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空中力量面向 2010:未来之近超乎想象

本文发表于:2009 年 10 月 1 日
空天力量杂志(ASPJ-Chinese) - 2009 年秋季刊

原文发表于:2009 年 6 月 1 日
Air & Space Power Journal(ASPJ-English) - Summer 2009


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空中力量面向 2010:未来之近超乎想象
Airpower Trends 2010: The Future Is Closer Than You Think

作者:约翰·D·乔格斯特,美国空军退休上校(Col John D. Jogerst, USAF, Retired)


今天的技术已经生产出能够取代有人驾驶飞机的无人驾驶系统。我们是对抗这种挑战,还是利用这种机遇?

空军历来将自己定位为面向未来的军种。从喷气式飞机、导弹、太空作战、精确弹药、到现在的网络战,我们一直生活在先辈开创的未来之中。但是,我们对这些技术的创新运用却不如技术的出现本身那样令人难忘。喷气式战斗机打起仗来,和第一次世界大战的产物双翼机并无二致,只是速度更快,直到约翰·伯德上校(John Boyd)于 1960 年代开创了能量机动理论的基本原理,才出现改观。即使在此之后,伯德上校的支持者 — 他的那批战斗机拥趸们 — 又花了 10 年时间,才把这个概念推广到整个空军。1 越战期间推出的实用精确弹药,初期也只能打击固定目标,只是不再需要象二战时期那样动辄出动千架飞机来轰炸。空军上校约翰·沃登(John Warden)以其《空中战役:为作战运筹》(The Air Campaign: Planning for Combat,1988 年出版)一书,重振战略网目标锁定理论,明确阐述了这种能力的革命化性质。效基作战理论当前仍在发展之中,但争论已延续至今。

战场的战术发展引导着制度化创新。这种传统的途径固然能使我们写出好的作战准则,但速度缓慢,在和平年代如冰川移动,并很少预测变化。于是有人戏言“作战准则讲的是如何打好上一场战争”,其实不无道理。面对新冲突的挑战,我们的空军(以及陆军、海军和陆战队)官兵运用手中的工具和技术,千方百计解决各种问题。最终,他们的这些创新可能会归纳在各军种的作战准则中。然而作战准则的变化节奏,似乎同空军领导每一代的交接保持同步。我们是否必须等到今天在伊拉克和阿富汗作战的尉官和校官走上领导岗位,才能抓住未来?

已经在起飞线待命或已部署到战场中的技术,能深刻改变我们作战的方式。本文简单探索三个广泛的领域,它们不仅代表着更好的作战方式,而且还可能改变作战本身。这些能力不是科幻游戏或纳米战争中的虚幻景象,它们今天已经驻在停机坪上。

精确弹药,以及我们所熟悉的 CAS 的终结

CAS,即近距离空中支援,正在发生变革。促使 CAS 发生转变的,是由全球定位系统(GPS)向整个联合部队提供的共享精确参照系、宽频通信链接(战术互联网),以及控制机动武器的低成本处理能力等几种因素的组合作用。交战部队之间非常靠近,故而对态势感知和打击精确度要求很高,极大增加了 CAS 的难度。空军作战准则对 CAS 的规定是:空援飞机“非常接近友军”,以及“每项空援任务和火力支援须与这些部队的移动紧密配合。”2 结果是,执行 CAS 的飞机必须飞越战场上空,清楚判断敌我位置。一旦找到目标,飞行员必须驾机接近目标再发射弹药。接近目标,是准确摧毁敌人而不造成友军附带伤亡的唯一途径;飞越战场,要求 CAS 作战平台有良好的机动性和坚固性。但当今战场上应用的技术,正从根本上改变这种作战模式。

随着实时情报和观测成为现实,以及参照 GPS 坐标系实现目标锁定,CAS 飞机不再需要飞越战场上空去获得态势感知。联合指挥部、地面观测人员,以及飞行员之间过去需要长时间协调,现在经由战术网络能在几秒钟内完成。地面部队指挥官能提供其部队目前的部位,准确给出火力打击目标的地点,并将这一信息送达战场的任何地方。

向飞机直接发送友军和敌军的精确位置,给出必要的战场定位,使战机几乎能随时随地发射武器,然后,武器上的导航装置操纵武器击中目标。飞机不再需要接近目标来确保武器投射的准确性。CAS 飞机现在能远离战场,因此减少了对战机机动性的要求。

此外,CAS 飞机避免靠近战场上空,便可远离小型武器、防空高射炮、小型地对空导弹等的威胁范围,进而降低对 CAS 系统的性能要求。性能要求低意味着 CAS 任务可由更简单更廉价的系统来执行。

