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【无人系统】世界各国“忠诚僚机”计划发展概览

来源: 聚展网 2023-08-16 11:22:33 420 分类: 防务资讯

往期回顾

【无人系统】美海军陆战队测试有人-无人组队能力

【无人系统】美空军米切尔研究所提出构建数据以提升无人协同作战飞机的实战能力

简介

随着有人驾驶战斗机成本的不断增长,以及无人机能力的快速提升,世界各国已将能够与有人驾驶飞机密切协作的无人“忠诚僚机”作为未来航空战斗力量的下一步发展方向。



1

前言

随着五代战机和六代战机成本的攀升,世界各国的空军都在部署规模更小的机队。尽管无人机正在承担越来越多的任务,如从侦察到加油,但要完全取代有人驾驶飞机目前来看是不太可能的。无人“忠诚僚机”的真正作用是作为有人驾驶飞机的力量“倍增器”。无人机还将有助于维持战斗损失,减轻数量有限的有人驾驶飞机及其飞行员的负担。

“忠诚僚机”可用于执行对有人驾驶平台来说过于困难或危险的任务,同时增加了传统机队的“战斗规模”。无人机可以前出执行侦察任务,识别并有可能摧毁敌方的防空系统,实施空袭,或在高对抗和危险的空域与敌方战斗机交战。在空战中,“忠诚僚机”将比有人驾驶飞机敏捷得多,人工智能驱动的飞机在模拟战斗试验中普遍被证明优于有人驾驶飞机。“忠诚僚机”还可以充当友军的通信节点或中继器,或干扰和破坏敌方雷达和通信系统。由于“忠诚僚机”能够充当可牺牲的诱饵,因此无人机或“忠诚僚机”蜂群将使敌方难以区分高价值的有人驾驶飞机与无人机。

除了可消耗性、低成本和充当力量“倍增器”之外,“忠诚僚机”相较于有人驾驶飞机的另一个优势是开发时间明显更短,这主要是因为这些无人机机身更小、更简单,不需要进行严格的测试,因此两年的开发周期并不罕见。事实上,从无人机的不断普及中可以看出,实现“忠诚僚机”的技术已经存在了几十年,而且相当成熟。用于“忠诚僚机”的小型和轻型制导武器也广泛可用。不过,安全的数据链、电子战抵抗能力以及条令等方面仍需进一步发展和完善。

至于飞行员究竟该如何控制“忠诚僚机”,则是另一件仍需研究和探讨的事情。由于存在使人类飞行员超负荷和分散人类飞行员注意力的风险,因此大多数正在开发的“忠诚僚机”将至少具备半自主水平。目前,大多数国家空军的方案是,由1名飞行员1次控制不超过5架“忠诚僚机”。出于道德和法律上的原因,大多数国家都要求采用“人在环中”的人机协作模式。


2

美国

美国在“忠诚僚机”领域处于领先地位,美国国防高级研究计划局(DARPA)正在为不同军种的众多项目开发多种无人机,其目的是不仅要支持洛克希德•马丁公司的F-22和F-35等战斗机,还要支持诺斯罗普•格鲁曼公司的B-21和波音公司的B-52等轰炸机。其中一个项目是DARPA的“远射”(LongShot)项目,旨在制造一种在攻击机和战斗机前方飞行的可携带空对空武器的空射飞行器。该项目的合同已于2021年2月授予通用原子公司、洛克希德•马丁公司和诺斯罗普•格鲁曼公司。

美国空军的旗舰“协同作战飞机”(CCA)项目是“天空博格”(Skyborg),该项目于2019年3月启动,旨在开发一系列自主飞机。2020年12月,奎托斯公司、通用原子公司和波音公司获得了建造原型机的合同。

奎托斯公司目前正在开发几型“忠诚僚机”无人机,包括基于目标无人机的“空中狼”和UTAP-22“灰鲭鲨”。“天空博格”项目则继续在2019年首飞的XQ-58A“女武神”无人机上开展测试工作。奎托斯公司签订了制造12架“女武神”无人机的合同,生产将于今年完成。半自主的“女武神”将为F-22和F-35飞机护航,并部署武器或监视系统。2023年8月,美国空军宣布使用人工智能软件控制一架“女武神”无人机进行了首次飞行试验,演示了人工智能/机器学习(AI/ML)系统自主执行空战任务的能力,标志着“天空博格”项目2年来在埃格林空军基地的试验取得了里程碑进展。本次飞行试验持续了约3个小时,由人工智能软件控制的“女武神”与1架F-15E战斗机编组飞行,验证了AI/ML无人机的多层安全框架,证实了开发具备空对空和空对地战术技能的AI/ML“智能体”的能力,该算法演进成熟后将应用于CCA计划中。

