQ-8 Fire Scout的陸軍型號,而其他機(jī)型都屬于微小型無人機(jī)(小于20kg)。
4、美國海軍無人機(jī)裝備情況
美國海軍共裝備91架無人機(jī),全部配置給了海軍航空兵。詳情如下:
9 MQ-8 Fire Scout
MQ-8 Fire Scout(火力偵察兵無人機(jī))有MQ-8A型、MQ-8B型、MQ-8C型,其中海軍型編號為MQ-8A和MQ-8C,陸軍型編號為MQ-8B。2005年夏,美軍將“火力偵察兵”的編號由RQ-8B調(diào)整為MQ-8B。火力偵察兵提供偵察、態(tài)勢感知、精確定位的支持。
10 RQ-2B Pioneer
RQ-2B Pioneer(先鋒無人機(jī))是RQ-2A Pioneer的升級版,飛機(jī)總重190kg,有效載荷35kg,巡航速度120km/h。該機(jī)型除了可用性參數(shù)略顯不足之外,其他可靠性參數(shù)表現(xiàn)良好。
11 RQ-21A Blackjack
RQ-21無人偵察機(jī)為雙翼撐、單發(fā)、單翼飛機(jī),總重61公斤。該機(jī)用于代替美國波音公司研制的掃描鷹無人機(jī),使用與掃描鷹無人機(jī)相同的發(fā)射和回收系統(tǒng)。RQ-21A Blackjack(黑杰克無人機(jī))是該型無人機(jī)實(shí)際部署的第一個(gè)型號。該機(jī)于2013年9月首飛,2014年投入使用。
5、美國空軍無人機(jī)裝備情況
美國空軍裝備共裝備無人機(jī)420架,其中空軍預(yù)備部隊(duì)70架。詳情如下:
12 MQ-1B Predator
MQ-1B Predator(捕食者無人機(jī))是作為“高級概念技術(shù)驗(yàn)證”而從1994年1月到1996年6月發(fā)展起來的。它首飛于1994年,并于當(dāng)年具備了實(shí)戰(zhàn)能力。2002年3月美空軍正式組建了第一個(gè)武裝型“捕食者”無人機(jī)中隊(duì)。該機(jī)裝有光電/紅外偵察設(shè)備、GPS導(dǎo)航設(shè)備和具有全天候偵察能力的合成孔徑雷達(dá),可采用軟式著陸或降落傘緊急回收。
13 EQ-4B
EQ-4 無人偵察機(jī)是由RQ-4 Global Hawk無人偵察機(jī)改裝而成,兩款無人機(jī)在飛行高度、速度和等方面的表現(xiàn)大致相當(dāng)。
14 RQ-170 Sentinel
RQ-170 Sentinel(哨兵無人機(jī))是由洛克希德•馬丁公司研制的一種主要用于對特定目標(biāo)進(jìn)行偵查和監(jiān)視的隱形無人機(jī),也被稱作“坎大哈野獸”。該機(jī)采用無尾飛翼的氣動設(shè)計(jì),搭載一臺渦扇發(fā)動機(jī)作為動力。2011年12月4日,伊朗在其境內(nèi)繳獲了一架正在執(zhí)行任務(wù)的美軍RQ-170無人偵察機(jī)。
6、美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)無人機(jī)裝備情況
美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)共裝備無人機(jī)198架,分屬于4個(gè)機(jī)構(gòu)。詳情如下:
15 BQM-147 Exdrone
BQM-147 Exdrone(敢死蜂無人機(jī))是一低成本的、多用途的輕型無人機(jī),于1986年首飛。該機(jī)型長度約1.62m,翼展2.5m,重41kg。
另外,根據(jù)最新的公開資料,美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)體系還包括如下機(jī)型。其中MQ-8B是MQ-8 Fire Scout的陸軍型號,其他型號都屬于微小型無人機(jī)(低于20kg)。
機(jī)型 |
類型 |
級別 |
MQ-8B |
中型 |
旅級 |
RQ-20A/B |
微小型 |
營、連級 |
RQ-11 |
微小型 |
營、連級 |
RQ-16 |
微小型 |
排級 |
彈簧刀無人機(jī) |
微小型 |
排級 |
黃蜂無人機(jī) |
微小型 |
排級 |
銀狐無人機(jī) |
微小型 |
旅、營級 |
7、中美無人機(jī)譜系對比
美軍無人機(jī)數(shù)量多、譜系齊全,從低空到高空、近程到遠(yuǎn)程、微型到重型,美軍幾乎涵蓋了所有類型的軍用無人機(jī),甚至還包括垂直起降型無人機(jī)和運(yùn)輸用無人機(jī)。與之對比,中國現(xiàn)役軍用無人機(jī)主要集中在中高空、遠(yuǎn)程、重型的無人機(jī),譜系仍待完善。
資料來源:中美軍用無人機(jī)市場發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)鏈分析
三、美軍無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀淺析
1、美軍無人機(jī)系統(tǒng)的主要功能作用
機(jī)動
無人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)動要與其他系統(tǒng)的戰(zhàn)斗隊(duì)形協(xié)調(diào)一致。無人機(jī)系統(tǒng)的速度、續(xù)航能力、隱身能力與所支援部隊(duì)的行動相匹配,增強(qiáng)相互支援的有效性。
情報(bào)
無人機(jī)系統(tǒng)是ISR能力的一體化組成部分。它提供靈活的、裝備多種有效載荷的反應(yīng)平臺,滿足指揮官對情報(bào)獲取的需要。
火力