精确锁定也有助于降低摧毁目标所需要的弹药当量。原则上,精确性意味着保证每份弹药的弹着点限于战场指挥官指定目标的几英尺之内。弹药炸准目标,就可减少摧毁目标所需的弹药当量以及打击每个目标所需的武器数量,同时也能允许用更小型平台发射更少和更轻的弹药。又由于侦察和瞄准功能已从武器发射平台分别转移到通信网络和弹药上,发射平台的结构大为简化。此外,受援地面部队的监视系统,或“覆盖”在战场上空的其它情监侦功能,能立即将攻击后的打击效果观测结果传输到网络中。

由于精确武器具有“一发击中并摧毁”能力,使打击每个目标所需的武器数量减少,于是我们能把更多的武器装入现有的平台中,或者更有效地使用更小的平台,使之和当前的 CAS 战机一样有效。我们已经看到武器频谱两端的作战平台都在使用精确武器。在高端平台方面,B-52 和 B-1“炸弹卡车”可从其宽敞的炸弹仓投射单一精确弹药,随时攻击单个目标;在轻型平台方面,“收割者”(以及不久将服役的由赛斯纳 [Cessna] 公司生产的“大篷车”[Caravan] 军用轻型机)可发射“狱火”导弹。3 这种用相同数量的弹药摧毁更多目标的能力,有效减少了执行 CAS 任务所需的战机数量。

在执行 CAS 所需空中平台趋于减少的同时,请求 CAS 的数量却在增加。4 弹药当量减少,有助于大幅降低附带伤亡,允许战机更接近友军投射弹药打击目标,故而扩大对友军部队的支援作用,并降低请求 CAS 的门槛。值得注意的是,CAS 请求不一定都要通过空中支援得到满足,由部队携带的更小型武器发射榴弹炮和迫击炮制导弹药,也能提供类似的精确打击。当然,空中 CAS 仍是反应最及时的选择。

网上作战协调、更简单的武器运载和发射,以及一发命中,这些因素的结合,使指挥机构有可能降低控制 CAS 调度的层级,将之从中央空天作战中心(AOC)中剥离出来,下放到地面部队战术行动中心。我们在伊拉克和阿富汗的空中任务指令下达过程中,已经看到这种改进。笔者 2005 年在指挥联合特种行动空军部队期间,大部分的 CAS 架次是在没有具体的空中支援目标(标注为“XCAS”)情况下实施的,即把 CAS 飞机放飞于空中,随时等待和满足地面部队的紧急请求。AOC 基本上已成为一个后勤节点,为正在进行的军事行动提供和保持应急性武装飞机。在 CAS 准则中所规定的详细协调规定,已从联合指挥中心层面转移到地面战术行动中心。在地面战术中心,和网络相连的空中传感器将战场概况直接提供给 CAS 平台、空中联络官和部队指挥官。这种趋势也清楚地见于空军作战准则 AFDD 2-1.3《制陆权作战》所讨论的联合空地控制组概念的发展上。5

这些因素结合起来,还缩小了 CAS 的后勤支援范围,允许武器投射系统的控制和基地进一步前移,更加接近战术部队的更低梯次部队。在分布式情报、寻的和控制网络的支援下,各种移动式轻型无人和有人驾驶飞机大显身手,甚至可以取代固定机场上的一个 A-10 作战支援攻击机中队,陆军 ODIN(观测、侦察、识别和压制这四个英文词的词头缩写)特遣部队在伊拉克见证了这些变化。一个陆军航空兵旅现在配备有人和无人传感飞机,以及有人和无人轻型飞机和直升机。与传统炮兵支援火力的联系依然保存,而地面火炮本身也已具备精确弹药能力。网络化的监视和目标锁定系统支援战术部队指挥官,他现在控制着多种系统,通过这些系统获得战场局势、目标锁定和直接火力的全局概况。陆军 ODIN 特遣部队虽然一开始主要是为防止和排除伊拉克的路边简易炸弹而设,现在已具备支援交战部队的全部能力,简言之,就是具备 CAS 能力。6 当然,伊拉克和阿富汗的战争一如任何其它冲突一样,具有自己的特点,但上述逻辑适用于各种军事行动。

大规模机械化(传统的)作战,并不能改变战术指挥官的 CAS 等式。倘若有任何不同的话,只能说这个等式中扩大了对速度和精确打击的需要。主要的变化包括,地面对 CAS 飞机的威胁强度增加,战场上空交通更加拥挤,作战规模和复杂性进一步加大。

目前使用的无人航空系统在传统飞行环境中证明非常有效。从敌人防御范围以外远距离发射精确武器,使密集防空火力无用武之地,因为这些武器发射平台绝少进入敌人防空范围之内。7 此外,武器发射平台尺寸缩小,意味着其探测特征标记减小。例如,无论在肉眼、红外线还是雷达探测下,以低动力和复合材料制作的“捕食者”的探测特征标记显然比传统的 CAS 飞机要小得多,也就是说以廉价取得隐形效果。低成本空中平台还能采用饱和攻击战术使敌人防空系统应接不暇,而己方损失可被接受。

