美军无人机多模式作战探索——EDGE演习

云脑智库 2022-10-27 00:00



导读

实验演示网关演习(EDGE)是美军评估新战术、技术和互连架构的年度演习项目,也是推动以数据为中心的陆军转型的关键之一。EDGE 21与EDGE 22演习将无人机多模式作战作为探索与评估的重点内容,其中包括ALE-Large与ALE-Small无人机的空射作战、配备MFEW-AL电子战系统的MQ-1C的能力测试、多枚巡飞弹联合打击能力测试,以及批次化部署的无人机集群电子战与协作搜索、在通信/GPS拒止环境下的导航与自主报告、完整评估战斗损伤以及蜂群攻击等多种作战能力的评估。


“实验演示网关演习21”(EDGE 21)


美陆军与海军陆战队、美军特种作战司令部和第82空降师合作,于2021年5月3 日~ 14 日在犹他州达格韦试验场举行的“实验演示网关演习21”(EDGE 21),是“项目融合2021”(Project Convergence 2021)演习的门户活动之一。


演习综合梳理


该演习是一个关键的降低风险事件,建立在“项目融合2020”演习的基础之上,并为同年度后续要开展的“项目融合2021”演习做准备。


图表:EDGE 21演习

EDGE 21描述
演习目的演习针对联合力量、跳岛作战的印太场景,关注多域作战的行动阶段且重点在于空袭任务,利用机动自由对抗具有显著反介入/区域拒止能力的假想敌
参演军种与主要单位美陆军、海军陆战队、空军与太空军;美军特种作战司令部;陆军未来司令部的Assured Positioning CFT、Navigation CFT和Timing CFT、Network CFT、Synthetic Training Environment CFT 和Soldier Lethality CFT五个跨职能团队(CFT);第82空降师等
机组人员配备主要设备配备了集成视觉增强系统(IVAS)、护目镜以及平板电脑,这些平板电脑根据从空中发射的效果传感器收集的实时情报提供实时任务更新
演习主要内容

验证远程精确火力打击能力,这是太平洋战区作战的关键;

测试了美陆军未来计划在2030年~2040年间投入使用的垂直起降UH-60 Alpha 直升机与其他使能装置;

对固定翼项目办公室(FWPO) 机载侦察目标和开发多任务情报系统 (ARTEMIS) 飞机进行了基于场景的目标定位和回收飞行试验;

检验机群在针对高端对手的多领域作战中的有效性;

评估“空射效应”(ALE)无人机能力;

首次测试MQ-1C可配备的空中大型(MFEW-AL)电子战系统
技术能力提升

进一步强化了网络弹性与网络作用范围;

进一步扩展了美陆军的架构、自动化、自主性以及接口(A3I)技术能力

基于美陆军用以展示其在印度洋-太平洋司令部作战区域能力有效性的高保真建模,把航天、航空和网络功能应用于美陆军和联合部队在印度洋-太平洋战区的作战。据称聚焦印度洋-太平洋司令部作战区域的第二轮高保真建模已经完成,相关结果被列为高度机密,而第三轮高保真建模的重点在于联合部队,被用于指导“2021项目融合”演习以进一步推进部队联合。

其中:

  • 机载侦察目标和开发多任务情报系统(ARTEMIS)飞机能够提供针对近邻对手的高空感知能力,并有助于弥补多域作战任务中的情报能力差距,在演习中进行了6次基于场景的目标定位和回收飞行,并实现了识别目标与实时数据传输;
  • FWPO负责从C-12运输机成功发射由美陆军与美国国防部战略能力办公室(SCO)联合开发的ALE无人机(美军正在开发更大的有效载荷);
  • 在此美军利用UH-60 Alpha型直升机代表未来远程攻击机(FLRAA),在约7620米的高空成功地从内侧发射器发射了ALE-Large无人机(长1.829米,确切战技术性能为机密,其射程可能能达到数百公里),安全发射后,ALE无人机执行任务,并在附近地面站的控制下成功降落;
  • MQ-1C代表未来攻击侦察机(FARA),其能够装备的MFEW-AL是美陆军无人机机载空中电子攻击能力层的核心系统之一,旨在为战场指挥官提供广泛的频谱融合能力,美军并未透露在演习中的测试细节,只是宣称该系统表现出色,高效进行了性能和能力验证;
  • 海军陆战队的F-35B联合打击战斗机也参加了演习,在一定程度上体现了美军正在努力提升海军陆战队在与陆军等联合作战中的任务执行范围与能力。

