前言

伴隨著小型無人機(jī)（SUAS，其起飛重量低于600千克）技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)有空域及空域控制將被徹底改變。2016年，美國空軍發(fā)布了首個(gè)專門針對小型無人機(jī)系統(tǒng)的飛行規(guī)劃《小型無人機(jī)系統(tǒng)飛行規(guī)劃：2016－2036年》，明確表明了利用小型無人機(jī)提供高端空戰(zhàn)能力的設(shè)想。未來二十年里，小型無人機(jī)將不斷補(bǔ)充并支撐傳統(tǒng)飛機(jī)在近距離空中支援（CAS）、偵察、防空、通信以及補(bǔ)給任務(wù)方面的能力�？罩衅脚_的小型化趨勢將使指揮官能夠以更佳的費(fèi)效比拆分和分配空中力量，通過在低級別梯隊(duì)實(shí)行控制并加強(qiáng)對能力的拆分來緩解空中力量不足的問題。日益增多的小型空中系統(tǒng)將使空中力量更加充足，然而，達(dá)成持續(xù)的空域控制也將比以往任何時(shí)候都更加困難。

小型無人機(jī)與第四代和第五代飛機(jī)之間的能力差距可能會(huì)導(dǎo)致兩種截然不同的爭奪空中控制的對抗：傳統(tǒng)的空中優(yōu)勢戰(zhàn)斗機(jī)和防空系統(tǒng)之間的對抗，以及在低海拔高度上廉價(jià)無人機(jī)和近程防空系統(tǒng)（TAC）之間的對抗。

美軍認(rèn)為，對手將利用美國目前在高端空戰(zhàn)能力上的差距，發(fā)展小型無人系統(tǒng)能力，危及美國實(shí)現(xiàn)空中控制的能力。因此，美國需要增加對小型無人機(jī)開發(fā)的投資，防止競爭對手利用能夠執(zhí)行大量常規(guī)空中任務(wù)的小型無人系統(tǒng)制造與美軍之間的能力差距。美軍應(yīng)加大對反無人機(jī)（C-UAS）技術(shù)和近程防空（SHORAD）的投資。此外，如果小型無人機(jī)繼續(xù)增強(qiáng)其有效執(zhí)行各種傳統(tǒng)空中任務(wù)的能力，美軍將需要投資專門用于針對小型無人機(jī)的防空機(jī)載平臺和空對空彈藥系統(tǒng)。

一、美軍空中力量面臨的問題

（一）空中力量不足

美軍及全世界軍隊(duì)始終面臨空中力量稀缺的問題，造成這一問題的主要原因有空中資產(chǎn)持續(xù)作戰(zhàn)能力有限、聯(lián)合部隊(duì)對空中力量的需求遠(yuǎn)大于目前已有能力、建設(shè)與維護(hù)空中力量代價(jià)高昂、機(jī)場及跑道等專用支持能力受限等。

1、空中資產(chǎn)持續(xù)作戰(zhàn)能力有限

如果沒有空中加油，大多數(shù)第四代和第五代戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)半徑都不到700英里。即使通過空中加油實(shí)現(xiàn)了更長的飛行時(shí)間，戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)可攜帶的彈藥也相對較少；此外，飛機(jī)操作非常復(fù)雜，除特殊情況外，美國空軍要求飛行員每次執(zhí)行任務(wù)前都要保證12個(gè)小時(shí)的休息時(shí)間，這些都限制了飛機(jī)的持續(xù)作戰(zhàn)時(shí)間。歷史記載的最長空襲持續(xù)了44個(gè)小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于海上和路地任務(wù)的持續(xù)時(shí)間。

