隨著無人機技術(shù)與實戰(zhàn)化應(yīng)用的迅速發(fā)展，美國針對有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式、分布式蜂群作戰(zhàn)模式以及無人機消耗作戰(zhàn)模式等無人機智能作戰(zhàn)模式開展了諸多研究。其中主要包括“忠誠僚機”模式、SoSITE分布式作戰(zhàn)模式、有人-無人機自主性空中格斗模式、拒止環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)模式、可快速部署與回收集群作戰(zhàn)、進攻性蜂群城市作戰(zhàn)模式，以及無人機集群消耗作戰(zhàn)模式等。基于對上述作戰(zhàn)模式的分析，在此進一步調(diào)研了高智能化作戰(zhàn)的技術(shù)發(fā)展方向，智能化“敏捷禿鷲”系統(tǒng)、未來天基指揮通信系統(tǒng)以及高度自動化與自動目標識別技術(shù)等都將是美國無人機智能作戰(zhàn)技術(shù)的重點研究方向。

(1)有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式研究

“忠誠僚機”模式

無人機距離完全自主作戰(zhàn)仍需要具備對復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境、戰(zhàn)場態(tài)勢的綜合分析與判斷能力以及對敵方戰(zhàn)術(shù)意圖的預(yù)判與響應(yīng)能力等高智能化能力，因此有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)將是早期無人機智能作戰(zhàn)的主要模式。美國已經(jīng)對該作戰(zhàn)模式進行了概念發(fā)展規(guī)劃，而“忠誠僚機”項目與Skyborg項目等則致力于該型作戰(zhàn)模式的技術(shù)研發(fā)，重點研究可重復(fù)使用的無人機，以及裝備于無人機的自主/人工智能系統(tǒng)等。XQ-58A無人機作為“忠誠僚機”項目的研究重點之一，可重復(fù)使用，已于2019年3月成功首飛，之后進行了多次飛行測試，也被作為使用Skyborg技術(shù)進行空軍實驗的平臺。

圖表：可重復(fù)使用無人機作戰(zhàn)模式示意圖

該機的最大飛行速度約1050公里/小時，最大航程近4000公里，實用升限超過13700米，其可以攜帶多種電子設(shè)備，內(nèi)置彈艙載荷250千克(可掛載聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器或小直徑炸彈等)，具備對地打擊能力。

“忠誠僚機”項目的主要成果XQ-58A已經(jīng)進行了多次飛行試驗，但其對地攻擊與對敵空中防御的相關(guān)演示與測試尚未見信息披露;而Skyborg項目則致力于發(fā)展人工智能，以使飛機能夠自主運行并有可能從先前的訓(xùn)練任務(wù)中學(xué)習(xí)。Leidos公司作為為Skyborg的設(shè)計代理，已于2020年5月起開始專注于開發(fā)“自主核心系統(tǒng)”所需的技術(shù)，以最終使Skyborg無人機具備半獨立操作能力。AFRL計劃在2023財年提供Skyborg系統(tǒng)的初期作戰(zhàn)版本，后續(xù)版本則可能由下一代空中優(yōu)勢(NGAD)項目或其他單獨項目資助。

據(jù)美軍的作戰(zhàn)構(gòu)想顯示，美軍計劃于2023財年開始，洛克希德?馬丁公司的4架F-22戰(zhàn)斗機組成的編隊能夠與裝備了Skyborg人工智能系統(tǒng)的無人戰(zhàn)機共同執(zhí)行任務(wù)，空戰(zhàn)司令部則計劃利用裝備Skyborg的無人機在2025年替換部分F-16戰(zhàn)斗機，在2030替換MQ-9無人機。然而根據(jù)最新測試結(jié)果可知，采用人工智能技術(shù)并執(zhí)行自主通信任務(wù)仍然是該項目亟待解決的技術(shù)難題之一。

分布式作戰(zhàn)體系構(gòu)建

建立分布集成、全域覆蓋的“殺傷網(wǎng)”是美軍全域聯(lián)合作戰(zhàn)行動的主旨所在，而實現(xiàn)有人-無人機協(xié)同作戰(zhàn)的信息交互與無縫連接等則是其研究重點之一，因此，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)于2015年提出了體系集成技術(shù)與試驗(SoSITE)項目。該項目旨在將武器與傳感器載荷從單一龐大的空中平臺拆分到大量有人和無人平臺上，運用開放系統(tǒng)架構(gòu)方法，實現(xiàn)平臺間實時數(shù)據(jù)共享、多機組網(wǎng)、協(xié)同配合及平臺上不同任務(wù)模塊的即裝即用、無縫連接，形成分布式的空中作戰(zhàn)體系。