纵深打击能力评估

美陆军致力于在太平洋岛屿链的地形中进行具有挑战性的操作场景演练,努力克服作战距离所带来的挑战,并对一系列预期的对抗性武器系统进行测试,旨在构建美国陆军所设想的2030年代的跨陆、海、空、网络空间作战的能力。


该次演习对于相关细节披露有限,在此仅重点对纵深打击能力的相关测试进行梳理分析。美军在2021年5月14日的演习中评估了在假想敌射程之外的安全位置摧毁敌方所占岛屿上的敌人武器系统、雷达和任务指挥站的纵深打击能力以及利用纵深打击能力为空中突击力量提供机会窗口,使其登陆并控制该岛的能力。其中主要对MQ-1C无人机、“空射效应”ALE-Large与ALE-Small无人机,以及多枚巡飞弹等的作战能力进行了测试评估。

其中,ALE-Large 是美国国防部战略能力办公室通过机密项目开发的无人机,由 L3Harris Technologies 制造,能够以超过 200 节的速度飞行,航程超过 300 公里,此前仅在2021年2月在亚利桑那州尤马试验场飞行了一次。此外,该部队还在演习中成功实现了从行驶中的车辆上发射 ALE-Small无人机。


在评估过程中:


  • 当UH-60 Alpha接近着陆区时,通信系统为机组人员提供与传感器的持续连接,以使这些传感器可透视飞机,为士兵提供下方着陆区的清晰画面;

  • 在直升机着陆后,士兵可使用连接到战术、可扩展MANET网络的平板电脑接管其中一个 ALE-Small无人机系统,以便利用其检查另一侧的盲点;

  • 基于性能更为优异的通信系统,士兵编队可实现对话,具有更强的态势感知能力,并可在到达目标的路线上更改战术计划。


士兵在执行 Edge 21 的空中突击任务期间着陆


综合而言,在该次演习中,美军的指挥、控制和通信网络能力显著增强,强调对于多平台实施多重攻击能力的检验,并针对MQ-1C、“空射效应”无人机、巡飞弹、无人机载多功能空中大型电子战系统(现阶段测试中主要被装备于MQ-1C无人机),以及机群在多域战中的作战能力等进行了测试评估,在进一步探索无人机的多模式作战运用的同时,也将有助于美陆军在未来十年内塑造其对一系列空射无人机、无人机电子战能力、未来攻击侦察机和未来远程攻击机的需求。


“实验演示网关演习22”(EDGE 22)


美陆军未来司令部的未来垂直升降跨职能团队于2022年 5 月 2 日在犹他州杜威试验场启动了其年度实验演示网关活动(EDGE),以评估新的战术、技术和互连架构,通过扩展未来攻击侦察机生态系统的范围和杀伤力,加速全域作战中的联合杀伤链的构建,并促进美军与盟国之间的整合与互操作性实现。


演习综合梳理


该次演习旨在实现 50 多项技术目标,其中包括七个优先目标。


图表:EDGE 22演习

EDGE 22描述
演习优先目标

互操作性: 提高盟友和合作伙伴一致、有效和高效地共同行动以实现战术、作战和战略目标的能力;

跨多个维度实现:技术、程序、人力和信息;

网络: 推进以数据为中心的解决方案,实现速度、范围和融合,以实现决策优势与竞争力;

交互式无人机群: 未来无人机系统标志性成果的技术演示,通过先进的团队提供量身定制的威胁战胜能力;

Multi-INT 传感器: 追求可定制的有效载荷,包括电子感应、诱饵和攻击;

人工智能:利用先进的人工智能实现辅助目标识别,以改进威胁检测和识别;

增强保障:提高系统的可靠性、可用性和可维护性,这对于在有争议的和远征的后勤环境中至关重要
参演国/单位美国、澳大利亚、加拿大、法国、德国、意大利、荷兰和英国;美陆军多个项目执行办公室、ISR任务组和人工智能集成中心等共计约20余个国防部组织
演习主要内容

无人机执行自主探测和识别“踱步威慑”等任务,测试无人机在通信拒止或GPS拒止环境下的导航与自主报告能力,测试无人机杀死目标和完整评估战斗损伤的能力,权衡如何在战斗中使用蜂群攻击,无人机的电子战能力与协作搜索,并在 GPS拒止环境中导航;

测试反无人机等电子战能力;

美陆军与七个国际合作伙伴国共同测试设备,进行联合空中突击测试
演习亮点针对有史以来规模最大的无人机群测试新的集群战术


综合而言,EDGE 22测试了大规模交互式无人机蜂群、电子战以及与盟军的互操作性,在EDGE 22期间获得的经验将直接反馈到2022年10月规模更大、演习内容更为全面的“项目融合2022”演习中。


