五代機(jī)與先進(jìn)無人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)將是未來美軍重要的作戰(zhàn)方式之一。美軍不僅在開展五代機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)研究與測(cè)試，還對(duì)五代機(jī)、隱身無人偵察機(jī)與轟炸機(jī)編隊(duì)協(xié)同縱深打擊，五代機(jī)與無人攻擊機(jī)/無人戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，五代機(jī)與無人機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)，以及五代機(jī)、“忠誠(chéng)僚機(jī)”與可消耗型無人機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)等戰(zhàn)法進(jìn)行了探索，以期構(gòu)建并完善五代機(jī)與無人機(jī)/無人機(jī)群基于信息共享作為整體進(jìn)行戰(zhàn)斗，以及由五代機(jī)指揮控制無人機(jī)，乃至無人機(jī)群進(jìn)行作戰(zhàn)等多種作戰(zhàn)戰(zhàn)法。
五代機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化最新升級(jí)
無人平臺(tái)已經(jīng)成為信息化、智能化與無人化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要武器裝備，盡管無人平臺(tái)具備一定的自主能力，但戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)況瞬息萬變，無人平臺(tái)尚無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的最佳指揮與決策。在未來一段時(shí)間內(nèi)將有人與無人平臺(tái)在一定范圍內(nèi)混編協(xié)同，采用人腦指揮、機(jī)器出力的“人在回路”模式將成為重要作戰(zhàn)模式之一，而先進(jìn)的第五代戰(zhàn)斗機(jī)與無人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)戰(zhàn)法則是美軍近年來針對(duì)該型作戰(zhàn)模式的研究重點(diǎn)所在。
然而要實(shí)現(xiàn)五代機(jī)與無人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)，五代機(jī)通信能力與網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平的進(jìn)一步提升顯得尤為重要。在此將美軍針對(duì)F-35的網(wǎng)絡(luò)化、智能化最新升級(jí)情況梳理如下。
“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目
“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目由美空軍現(xiàn)役部隊(duì)第461飛行試驗(yàn)中隊(duì)的未來技術(shù)小組提出，旨在持續(xù)快速集成先進(jìn)的軟件和硬件技術(shù)，以最大化實(shí)現(xiàn)F-35的殺傷力和生存力，并為美國(guó)國(guó)防部每一型軍用飛機(jī)平臺(tái)創(chuàng)建一種敏捷開發(fā)試驗(yàn)工具與戰(zhàn)斗力倍增器。
2021年4月美軍針對(duì)該項(xiàng)目在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州內(nèi)利斯空軍基地進(jìn)行了地面試驗(yàn)，首次將F-35的數(shù)據(jù)直接從機(jī)載任務(wù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)傳輸?shù)脚c之互聯(lián)的平板電腦。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)中使用了兩個(gè)應(yīng)用程序，演示并證實(shí)了可從飛行測(cè)試儀器系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后與在商用平板電腦上運(yùn)行的移動(dòng)應(yīng)用通信連接。在此將該項(xiàng)目的主要相關(guān)研究梳理如下表所示。
圖表：“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目
| 主要研究 |
作用描述 |
| “戰(zhàn)場(chǎng)管理門戶”（Battlefield Management Portal） |
旨在利用一種新的格式顯示敵方防空系統(tǒng)的威脅信息，以最大化飛行員在F-35壓制防空使命任務(wù)中的效能 |
| 洛克希德?馬丁公司引入的先進(jìn)人工智能概念 |
用于增加F-35在對(duì)抗先進(jìn)防空系統(tǒng)威脅時(shí)的優(yōu)勢(shì) |