2、部隊(duì)對空中力量的需求遠(yuǎn)超現(xiàn)有能力

空中力量的天然優(yōu)勢，決定了聯(lián)合部隊(duì)對其始終保持著旺盛的需求。伊拉克或阿富汗的每個(gè)步兵連都需要空中力量的掩護(hù)，每個(gè)海軍遠(yuǎn)征打擊群都希望P-8“海神”偵察機(jī)來防御敵方潛艇�？罩辛α康挠^測范圍廣泛，擴(kuò)大了武器系統(tǒng)和傳感器的作用范圍。這些優(yōu)勢使得地面和海軍部隊(duì)對近距離空中支援、進(jìn)攻性防空（OCA）、機(jī)動(dòng)性和機(jī)載偵察有大量需求，現(xiàn)有的傳統(tǒng)飛機(jī)難以滿足。

P-8多任務(wù)海上巡邏機(jī)

3、建設(shè)與維護(hù)空中力量代價(jià)高昂

現(xiàn)代飛機(jī)的建造和維護(hù)費(fèi)用昂貴，飛行員需要經(jīng)過長時(shí)間、耗資不菲的培訓(xùn)才能有效地操作空中平臺。這限制了部隊(duì)在作戰(zhàn)中能夠提供的飛機(jī)數(shù)量以及飛機(jī)更換的速度。采購一支由12架F-35A“閃電”II戰(zhàn)斗機(jī)組成的中隊(duì)需要向美國政府支付超過11億美元的費(fèi)用。每架噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的裝配需要超過20個(gè)工作人員工作一年，將來自1100家供應(yīng)商的近30萬個(gè)零部件組裝起來，總計(jì)需耗費(fèi)4萬3千工時(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年，每位美國空軍飛行員需要進(jìn)行一到兩年的培訓(xùn)，根據(jù)他們駕駛的不同飛行平臺，培訓(xùn)費(fèi)用高達(dá)60萬至260萬美元不等。最近，美國空軍副總參謀長Gina M. Grosso中將表示，培訓(xùn)一名第五代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的費(fèi)用可能高達(dá)1100萬美元�，F(xiàn)代軍用飛機(jī)還需要巨大的維護(hù)和燃料費(fèi)用。每小時(shí)飛行成本（CPFH）從A-10C Warthog的約5千美元到B-2A Spirit的近6萬美元不等，F(xiàn)-35A的每小時(shí)飛行成本超過1萬7千美元。全世界每年只有大約15個(gè)國家在國防上的支出超過200億美元，建立和維護(hù)一支現(xiàn)代化空中力量只能是極少數(shù)富有國家的特權(quán)。

高昂的造價(jià)、較長的生產(chǎn)周期和漫長的訓(xùn)練周期迫使聯(lián)合部隊(duì)指揮官（JFC）在分配空中力量時(shí)只能確保它支持最高優(yōu)先級的任務(wù)，特別是在最初嘗試建立空中霸權(quán)或優(yōu)勢時(shí)。

4、受限的專用支持

不同于陸軍和海軍，空戰(zhàn)人員無法在其作戰(zhàn)領(lǐng)域內(nèi)獲得補(bǔ)給，飛機(jī)必須經(jīng)常返回機(jī)場加油、重整軍備、換員和維修�？晒┛罩凶鳂I(yè)的機(jī)場數(shù)目有限，而作用在飛機(jī)上的重力和飛行過程中的機(jī)械故障使飛機(jī)的維護(hù)需求比其他平臺更加頻繁，這進(jìn)一步限制了空中力量的可用性。

（二）高端空中資產(chǎn)欠缺靈活性

盡管五代機(jī)如F-35的隱身特性、先進(jìn)的傳感器組件和電子戰(zhàn)/通信套件在空對空作戰(zhàn)或涉及穿透復(fù)雜防空的打擊任務(wù)中提供了必要的優(yōu)勢，但它們在低威脅環(huán)境中用處不大。一架F-35A可以攜帶大約1.8萬磅的空對地武器完成一次近距離空中支援請求。但以同樣的成本，5架F-4可以攜帶7.5萬磅的火藥同時(shí)支持五個(gè)不同戰(zhàn)場上的交戰(zhàn)。這種高精尖飛機(jī)上高度能力集成使得指揮官無法在需要時(shí)將其能力拆分至不同的戰(zhàn)場。步兵連提供的戰(zhàn)斗力可以細(xì)分為排和班，但現(xiàn)代飛機(jī)提供的情報(bào)、近距離空中支援、打擊或運(yùn)輸能力都與不可拆分的昂貴平臺緊密耦合，造成了巨大的任務(wù)成本。