无人机集群试验


针对批次化部署的无人机集群作战能力的试验是该次演习的重点,因此在此对相关测试进行梳理分析。


美陆军第82空降师组织并成功完成了规模达到28架的无人机集群作战试验,其中集群的无人机主要由飞机发射,还利用了几辆地面车辆进行发射。试验旨在证明一个概念,即一群联网的无人机可以深入敌方领土,在目标区域,使用机头摄像头、红外传感器或可通过检测信号发射的电子战有效载荷来检测敌军,为载人直升机空中突击任务收集有关预定着陆区的信息。其目标之一在于测试失去一些无人机的蜂群将如何表现,最终目标则在于将这些能力转化为无人机的软件更新和软件更新包。


该次试验的交互式无人机集群主要依托美陆军的“空射效应”(ALE)项目实施。ALE项目旨在开发一个由飞行器、有效载荷、任务系统应用程序和相关支持设备组成的系统族,以协同增强陆军航空兵和地面部队的生存力和杀伤力。该次无人机集群试验具备如下特点:



无人机集群试验中采用了ALTIUS 600无人机,重量介于9~12.2千克(具体取决于其有效载荷),航程约444公里,滞空时间至少可达4个小时,从可气动集成发射系统 (PILS)、通用发射管(CLT) 和可重构集成武器平台(RIwP) 发射。该型无人机可以携带各种有效载荷来执行一系列情报、监视和侦察 (ISR) 和信号情报 (SIGINT) 任务,也可以配备用于进攻性任务的弹头,或使用洛克希德·马丁公司的移动射频集成无人机抑制器(MoRFIUS)作为反无人机武器。


亚利桑那州尤马试验场的UH-60直升机发射了一架ALTIUS 600无人机


在集群中的无人机之间划分任务和有效载荷为联网的无人机组提供了更大的灵活性,无需每架飞机执行每项任务,由此允许无人机不必同时携带侦察和打击设备,从而可利用具备更小体积的无人机,也可降低成本。演习也体现了美军对于其无人机群的作战能力实现构想:


  • 无人机蜂群聚集在目标区域,使用红外传感器和电子战有效载荷感知并确定敌军的位置,通过网络将信息反馈给指挥所和有人攻击机;

  • 一旦目标被固定和识别,集群中的部分无人机可作为自杀式无人机打击目标,而其他无人机则充当间接火力或作为飞机发射的精确弹药的侦察员;

  • 交互式无人机蜂群可在需要穿透的地方产生优势,一旦美军进行穿透作战,其有望具备设定条件进行美军空袭以及与伙伴国的联合空袭,实现垂直包围的能力。


ALTIUS 600无人机是实现 EDGE 22 技术目标的关键,展示了其作为迄今为止最大的 ALE无人机群的一部分的自主组合能力,陆军计划部署多种不同规模和任务配置的分层 ALE 无人机能力。在 EDGE 22演习中所展示的 ALTIUS 600无人机群只是实现更大的 ALE 操作计划的第一步,其他无人机模型也正在评估中。


此外,美陆军还正在权衡蜂群以多种配置和规模从各种平台(包括地面车辆、高空气球、远程导弹和其他无人系统)发射后在未来战场上的作用。


小结:EDGE 21演习聚焦美国多军种联合作战能力评估,基于显著增强的指挥、控制和通信网络能力,实现多军种的联合作战,利用“空射效应”无人机、巡飞弹、装备多功能空中大型电子战系统的无人机等对对手实施多重攻击,并扩大作战范围,以实现规模化作战;EDGE 22则聚焦联军级演习,更关注提升互操作性,实现美军与伙伴国的联合空中突击等,采用地面、空中跨域、分批发射方式利用无人机群在大范围内提供分布式传感、电子攻击和动能攻击能力的概念的首次验证,更是反映了美陆军正在改变无人机集群作战理念,将通过增强的网络通信能力,分批部署并整合具备不同细分任务能力的无人机,以在弥补低成本无人机性能不足的同时,构建高度机动与网络化能力,并最终实现作战效能的最大化。(北京蓝德信息科技有限公司 研究员 姜林林)



主要参考文献


1 PEO Aviation Supports EDGE 21.2021.
2 US Army aviation exercise unveils unprecedented progress as service preps for future war.2021.
3 US Army to conduct largest UAV swarm exercise in its history.2022.
4 Army Futures Command incorporates international partners into annual demonstration.2022.
5 Army To Test Its Biggest Interactive Drone Swarm Ever Over Utah.2022.
6 28-Drone Swarm Just Led The Way For A Simulated Air Assault Mission.2022.
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