还有,在需要空中力量支援时,由于每枚精确武器的杀伤力更强,在传统作战中可抵消敌方增援部队的效果。每个 CAS 平台发射单枚弹药或精确区域杀伤武器,如 CBU-105 集束弹(风力修正子母弹中的传感器引爆武器),能摧毁大量的目标。8 集结的 CAS 不再是在战场前沿布下一道火力墙,而变为以众多小型炸弹直接打击战场敌方目标,形成密集杀伤效果。

对各种空中系统云集战空导致空域日益拥挤的长期问题,我们只能耐心等待。在当前伊拉克战场上空,我们正在想方设法(痛苦地)解决空域拥挤问题,AC-130 武装攻击机、武装直升机、战斗机、“捕食者”无人机,以及其他传感平台等,经常赶来支援同一个军事行动,幸而迄今为止尚未出现真正的空中相撞。但是在禁飞令不严的空域中,如果需要直接部署多种平台,冲突排解的挑战将更为严峻。解决途径之一,是将几个空中平台部署在作战空域之外,负责打击指定的战场内目标,这样可减少传统战场空域的拥挤程度。

大规模机械化作战,不仅增加各种战术交战的实际作战规模和范围,而且需要在整个战区加强协调。现有的信息网络已将战术信息发向全球。如果在这些网络中再增加传输能力,势必对带宽提出更高要求,从而构成一种后勤性质的、而非仅仅技术性的问题。将信息传递到需要的地方,能让我们在从战术到战区战略的任何特定层面上实施指挥与控制。我们能以中央指挥方式同步部署多项战术交战,以分散执行方式交由相应的网络节点具体实施。当然,这将要求有足够带宽,能保证信息流通和指挥,而这个要求是大规模冲突的所有作战行动中的一个主要瓶颈。

最终,在这些趋势推动下,空军的 CAS 部队将演变为更小型和更简化,AOC 在 CAS 作战中的“作战”角色更小,对 CAS 任务的控制将更多地下放给战术指挥官。到 2010 年,典型的 CAS 请求过程可能是这样一种情景:

在交战中,一名连队指挥员从一份情报图中确定目标的方位,该情报图是所有情报的归纳,包括地面作战排的报告、空中平台拍摄的图像,以及红外传感器、雷达及无线电截听装置等上传到战术网络的所有信息。指挥员通过“定点和点击”操作,确定具体目标,然后把精确坐标上传到战术网中。有关人员确定移动目标的类别,设定打击武器的导引头数据,他们还根据报告中给出的友军部队的 GPS 方位来划定禁射区,并上网计算炸弹破片模式以预测附带伤亡。

一旦所有信息输入网络,作战范围内的所有武器操作部队,从迫击炮、大炮、无人和有人驾驶飞机等,都能得到有关情报。飞机盘旋在战场外围,可能是数量有限的携带各种武器的大飞机,也可能是数量庞大的各自携带较少武器的有人和无人小飞机。各种武器投射平台根据自身能力选择打击目标,分配好目标打击任务,然后向战场内发射武器。由于进入战场的只是武器,而非武器投射平台或系统,因此没有必要对飞行路线进行详细协调。受援地面部队的情监侦系统和战区层次的资产将打击结果观测报告传回到网络中。

AOC 执行派飞有人和无人驾驶 CAS 飞机的角色,指挥它们进入待命位置。AOC 还监控燃料和武器的状况,管理空中加油机支援,向空中待命飞机提供空中加油,并根据需要调派替代 CAS 飞机。AOC 几乎不涉及战术作战。

以上假设情景不同于其他诸多预测,它不是对新技术的主观臆测,而是根据对目前运用的装备和战术趋势的观察及综合,所得出的合乎逻辑的结论。但目前仍缺少一种机器与机器全面互动的界面,无法通过此界面来分享现有信息,并把目标打击任务分配给不同的武器。

我们面临的挑战是如何去适应这种现实。执行 CAS 任务需要什么样的兵力结构? MQ-9 能取代多少A-10、F-16 和 F-35? 是由我们率领进攻,还是将任务区连同资金交给地面部队? 9 GPS、通信技术和计算机能力正对 CAS 形成革命性的影响,构成空中力量应用范围不断拓宽的一个组成部分。

无人航空系统:用飞行芯片取代飞行员

飞行控制涉及对复杂的空气动力和导航要求作出响应,这种情况一直制约着无人飞机的发展。此外,在作战过程的战术层次,需要人脑来迅速判断和控制各种局势。尽管如此,过去 20 年来研发和部署了多种无人航空系统(UAS),它们有能力来有效执行一些作战任务。

UAS 的历史和飞行本身一样悠久。最初的飞行机器就是无人驾驶的模型和滑翔机,目的是探知飞行的基本原理。后来的飞机研制转向如何把人安置到飞行机器中。但是在莱特兄弟的动力飞行后首次成功后不久,某些军事使命又要求把人从飞机中移出。

