袁成：美军分布式空中作战概念最新动向述析

2019-09-02 10:06

分布式空中作战是美军着眼大国对抗发展的全新空战模式，旨在将大型、昂贵、多功能有人战机的各类功能分解到大量低成本无人机上，构建由少量高性能有人机和大量无人机组成的协同作战体系，以较低成本实现更高作战能力，对敌再次形成不对称优势。为此，美军正系统布局关键技术体系，加速推动概念发展，值得密切关注。

一、美军分布式空中作战最新发展情况

2014年，美国防部国防高级研究计划局（DARPA）最早提出了分布式空中作战，并在2017年正式包装成“马赛克战”概念，即借鉴马赛克画简单、可快速拼接等特点，实现大量低成本、功能相对单一系统的动态组合与密切协作，形成敏捷集成、极具弹性（韧性）的空战体系，大型高性能无人机、无人僚机、无人机蜂群等均可融入其中。目前，DARPA和美空军研究实验室（AFRL）正积极开展体系架构、无人机平台、空战管理、自主协同等相关技术研究。

1．体系架构技术

“体系集成技术验证”项目。DARPA和AFRL共同实施，旨在基于现有技术水平，把传统战机的功能分解至可互操作的有人机和无人机，并即插即用各种机载系统和武器。2018年7月，项目在对抗空域开展了飞行试验，验证了名为“缝合”的全新体系集成技术，实现了地面站、半物理飞行试验系统、C－12运输机和试验飞机之间的互操作能力。

“体系集成技术验证”项目设想（美国防高级研究计划局图片，中国航空工业发展研究中心汉化）

2．无人机平台技术

XQ－58A项目。AFRL研发的低成本可消耗无人机，未来可作为无人僚机使用。该机采用中等后掠角中单翼、V型尾翼、背负式进气道隐身化布局，机长8．84米，翼展6．7米，最大飞行速度0．85马赫，航程8700千米，有效载荷不少于230千克，成本低于200万美元。2019年3月，XQ－58A成功完成76分钟的首飞。6月11日，XQ－58A完成第二次试飞，无人机在71分钟的飞行中完成了所有测试目标。6月12日，美空军表示正考虑增加购买20～30架XQ－58A，以开展进一步的试验。

首飞中的XQ－58A“战神婢女”原型机（美空军研究实验室图片）

“飞行导弹挂架”项目。DARPA在2017年公布，研究高度简化、飞行和作战功能有限、可快速批产的低成本无人机平台，既可作为战斗机的普通挂架，发射各类武器弹药；也可成为无人僚机，发射后飞行至目标空域，执行巡逻飞行和武器发射等任务。

飞行导弹挂架概念图（美国防高级研究计划局图片）

“小精灵”项目。DARPA在2015年启动，美空军情报监视侦察部门也参与其中，目标是研发低成本无人机蜂群平台及空中投放回收等技术。2018年4月，美国戴内提克斯公司（Dynetics）获得最终阶段合同，其无人机类似于巡航导弹构型，而空中投放回收装置与目前成熟的空中加油系统相仿。DARPA计划在2019年下半年使用C－130运输机开展多架无人机的空中投放回收验证，回收速率为30分钟4架。

“小精灵”无人机回收概念图（美国戴内提克斯公司公司图片）

3．空战管理技术

“分布式作战管理”项目。DARPA和AFRL共同研发，发展先进算法和软件，提高态势感知和任务自适应规划等能力，帮助履行战场管理任务飞行员进行快速且合理的决策，在强对抗环境中更好地执行分布式空中作战任务。项目开发了两种软件：“网络对抗环境态势理解系统”负责构建可分享至每个平台的统一作战场景，“反介入实时任务管理系统”为每个平台制定适合的任务和飞行路径。2017年9月，DARPA和AFRL进行了首轮飞行试验，“利尔喷气”公务机扮演无人机，有人机为地面驾驶的虚拟机，验证了通信中断后任务还可按预期继续执行的能力。2018年3月，DARPA向BAE系统公司授出最终阶段合同。