| “戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)盒”（Fox BoX） |
其是一組網(wǎng)絡(luò)安防芯片，將運(yùn)行高層級(jí)、能支持人工智能的計(jì)算機(jī)處理器，該處理器被用作與飛機(jī)通信的操作系統(tǒng)，從而使“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)”平板電腦可主要作為機(jī)組人員的可視界面使用。 |
其中，“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)盒”(Fox BoX)由美海軍在中國(guó)湖航空武器站執(zhí)行F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)任務(wù)系統(tǒng)測(cè)試的一個(gè)小組開發(fā)。
據(jù)稱“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)進(jìn)行地面試驗(yàn)，以進(jìn)一步完善F-35的數(shù)據(jù)攝取，后續(xù)還將在F-22、F/A-18和F-16戰(zhàn)斗機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，以證實(shí)“戰(zhàn)斗機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目的通用概念可真正與任何平臺(tái)兼容，并計(jì)劃于2021年下半年進(jìn)行飛行試驗(yàn)。
F-35的一大特點(diǎn)在于其配備了先進(jìn)的AN/ASQ-239電子戰(zhàn)套件與數(shù)據(jù)鏈路，具備強(qiáng)大的電子戰(zhàn)能力，即使不依靠預(yù)警機(jī)，亦能夠?qū)崿F(xiàn)多架F-35戰(zhàn)斗機(jī)的自行組網(wǎng)，形成有效的區(qū)域預(yù)警能力。而美軍已經(jīng)在F-35上使用了計(jì)算機(jī)算法與初級(jí)人工智能，并致力于F-35的網(wǎng)絡(luò)化與智能化升級(jí)研究與測(cè)試，以使其能夠通過指揮和控制無人機(jī)，進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的偵察與監(jiān)視等。
圖表：F-35的最新網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)與測(cè)試
| 相關(guān)升級(jí)/測(cè)試 |
描述 |
| 為F-35裝備“運(yùn)行數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)”（ODIN）系統(tǒng) |
利用ODIN系統(tǒng)取代早期裝備于F-35的自主保障信息系統(tǒng)（ALIS）；基于ODIN系統(tǒng)，在美空軍“瘋帽子”項(xiàng)目和“下一代自主保障信息系統(tǒng)”的研究經(jīng)驗(yàn)和研究成果基礎(chǔ)上，構(gòu)建便于快速部署的云原生系統(tǒng) |
| 2020年12月15日將人工智能算法——ARTUμ首次裝備于U-2無人機(jī)上，并進(jìn)行人機(jī)協(xié)作測(cè)試 |
首次將人工智能算法作為軍用飛機(jī)機(jī)組人員控制U-2無人機(jī)上的傳感器與導(dǎo)航系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)協(xié)助正在駕駛飛機(jī)的飛行員共同駕駛該無人機(jī) |
F-35早期采用的自主保障信息系統(tǒng)(ALIS)，包括了一些人工智能的早期應(yīng)用，能夠進(jìn)行評(píng)估、對(duì)照清單、組織信息和做出一些自主決定，而無需人為干預(yù)。但由于數(shù)據(jù)需手動(dòng)輸入、零部件信息存在大量錯(cuò)誤等重大缺陷導(dǎo)致美軍計(jì)劃利用ODIN系統(tǒng)將其替換。據(jù)美國(guó)國(guó)防部F-35聯(lián)合計(jì)劃辦公室(JPO)稱，駐亞利桑那州尤馬海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空站的一個(gè)F-35B戰(zhàn)斗機(jī)中隊(duì)已于2020年9月29日開始裝備ODIN系統(tǒng)，成為首批配裝該硬件的F-35戰(zhàn)斗機(jī)部隊(duì)，并進(jìn)行了四次試飛活動(dòng)，以檢驗(yàn)該系統(tǒng)的效能，預(yù)計(jì)該系統(tǒng)將于2022年12月形成全面運(yùn)行能力。
美軍為U-2無人機(jī)采用的ARTUμ人工智能算法在演練中的成功運(yùn)用，則證明了AI新技術(shù)的功能與人機(jī)協(xié)作能力，以及將AI后座系統(tǒng)集成于F-35等戰(zhàn)斗機(jī)、下一代天空主宰戰(zhàn)機(jī)(NGAD)等以及其他無人機(jī)的潛力，為F-35進(jìn)行復(fù)雜且快速移動(dòng)的空戰(zhàn)，以及與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)開辟了新途徑。