凯特林(Kettering)在 1917 年研制成功的无人飞行鱼雷“昆虫”,就是第一个实际投入军事用途的UAS。10 这种无人飞行系统由事先设定的电力和气动控制飞行,到达预设时限时释放机上的载荷,希望命中目标。虽然“昆虫”还未投入实战,第一次世界大战就已结束,这种无人系统为未来的 UAS 的发展奠定了基础。由于无人动力起飞和降落的问题无法解决,后来的 UAS 研制只能局限于把无人飞机用于单一用途,即制成无人飞行炸弹,用弹射器、空气动力或轨道来发射。如果战场局势使以上的发射方法无法使用,还可采用其他方式。例如,第二次世界大战期间采用了命名为“阿佛洛狄忒”(Aphrodite)的无人炸弹系统,此系统用重型轰炸机改制而成,里面装满炸药,由飞行员驾机起飞,然后跳伞脱离,后面的飞机接着用无线电遥控装满炸药的飞机。11

有些已被使用过的无人驾驶飞机,如果配备降落伞回收系统,还可回收再次使用,但由于整个过程的复杂性和不可避免的损坏,使这些飞机无法迅速重新作为飞机使用。12 后来开发的回收系统,主要用在限制成本(靶机)或收回已记录的信息(无人侦察机)方面。

在 1970 年代,人们对航空动力有了更深入的了解,并通过计算机执行控制算法,解决了安全起飞和降落的问题。研发此种能力的初衷不是为开发无人驾驶系统,但这种自动能力随着商业飞机自动驾驶系统的不断完善而提升。航空公司为满足安全要求以及恶劣天气下更可靠操作的需要,研发了能运用自动驾驶仪精确交连进场的仪表着陆系统。这种能力的合理延伸,就是增加雷达测高仪信息,一直测到飞机平安着陆拉平。经济的发展也促成这种技术被接受,帮助航空公司在恶劣的气候条件下提供更可靠的服务。13

与之相应的经济需要是如何节省燃料成本,由此引发对自动驾驶仪的进一步研制,要求它能控制发动机功率设置、飞机姿态和高度。自动风门的出现优化了发动机功率设置和飞机爬升率,达到节省燃料的效果。从此,把对飞机制动释放机构的这种控制延伸到着陆控制,只剩一步之遥。

但精确导航的问题还没有彻底解决。自动驾驶仪能引导飞机沿跑道或进场道滑行,却无法“看到并避开”障碍,也不能在没有外界导航的帮助下,精确停到位置。惯性导航系统或复杂的自动星象跟踪仪虽都可为飞机提供位置指引,但它需要在非常规范的道路或路线结构环境中进行,否则,就无法满足灵活操作所需的精确性。

地形跟踪雷达系统研制成功之后,与飞机自动驾驶仪(F-111)结合起来,获得了飞机回避障碍能力。为解决空中交通中的避撞问题,又研制出飞机转发器合作网络,飞机之间可以共享精确的位置和速度信息。14 最后,GPS 的准确程度进一步提高,使飞机能够充分精确地确定自己的位置。

这些发展的结合,使我们获得了像“全球鹰”这样的飞机,它可从世界任何一个机场起飞到另一地降落,整个过程都能自动操作。但飞行员在拥有能自动飞行的飞机之后,仍有一些最艰难的障碍需要克服,其中包括如何在常规飞行中调度停机坪和跑道之间的地面交通。

我们已经掌握了 UAS 从起点到终点的控制办法,这些能力对付货物运送等直截了当的飞行任务已绰绰有余。在 2010 年结束之前部署一座由无人驾驶战术飞机组成的货物运输空中桥梁相信在技术上没有任何阻碍,比如用 QC-27 飞机组成一张天空运输网,加上“全球鹰”作为神经中枢,就能担当此任。这是牵强附会的科学幻想吗? 根本不是。《航空和空间技术周刊》2008 年 11 月 7 日报道说,美国陆军测试了一种“混合驾驶”型塞斯纳“大篷车”飞机,能“在常规但有时危险的战场执行生活物资运输和在指定地区执行侦察和巡逻”。15

可以说,我们已经掌握了常规飞行作业的实际能力,但我们的作战准则和观念没有跟上。值得深思的是,商业航空公司正以提高飞行安全的名义,部署自动起飞/驾驶/降落系统。而军界对无人驾驶技术的抵制,却偏偏集中在对安全的忧虑上,特别是在对紧急情况处理或非常规操作的忧虑上。

事实上,执行紧急程序,是比较容易解决的问题之一。几代人的智慧和经验,为我们处理紧急情况积累了非常好的程序,尤其是每个航空手册中的紧急程序项目检查清单。对每个可能的问题,我们目前都是遵循一个分步执行流程,分析问题的迹象,采取适当的行动,观察行动的结果,必要时采取进一步的行动。将来若要把这个过程自动化,我们只需将问题迹象描述输入到 UAS 的计算机中,由计算机有序启动各种控制、开关和断路器等机构。