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图1 XQ-58A“女武神”忠诚僚机首飞

美国海军也在开展“忠诚僚机”计划,于2022年12月底宣布与奎托斯公司签订了采购2架XQ-58A“女武神”无人机的合同。美国海军的“下一代空中优势”即六代机计划将包括一系列能够协同作战的有人驾驶和无人驾驶系统。由于该型无人机可以用火箭发射,因此可以从舰上起飞,奎托斯公司已经开发了一种可以用标准集装箱运输的版本。

波音公司的“忠诚僚机”计划则聚焦于“空中力量编组系统”(ATS)。目前,ATS正在澳大利亚空军小项目DEF 6014第一阶段下开发,名为MQ-28A“幽灵蝙蝠”。虽然波音公司不再参与“天空博格”项目,但该公司仍向美军提供了一架“幽灵蝙蝠”,目的是为后续能够参与到美军更多无人作战飞机计划中创造机会。

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图2 波音公司的“幽灵蝙蝠”无人机

通用原子公司正在开发隐身型MQ-20“复仇者”无人机,目的是为美空军“天空博格”项目提供支持。“复仇者”以采用涡轮螺旋桨发动机技术的“捕食者”无人机为基础进行打造,换装了性能大大提高的涡扇发动机,翼展达20米。“复仇者”最初被称为“捕食者C”,于2009年4月首飞,该型无人机将继续用于有人驾驶飞机、无人机和虚拟飞机的协同作战试验。

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图3 MQ-20“复仇者”无人机与F-5“先进虎式”战斗机在试验中协同飞行

通用原子公司近期公布了几型“忠诚僚机”,包括设计用于从MQ-1C或MQ-9无人机上发射的采用螺旋桨驱动的“小鹰”。“小鹰”无人机具备半隐身能力,其目标是使通用原子公司的传统无人机能够在远离威胁的安全距离上提供侦察和打击能力。美国陆军正在考察“小鹰”和其他类似的系统。例如,Area-I 公司的“阿尔提乌斯”(ALTIUS)无人机已经能够从MQ-1C“灰鹰”和“女武神”无人机上发射。

2022年3月,通用原子公司推出了全新型“忠诚僚机”——“弃兵”(Gambit)。该型无人机采用喷气动力技术,主要为美国空军的“机外传感站”(OBSS)项目研制,其主要目标是实现空中优势。人工智能技术将允许该型无人机在不需要操作员提示的情况下完成各种任务。四种不同用途的“弃兵”无人机将采用通用的核心技术,以降低成本和复杂性,并通过搭载不同类型的模块化软件包来执行情报、监视和侦察(ISR),火力,训练,以及长航时任务。

美军的“协同作战飞机”(CCA)项目涉及众多项目和飞机平台,例如,洛克希德•马丁公司在2021年宣布了其“竞速者”(Speed Racer)项目,目标是为F-35战斗机打造一款“忠诚僚机”。该公司随后透露了多个“忠诚僚机”和无人作战飞机(UCAV)概念。而诺斯罗普•格鲁曼公司则在研究其437型无人机。可以在飞行中部署和回收的小型无人机模糊了诱饵和“忠诚僚机”之间的界限。例如,在2021年10月,DARPA首次试飞并成功回收了1架X-61“小精灵”无人机。“小精灵”项目旨在从运输机上部署和回收配备传感器的小型无人机群。


3

澳大利亚

澳大利亚正在积极推进“忠诚僚机”的研发,并且将成为首批部署这类无人机的国家之一。2022年5月,澳大利亚政府宣布为澳大利亚皇家空军(RAAF)采购7架MQ-28“幽灵蝙蝠”无人机,合同价值4.54亿澳元。在此之前,澳大利亚政府还签订了一份价值1.55亿澳元,用于购买3架原型机和3架初始生产飞机的合同。由于原型机不会入役,因此澳大利亚皇家空军将于2025年之前获得10架“幽灵蝙蝠”。首架“幽灵蝙蝠”于2021年2月首飞,距离项目启动仅两年时间,这标志着半个世纪以来澳大利亚自行设计制造的军用飞机首次成功试飞。“幽灵蝙蝠”机长11米,航程达3700千米。一旦入役,“幽灵蝙蝠”将与澳空军的F-35、F/A-18F“超级大黄蜂”和EA-18G“咆哮者”协同作战,但也可以通过地面站进行控制。

“幽灵蝙蝠”大约70%的部件都是由澳大利亚波音公司在昆士兰的新工厂提供支持,并在当地设计、策划和制造的。波音公司正在寻求出口该机型,并认为国际市场上对该机型的需求强劲。该型无人机的模块化机头将很容易搭载各种各样的客制化载荷。