此外，美軍還計(jì)劃進(jìn)一步融入更為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法與人工智能，將F-35作為指揮控制中樞，實(shí)現(xiàn)F-35與多架無人機(jī)的協(xié)同空戰(zhàn)等。
五代機(jī)、隱身無人偵察機(jī)與轟炸機(jī)編隊(duì)協(xié)同縱深打擊
2020年8月4日～8月6日，美國(guó)空軍唯一的作戰(zhàn)試驗(yàn)與戰(zhàn)術(shù)開發(fā)聯(lián)隊(duì)——第53聯(lián)隊(duì)在內(nèi)華達(dá)州內(nèi)利斯空軍基地集結(jié)了五代機(jī)F-35A與F-22、B-2轟炸機(jī)、絕密第44偵察中隊(duì)的RQ-170無人偵察機(jī)等隱身戰(zhàn)機(jī)，四代機(jī)F-15E戰(zhàn)斗機(jī)與美國(guó)海軍的E/A-18G“咆哮者”電子攻擊機(jī)，以及各種測(cè)試和作戰(zhàn)中隊(duì)的指揮與控制系統(tǒng)，圍繞“黑旗”概念進(jìn)行了大型兵力測(cè)試活動(dòng)(Large Force Test Event，LFTE)，以探索五代機(jī)F-35在多域作戰(zhàn)指揮控制中所發(fā)揮的主導(dǎo)作用，以及五代機(jī)、無人隱身偵察機(jī)以及戰(zhàn)略轟炸機(jī)建立編隊(duì)協(xié)同配合實(shí)現(xiàn)縱深打擊任務(wù)的能力，以檢驗(yàn)隱身戰(zhàn)機(jī)對(duì)抗高端威脅的有效性。
其中，RQ-170隱身無人機(jī)可在有爭(zhēng)議的空域中執(zhí)行高空偵察任務(wù)，甚至具有充當(dāng)部隊(duì)與指揮部門通訊中繼的潛力，基于先進(jìn)光電傳感器與基于AESA的高度靈敏的合成孔徑雷達(dá)，以及用于控制無人機(jī)的高加密度現(xiàn)代軍用數(shù)據(jù)鏈與衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈，還具備一定的超視距作戰(zhàn)能力。此外，該型無人機(jī)還進(jìn)行過支持其他隱身飛機(jī)的試驗(yàn)。在該次測(cè)試中，美軍主要利用五代機(jī)進(jìn)行防空壓制，RQ-170則進(jìn)行高空偵察，并將目標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸給B-2轟炸機(jī)，最終成功完成了縱深打擊任務(wù)。
LFTE的最大特點(diǎn)在于其十分重視各平臺(tái)間的協(xié)同與互聯(lián)，因此該次測(cè)試除了驗(yàn)證了F-35與RQ-170、B-2進(jìn)行縱深打擊作戰(zhàn)的能力，還驗(yàn)證了F-35等先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行防空壓制與使用獨(dú)特電子攻擊功能的能力，F(xiàn)-35、F-22與F-15E等聯(lián)合防空攻擊時(shí)的通信能力與電子攻擊互通性，并展示了利用信號(hào)干擾型裝備使F-35在有爭(zhēng)議的戰(zhàn)場(chǎng)或者可能受到攻擊的區(qū)域更具機(jī)動(dòng)自由性。
由此可知，美軍正在進(jìn)行五代機(jī)與RQ-170無人偵察機(jī)等隱身平臺(tái)編隊(duì)作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和程序的嘗試性探索與作戰(zhàn)能力評(píng)估，在對(duì)美軍第四代與第五代機(jī)的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)進(jìn)一步研究的同時(shí)，還對(duì)有人-無人雙隱身布局的空中分布式打擊體系的構(gòu)建進(jìn)行了探索，以為未來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高危地區(qū)由無人機(jī)進(jìn)行攻擊，而有人機(jī)則在相對(duì)安全的地域進(jìn)行控制提供實(shí)戰(zhàn)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)一步提升美軍的空中優(yōu)勢(shì)。
而堪稱比RQ-170性能更優(yōu)的RQ-180，則更是具有作為有爭(zhēng)議戰(zhàn)場(chǎng)上的運(yùn)行平臺(tái)與其他所有設(shè)備(包括統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)戰(zhàn)斗的平臺(tái))的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和信息網(wǎng)關(guān)的潛在能力。在敵方領(lǐng)空的高空和深處，其能夠?qū)腇-35和B-21的MADL以及F-22的隱形飛行內(nèi)數(shù)據(jù)鏈(IFDL)等系統(tǒng)所收集的視距數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)(IFDL無法直接與MADL通信)進(jìn)行融合，再以其專有的數(shù)據(jù)鏈波形將所融合的數(shù)據(jù)重新分配給相應(yīng)的作戰(zhàn)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)為每架飛機(jī)提供目標(biāo)位置、狀態(tài)與相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)。
