美國有人-無人編隊技術發展分析

許赟/中國航空工業發展研究中心

有人-無人編隊技術是實現有人裝備與無人裝備作為一個綜合系統編隊協同作戰的相關技術，是進一步發揮無人裝備作戰效能，提升體系作戰能力的重要技術。當前，美國以有人機-無人機編隊協同技術為研究重點，聚焦提升互操作等級、實現協同交戰、構建統一架構先后實施了一系列研究項目，持續推進相關領域技術發展。

2019年1月22日，美國通用電氣航空集團宣布獲得美空軍研究實驗室（AFRL）“有人-無人系統編隊賦能架構”（TEAMS）原型項目合同。有人-無人編隊技術是指實現有人機（車、艇等）與無人機（車、艇等）作為一個綜合系統編隊協同作戰的相關技術，將實現平臺間的互操作和資源控制共享，從而實現共同的作戰任務目標，其中有人機與無人機編隊技術是當前發展最為迅速的方向，其技術涉及體系架構、自主控制、編隊通信、感知規避等多個領域。鑒于日趨復雜和激烈的未來空戰環境，以美國作為世界主要軍事強國和航空大國，為進一步發揮無人機作戰效能，提升無人機在現有空戰裝備體系中的地位，均開展了有人-無人編隊技術的探索和示范驗證工作。

美國有人-無人編隊技術研究歷程

美國有人-無人編隊技術研究與實踐探索均開展較久，其最早的有人-無人編隊技術研究和實踐工作可追溯至上世紀60年代，當時美國空軍探索利用C-130運輸機對AQM-34無人偵察機進行機載控制，實現無人機和運輸機的編隊飛行和協同偵察控制。

進入21世紀，美國陸軍成為探索和實踐有人-無人編隊技術的主力，率先以武裝直升機與無人機3級互操作能力（控制和監視無人機載荷并直接接收無人機數據）為突破口，實現了武裝直升機作戰人員可通過座艙顯示器最直接獲取無人機傳感器數據，提高武裝直升機戰斗人員識別、分類以及辨認目標位置的能力，從而降低戰場誤傷風險。此后，美國陸軍不斷致力于提升有人-無人互操作能力等級。

2001年美國陸軍開始采用機載有人/無人系統技術（AMUST）進行了有人-無人編隊驗證，并在2006年完成了“獵人遠距離殺手編隊”高級概念技術演示，利用AH-64D直升機實現了對RQ-5B“獵人”無人機系統實現了4級互操作，通過有人-無人協同實現從后者發射了“海爾法”導彈。此后，美國陸軍航空兵利用“移動指揮助手”（含無人機系統控制、Link-16等數據鏈），實現了利用UH-60“黑鷹”直升機控制“獵人”無人機系統及其傳感器，并實現了在飛行中與戰斗機（F/A-18）和偵察機（E-8）間發送和接收戰術信息。

2010年9月，美國陸軍進行了一次由“阿帕奇”直升機飛行員控制“影子”、“獵人”以及“大烏鴉”無人機的合成演練。根據此次演練結果，AH-64E明確要求加裝3級和4級互操作控制裝置，AH-64E將利用其裝備的無人機戰術通信數據鏈組件（UTA）實現50km范圍的3級和4級互操作能力，AH-64E的飛行員可以進一步增強其態勢感知能力和網絡中心互操作能力，同時顯著降低傳感器到射手的周期。

2011年，美國國防部在其發布的《2011-2036財年無人系統集成路線圖》中將有人-無人編隊作為無人系統未來發展的7大技術能力挑戰之一。

圖2 MUMT-X項目以空空、空地數據鏈為核心，旨在實現直升機與無人機間的5級互操作能力

美國有人-無人編隊技術當前主要項目進展

隨著對無人機系統可靠性和功能信心的增強，有人-無人編隊技術探索日趨深入，瞄準實戰化運用需求和作戰任務能力提升繼續發展。

（1）有人/無人編隊-拓展能力（MUMT-X）項目

2017年12月，L3技術公司獲得價值9700萬美元的合同，開發適用于AH-64E攻擊直升機和“影子”及MQ-1C“灰鷹”無人機實現有人-無人編隊的相關技術，從而拓展有人平臺執行偵察任務時的信息收集能力。該項目是2015年簽署的MUMT-X項目的通信升級合同，目標是實現5級互操作能力，這意味有人機可以具備無人機的完全控制能力，包括無人機的起飛和著陸。2018年7月，在英國范堡羅航展上，L3技術公司公開展示了其有人-無人協同技術成果，宣布其開發的MUMTi機載數據鏈系統卓越的互操作能力、快速的連通性和高速通信能力，實現空地、空空作戰單元間的有效通信，并已在AH-64直升機及包括MQ-1C“灰鷹”、“影子”和“烏鴉”等無人機系統上得到驗證。