二、小型無人機(jī)能夠緩解空中力量的不足并提供靈活性

未來的小型無人機(jī)平臺能夠滿足相當(dāng)一部分的小型空中力量的需求。營級及以下的部隊(duì)將不再依賴少量的高精尖裝備來支持對地作戰(zhàn)，而是直接控制成本較低的小型無人機(jī)平臺以補(bǔ)充傳統(tǒng)飛機(jī)的能力。未來10年，計(jì)算機(jī)感知和認(rèn)知能力的改善將使小型無人機(jī)系統(tǒng)在沒有人類控制和引導(dǎo)的情況下獨(dú)立執(zhí)行更多任務(wù)。計(jì)算機(jī)視覺等新興技術(shù)使自治裝備能夠?qū)崿F(xiàn)戰(zhàn)場上的自我導(dǎo)航和目標(biāo)識別，并根據(jù)人類設(shè)定的規(guī)則與這些目標(biāo)交互。廉價(jià)的商用無人機(jī)已經(jīng)可以使用衛(wèi)星導(dǎo)航在沒有人工控制的情況下在不同地點(diǎn)之間穿梭，無人機(jī)愛好者們已經(jīng)開始使用YOLO（You Only Look Once）這樣的免費(fèi)計(jì)算機(jī)視覺算法，以不到1000美元的投入實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)的物體識別能力。隨著小型無人機(jī)傳感器算法的不斷改進(jìn)，再加上訓(xùn)練算法的數(shù)據(jù)由于無人機(jī)的擴(kuò)散而變得更易獲取和積累，無人機(jī)開源算法的效率將會(huì)大幅提高。國家級別的投資也將進(jìn)一步加快小型無人機(jī)計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的成熟。2017年，美國國防部通過啟動(dòng)Maven項(xiàng)目已經(jīng)邁出了第一步，該項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）平臺的計(jì)算機(jī)視覺能力。

2017年4月，美國防部副部長簽發(fā)了關(guān)于成立“算法戰(zhàn)跨職能小組”（MAVEN）的備忘錄

政府資助的私營部門和大學(xué)研究人員正在努力改進(jìn)空中平臺的機(jī)-機(jī)器通信。2015年7月，美國海軍研究生院開展了一項(xiàng)研究，由一名控制員同時(shí)發(fā)射50架小型無人機(jī)，這些無人機(jī)能夠通過Wi-Fi通信，進(jìn)而協(xié)同行動(dòng)。2018年，英特爾公司為超級碗中場秀（Super Bowl halftime show）開發(fā)了300架小型無人機(jī)協(xié)作飛行的程序。此類技術(shù)一旦應(yīng)用于軍事任務(wù)，就能夠減少所需飛行員的人數(shù)，減少飛行員培訓(xùn)時(shí)間。

由于預(yù)計(jì)小型無人機(jī)將在戰(zhàn)場上發(fā)揮越來越大的作用，國防承包商已經(jīng)開始將武器、情報(bào)和電子戰(zhàn)有效載荷小型化以用于小型無人機(jī)。雷聲公司的Pyros是一種6公斤重的滑翔式炸彈，具有GPS慣性激光制導(dǎo)能力，能夠配備在小型無人機(jī)上。洛克希德·馬丁公司的“陰影鷹”（Shadow Hawk），也是一種類似的微型精確制導(dǎo)彈藥（PGM），重量僅11磅。商業(yè)無人機(jī)如DJI MG-1能夠輕松攜帶這兩種武器系統(tǒng)。地面部隊(duì)可以攜帶配備精確制導(dǎo)彈藥的商用無人機(jī)進(jìn)入戰(zhàn)場，并迅速部署以用于動(dòng)態(tài)空中支援。
　
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