可以想見，未來RQ-170與RQ-180隱身無人偵察機(jī)與F-35、F-22的協(xié)同作戰(zhàn)將有望大幅提升F-35與F-22等不兼容作戰(zhàn)平臺(tái)的互通能力以及超視距作戰(zhàn)能力，再配合戰(zhàn)略轟炸機(jī)，所具備的縱深打擊能力不容小覷。
五代機(jī)與無人攻擊機(jī)/無人戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)
F-35戰(zhàn)斗機(jī)具備很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)能力，還具有與其他機(jī)型協(xié)同作戰(zhàn)的潛力，而與無人攻擊機(jī)，乃至無人攻擊機(jī)群的協(xié)同空戰(zhàn)模式更能夠大力提升其打擊能力，將是美軍所關(guān)注的重點(diǎn)所在。
與MQ-9無人攻擊機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)
早在2017年1月23日至2月10日，美軍就首次將來自第432空中遠(yuǎn)征聯(lián)隊(duì)的兩架MQ-9無人攻擊機(jī)與F-35A戰(zhàn)斗機(jī)集成到在內(nèi)華達(dá)州內(nèi)利斯空軍基地舉行的“紅旗”演習(xí)中。演習(xí)中，美軍主要探索F-35戰(zhàn)斗機(jī)與MQ-9無人攻擊機(jī)的相互融合方式與能力。其中，F(xiàn)-35具備應(yīng)對(duì)對(duì)空導(dǎo)彈或空對(duì)空威脅的強(qiáng)大能力，主要進(jìn)行防空壓制，以為MQ-9無人機(jī)提供防御掩護(hù);MQ-9無人機(jī)則主要執(zhí)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的空中攔截任務(wù)，還可以跟蹤模擬敵人，進(jìn)行報(bào)告并利用模擬彈藥，消滅了在作戰(zhàn)搜索與援救任務(wù)中接近被擊落飛行員的敵人。
美國(guó)空軍除了對(duì)F-35與MQ-9在CSAR作戰(zhàn)任務(wù)中的聯(lián)合作戰(zhàn)能力進(jìn)行了探索與評(píng)估，還十分重視MQ-9的電子戰(zhàn)與空戰(zhàn)能力的開發(fā)，相關(guān)測(cè)試如下表所示。
圖表：MQ-9電子戰(zhàn)與空戰(zhàn)能力測(cè)試
| 測(cè)試時(shí)間 |
2017年11月 |
2021年5月3日～14日 “北方邊緣2021”（NorthernEdge 21） |
| 測(cè)試內(nèi)容 |
在美國(guó)空軍克里奇基地進(jìn)行了無人機(jī)空戰(zhàn)測(cè)試。 |
第556測(cè)試與評(píng)估中隊(duì)操作MQ-9無人機(jī)對(duì)新型吊艙進(jìn)行了試驗(yàn)，其中包括加固的目標(biāo)瞄準(zhǔn)吊艙以及“死神防御電子支援系統(tǒng)”（RDESS）吊艙。 |
| 測(cè)試結(jié)果 |
MQ-9掛載近距離格斗空空導(dǎo)彈，成功擊中了另一架飛行中的無人機(jī)目標(biāo)，由此揭示了MQ-9具備空戰(zhàn)潛力 |
RDESS為MQ-9提供了在演習(xí)環(huán)境中探測(cè)并發(fā)現(xiàn)威脅的能力，并為國(guó)防部聯(lián)合人工智能中心的智能傳感器項(xiàng)目提供支持。 |
綜上可知，MQ-9無人攻擊機(jī)與F-35的協(xié)同作戰(zhàn)中，主要由F-35進(jìn)行防空壓制，掩護(hù)由MQ-9實(shí)施的動(dòng)態(tài)目標(biāo)空中攔截以及對(duì)敵跟蹤與有效攻擊。此外，美軍持續(xù)開展MQ-9空戰(zhàn)與電子戰(zhàn)能力的有關(guān)測(cè)試或升級(jí)研究，未來將進(jìn)一步提升其自身作戰(zhàn)能力以及與五代機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。
與下一代遠(yuǎn)程空地武裝無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)
美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)正在研制一型全新無人戰(zhàn)斗機(jī)——遠(yuǎn)程空地武裝無人機(jī)系統(tǒng)MUX，計(jì)劃利用其充當(dāng)F-35的僚機(jī)。MUX能夠攜帶F-35的AGM-114地獄火“反坦克”導(dǎo)彈、AGM-88E反雷達(dá)導(dǎo)彈、AIM-120雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈與AIM-9X空空導(dǎo)彈等多種武器，可以作為F-35的武器平臺(tái)，由F-35飛行員指揮MUX發(fā)動(dòng)打擊，而使得F-35得以處于安全地域。