當(dāng)前無人機(jī)系統(tǒng)支持“從接受命令到發(fā)射武器”的全過程,并通過提供輔助目標(biāo)識別、目標(biāo)跟蹤、激光指示目標(biāo)和戰(zhàn)場毀損評估,縮短該過程的反應(yīng)時(shí)間。裝備武器后的無人機(jī)系統(tǒng)可在戰(zhàn)場上發(fā)揮致命效果。
防護(hù)
無人機(jī)系統(tǒng)能夠進(jìn)行持續(xù)安全警戒,對臨機(jī)出現(xiàn)的威脅能夠做出快速反應(yīng)。無人機(jī)系統(tǒng)能夠偵察到核生化、放射性和高爆炸物設(shè)施或其可能造成的威脅,檢測受沾染地區(qū),從而減少士兵所受影響。
保障
未來的系統(tǒng)將會支持無人自動供給/能力重建、護(hù)航、醫(yī)療救治、管線監(jiān)控、通信中繼、倉儲、海基行動能力等。保障/輸送無人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用將能做到快速反應(yīng)和不間斷作業(yè)。
指揮及控制
當(dāng)前無人機(jī)系統(tǒng)具有魯棒性網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力。未來的系統(tǒng)將進(jìn)一步擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò),從而為交叉頻帶提供網(wǎng)關(guān),在缺乏衛(wèi)星等通信手段的情況下提供擴(kuò)展和增強(qiáng)。
2、美軍無人機(jī)系統(tǒng)前沿應(yīng)用模式
有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)
有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)是指在信息化、網(wǎng)絡(luò)化及體系對抗環(huán)境下,有人與無人機(jī)配合實(shí)施協(xié)同攻擊的作戰(zhàn)方式,可提高作戰(zhàn)效率、減少人員傷亡。美國先后開展了“忠誠僚機(jī)”項(xiàng)目、戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)管理項(xiàng)目等,并持續(xù)加強(qiáng)此方面的研究。
無人集群技術(shù)
美軍無人機(jī)集群作戰(zhàn)向體系智能化、網(wǎng)絡(luò)靈活化、平臺多樣化等方向發(fā)展。DARPA(美國國防部高級研究計(jì)劃局)正借助“小精靈(Gremlins)”、“拒止環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)”、“體系集成技術(shù)與試驗(yàn)(SoSITE)”、“進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)(OFFSET)”等項(xiàng)目攻克無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)涉及的平臺、自主、協(xié)同、體系等各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
無人機(jī)+AI
美軍正在加快人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)在國防上的應(yīng)用速度,使無人機(jī)逐步具備單機(jī)智能飛行、多機(jī)智能協(xié)同、任務(wù)自主完成等能力。
小結(jié):
美軍對無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用日益重視,進(jìn)入了全面綜合協(xié)調(diào)發(fā)展的階段。美軍的無人機(jī)主要在陸軍和空軍裝備,用途上以偵察和打擊為主,無人機(jī)型號譜系較為完整。在無人機(jī)應(yīng)用上,美軍不斷融合其他領(lǐng)域的最新成果,面向未來作戰(zhàn)環(huán)境創(chuàng)新應(yīng)用模式。
主要參考資料
1. The Millitary Balance 2018
2. The Millitary Balance 2017
3. Unmanned Systems Integrated Roadmap FY2013-2038
4. Unmanned Systems Integrated Roadmap FY2017-2042
5. 中美軍用無人機(jī)市場發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)鏈分析,智能巔峰,2019-01-05;
6. 李磊,徐月,蔣琪,王彤,2018年國外軍用無人機(jī)裝備及技術(shù)發(fā)展綜述[J],戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2019(02):1-11
7. 符成山,吳惟誠,雷東.美軍無人機(jī)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J/OL].飛航導(dǎo)彈:1-7[2019-09-25].
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9. 張昕,苑德春,張超.美軍無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用及啟示[J].軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào),2019,21(01):24-27.