美国国会研究报告：无人机系统的角色、任务和未来概念

云脑智库 2022-07-23 00:00

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无人机系统（UAS）在美国军事行动中越来越突出。作为其现代化战略的一部分，国防部（DOD）目前正在开发先进的无人机，以及可选的载人飞机。在过去几十年中，军队使用无人机执行各种任务，包括：

• 情报、监视和侦察；

• 近距离空中支援；

• 物资补给；

• 通信中继

分析人士和国防部认为，无人机可以在许多任务中取代载人飞机，包括

• 空中加油；

• 空战；

• 战略轰炸；

• 作战管理和指挥控制（BMC2）；

• 压制和摧毁敌人的防空系统；

• 电子战（EW）

此外，国防部正在开发一些实验概念，如飞机系统体系、群集和致命自主武器，以探索使用未来几代无人机的新方法。

在评估潜在新的和未来无人机项目、任务和概念的拨款和授权时，国会可能会考虑以下问题：

• 能够作为致命自主武器的无人机的扩散及其对全球军备控制的影响；

• 与载人飞机相比，未来无人机的成本；

• 无人机对人员和技能的影响；

• 运营和就业概念；

• 未覆盖飞机技术的扩散

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无人机系统（UAS）的当前角色

1、情报、监视和侦察（ISR）

UAS最初通过执行情报、监视和侦察任务而在美国军事行动中占据突出地位。尽管美国自20世纪60年代以来一直在运行情报、监视和侦察（ISR）无人机，但随着通用原子公司开发MQ-1捕食者，美国在此类任务中使用无人机的情况变得更加普遍，然后在20世纪90年代被指定为RQ-1捕食者。如下文所述，军方在科索沃（1999年）、伊拉克（2003年至今）和阿富汗（2001年至今）等冲突中部署无人机说明了无覆盖飞机的优缺点。

在这些冲突中，美国军方主要使用MQ-1无人机侦察和获取潜在地面目标。为了完成这项任务，飞机使用了450磅的监视有效载荷，其中包括两个光电（E-O）摄像机和一个用于夜间的红外（IR）摄像机。自MQ-1以来，UAS的多次迭代，包括

MQ-9收割机包括更复杂的ISR传感器。无覆盖飞机，如RQ-4全球鹰无人机，也可以在更高的高度飞行，并使用复杂的信号情报有效载荷和合成孔径雷达。随着国防部采购了更大的机队，对ISR无人机的需求增加。国防部官员和国防分析人士表示，作战指挥官经常要求更多ISR飞机，尤其是无人机，因为它们能够长时间飞行。随着美国从世界各地的冲突中撤出，军方越来越依赖无人机提供ISR和瞄准。

2014年5月24日，关岛安徒生空军基地的一架RQ-4“全球鹰”飞机降落在日本三泽空军基地

2、近距离空中支援（CAS）

国防部已将无人机的空对地打击任务扩大到包括近距离空中支援（CAS）。国防部将CAS定义为“飞机对距离友军很近的敌对目标的红外行动，需要将每个空中任务与这些部队的火力和移动进行详细整合。”由于距离如此近，CAS对地面友军构成高风险，CAS传统上由载人平台执行，如A-10 Thunderbolt II。然而，在过去十年在伊拉克、阿富汗和叙利亚的行动中，MQ-9收割者的任务集已经演变为执行CAS。

作为无人机执行CAS的一个例子，2001年2月21日，美国空军从当时被称为RQ-1捕食者无人机的无人机上发射了AGM114地狱火导弹（图2），标志着首次使用打击无人机。攻击无人机具有发射武器的能力，例如针对目标的精确制导导弹。在伊拉克战争（2003-2010年）和阿富汗战争（2001-2021）期间，空军对MQ-1的使用大幅增加。在MQ-1展示了作战能力之后，陆军和空军都开发了无人机的变体，包括MQ-1C灰鹰和MQ-9收割机。这些飞机利用了原始MQ-1机身，同时增加了发动机功率和军备。MQ-1C“灰鹰”和MQ-9“收割者”都可以使用AGM-114“地狱火”导弹，以及GPS制导和激光制导炸弹。

