基本定義
“無人作戰平台”(Unmanned Combat Platform)系指無人駕駛的、完全按遙控操作或者按預編程式自主運作的、攜帶進攻性或防禦性武器遂行作戰任務的一類武器平台。就目前而言,它包括無人作戰飛機、無人反潛戰或反雷戰潛水器和無人戰車等。
無人作戰平台具有如下明顯優點:
1.不存在人員(包括飛機的飛行員、潛艇或戰車的乘員)傷亡或被俘的危險,是確保戰鬥人員傷亡降到最低程度的有效途徑。考慮到未來幾十年內各類高技術武器裝備、尤其是先進的防禦性武器(如防空飛彈、地(水)雷等)還會有很大的發展,並在全球範圍內廣泛使用,這將對有人作戰平台構成越來越大的威脅。在此情況下,使用無人作戰平台來執行若用有人作戰平台將會帶來巨大傷亡的那些最富有風險性的作戰任務(如壓制敵防空和突防攻擊、通過稠密布雷區的反潛戰或反雷戰、坦克戰與反坦克戰等)是再合適也不過的了。
2.無人作戰平台在設計時無需考慮人的因素及其相關的設備(如座艙或艙室、生命保障和環境控制設備、手柄、按紐和顯示設備等),平台的設計完全以任務為中心。設計師可以大膽採用不受人的體力或心理因素限制的技術,他將具有更大的自由度把平台設計得結構更簡單、重量更輕、尺寸更小、阻力更低和效率更高;推進系統和其他各分系統可以放置在最有利於發揮它們工作效能的地方。以無人作戰飛機為例,據國外無人機專家估計,與攜帶相同有效載荷的有人作戰飛機相比,無人作戰飛機的重量可減輕15-57%(取決於攜帶武器的類型)、體積可縮小40%;飛機的飛行速度、高度、航程和機動性將有極大的提高,如最大飛行速度甚至可達到高超音速(12-15馬赫數),最大飛行高度可達到達25-38公里,航程可達10000多公里,續航時間長達數十小時,機動過載可高達20g,這些優異性能都是有人作戰飛機很難或根本不可能達到的(如飛行員目前能承受的機動過載能力只有9g)。
3.成本低廉,全壽命費用大為減少。無人作戰平台省去了與人有關的許多系統和設備,結構簡單,小而輕,必然導致成本低廉。仍以無人作戰飛機為例,據專家們估計,以1996年美元值計,每架無人作戰飛機的單價在300-2000萬美元之間(取決於所選用的設計方案和所要求的生存能力),而當代戰鬥機的單價都在3000-5000萬美元之,下一代戰鬥機的單價有的高達近億美元。此外,無人作戰飛機可以像巡航飛彈那樣,平時可長期封存在庫房內,無需定期維護與保養;戰時即可拉出來投入使用,由地面(或艦船上的)控制站的操作員或已升空飛機(如預警機、雷達監視飛機或電子偵察機)上的操作員控制其飛行和作戰。操作員完全可以在模擬器上進行訓練,無需出動飛行架次,其費用只是訓練飛行員費用的很小一部分(訓練一名飛行員平均每年需耗資200萬美元)。因此,無人作戰飛機壽命期內的使用維護費僅為相同航程和有效載荷的有人作戰飛機的20%-60%,甚至更低。
4.隱身性好。即便是非隱身設計的無人作戰平台,由於尺寸小,且不受座艙(或艙室)、人體和生命保障等因素的制約,基外形和橫截面的設計也會產生有利於隱身的效果。例如,無人潛水器或無人戰車可以設計成外形更扁,橫截面更窄或呈流線型;無人作戰飛機有的採用無尾設計,既減輕重量和減少阻力,又降低雷達反射截面;有的採用在起降和發射武器時讓飛機呈正飛姿態而在巡航飛行時呈倒飛姿態的設計方案,可使雷達反射截面降低12分貝,從而使敵雷達探測距離和覆蓋範圍分別降低50%和75%。當然,無人作戰平台若採用隱身設計,其隱身效果肯定更佳。隱身性好,再加上“無人”,可使無人作戰平台更接近於敵目標地區實施攻擊,此時平台所載的感測器和武器的成本也可相應降低。