“分布式作战管理”项目概念图（美国防高级研究计划局图片）

“对抗环境强韧同步规划和评估”项目。DARPA负责研发，旨在开发以人为中心的软件辅助决策工具，着眼于数据传输标准，确定通信被切断时输出信息的先后顺序，帮助空战人员在复杂环境更好控制作战行动。为此，BAE公司研发了“分布式协同指挥控制工具”自主软件，以提高空中战场的战场感知能力，评估作战前、中、后的空战计划和任务风险，分析作战效果。2019年3月20日，DARPA授予BAE公司价值310万美元的最终阶段合同，并将于2019年8月或9月在美空军基地进行为期一周的演示验证。

4．自主协同技术

“拒止环境协同作战”项目。DARPA负责研发，通过发展先进算法和软件，探索无人机蜂群的自主和协同技术，使蜂群仅需一人管理，便可协作完成发现、跟踪、识别和攻击目标等任务。2018年11月，6架真实和24架虚拟的无人机在“真实－虚拟－构建”环境中开展了地面和飞行试验，验证了无人机蜂群在强对抗环境中针对非预期威胁的适应能力。无人机蜂群可有效分享信息，协作规划和分配任务，制定协调的战术决策，并在最小通信情况下共同响应动态、高威胁环境。2019年春，项目已全部转化至美海军航空系统司令部。

“空战进化”项目。DARPA 2020财年预算中的新增项目，旨在研究人－机协同空战，即测量、校准、提升和预测人类对自主空战系统信任的方法，并首先将在最激烈的空中格斗条件下进行试验：在模拟环境中，有人机飞行员可指挥多架无人机，以贴近实战的方式应对敌人的无人机和其他威胁因素。2019年6月，DARPA公布了ACE项目的招标书，表示其是该局更大的“马赛克战”空战概念的一部分。

“空战进化”项目概念图（美国防高级研究计划局图片）

“天空博格人”（Skyborg）项目。2019年3月，AFRL表示正在开发“天空博格人”无人僚机智能空战系统。首先系统会植入空战模拟器，与人类飞行员一起进行对抗训练，积累知识，提高能力。未来，系统将与XQ－58A等无人机整合，成为真正的人工智能僚机。

二、美分布式空中作战概念的影响

目前的空中作战是战斗机的代际竞争，最新一代战斗机拥有强大统治能力。随着分布式空中作战概念的提出，未来的空战将是有人－无人高度协同的体系化竞争，这代表着空战思想的重要转变，将对未来作战产生重大影响。

高性能有人机将承担关键的指挥控制任务。分布式空中作战装备数量多、分布范围广、任务协同复杂，需要有人机在空中开展实时指挥控制。大型预警机在防区外对整个战场进行指挥监管，而数量较少的有人隐身战机将深入防区，主要使命为控制最前线的大量无人机，也可遂行火力打击等传统任务。

低成本无人机将承担主战任务。从单个平台看，无人机隐身和机动能力强、续航时间长，在自主作战系统决策和人类指控下具有较强作战能力。另外，无人机成本低，设计寿命短，如“小精灵”无人机成本70万美元，最多使用20次，故战损代价低，使用顾虑少；从体系作战看，首先大量无人机拥有规模优势，将“饱和”敌防空雷达的跟踪和火控通道，使其难以发现高价值空战平台，打击无人机也会浪费昂贵和有限的防空导弹。其次无人机体系具有较高的强韧性，多架无人机会备份同一作战功能，故损失部分个体并不影响体系作战能力，而联接无人机的网络也将应用抗毁、低截获、抗干扰等技术，以应对强对抗的复杂电磁环境；最后分布式作战体系具有较高的敏捷性，大量无人机可依据敌情和战损，实时排列组合出最优的作战能力，通过与有人机灵活编组，快速生成多种解决方案。

军用航空产业也将随之呈现全新发展态势。在分布式作战概念的牵引下，未来空中作战装备呈现出作战体系化、机体廉价化、平台智能化、载荷小型化等特点，高性能网络、智能算法和软件、低成本平台、低成本发动机、小型高性能机载设备和武器等将成为重点发展方向，未来军用航空产业将出现变革。

袁成先生已为《空天防务观察》提供14篇专栏文章，如下表：

序号

篇名

发表日期

美国国防高级研究计划局发展创新的近距空中支援技术

2016年2月29日

刀尖上的新舞者——美国防高级研究计划局航空航天专项办公室分析

3月11日

美国防高级研究计划局2015年航空领域科技项目分析

4月27日

美国防高级研究计划局“小精灵”空中群射／回收无人机项目分析