装备AGM-114地狱火导弹的MQ-1捕食者

分析人士一直在争论无人机是否应该执行CAS任务。一些人认为，地面部队可能不信任无人机在不损害友军的情况下执行这些类型的任务。根据这些分析人士的说法，地面部队更愿意让一个人在驾驶舱内执行CAS，眼睛盯着地面，以确保不会在友军位置开火。然而，其他分析人士认为，无人机非常适合CAS任务。他们指出，大多数通用部队在需要空中支援时没有足够的接触无人机平台（相反，他们在载人平台方面有更多的经验），因此，这些部队更适合载人CAS任务。这些分析人士还指出，与一般用途部队不同，特种作战部队在伊拉克和叙利亚指挥了大量未加掩护的近距离空中支援任务，因此在可用的情况下，可能更适合呼叫无人机。

3、通信中继

在“持久自由行动”期间，地面部队发现了在山区操作视线通信系统的挑战，这限制了无线电频率的传播距离。作为回应，2008年，美国空军部署了战场机载通信节点（BACN），为语音通信和战术数据链路提供中继。空军选择了载人E-11A-a改装的庞巴迪全球XRS/6000系列飞机以及较旧的RQ-4“全球鹰”飞机（后来称为EQ-4）来执行此功能，因为它们具有较长的续航能力和在相对较高高度飞行的能力。第一台EQ-4于2012年收到BACN通信有效载荷，并于2021财年退役。

2018年2月16日，EQ-4全球鹰无人机改装为携带BACN后首次飞行

无人机系统（UAS）的潜在角色和任务

1、空中加油

在空中使用无人机为其他飞机加油，特别是在远离空军基地的地方，可以潜在地减少对载人油轮的威胁。海军正在采购MQ-25 Stingray舰载无人机用于此类作战。此外，美国国防部高级研究计划局（DARPA）也进行了研究，以测试RQ-4“全球鹰”无人机作为长航时加油平台的适用性，但军方尚未制定这一角色的正式要求。

2、空战

一些相对早期的军用无人机概念试图执行战斗机作战，与敌机交战并摧毁敌机。例如，海军的无人舰载机发射监视和打击（UCLASS）计划旨在开发战斗机大小的无人机的轻打击能力（即使用小型飞机攻击目标）。最近，波音忠诚的僚机等演示项目寻求将空战纳入战斗机组合。

最近的一些概念认为，未覆盖的飞机与常规战斗机相邻并与之协调运行，从有机组人员的对应方获得方向，或自主参与保护有机组人员的飞机的行动。这种团队概念是美国空军Skyborg计划（下文讨论）和Airpower团队系统的重点，该系统正在澳大利亚进行试验。其他概念依赖于一种更自主的模型，在攻击有乘员的战斗机或轰炸机之前，无乘员的战斗机会清理空域。与目前的战斗机一样，尽管其他传感器和作战管理系统可以提供目标指定，但自主作战无人机似乎需要能够区分友军和敌方飞机。

3、战斗搜索和救援

在高威胁环境中，定位和恢复被击落人员（称为搜索和救援）以及空中伤员疏散可能需要较长时间。由于其耐久性和尺寸减小（即没有机组人员），无人机可能非常适合在不被探测到或不需要机组人员救援的情况下执行搜索任务。此外，军事领导人可能会在这些情况下接受无人机更大的损耗风险。这些因素可能使军方将无人机部署在比载人飞机更靠近前线的地方，从而可能减少定位和疏散人员所需的时间。旋转翼无人机特别适合作战搜索和救援/伤员疏散任务，因为国防部目前使用载人旋转翼飞机（直升机）执行此类任务。虽然在地面部队能够将伤员安置在飞机上的伤员疏散任务中，无人机似乎可以减少将受伤人员运送到治疗设施所需的时间，但缺少机组人员会妨碍飞行期间急救的可用性。