國外概況
無人作戰飛機是在數十年來遙控飛行器(尤其是無人偵察機)迅速發展並取得重大成果的基礎上,才於近兩年提出的新概念武器。1996年2月,美國空軍科學顧問委員會發表《新世紀展望--21世紀的航空航天力量》的研究報告,聲稱“不久的將來,無人作戰飛機將有可能成為21世紀空中作戰的主導力量”,“無人作戰飛機在執行任務的許多方面遠比有人駕駛作戰飛機更為有效”,因此建議“美國空軍應從事無人作戰飛機的方案設計研究”。同年6月,美國空軍大學也發表了《空軍2025》系列研究報告,聲稱“一種可用來執行偵察、攻擊和電子戰任務的名曰'2025攻擊星'的多用途無人作戰飛機,將是(美國)空軍今後幾十年內的一項關鍵需要”,“它將成為航空航天作戰的力量倍增器,是空軍武庫中的一種新的作戰手段”,報告建議“在2000財年立項,先進行‘先期概念技術演示’(ACTD),然後給於足夠的經費研製無人作戰飛機”。美國國防部高級研究計畫局(DARPA)從1995年起就進行無人作戰飛機的可行性研究,並認為無人作戰飛機可用來執行有人駕駛作戰飛機無法承受的風險極大的那些任務,可以攻擊巡航飛彈無法攻擊或難以攻擊的活動目標、未知目標和無法預料的目標。1997年10月,DARPA透露,它將與空軍聯合實施一項耗資1.25億美元的、能對敵一體化防空系統進行壓制和對活動目標實施攻擊的無人作戰飛機“先期技術演示”(ATD)計畫,旨在演示驗證供2010年使用的經濟上能承擔得起的無人作戰飛機所需的各項技術。該計畫將於1997年底授於多項無人作戰飛機的方案設計契約,最後將從中選擇一家承包商進行設計、製造和試驗兩架技術驗機,2001年驗證機首飛,2002年進行實時確定目標和投放武器的演示驗證工作。美國海軍對無人作戰飛機特別有興趣,正在認真考慮它的套用潛力。近兩年已制訂多項計畫,旨在發展供航母、較小型艦艇(如巡洋艦和驅逐艦)或潛艇使用的能短距起飛垂直降落或垂直起飛降落的生存能力很強的無人作戰飛機。
不只是美國軍方重視無人作戰飛機的研究工作,英、法軍方也如此,1996年10月,英國皇家空軍高級官員透露,他們正在考慮用無人作戰飛機作為取代2015年前後壽命期已屆滿的“狂風”GR4戰鬥轟炸機的候選機方案。1996年5月,法國國防部與美國空軍簽署協定,共同投資實施一項“多機一體化控制”(MSIC)計畫,旨在試驗有人作戰飛機與無人作戰飛機混合編隊飛行和作戰的控制規律、數據鏈路和顯示格式等問題。針對軍方的重視,美、英各主要航宇公司積極參於無人作戰飛機的研究活動,紛紛推出各種設計方案,對無人作戰飛機的軍事效用和價值作出評估,並都在開發無人作戰飛機所需的技術和作戰概念。以上這些事實都充分證明,發展無人作戰飛機已不再是純理論性的“紙上談兵”,而是作為一種較為迫切的軍事需求已被提到議事日程上;也不是可行或不可行的爭論問題,而是今後20-30年內肯定能實現的問題。完全可以預料,無人作戰飛機不久將被美英軍方列入裝備發展計畫。