4

中国

2022年11月,中国公司在珠海航展上展示了各种无人机,包括在2021年首次亮相的“飞鸿97”(FH-97)隐身僚机的新改型。“飞鸿97”由中国航天科技集团公司(CASC)开发,最新的双喷气版本具有双侧进气道、改进的武器舱和新型机翼。

“飞鸿97”可与有人驾驶作战飞机一起执行空中优势、敌防空压制、侦察、干扰和护航任务。在公开的报道中,该型无人机被描述为一个传感器平台,一个能够携带空对空和空对地弹药的弹药“仓库”,以及一个能够增强飞行员态势感知能力的得力助手。“飞鸿97”可选配火箭助推器起飞系统,拦阻回收能力使其可以在短机场或舰艇上起飞。未来,该型无人机还将具备空中加油能力。

3年前,西北工业大学在莫斯科国际航空航天展览会(MAKS)上展示了采用喷气动力技术的LJ-1型“忠诚僚机”,但直到去年才发布了一架“轰-6K”在空中释放出几架LJ-1的计算机生成图像,这表明该项目仍在进行中。中国国家新闻媒体发布的其他计算机生成图像显示,“飞鸿97”能够作为“轰-6K”的僚机,协同执行作战任务。“轰-6K”也可能是中航工业WZ-8超音速无人机的发射平台。

中国其它能够充当“忠诚僚机”的机型包括沈飞和洪都联合设计的“攻击-11”(GJ-11,亦称为“利剑”)隐身无人作战飞机。该型无人机是在2019年国庆阅兵式上首次披露的。2022年底,计算机生成的图像显示了3架“攻击-11”无人机由1架双座型“歼-20”隐身战斗机控制。成飞于2021年10月开始测试双座型“歼-20”,该机型可能会用于电子战等特种作战任务。


5

印度

印度斯坦航空有限公司(HAL)正在牵头本国的“忠诚僚机”项目,并计划在2024年进行“勇士”无人机的飞行测试。该项目的正式名称为“战斗空中编组系统”(CATS),于2018年启动,印度也在2021年的印度航空展上展出过“勇士”无人机。“战斗空中编组系统”由一架充当“母舰”的有人驾驶战斗机和一群具有有效载荷、传感器和作战能力的低成本无人机组成。无人僚机在“母舰”前方飞行充当诱饵,转移防空系统对有人驾驶战斗机的攻击,并帮助“母舰”识别和摧毁敌方防空系统。

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图4 印度斯坦航空有限公司展出的“勇士”无人机模型

HAL公司正在开发的“勇士”无人机是一种低成本、双发自主式无人作战飞机,用于保护印度空军现有的“光辉”或“阵风”战斗机,并能够对空中和地面目标实施攻击。“勇士”无人机搭载的传感器将包括电光/红外载荷和有源电子扫面阵列(AESA)雷达,配备的武器将包括空对空导弹。“勇士”无人机有望推出空军和海军版,海军版将能够支持舰上起飞。

印度国防研究开发组织正在为印度空军开发“加塔克”(Ghatak)无人作战飞机。该型喷气动力型无人机将设有一个内部武器舱,可装载各种弹药。一架小尺寸原型机(即隐形机翼飞行试验台,SWiFT)于2022年7月成功试飞,而全尺寸原型机预计将于2025年左右升空。


6

韩国

由于来自朝鲜的威胁迫在眉睫,韩国正在投资开发多型无人作战飞机,也开展了韩国本土的“忠诚僚机”计划。2022年8月,韩国国防发展局宣布,大韩航空宇航分部(KAL-ASD)被选为新型“忠诚僚机”的优先投标方。KAL-ASD于2021年11月开始研发隐身无人僚机。该型无人机采用涡扇发动机驱动,机长和翼展将分别达到10.6米和8.4米,可执行ISR、打击、电子战和护航等任务。未来协同空战中,将由3到4架该型无人机与1架有人驾驶飞机协同作战。除了支持有人驾驶飞机外,无人僚机也将能够独立完成所分配的任务。

除了“韩国无人系统忠诚僚机”(KUS-LW)之外,大韩航空还在开发翼展为20米的KUS-FC隐身无人机。绰号为“鳐鱼-X”(Kaori-X)的隐身无人演示机于2015年完成首飞。此外,韩国航宇工业公司在2021年公布了其FA-50“战斗鹰”无人僚机。