在处理非常态或棘手紧急情况方面,我们亦有模式可循。目前,飞行员碰到险情,很快能获得由经验丰富的飞行员、决策者和技术专家组成的团队的支援。我们可为 UAS 组建类似的支援团队,由这个团队确定排险行动方案,发送给遥远的无人飞机。

剩下的问题就是如何在作战中作出紧急战术决定,它实际上是在对我们目前是继续采用有人驾驶飞机,还是采用由人严密监控的 UAS,进行论证。目前的解决方案是让人继续留在这个决策过程圈中,即使这个过程圈经由卫星链接一直伸展到内华达州。然而这需要占用大量带宽才能传送所需信息,使遥控操作人员保持态势感知。另外,信号从 UAS 传送到操作员再返回,整个旅程经由卫星通信链接会产生时滞。在全球行动中运用卫星中继,单向传输至少延迟四分之一秒。16 双向传输合计时滞为半秒,这段时滞看上去无足轻重,但在快速的飞行操作中完全可能产生问题。常规性的时滞可能更长得多,视传输线路的安排和计算机处理信息或命令的运算速度不同而有所差别。

为了执行非常规任务,UAS 必须有能力察觉原定计划的临时变化,然后生成和实施解决方案。在飞行过程中,这个问题则表现为如何操纵 UAS 绕开那些无法预测的障碍,如地形、气候、威胁,或者其它飞机。要发现这些障碍,就必须配备适当的感应器,如测绘雷达、威胁预警接收器者防撞系统,或者必须从非机载传感器经由网络获得此等障碍信息。不过这些并非新技术,现在都可获得。

在发现障碍之后,UAS 必须重新计划其飞行路线来回避障碍。不过这也难不倒我们,手头已有解决方案,例如用于规划飞行路线和调整飞行中计划的自动软件。今天的 UAS 和一些班机在其飞行过程中,并非“由人驾驶”,而是由人指挥,是用鼠标点击代替控制杆,指挥自动驾驶仪修正预定路线。对 UAS 来说,将此软件的执行功能从地面控制室转移到飞机本身中,其实只需要跨出一小步。确定是否需要修改航线,只需把相关软件植入,即可让 UAS 自动更新内置的飞行路线图,根据交通和威胁状态调整飞行航线,并向任何相关的空中管制人员提供最新情况。

抵达目标空域后,UAS 必须发现并锁定其目标,发射武器,实施各种必须的进攻和防御机动。我们距离在 UAS 上设置这些决策能力还有多远?

发现并锁定目标已经实现高度自动化。我们在作战空域已部署传感器网络,并用一系列的计算机工具分析得来的信息。目前,我们是用人工将此等信息传送给飞行机组,然后他们再手工操作,将信息输入到飞机系统中。如果能由 AOC 的一个目标处理组将此等信息直接传送到 UAS,就可简化这个过程。

攻击固定目标,无论是事先设定还是由地面/空中观察员指定,都不成问题。UAS 只需把获得的座标输入到机载武器系统中,并实施机动到武器投放杀伤区即可。

攻击活动目标则有一定难度,原因在于我们必须搜索其活动地区,锁定目标。活动目标对 UAS 的机载传感器要求更高,或者传感器必须得到更详细的外部方向定位。但是我们已经拥有经过实战考验的解决方法,这就是在现有导弹上装备导引头,例如红外显像制导“小牛”导弹,以及激光制导的联合直接攻击弹药。17 问题的关键在于区别目标 — 辨认敌友 — 的能力,在这方面,我们可能还需要人工干预一段时间。

在打击目标众多的高强度战斗环境中,真正自主的 UAS 已经行之有效。现有的传感器引爆武器和其它精确弹药都能发现并攻击传统的目标。但在界线模糊的战斗环境中,例如在清剿作战和城镇作战中,仍将需要人工参与决策过程圈,来指定目标并批准武器的投射。只要有充足的带宽,我们今天就在这样做。

虽然进攻机动和防御机动的问题尚未解决,我们可以做出一些大概的预测。超视距作战应属于 UAS 目前能力范围以内,因为其关键在于发现目标和投射武器。但 UAS 尚未达到开展近距离作战的程度,后者需要的控制算法比我们现在采用的更加复杂。目前空对空导弹机动拦截所使用的逻辑算法,可能还不足以解决更为复杂的 UAS 机动作战问题,其复杂在于既要机动到能发射导弹或机炮开火的部位,又要防止敌方目标和其他敌机找到向 UAS 开火的机会。如在这个过程中使用人工,又导致上文提到的时滞问题,并需要大量的带宽,才能使遥控人员获得充分的态势感知。要想开发出实用的空战型 UAS,必须解决无人机的机身结构和机动能力,并植入人工智能,这将取决于未来的发展。