國外軍事專家普遍認為,發展無人作戰飛機的各項基礎技術(如機體、發動機、航空電子和感測器等)業已具備,一些關鍵技術不久可望攻克,因此,全新設計的先進的無人作戰飛機,早則在2007-2010年,晚則2020年時即可實現,而由現役戰鬥機(如F-16或F/A-18)改裝成的簡單的無人作戰飛機則可在計畫起步之後的2-3年內就可投入作戰使用。果真如此的話,無人作戰飛機的問世將是航空發展史上的一個重大里程碑。無人潛水器被稱為海軍的力量倍增器,有著廣泛而重要的軍事用途。它可以作為潛艇自衛和進攻的手段,例如,由潛艇投放的無人潛水器可進行水下監視、探測敵水雷場、跟蹤和消滅敵潛艇;也可作為誘餌將敵潛艇誘騙到埋伏區,然後協同圍殲之。它還可以作為反雷工具,深入敵水雷區繪製雷區圖,以引導已方艦艇安全通過雷區;或為已方水雷區提供巡邏保護;它與炸藥相結合組成的獵雷具是滅雷的有效手段。
近幾年來,美國和西歐發展無人潛水器的勢關大增。美國DARPA在80年代末就制訂了一項無人潛水器技術與快速樣機計畫;美國海軍在1994年4月公布了發展無人潛水器的計畫;緊接著海軍研究所於1995財年制訂了無人潛水器可確定遠方的水雷場和敵潛艇的位置;對付水雷場,“曼塔”則用自身攜帶的切割器切斷雷索,水雷漂浮到水面並被引爆;對付敵潛艇,“曼塔”則跟蹤並在一定距離上發射高速隱身的武器予以殲滅,或者它把數據傳回給母艇,由母艇發射由GPS制導的武器消滅之。在完成任務後,“曼塔”返回母艇收縮進入艇體之內。這一構想方案目前正由海軍水下戰中心作為水下戰展望的一部分進行方案設計和作戰概念的研究,海軍擬與DARPA合作,共同投資0.5-1億美元,在5-6年後建造全尺寸的“曼塔”,進行演示試驗;如果隨後能制定一項工程研製計畫,"曼塔"可望於2010年投入使用。無人戰車,從廣義上講,就是指能執行作戰任務的軍用機器人。它是未來陸戰戰場上的一支生力軍,既可使作戰部隊面臨的風險降到最小,又可使作戰手段多樣化,大大增強作戰能力和戰場指揮官的應變能力。
無人戰車可分為自主式和遙控式兩大類。80年代前,各國軍事部門側重發展自主式無人戰車,但因受當時圖形處理、數據融合等關鍵技術的限制,進展緩慢,因此80年代重點逐漸轉向遙控式無人戰車。90年代後,自主式車輛技術及其他關鍵技術有突破性進展,自主式無人戰車重獲新生。目前,各國都在開發這兩類各種用途的無人戰車。無人戰車首先將用於戰場的監視與偵察,它體積小,不易被發現,可以接近到敵前線獲取第一手情報信息。美國目前正在大力研無人偵察車。例如,美國國防部把研製“戰術無人地面車輛”(TUGV)作為聯合機器人計畫辦公室中的最關鍵的項目。這種無人戰車是以“高機動性多用途輪式車輛”(HMMWV)的底盤為基礎製造而成的,由無線電通信鏈路進行遙控,遙控站配備有視頻顯示器、導航控制系統和加速度計,以及操縱機構。TUGV可望在今後10年內開始生產並裝備部隊。此外,美陸軍還在利用自主車輛技術、全球定位系統(GPS)和最新通信技術開發智慧型偵察車,已製造出樣車,正在進行鑑定試驗,預計該偵察車也將在若干年後裝備使用。在無人偵察車之後,下一步將不可避免地要發展具有攻擊殺傷能力的無人戰車。儘管美國國會曾在80年代末期禁止在無人地面車輛上加裝武器,因為擔心它無法區分戰鬥人員和平民而可能造成濫殺無辜的後果。