4、物资补给

国防部还在货运和再补给任务中使用无人机。值得注意的是，海军陆战队在阿富汗使用了一架名为K-MAX的无人机直升机。旨在取代地面护卫队的K-MAX自动飞往偏远的前哨站，装载多达6000磅的货物或物资。海军已经试验了一种较小的Volansi VOLY C10无人机，可以在15英里内运送20磅的货物。

根据2022年2月的一份新闻报道，美国的一个盟友部署了一个货运无人机，一架C-130大力神运输机上释放出来的，可以运送高达1650磅的货物。据报道，该货运无人机在25000英尺的高度释放时，能够滑翔约40海里。据报道，一种称为GD-2000的机动变体也能够从简易跑道（即未指定为跑道且没有必要改进的区域，如路面和照明）发射和回收。

Volansi VOLY 10系列垂直起降无人机

5、战略轰炸

美国空军打算让下一代美国轰炸机（如B-21突袭机远程攻击轰炸机）有选择性地配备乘员，从而允许在防御严密的地区执行常规打击任务的远程操作。可选载人的B-21飞机具有洲际射程和较大的有效载荷，提供了不同于现有打击无人机的能力，该无人机只能打击较小的单点目标。包括B-21突袭机在内的可选载人飞机缺乏无载人飞机的一些优势，因为可选载人飞机必须包括人员及其生命维持所需的重量和空间。

6、作战管理指挥与控制（BMC2）

当前的BMC2平台，如E-3岗哨预警机和E-8 JSTAR，携带一系列传感器和机组，以转换这些传感器输入，并指挥友军飞机和部队。当前替代E-3的概念侧重于载人平台。在未覆盖的平台上安装相同的传感器套件，操作机组在地面或另一架飞机上，但接收相同的传感器输入，可以减少对机组的潜在威胁。

一些无人机也在比现有载人系统高得多的高度上运行，增加了传感器可以覆盖的区域，提高了生存能力。一些无人机更长的续航时间可能会通过需要更少的飞机来保持相同的覆盖范围来提高任务效率。

7、压制和摧毁敌人的防空系统

压制和摧毁敌人的防空系统是空战中第一个也是最危险的部分，因为攻击飞机通常会全力面对敌人的防空网络。除消耗性外，无人机还为此类任务提供了许多优势。

大量小型无人机与敌人的防空系统交战，可能会压倒这些防御系统，迫使对手对较小、价值相对较低的目标使用其许多武器。下面更详细地讨论了这种蜂群战术，也可能将许多攻击飞机指向目标，并混淆响应者。由于大多数现代防空系统都是为对抗载人飞机而设计的，因此无人机可能会给敌军带来新的问题，尤其是在以非常规方式作战时。这些方法包括速度或方向的快速变化，或高g载荷（即飞机遇到的力的大小），从而

船上有人是不可能的。此外，电子措施可以使无人机看起来更大，对雷达和其他传感器的威胁更大，使防守者的反应更加复杂。

8、电子战

无覆盖飞机也可以作为电子战平台，设计为配备能够干扰敌方电子设备的射频干扰设备。由于干扰设备需要足够的功率来干扰电子设备，因此消耗性无人机可能更适合用于电子战。因此，当飞机干扰敌方的无线电频率时，其电磁特征会增加。因此，敌方比不发射高功率无线电频率的常规飞机更容易检测到电子战飞机。因此，如果潜在对手因干扰影响而摧毁飞机，无覆盖飞机可以减轻对载人飞机造成的风险。

尽管美国尚未公开讨论使用无覆盖飞机进行电子战，但国防部已为此任务开发了巡航导弹，其基本设计为一次性飞机。例如，美国空军开发了微型空射诱饵（MALD）和微型空射诱饵干扰机（MALD-J），空射巡航导弹旨在模拟更大的飞机雷达特征，并经过改装以干扰对手的综合防空系统。一些分析人士推测，无人机也可以在电子战能力中发挥类似作用。