7

欧洲

几个欧洲国家正在联合推进欧洲的“忠诚僚机”计划,以及一些无人作战飞机项目。法国、德国和西班牙正共同致力于“下一代战斗机”(NGF)项目(亦称为SCAF/FCAS),该项目下的“下一代武器系统”将包括空中客车公司制造的“远程载机”(Remote Carrier)忠诚僚机。“远程载机”将作为武器载体、ISR和电子战平台以及诱饵。该型无人机计划于2028年首飞,2040年全面部署。

“远程载机”是一种单发隐身无人机,采用通用机身,通过更换不同机头可执行空对空、空对地和电子战任务。可搭载的载荷包括干扰吊舱、武器和更小型的无人机。该型无人机将能够从空中发射,空中客车公司已经用改进型Do-DT25目标无人机验证了空射有效性。空客公司希望从其A400M“阿特拉斯”运输机上发射50架小型或12架重型“远程载机”,在未来空战中,这些飞机将连接到空客的“模块化机载战斗云服务”(MACCS)系统。

尽管英国于不久前取消了“蚊子”(Mosquito)项目,但英国皇家空军仍在继续研究如何利用无人机增强F-35和欧洲“台风”战斗机的作战能力。在2022年的英国皇家国际航空展(RIAT)上,BAE系统公司公布了几款无人机概念,其中一款为“忠诚僚机”型无人机。

英国、意大利和日本于2022年12月宣布启动“全球作战空中计划”(GCAP),目标是到2035年拥有第六代隐身战斗机。该计划将以英国的“暴风雨”和日本的F-X未来战斗机项目为基础,并将新型“忠诚僚机”纳入作战体系。“忠诚僚机”预计在2025年左右完成原型机的设计及制造,并于2035年随六代机一同部署。


8

俄罗斯

俄罗斯在无人机(包括“忠诚僚机”)开发方面进展缓慢,但苏霍伊公司和俄罗斯飞机公司正在研制S-70“猎人-B”(Okhotnik-B)隐身战斗飞翼无人机。S-70未来计划由“苏-57”飞行员控制,并能够从舰船上起飞。该型无人机于2011年开始研制,但直到2019年1月原型机才首飞,预计今年将开始批量生产。S-70属于大型无人机,翼展约20米,由一台喷气式发动机提供动力,最高速度约为1000千米/小时,航程为6000千米,两个内部弹舱可携带高达2800千克的武器。

另一方面,俄罗斯喀琅施塔得公司正在研制翼展1.2米的“莫尔尼亚”(Molniya)空射无人机,设计用于从喀琅施塔得公司7吨重的“格罗姆”(Grom)无人机或伊留申航空公司的“伊尔-76MD-90”运输机发射。“伊尔-76”运输机将能够携带多达8架“莫尔尼亚”无人机。按照设想,俄军战斗机也将能够携带数枚“莫尔尼亚”,用于侦察和打击行动。


9

新加坡

新加坡拥有全世界最雄心勃勃的“忠诚僚机”项目之一。2021年,新加坡凯利宇航公司推出了“箭”忠诚僚机概念机,并计划在当地制造。该型隐身无人机将能够自主发射或远程控制,最大起飞重量将超过15吨,能够以高达2.1马赫的超音速飞行。


10

土耳其

近年来,土耳其的国防工业持续突飞猛进,在“旗手”(Bayraktar)TB-2等无人机取得巨大成功之后,拜卡(Baykar)公司又成功研制了新型“忠诚僚机”——“红苹果”(Kizilelma)。该型无人僚机于2021年7月首次披露,当时称为“‘旗手’战斗无人机系统”(MIUS)。该型无人机发展迅速,已于2022年12月完成首飞。 

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图5 拜卡公司“红苹果”无人机首飞

“红苹果”无人机采用喷气式发动机驱动,配备有雷达,且其隐形机身上配置有内部武器舱。该型无人机的预计起飞重量为6000千克,有效载荷为1500千克,续航时间5小时左右。“红苹果”的最高飞行速度可达800千米/时,并且根据计划还有超音速版本。该无人机执行的任务将包括近距离空中支援、敌防空压制、空对空作战等。“红苹果”计划在陆地上操作,也可以在土耳其空军和海军使用的直升机船坞登陆舰上操作。


11

结论

尽管空中有人-无人协同仍处于起步阶段,但该能力将成为未来空战的中坚力量。目前,有人-无人编队正获得各界的广泛,如诺斯罗普•格鲁曼公司的MQ-4C“人鱼海神”无人机已经证明能够显著扩展波音公司P-8A侦察机海上巡逻的覆盖范围。随着全球不稳定局势和大国竞争的加剧,“忠诚僚机”仍将是世界各国空军的优先发展事项。



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