調(diào)研可知，MUX無人機(jī)將作為空中預(yù)警平臺(tái)，允許海軍陸戰(zhàn)隊(duì)獨(dú)立于航空母艦作戰(zhàn)，并且具有調(diào)遣聯(lián)網(wǎng)的其他船舶或飛機(jī)的武器系統(tǒng)的能力，因此可減少攜帶的有效載荷，但仍然能夠搜尋并摧毀海上目標(biāo)。
此外，美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)還期望MUX無人機(jī)能夠在黃蜂級(jí)大型兩棲攻擊艦上垂直起降，能夠接受空中加油并降落在“嚴(yán)峻著陸區(qū)”。據(jù)稱MUX能夠在1000公里范圍內(nèi)作戰(zhàn)，但成本卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于F-35戰(zhàn)斗機(jī)，與F-35協(xié)同作戰(zhàn)還將能夠降低美軍的作戰(zhàn)支出。
綜合其性能與任務(wù)能力可知，MUX無人機(jī)能夠執(zhí)行對(duì)地、對(duì)空雙重作戰(zhàn)任務(wù)，將最為適用于兩棲登陸作戰(zhàn)和遠(yuǎn)程近地支援作戰(zhàn)，其絕不僅僅被作為試驗(yàn)機(jī)，而是更傾向于被開發(fā)成實(shí)戰(zhàn)型無人機(jī)。MUX無人機(jī)當(dāng)前尚處于設(shè)計(jì)研發(fā)階段，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)期望該型無人機(jī)能夠在2025年前具備陸基起飛系統(tǒng)，并在2028年前實(shí)現(xiàn)海基垂直起飛和著陸的早期作戰(zhàn)能力，到2035年正式服役。
據(jù)稱，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)還在研發(fā)一種無線電與雷達(dá)干擾吊艙——Intrepid Tiger II，可提供通信電子戰(zhàn)支持與電子攻擊能力。未來MUX掛載該吊艙之后，除了能夠提供持續(xù)的偵察/監(jiān)視和通訊，還將能夠提供遠(yuǎn)程、持續(xù)、穿透且反應(yīng)迅速的機(jī)載電子戰(zhàn)能力。總之，美軍期望未來能夠利用五代機(jī)指揮控制無人戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)群，提高五代機(jī)生存能力的同時(shí)，進(jìn)一步拓展五代機(jī)與無人戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)的作戰(zhàn)范圍與任務(wù)執(zhí)行能力。
五代機(jī)與無人機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)
美軍近年來將美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)的小精靈(Gremlins)項(xiàng)目、美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的Skyborg項(xiàng)目等視為未來作戰(zhàn)技術(shù)突破與探索的研究重點(diǎn)，致力于研發(fā)低成本的無人機(jī)平臺(tái)，并基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等類型的算法，為可消耗型無人機(jī)開發(fā)能夠使其作為人工智能副駕駛或?qū)崿F(xiàn)自主駕駛的人工智能軟件套件系統(tǒng)，以構(gòu)建無人機(jī)-五代機(jī)協(xié)同或無人機(jī)集群作戰(zhàn)能力。
可重復(fù)使用無人機(jī)作戰(zhàn)模式示意圖
美國(guó)空軍的最終目標(biāo)在于第五代戰(zhàn)機(jī)F-22與F-35未來可發(fā)射并控制可回收無人機(jī)，可擴(kuò)展空中作戰(zhàn)，還可測(cè)試敵方防空系統(tǒng)，執(zhí)行遠(yuǎn)程情報(bào)偵察監(jiān)視任務(wù)，甚至可發(fā)射武器。因此，美軍針對(duì)Gremlins項(xiàng)目與Skyborg項(xiàng)目進(jìn)行了持續(xù)研究與測(cè)試，在此將兩個(gè)項(xiàng)目的最新測(cè)試與下一階段的測(cè)試計(jì)劃等梳理如下表所示，以對(duì)美軍的相關(guān)研究情況有所了解。
圖表：Gremlins項(xiàng)目與Skyborg項(xiàng)目
| 項(xiàng)目名稱 |
Gremlins項(xiàng)目 |
Skyborg項(xiàng)目 |
| 研發(fā)目標(biāo) |
開發(fā)一型低成本無人機(jī)，能夠搭載情報(bào)、監(jiān)視、偵察(ISR)等傳感器模塊和非動(dòng)能有效載荷，可快速部署且可重復(fù)使用，可集群 |
開發(fā)人工智能軟件，使得可消耗型無人機(jī)能夠單獨(dú)執(zhí)行任務(wù)或組建無人機(jī)群與五代機(jī)等協(xié)同作戰(zhàn) |
| 作戰(zhàn)設(shè)想 |