相对而言,针对地面威胁的防御机动困难较少。由于驾驶舱内的工作负荷很大,而允许的反应时间很短,凡安装于机舱内的对抗手段一般宜于采用自动操作。我们可以根据已知的地面威胁和机载威胁检测能力,或者任务需要,为 UAS 随时安装或拆卸武器。

一种观点认为,如果 UAS 纳入所有这些能力,其体积和成本将显著增加,使其相对于有人驾驶系统的优势荡然无存。这种观点的缺陷在于没有意识到,要制造出作战型 UAS,我们并不需要太多的硬件,而是需要软件和计算能力。制造一个更大更聪明的“大脑”,只需要增加以克计的芯片,而非以磅计的铝合金。并且,UAS 无需考虑容纳飞行员所必须的空间、保护设施和环境系统。

除此之外,运作 UAS 的许多技术并没有安装在飞机中。精确 GPS 导航和网络传输目标信息需要庞大的基础设施,但安装在 UAS 中的只是其极小一部分设备。当然,对外部支援的依赖,凸现出目前 UAS 的主要弱点 — 带宽不足。有限的性能和易受电子攻击的弱点,是 UAS 最薄弱的环节。我们通过提高 UAS 自主化操作,减少飞机对外部信息的依赖,应可逐步减轻这个问题。

话虽如此,如果 UAS 具有如此强大的能力,那么我们为什么不向战场上投入更多的 UAS 呢? 归根结底是资源问题。为维护和更新目前的有人驾驶机群,空军已经超出资金预算。空军的每一块美元都已派定用场,可空军仍需要更多的 F-22、新的空中加油机、新的作战搜寻和救援平台、更多的空中运输,以及对现有机群的维修和升级。目前根本没有资源来大量增加 UAS,而且我们至今不愿意用“全球鹰”替代 U-2,或者用“收割者”替代 A-10/F-16。尽管 UAS 展现了军事行动的能力,我们的观念似乎还未跟进到破旧立新的临界点。

在“捕食者”及其后代机即具有作战能力的 UAS 投放战场之后,我们看到战场部队在应用中不断创新。是前线将士的创新,而非空军领导部门或者采购部门,推动着无人飞机事业继续发展。18 与此同时,另一项革命性的能力,在一个相似的长期而艰难的研制和采办过程中崭露头角。

定向能武器:战斗机的克星

在 2008 年 11 月底,YAL-1 机载激光(ABL)完成了整个武器系统装入飞机后的第一次地面试验,系统产生的激光束射中一个模拟目标,从而为 2009 年的飞行试验铺平道路。19 具有作战用途的定向能(DE)武器的出现意味着什么? 机载激光系统所产生的兆瓦级激光的设计初衷是摧毁 200 英里以外的导弹。20 但是,就像充满创意的操作员把 105 毫米榴弹炮装入 C-130 运输机那样,机载激光的研发人员已经在探讨这个武器打击空气喷气目标的有效性。21

机载激光系统这类具有光速/直瞄特征的武器,与动能武器有着根本的区别。此类武器以高度精确的直瞄,确保一发命中并摧毁;其反应速度近乎光速,确保被攻击目标无法获得预警故而来不及规避机动或启动对抗手段。22 如果定向能武器技术证明可行并负担得起,将能做到对其有效范围内发现的目标近乎即刻发射即刻摧毁。在激光系统机载起飞之时,我们将听到杜黑的名言在天空回荡 — 装备优势火力的战斗机将在天空所向披靡。

机载激光在最大射程范围可削弱目标结构,击中后所产生的空气动力和加速力足可令目标解体。我们从初级物理知道,激光束的能量是,射程越短,摧毁力越大;扩散越小,对大气的吸收也越少。可以想象,一束激光如果能击毁 200 英里处一个相对薄皮的目标,在 50 英里射程上其击毁能力要大得多 — 足以打击处于这个射程的中程空对空导弹。

乍一看,机载激光堪称是攻防兼备的终极战斗系统,能摧毁射程内发现的任何飞机或导弹。对抗机载激光,需要重视隐形(防止被发现和锁定)、规避(保持在激光有效射程之外)、数量(饱和交战区)、或者天气(在激光无法穿透的天气下行动)。但是对机载激光的有效性的更严重威胁,来自其本身的弱点,即易受其他定向能武器的攻击。另外,远程定向能武器如激光系统有相当的重量和体积,战斗机大小的飞机可能无法携带,但是这些因素对基于地面的系统来说则大大缓解。

从高空实施打击是机载激光发挥效力的一个主要因素。占据高空能获得大范围视距,武器自身可处于稠密大气层和相关天气之上,从而降低光束扭曲和衰减。但是机载激光系统既处高空,也就处于地面定向能武器打击的视距内。地面定向能武器凭借光速般的速度获得强大打击能力,不过大气衰减和地平线阻碍着地面武器的射程和视距。克服大气影响、扩大地面武器有效射程的解决方法可能很简单,比如扩大武器尺寸,或者部署成阵列,用多束激光瞄准同一个遥远目标。一旦目标进入射程,地面定向能武器所需的只是察觉和瞄准,击毁有效射程内的目标只是瞬间的事情。23 传感器网络能侦察到地平线之外,并通过网络传送信息,提示武器做好准备,一旦目标冲出地平线,就能当即击毁。