ADM-160A小型空射诱饵（MALD）

无人机系统的优缺点

与载人飞机相比，无人机具有优势和劣势，包括飞机性能的差异、与无人机操作相关的风险容限和通信要求，如下所述。

1、飞机性能

载人飞机和无载人飞机的主要区别在于各自的性能特点。改进的工程技术使飞机设计主要受到飞行员住宿和安全的限制，而不是材料或结构元素的限制。例如，无人驾驶飞机不需要驾驶舱、生命支持或其他载人飞机所需的系统。这些元素的缺失减少了未覆盖飞机的重量，并可能导致不同的、更不稳定的空气动力学飞机设计。因此，未加捻的飞机可以飞行更长的时间（受发动机中的润滑油限制），并可能以更高的速度飞行，并处理更多的重力-加速度的测量（决定飞机机动性的一个因素）-比人类所能容忍的。

2、风险容忍度

无人机平台与传统载人平台面临不同类型的风险。除其他因素外，无人机似乎更倾向于卷入a类事故（国防部将a类事故定义为造成250万美元或以上的损失、飞机的全部毁坏或导致死亡的事故）。由于无人机更频繁地卷入A类灾难，军事规划人员可能需要在部队结构中纳入更多的无人机，而不是可比数量的载人飞机。由于敌人控制地区发生更多潜在事故，潜在对手获得美国先进军事技术的风险也可能增加。在某些情况下，载人飞机轰炸了无人机坠毁地点，以防止对手检查美国的技术。

然而，这些技术开发风险可能会被人员风险的降低以及随之而来的报复性罢工需求的减少所抵消。一些分析人士认为，无人机降低了潜在升级的风险。这些分析人士指出，“关于击落无人机后果的新规范，尽管显然仍处于早期阶段，但表明各国应区分击落有人系统和无人系统。”2019年，伊朗在波斯湾击落了海军MQ-4C无人机。据海军新闻发布会称，这架飞机当时正在该地区飞行，以监测霍尔木兹海峡是否存在伊朗对商业航运的威胁。国防部官员将此次袭击描述为“在最近国际航运和商业自由流动受到威胁后，试图破坏我们对该地区的监测能力。”据报道，当时特朗普政府考虑对伊朗进行报复性打击，因为伊朗摧毁了一架美国飞机，但似乎决心不回应。同样，据报道，2011年在对奥萨马·本·拉登的特别行动突袭中，美国空军在巴基斯坦驾驶了一架RQ-170无人机。在这次行动中，RQ-170在“有争议的空域”内运行，巴基斯坦军方在该空域内操作复杂的防空系统。使用未覆盖平台的决定可能部分是为了降低军事伤亡风险。

3、通信要求

载人和未载人飞机之间的另一个设计差异是需要安全通信（即加密无线电）来控制未载人飞机。无人机需要人工操作员来控制其飞行和武器能力。根据UAS任务，可能需要两种类型的通信。对于距离主基地约50英里的飞行操作，可以使用视线通信，通常在无人机起飞或着陆时，因为没有时间延迟。从基地飞行超过50英里的飞机需要超视距通信，而超视距通信又需要卫星通信链路。尽管载人飞机同样依赖通信来协调操作，但此类飞机不需要恒定的通信系统来维持受控飞行。

UAS的一个潜在风险是对手干扰或干扰控制通信。为了减轻敌人干扰给飞机带来的风险，一些无人机可以通过编程，在其控制信号被干扰时，使用全球定位系统（GPS）导航返回其基地。与无人机操作相关的另一个潜在风险是敌方黑客攻击飞机以执行不同的任务。在这种情况下，敌方将对飞机进行网络攻击（使用无线电频率），以使敌方能够控制飞机。最后，大多数军用无人机依靠GPS信号进行导航。如果敌方干扰GPS信号，UAS可能无法导航到其预期目的地。

来源：君工小参

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