Gremlins無人機(jī)蜂群在敵防區(qū)外由運(yùn)輸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)等發(fā)射，針對(duì)敵防區(qū)的特定目標(biāo)進(jìn)行偵察、電子攻擊等，通過加密數(shù)據(jù)鏈向己方F-35或其他攻擊無人機(jī)提供目標(biāo)數(shù)據(jù)，再由C-130運(yùn)輸機(jī)完成空中回收，在24小時(shí)內(nèi)執(zhí)行新任務(wù)，成群重復(fù)投入任務(wù) |
由一架F-35A指揮控制一架或多架裝備Skyborg系統(tǒng)的無人機(jī)出擊，由無人機(jī)先行探測(cè)并摧毀目標(biāo)區(qū)域的雷達(dá)，由后方F-35進(jìn)行目標(biāo)打擊；或由無人機(jī)攜帶精準(zhǔn)炸彈，協(xié)助F-35進(jìn)行大規(guī)模轟炸。 |
| 最新測(cè)試內(nèi)容 |
2020年7月～10月開展單架次Gremlins無人機(jī)——X-61A的發(fā)射、飛行與空中回收系統(tǒng)以及指揮、控制和通信系統(tǒng)等測(cè)試，與三架X-61A無人機(jī)的自主編隊(duì)飛行與回收測(cè)試 |
2021在4月29日在佛羅里達(dá)州廷德爾空軍基地對(duì)安裝了Skyborg自主核心系統(tǒng)的UTAP-22無人機(jī)進(jìn)行了首次飛行測(cè)試 |
| 測(cè)試結(jié)果 |
飛行測(cè)試均持續(xù)2小時(shí)以上；X-61A實(shí)現(xiàn)了與C-130的編隊(duì)飛行；成功驗(yàn)證了三架無人機(jī)的編隊(duì)的飛行位置與安全特性，但未能成功對(duì)接C-130的回收系統(tǒng) |
飛行測(cè)試歷時(shí)2小時(shí)10分鐘，無人機(jī)進(jìn)行了一系列基本飛行演習(xí)，展示了該系統(tǒng)的安全運(yùn)行能力 |
| 測(cè)試計(jì)劃 |
繼續(xù)進(jìn)行無人機(jī)的飛行與回收測(cè)試；開發(fā)自主軟件，以實(shí)現(xiàn)單人即可控制多架次無人機(jī)；將在無人機(jī)上裝載各種傳感器，并在自主編隊(duì)中進(jìn)行演示 |
利用所開發(fā)的人工智能軟件使無人機(jī)能夠完成低空貼地飛行、自動(dòng)調(diào)整飛行路線、避障以及武器發(fā)射測(cè)試等更為復(fù)雜的飛行指令 |
由上表可知，現(xiàn)階段美軍的Gremlins無人機(jī)已經(jīng)在測(cè)試中實(shí)現(xiàn)單架次無人機(jī)與運(yùn)輸機(jī)的編隊(duì)飛行，以及三架無人機(jī)編隊(duì)飛行，未來將進(jìn)一步提升自動(dòng)導(dǎo)航水平，測(cè)試從C-130運(yùn)輸機(jī)上發(fā)射并回收四架無人機(jī)，將安裝自主軟件，以實(shí)現(xiàn)單人操作多架無人機(jī);而安裝了Skyborg自主核心系統(tǒng)的無人機(jī)則已經(jīng)在首次飛行測(cè)試中成功完成了基本的飛行指令，未來美軍還將進(jìn)一步對(duì)其在飛行測(cè)試中執(zhí)行更復(fù)雜指令的能力進(jìn)行測(cè)試。
盡管已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但距離美軍的研發(fā)目標(biāo)尚存在差距。
Gremlins無人機(jī)在現(xiàn)階段的測(cè)試尚未成功實(shí)現(xiàn)與運(yùn)輸機(jī)回收系統(tǒng)的對(duì)接，且尚不具備自主能力，在精確飛行數(shù)字化控制、相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)等方面也仍需進(jìn)一步突破，實(shí)現(xiàn)更多架次無人機(jī)的發(fā)射、自主編隊(duì)與回收等，方能進(jìn)一步推動(dòng)由F-22和F-35戰(zhàn)機(jī)發(fā)射無人機(jī)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程；
安裝Skyborg系統(tǒng)的無人機(jī)同樣需要深入研究與測(cè)試，以確保其通信導(dǎo)航以及自主能力，乃至獨(dú)立決策能力，方能在拒止環(huán)境中與F-22、F-35協(xié)同作戰(zhàn)，甚至能夠執(zhí)行空空或空地打擊任務(wù)。
此外，美軍還正在基于Skyborg項(xiàng)目開發(fā)與iPhone應(yīng)用程序相似的軟件，并計(jì)劃將其安裝于最新版本F-35 Block 4上。
據(jù)美軍的作戰(zhàn)構(gòu)想顯示，美軍計(jì)劃于2023年開始，洛克希德?馬丁公司的4架F-22戰(zhàn)斗機(jī)組成的編隊(duì)能夠與裝備了Skyborg軟件的無人機(jī)共同執(zhí)行任務(wù);空戰(zhàn)司令部則計(jì)劃利用裝備Skyborg軟件的無人機(jī)在2025年替換F-16戰(zhàn)斗機(jī)，在2030替換MQ-9無人機(jī)，并進(jìn)一步探索其所構(gòu)建的無人機(jī)群與五代機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的戰(zhàn)法。