实战激光武器投入部署之后,飞行员将面临一些根本性的问题。任何飞机还能在定向能武器射程范围内作战吗? F-22 将沦落为“最后一代”战斗机吗? 我们如何打击那些能摧毁来袭导弹和弹头的武器? 面对装备了地面和机载激光的敌人,我们怎样才能夺取空中优势? 抑制敌人空防的任务犹存,但打击单独目标的任务现在更加艰难。

在战场上使用这些武器,我们没有经验,有的只是疑问。不过这不要紧,只要我们记住武器技术革命的历史:在克雷西和阿金库尔战役中“距离”武器(英国的大弓)打败了“接触”武器(法国的长矛骑兵);在第一次世界大战中机关枪打败了没有保护的骑兵和步兵。战术和作战准则随后进行了调整以适应这些变化,但不无波折。

2010 从今天开始

CAS 性质的变化、自主作战 UAS 的兴起,以及定向能武器的出现,虽不能改变战争的根本,但是提供了我们必须学会使用或者抗衡的新工具。问题的关键不在系统本身,而在我们如何运用这些系统。在伊拉克和阿富汗战争压力的驱动下,美国运用 UAS 作战取得迅速发展。如果没有这个压力,如果没有 UAS 在 1990 年代科索沃战争中的成功首演,UAS 可能一直停留为实验室中的奇异玩品或者试验场上的惊鸿一瞥。

任何一种新技术的诞生,都提出一个根本性的问题 — 我们用新技术能做些什么? 答案标准或许简单,答案背景却极为重要:在哪些任务类别中或局势中新技术能占据优势,在什么时候新技术只是稍有不同?

我们今天面对的挑战,比当年空军做出接受“全喷气式”的决定更加痛苦,其之区别已不是仅仅用尾焰来取代螺旋桨。UAS 和其它新武器所展示的能力,足令它们成为另一种选择,而非有人驾驶系统的锦上添花或者辅助手段。目前预算的大部分压力,来自既要保持旧能力(无论是给旧武器系统延寿或者开发其新版本),又要开始采办新能力。终究,我们必须下定决心减少对骑兵(A-10/F-35?)的依赖,而拥抱 UAS 机群的机器智能。

注释:

参看 Grant T. Hammond, The Mind of War: John Boyd and American Security [战争思维:约翰·博伊德与美国安全], (Washington, DC: Smithsonian Institution Press, 2001).
Air Force Doctrine Document (AFDD) 2-1.3, Counterland Operations [空军作战准则 AFDD 2-1.3:制陆权作战], 11 September 2006, 6, http://www.fas.org/irp/doddir/usaf/afdd2-1-3.pdf.
Robert Waal, “Keeping Watch” [保持监视], Aviation Week and Space Technology 169, no. 18 (10 November 2008): 53.
有关目前对 CAS 要求的讨论,请参看 Rebecca Grant, “Armed Overwatch” [武力掩护], Air Force Magazine 91, no. 12 (December 2008): 40, http://www.airforce-magazine.com ... 1208overwatch.aspx.
见注释 2,第 58 页。
Jeffrey Kappenman, “Army Unmanned Aircraft Systems: Decisive in Battle” [陆军无人航空系统:战斗的决定因素], Joint Force Quarterly, issue 49 (2nd Quarter 2008): 20–23, http://www.ndu.edu/inss/Press/jfq_pages/i49.htm.
此系统射程超过40海里,参看 “GBU-39B Small Diameter Bomb Weapon System” [GBU-39B 小直径炸弹武器系统], US Air Force fact sheet, http://www.af.mil/factsheets/factsheet.asp?fsID=4500 (accessed 15 December 2008).
风力修正子母弹增程后射程为 40 英里,形成在敌防区外精确投射能力。参看 Susan H. H. Young, “Gallery of USAF Weapons” [美国空军兵器廊], Air Force Magazine 91, no. 5 ( May 2008): 158–59, http://www.airforce-magazine.com ... 02008/May2008.aspx.
John A Tirpak, “Washington Watch” [华盛顿在注视], Air Force Magazine 91, no. 11 (November 2008): 12, http://www.airforce-magazine.com ... 008/1108watch.aspx. 在 2008 年 9 月,美国陆军和空军就无人飞机(UAV)作战问题达成联合共识协议,其中空军控制高空 UAV 所有行动,陆军控制 10,000 英尺以下的战术行动。陆军保留建制内“天空战士”UAV,它是一种类似 MQ-1“捕食者”基本型的武装版。协议的详细条文在 2009 年初敲定,但其基本原则已为陆军扩大其建制 CAS 能力扫清了障碍,即从武装直升机扩展到包括 UAV。
Kenneth P. Werrell, The Evolution of the Cruise Missile [巡航导弹的发展], (Maxwell AFB, AL: Air University Press, September 1985), 16, http://handle.dtic.mil/100.2/ADA162646 (accessed 15 December 2008).
同上,第 32 页。
Lt Col E. J. Kellerstrass, “Drone Remotely Piloted Vehicles and Aerospace Power” [遥控无人驾驶机和航空力量], Air University Review 24, no. 6 (September–October 1973): 44–54, http://www.airpower.maxwell.af.m ... t/kellerstrass.html (accessed 31 January 2009).
“From the A300 to the A380: Pioneering Leadership” [从A300到A380:开拓性领先], Airbus, http://www.airbus.com/en/corporate/innovation/ (accessed 15 December 2008). 欧洲“空中客车”飞机系列早在 1977 年就配备了自动降落能力。
“30 Years of Aerospace Technology” [航天技术 30 年], NAS A Tech Briefs, 1 October 2006, http://www.techbriefs.com/component/content/article/901?start=1b (accessed 15 December 2008). “空中客车”最新型号 A380 配有自动驾驶空中防撞系统,将此功能与自动驾驶仪和“踩刹即避”技术连接,让飞行员在降落时选择合适的跑道出口,并相应地调整飞机的速度和减速。
Guy Norris, “Pilot Optional—US Army Quietly Tries Caravan UAV Out for a New Defense Role” [飞行员可有可无 — 美国陆军悄然试飞大篷车无人飞机,担当防御新角色], Aviation Week and Space Technology 169, no. 19 (17 November 2008): 38.
地球同步轨道往返传递单向 22,000 英里 + 地面传递的一些距离 / 每秒 186,000 英里(光速)= .24秒单向信号传递时间,双向加倍,另外还要加上操作人员对信息作出反应的时间。
MSgt Joy Josephson, “The ‘Hog' Drops in on History” [“霹雳 II”发射新导弹载入历史], Air Force Link, 14 November 2008, http://www.af.mil/news/story.asp?id=123124172&page=3 (accessed 15 December 2008).
有关“捕食者”采办的详细介绍,Michael R. Thirtle, Robert V. Johnson, and John L. Birkler, The Predator ACTD: A Case Study for Transition Planning to the Formal Acquisition Process[“捕食者”先进概念技术演示:正式采办程序过渡计划的案例研究], RAND Report MR-899-OSD (Santa Monica, CA: RAND National Defense Research Institute, 1997), http://www.rand.org/pubs/monograph_reports/MR899/ (accessed 15 December 2008).
“Boeing Airborne Laser Team Fires High-Energy Laser through Beam Control System” [波音机载激光项目组经过光束控制系统发射高能激光], news release, Boeing, 1 December 2008, http://www.boeing.com/news/releases/2008/q4/081201a_nr.html (accessed 15 December 2008).
“既然这种武器系统设计为击落战区弹道导弹,它能否有足够的力量打下远程导弹? 答案是肯定的。氧碘化学激光器为兆瓦级激光,目前由六个模块组成,能产生 100 万瓦或更多的能量,摧毁 200 英里以外的目标。”Airborne Laser System Program Office, Office of Public Affairs, “The Airborne Laser: Frequently Asked Questions” [机载激光常见问答], US Air Force fact sheet, 24 March 2003, http://www.kirtland.af.mil/share ... /AFD-070404-024.pdf (accessed 15 December 2008).
David A. Fulghum, “Gates's Opening: Defense Secretary Turns to Procurement Cleanup” [连任之初:国防部长盖茨着手清理国防采办], Aviation Week and Space Technology 169, no. 22 (8 December 2008): 26.
机载激光系统利用跟踪激光来瞄准目标,有可能给目标留出一点预警时间;可能用于其它定向能武器的更传统的目标监视和锁定雷达也可能有一些预警时间。但是这段预警时间之短,和发现导弹制导锁定或此导弹从发射到击中所需的时间相比,根本不在一个数量级上。
Another simple calculation shows that at light speed—186,000 miles per second (300,000 kilometers per second)—the beam reaches a target 200 miles away in .001 second.另外一简单计算表明,光速为每秒 186,000 英里(每秒 30 万公里),光束到达 200 英里以外目标需要 .001 秒时间。

作者简介:
约翰·乔格斯特,美国空军退休上校(Col John D. Jogerst, USAF, Retired), 美国空军军官学院毕业,阿肯色大学理科硕士。曾在“持久自由”和“伊拉克自由”作战行动中担任 C130/MC-130 领航员,并在“提供安慰”、“持久自由”和“伊拉克自由”作战行动中指挥战区部署的特种作战航空部队。他曾担任中队指挥官、美国空军特种作战学校校长,并在空军大学的空军战争学院授课,担任特战部队课程组长。乔格斯特上校是中队指挥官学院、空军指挥参谋学院和空军战争学院的毕业生。  
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