（2）“忠誠僚機”項目

“忠誠僚機”概念美空軍于2009年在其無人機系統發展路線圖中首次提出的有人機-無人機協同作戰概念，其核心是構建以先進有人機為核心、高性能無人機為支撐的作戰編隊，充分發揮無人機機動性好、可消耗的特點，解決先進有人機規模受限的現實，顯著增強美軍空中作戰力量。2015年美國空軍研究實驗室啟動名為“用于忠誠僚機試驗平臺的自主技術”研究項目，同年洛克希德·馬丁公司實施了“海弗-空襲者I”（Have Raider I）演示驗證試驗，利用無人化改裝的F-16驗證了有人無人編隊協同中長機指揮與控制僚機、自主編隊飛行、僚機航線跟隨、自主防碰撞等多項技術驗證；2017年3月，洛克希德·馬丁公司完成“海弗-空襲者II”驗證飛行，實現了無人化F-16與地面站虛擬長機編隊，演示了基于預設參數自主攻擊地面目標以及在空對地攻擊任務期間自動對動態威脅環境作出反應的能力，驗證了機遇開放式系統架構的軟件集成環境實現有人／無人編隊交互可行性。

圖3 美國空軍研究實驗室“呼喚行動”宣傳片展望了有人-無人編隊技術能力的未來

根據美空軍“忠誠僚機”技術發展的整體構想，2020財年將驗證拒止環境下對地攻擊任務能力，有人機在協同作戰中將承擔指揮、目標信息和任務參數注入功能，為無人機選定和指示攻擊目標，并指揮無人機完成預定攻擊任務；“忠誠僚機”應具備的能力包括：編隊飛行、巡邏、重返、任務執行、武器投放；針對新的地面目標的任務規劃能力；對目標的定位、成像、攻擊和再成像（毀傷評估）能力；驗證內部意外狀態恢復能力；驗證編隊內通信可靠性。2022財年，以防空壓制任務為核心，進一步驗證區域搜索能力以及對該區域內敵方防空系統實施壓制和摧毀的能力。

（3）有人-無人編隊賦能架構

有人- 無人編隊賦能架構（TEAMS）項目最初的來源是美國陸軍基礎垂直運輸聯合項目協議，該協議目標是建立長期機制，促進航空業的團隊合作、聯網、規劃和技術開發。2016年美國陸軍發布首份關于有人-無人編隊賦能架構研究基本注意事項，明確了研究工作初步目標：即開發適用于飛機系統的有人-無人編隊（MUM-T）參考架構，該架構將用于指導有人-無人編隊相關技術在支持編隊系統的多型產品線中的成熟和最終過渡。該項研究的最終成果將構建一個可迭代、以架構為中心、基于模型方法原型，利用該方法原型可以定義一系列架構及相關流程、方法、工具和環境，從而實現日趨復雜的有人-無人編隊技術的快速成熟和經濟過渡，并確保其可信性和可保證性。

盡管項目的研究目標并未發生變化，但是2019年正式啟動為期兩年TEAMS項目已轉為美國空軍研究試驗室“靈活、有保證的有人-無人系統”（FAMUS）項目的一部分。FAMUS旨在為異構、多人、多機團隊的實戰化奠定技術基礎，設想中的團隊能夠靈活、可靠地執行一系列任務。TEAMS將開發實現下一代有人-無人機編組能力的原型架構，研究成果將為AFRL實現其開發用于未來自主飛行器的開放、彈性、可擴展的解決方案目標奠定堅實基礎。

有人-無人編隊協同技術未來發展

2018年3月，美國空軍研究實驗室公布了名為“呼喚行動”的2030年前技術發展構想宣傳片，展示了“忠誠僚機”作戰概念的最新設想，由一架F-35和6架隱身無人作戰飛機組成的有人/無人編隊，無人機在有人機的指控下實施攻擊作戰，揭示了有人-無人編隊協同技術的未來。

總體而言，有人-無人編隊任務的其它各種挑戰包括貨物運輸、空中加油、擁堵區域封鎖、電子/網絡攻擊、防空壓制以及其它常規空戰任務。盡管，有人-無人互操作技術已經得到了有效解決，但是實現各類實戰化任務仍存在諸多的技術難題。例如實現協同空戰任務能力時，確保高機動飛機和高機動無人機系統間的通信能力要求自主技術和人系統接口必須取得重大進步，而諸如電子/網絡攻擊（EA）、防空壓制（SEAD）等任務則需要低截獲概率數據鏈。此外，如果是多機編隊的有人-無人協同，還需要解決更多的問題，包括：基于多種無線電頻率并進行沖突消解的安全通信網絡、一機控多機，設備平臺必須能夠進行高效機載處理，從而減少對通信帶寬的需求，以及在無需操作員輸入情況下的無人機協同，其它的技術挑戰包括平臺尺寸/重量/功率受限于提高性能和能力之間尋求平衡?！?/p>