五代機(jī)、“忠誠(chéng)僚機(jī)”與無人機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)
將F-35戰(zhàn)斗機(jī)與多架具備自主作戰(zhàn)能力的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)有效集成，由無人機(jī)為F-35提供各種支援，或?qū)衬繕?biāo)實(shí)施打擊，最終完成協(xié)同作戰(zhàn)，或者由先進(jìn)無人機(jī)作為網(wǎng)關(guān)與通信中繼，實(shí)現(xiàn)使用機(jī)間飛行數(shù)據(jù)鏈(IFDL)的F-22與使用多功能高級(jí)數(shù)據(jù)鏈接(MADL)的F-35之間的通信，是美軍近年來在有人-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。而五代機(jī)、“忠誠(chéng)僚機(jī)”與可消耗型無人機(jī)群的協(xié)同作戰(zhàn)則將這兩種作戰(zhàn)方式進(jìn)行了融合。
基于五代戰(zhàn)機(jī)與不同作戰(zhàn)用途無人機(jī)的戰(zhàn)斗力戰(zhàn)役概念分層效應(yīng)示意圖
美軍一方面設(shè)想，將F-35與6架XQ-58A組成編隊(duì)，而XQ-58A無人機(jī)可攜帶多達(dá)4枚約113kg重的GBU-39/B型小直徑精確制導(dǎo)炸彈，可作為“忠誠(chéng)僚機(jī)”，可輔助F-35執(zhí)行攻擊任務(wù)等。此外，
美軍還設(shè)想由XQ-58A攜帶多型小型自主式無人機(jī)系統(tǒng)，形成無人機(jī)群，為F-35與XQ-58A作戰(zhàn)編隊(duì)的情報(bào)收集和偵察、反無人機(jī)、電子戰(zhàn)與打擊能力提供額外支持。
另一方面，XQ-58A無人機(jī)既是“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目的研究重點(diǎn)之一，也被作為使用Skyborg技術(shù)的空軍實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，是美國(guó)空軍用于充當(dāng)F-22與F-35之間網(wǎng)關(guān)的機(jī)型之一，美軍正在開展利用XQ-58A無人機(jī)等作為互不兼容的五代機(jī)之間的通信中繼的研究，以進(jìn)一步加強(qiáng)五代機(jī)的聯(lián)合作戰(zhàn)能力。
針對(duì)上述作戰(zhàn)設(shè)想，美軍開展了多次測(cè)試，在此僅將最新進(jìn)展梳理如下表所示。
圖表：五代機(jī)、“忠誠(chéng)僚機(jī)”與可消耗無人機(jī)群等相關(guān)最新測(cè)試
| 時(shí)間 |
2020年12月9日 |
于2021年3月26日 |
| 測(cè)試內(nèi)容 |
集成了“先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)”（ABMS）gatewayONE系統(tǒng)的XQ-58A進(jìn)行第五次飛行——與F-22和F-35A編隊(duì)飛行 |
在亞利桑那州尤馬試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了XQ-58A無人機(jī)的第六次飛行測(cè)試，并首次開放XQ-58A的內(nèi)部武器區(qū)發(fā)射無人機(jī) |
| 測(cè)試結(jié)果 |
gatewayONE系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致18個(gè)測(cè)試目標(biāo)只完成了9個(gè) |
XQ-58A航速更快、升限更高，且成功發(fā)射了Area-I公司制造的ALTIUS-600小型自主無人飛機(jī)系統(tǒng)（SUAS） |
| 測(cè)試計(jì)劃 |
計(jì)劃在ABMS試驗(yàn)中再次嘗試由XQ-58A搭載gatewayONE機(jī)載通信系統(tǒng);計(jì)劃于2021年7月開始XQ-58A無人機(jī)的飛行實(shí)驗(yàn)，以測(cè)試無人機(jī)與有人機(jī)之間的配合能力 |
繼續(xù)展開飛行測(cè)試，并計(jì)劃由XQ-58A進(jìn)行更多架次小型無人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)射試驗(yàn) |
由上表可知，XQ-58A無人機(jī)在測(cè)試中尚且無法在F-22戰(zhàn)斗機(jī)和F-35戰(zhàn)斗機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)，據(jù)稱可能由于采用火箭助推的XQ-58A起飛時(shí)飛機(jī)發(fā)生震動(dòng)，阻止了通信網(wǎng)關(guān)的建立，但F-22、F-35與XQ-58A可通過地面?zhèn)浞菹到y(tǒng)共享信息，由此揭示了相關(guān)技術(shù)的一些可能性，同時(shí)也證明了XQ-58A與兩型五代戰(zhàn)機(jī)伴飛作戰(zhàn)時(shí)可實(shí)現(xiàn)半自主飛行。