早在2018年DARPA已經(jīng)在開發(fā)適應(yīng)性算法與軟件等以建立配備先進任務(wù)系統(tǒng)的有人-無人機作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，并且進一步探究了自主技術(shù)在推進各個平臺協(xié)同作戰(zhàn)中所發(fā)揮的作用。該項目將有助于加快美國空軍先進作戰(zhàn)管理系統(tǒng)達到初步作戰(zhàn)能力的進度。

在SoSITE項目所設(shè)想的作戰(zhàn)模式中，只需單架次有人機與單架次無人機即可執(zhí)行任務(wù)，由空中指控系統(tǒng)控制有人機，再由有人機控制無人機，具有電子干擾、雷達探測和成像能力以及有殺傷力的武器裝備將由無人機平臺發(fā)射，而非將這些能力全部集中于同一作戰(zhàn)平臺上，由此將兼具低成本與出色的作戰(zhàn)效果。

該項目組已經(jīng)成功演示驗證了以下四種能力：

即使采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈，亦能夠?qū)崿F(xiàn)多個系統(tǒng)之間自動組合和傳輸信息的能力;

首次在飛行中使用Link-16創(chuàng)建更為快速、高效的現(xiàn)代化信息交互;

實現(xiàn)了將陸基座艙模擬器與真實飛機系統(tǒng)實時互聯(lián)的能力，基于SoS減少了從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策的時間跨度;

將當前在F-35上使用的APG-81雷達與DARPA的“自動目標識別”軟件進行集成，創(chuàng)建一個全面綜合的戰(zhàn)場空間圖像。

該項目的最終目標是從以平臺為中心的戰(zhàn)斗力模型轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽慨悩?gòu)、低成本平臺的多種組合中的分布式功能的模型。

波音公司和美海軍已于2020年2月4日在美海軍作戰(zhàn)發(fā)展司令部舉辦的年度艦隊演習(xí)中成功利用一架有人駕駛型EA-18G電子戰(zhàn)飛機控制了兩架無人版“EA-18G”飛機，由此驗證了該項目相關(guān)技術(shù)的有效性，并將進一步推動F/A-18E/F戰(zhàn)斗機與“EA-18G”電子戰(zhàn)飛機控制無人機等無人平臺執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的進程。

該項測試中有兩點關(guān)鍵技術(shù)尤其引人關(guān)注，一是對“EA-18G”電子戰(zhàn)飛機進行改裝，并采用開放式架構(gòu)處理器與先進網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)該機的無人駕駛;二是有人機控制無人機的技術(shù)。此外，據(jù)稱經(jīng)無人化改裝的有人機還可與美海軍在研的其他無人系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)，能夠大幅提升美海軍的態(tài)勢感知能力以及有人飛機的生存能力。

結(jié)合該次測試與美國的技術(shù)應(yīng)用慣性推想，美國有可能會將即將退役的F-16戰(zhàn)機改裝為無人戰(zhàn)機，并采用F-22與F-35等先進戰(zhàn)機與無人機進行協(xié)同作戰(zhàn)，最終實現(xiàn)單架次有人機控制多架無人機形成編隊作戰(zhàn)的目標。

有人-無人機自主性空中格斗模式

將無人機用于實戰(zhàn)，空中格斗必將是其未來要面對的作戰(zhàn)模式之一，但目前無人機的自主性尚且不足以實現(xiàn)該能力，因此基于可靠的人工智能軟件，利用有人-無人機協(xié)同，實現(xiàn)自主空戰(zhàn)格斗能力是現(xiàn)階段美國的研究主線之一。DARPA已經(jīng)于2019年授予卡爾斯潘公司4年期的研發(fā)全尺寸空戰(zhàn)試驗基礎(chǔ)設(shè)施的“空戰(zhàn)演化”(ACE)項目，旨在提高作戰(zhàn)人員對自主作戰(zhàn)技術(shù)的信任度，是戰(zhàn)略技術(shù)辦公室(STO)旨在實現(xiàn)DARPA“馬賽克戰(zhàn)”的戰(zhàn)略項目之一，而馬賽克戰(zhàn)又是將戰(zhàn)爭概念從空戰(zhàn)專屬于有人機，轉(zhuǎn)變?yōu)橛腥藱C和低成本無人機的混合編隊，從而實現(xiàn)利用最新技術(shù)進行快速研發(fā)、部署與升級，以應(yīng)對變化莫測的威脅。