但美國軍方認為,這一禁令當時只適用於自主無人車輛,而不適用於正在設計中的遙控無人戰車;況且,自主無人地面車輛也終將會發展成具有自動目標捕獲和識別的能力。美國陸軍正在將“輕標槍”反坦克飛彈裝載到無人偵察車上。"輕標槍"飛彈的射程為2公里,把它加裝到無人偵察車上,由士兵通過遙控操縱偵察車和飛彈,就能對12公里處敵坦克實施攻擊;而如果不把飛彈裝在無人偵察車上,士兵必須前進到距目標2公里處發射飛彈,這樣,射手位置易被暴露,生命將受到威脅。此外,美陸軍還在考慮把“陶”式反坦克飛彈加裝到TUGV上,一個士兵可同時遙控幾輛無人戰車及飛彈,以對付多個坦克目標。無人戰車再進一步發展可能就是無人坦克。雖然美國國防科學委員會的高級官員認,實現無人坦克是較為遙遠的事情,因為無人坦克技術目前尚不成熟,它無法像有人駕駛坦克那樣及時作出正確的決策。但國外軍事專家普遍認為無人坦克終將能實現,所需技術也可望解決。俄羅斯已在T-72坦克基礎上研製出有人與無人兩用的坦克;在無人駕駛時,該坦克藉助電視系統和外置操縱台,能自行行駛、發射武器命中目標,或排除障礙和解決其他一系列複雜的問題。據俄國人稱,訓練無人坦克的操作員只需10天時間就能達到熟練"駕駛"的水平,訓練有人坦克的駕駛員則需一個月時間。看來俄斯在研究開發無人坦克方面有獨到之處,暫居領先地位。
技術影響
無人作戰平台是近幾年剛出現的新概念,這些平台大致都在下世紀頭20年內得以實現。國外提出發展無人作戰平台都是有明確的需求背景的,即考慮到未來局部戰爭的戰場(包括空戰、陸戰和海戰各戰場)環境十分嚴峻,信息戰(含電子戰)、飛彈戰、空襲戰、機動戰、地(水)雷戰、甚至核生化戰都可能同時並存,各種高技術武器裝備充斥戰場,命中精度高,機動性強,射(航)程遠,殺傷威力大,這對交戰雙方都構成極大的威脅。如何以最小的損失(包括人員傷亡)取得最大的戰果,這是各國軍事作戰部門優先關注的問題。此外,各國在發展新武器裝備時都面臨著預算日趨拮据而裝備費用日趨上漲的困境,如何謀求經濟上能負擔得起的高效費比武器裝備也成為各國優先考慮的需要。無人作戰平台正是適應上述需求的經濟有效的途徑。正因為此,國外從現在起就著手預先研究無人作戰平台就成為理所當然的事情了。如前所述,無人作戰平台是力量倍增器,具有重大軍事價值。無人作戰平台將對未來的軍事作戰產生深遠的乃至革命性的影響。例如,國外軍事專家認為,無人作戰飛機的加盟將有可能改變未來空中作戰的力量結構、組織編成、條例條令、作戰原則、戰術思想、作戰方式以及國防採辦等各個方面;無人潛水器的使用將可能改變未來水下作戰的樣式;而無人戰車將可能改變未來陸戰的性質,甚至有人構想,未來地面戰中的突擊部隊將可能是一支遙控的無人戰車和機器人的部隊,跟隨其後的才是由戰鬥人員組成的部隊;美國發表的《21世紀戰略技術》一文甚至斷言:“20世紀地面作戰的核心武器是坦克,21世紀則很可能是軍用機器人”,顯然,這裡的軍用機器人理應包括無人戰車。
技術難點
無人作戰飛機、無人潛水器和無人戰車三類不同的平台的共性研究內容有:1.各類新型感測器的研究
2.自動目標捕獲和識別的研究
3.信息融合、處理、分發、利用研究
4.數字式數據鏈路和通信網路的研究
5.平台載輕小型化精確制飛彈藥研究
6.人/機互動作用機制研