XQ-58A所發(fā)射的ALTIUS-600小型無人機(jī)在此之前已經(jīng)利用美軍的MQ-1C武裝無人機(jī)以及“黑鷹”直升機(jī)進(jìn)行了發(fā)射測(cè)試。其重量不足13.6kg，可搭載約1.36～2.72千克的各種載荷，包括攝像機(jī)、小型信號(hào)情報(bào)系統(tǒng)甚至殺傷彈頭，滯空時(shí)間可達(dá)4小時(shí)，航速約為100公里/小時(shí)。
綜上可知，美軍研發(fā)XQ-58A的目標(biāo)在于使其成為美軍F-22或F-35五代戰(zhàn)機(jī)的“忠誠(chéng)僚機(jī)”，可作為戰(zhàn)機(jī)的武器掛載平臺(tái)，進(jìn)行對(duì)地攻擊，并能夠在高威脅環(huán)境中執(zhí)行對(duì)敵防空火力壓制任務(wù);而體積小巧的ALTIUS-600則可在作戰(zhàn)行動(dòng)中形成規(guī)模化的無人機(jī)群，二者結(jié)合可以執(zhí)行多樣化任務(wù)，有助于塑造未來的空中作戰(zhàn)方式。
小結(jié)
：美軍正致力于通過為F-35裝備ODIN系統(tǒng)以及人工智能算法等，構(gòu)建便于快速部署的云原生系統(tǒng)，以為F-35等五代機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)開辟新途徑。同時(shí)美軍還對(duì)五代機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的多個(gè)戰(zhàn)法進(jìn)行了探索，即通過RQ-170或RQ-180隱身無人偵察機(jī)與F-35、F-22的協(xié)同作戰(zhàn)大幅提升F-35與F-22等不兼容作戰(zhàn)平臺(tái)的互通能力以及超視距作戰(zhàn)能力，并實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轟炸機(jī)更為有力的縱深打擊;探索F-35與MQ-9無人攻擊機(jī)的作戰(zhàn)融合方式與能力，以及由F-35遠(yuǎn)程指揮控制無人戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)群，實(shí)施電子戰(zhàn)與火力打擊等的能力;持續(xù)開展多架次無人機(jī)的空中發(fā)射、自主編隊(duì)與回收等，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)由F-22和F-35發(fā)射無人機(jī)，并深入研究與測(cè)試安裝Skyborg系統(tǒng)的無人機(jī)，以期實(shí)現(xiàn)無人機(jī)群在拒止環(huán)境中與F-22、F-35的協(xié)同作戰(zhàn);探索無人“忠誠(chéng)僚機(jī)”和其所能發(fā)射的小型無人機(jī)群與五代機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)戰(zhàn)法，以利用無人機(jī)、可消耗型無人機(jī)群在高威脅作戰(zhàn)區(qū)域執(zhí)行多樣化任務(wù)，構(gòu)建五代機(jī)與無人機(jī)的空中作戰(zhàn)新方式。
1 Sixth Flight Test of XQ-58A Valkyrie Features First Weapons Bay Release.2021.
2 Reserve Airman makes history with innovative Project FoX/F-35 development.2021.
3 The artificial intelligence ‘backseater’ in future air combat.2021.
4 The RQ-180 Drone Will Emerge From The Shadows As The Centerpiece Of An Air Combat Revolution.2021.
5 Northern Edge 21 achieves operational test advances for Airmen, weapons systems.2021.
6 The Air Force’s first Skyborg autonomous drone prototype made its first flight.2021.
7 Block 4 Software Issues Could Cause F-35 Capability Delays, Costly Retrofits.2021.
8 Skyborg Drone Translates Between F-35 and F-22 in Test.2020.
9 AF Tests F-35, Stealth Fleet For Integrated Electronic Warfare.2020.
10 How the Marines Hope to Use the F-35 in Electronic Warfare.2020.
11 Declassified Docs Offer New Details About A Growing RQ-170 “Wraith” Force.2020.
12 Exercise Red Flag 17-3 Commences in Nevada.2017.
