从“复制者”无人机计划看美国对无人机系统的整合思想
2024/01/16
前 言
2023年8月，美国国防部宣布打算在后续两年内通过一项名为“复制者”(Replicator)的计划部署数千个可消耗的无人机系统。该计划旨在快速促进小型无人机的生产和部署，使美国能够“利用小型、智能、廉价和大量的平台”来对抗潜在的竞争对手。该计划的核心并不是研发而是整合——美国亟需将无人机系统整合进部队内，而不是继续将其仅作为监视系统或载人平台的延伸。
一、“复制者”追求适应性
“复制者”计划首先依赖的是美国几十年来研发的无人系统，故其也延续了美国无人系统的特点：能够承担任务风险、独有的性能特点(尺寸、外观、耐久性、速度)、(相对而言的)降低成本。例如现在研发的美国空军自主协作平台(ACP)、美国陆军空射效应 (ALE)、美国海军大型无人水面艇(LUSV)都在利用这些特点来扩大其载人舰艇、飞机、火炮的覆盖范围和持久性。在美军占主导地位并试图最大限度地提高效率时，这种有人无人协同(MUM-T)是合理的。
美国无人机系统(或其他无人平台)特点
美空军研究实验室(AFRL)对于自主协作平台(ACP)生态系统的描述，此类无人平台可在没有操作员连续控制的情况下，完成一系列任务指令(AFRL指出，图中各机型图片仅供说明使用，并非美空军计划采购的平台或系统)。自主协作平台系统族包含合作式战斗机(CCA，主要遂行制空作战、空中防御、战术防空压制任务)、合作式侦察机(CRA，主要承担传感器组网、持久情监侦、先进作战管理系统任务)、合作式攻击机(CSA，主要遂行远距穿透打击、制网络和电磁频谱战、空中拦截作战任务)、合作式支援飞机(CMA，主要遂行空中加油、人员/货物运输等后勤补给任务)、合作式训练飞机(CTA，主要用于学员培训、威胁模拟和作战试验等)
美国陆军空射效应 (ALE)作战效果
美国海军大型无人水面艇(LUSV)概念图
美国想要在未来的较量中取得优势，需要降低系统的可预测性，提高适应性。正如美国国防部副部长凯瑟琳·希克斯指出的，将作战创新放在首位，并从兵力部署和相关的指挥、控制和通信(C3)能力中寻求优势。而在“复制者”公告中还提及了俄乌冲突的例子——海上和空中的无人系统为乌克兰军队提供了攻击和火力协同模式，而俄罗斯没能预测或应对这些模式。
美军已经在寻求适应性更强的作战方法，这些方法都可以用于“复制者”计划。例如美国的联合作战概念(JWC)、分布式海上作战(DMO)概念和联合全域指挥与控制(JADC2)计划都在依靠分布式、可重构、可远程操控的力量削弱对手的感知能力，提高美军杀伤力和应变能力。
有限的国防预算使得美国无法通过简单的方法扩充现有的装备、部队来提高分布式与可重构能力。为了克服这一障碍，美国扩大了无人系统的比例，同时进行了人工智能方面的投资以提高其与载人装备的整合能力。未来无人系统不再是载人系统的延伸，而是作为独立部队或是体系中的独立元素发挥作用。
“复制者”在体系中的价值(实现规模化、提供更多选择、实现适应性/弹性)
二、“复制者”自主性有限
无人平台能实现的自主性能其实是有限的，如下图，现有的无人平台技术无法实现复杂性与耐久性的共存，而能实现的系统其研发工作也需要数年才能完成。
平台复杂程度和耐久性的关系
按照美国国会在2023财年拨款中的指示,修订其对无人系统的要求,使其能够在当今技术条件下实现,这将有助于美国加快无人机体系的布置并加快实战化进程。如美国空军通过使用ACP进行电子战(EW)任务而非高难度打击任务来降低ACP所需的复杂程度。反之，美国海军通过减少LUSV的自主运行时间使其成为导弹发射装置。
所以，美国“复制者”计划中的无人机是符合现有技术的，并非无限“自主”。
三、“复制者”专注于现有系统集成
正如希克斯指出的，“复制者”计划不应该按照国防部的需求流程来开发新的装备以满足未来的需求，而是应该将重点放在作战指挥官的作战问题上。
有美智库建议“复制者”计划应该评估现有的系统如何解决这些作战问题，然后再将体系解决方案制成原型。
通过将现有载人装备与无人装备组合成体系以满足作战需求与美国目前部署新装备的方法相反。目前美国通常采用自上而下的流程,根据预测的未来作战环境以及对美国和潜在对手装备性能的预测分析来确定研发需求。
因此，有智库建议美国应将发展重点从长期研发高端的单个系统转移向已有系统的整合上，自下而上的利用目前已有的技术。
四、“复制者”整合流程
下图总结了“复制者”整合过程中所需的功能，也就是整合流程。
“复制者”整合流程
流程(功能)1：由美国印太司令部(INDOPACOM)等指挥官确定“复制者”要解决的关键业务问题。
流程2：评估并选定体系。
流程3：确定优先次序和资源配置。
流程4：原型设计和实验。
流程5：集成。
流程6：实施。
尽管上图中流程(功能)1到6是串联的逻辑排序,但它们实际上可能是并行和交互进行的。
五、小结
美国的“复制者”计划为我们带来了一些关于新型无人机系统整合的思考和启示，比如考虑系统的适应性、认识到系统的自主性有限，以及选择采用自上而下的发展道路还是自下而上的发展道路等方面。
参考文献
[1] “Can It Work? Outside Perspectives on DoD's Replicator Program.
[2] Podcast: Explaining ‘Replicator’—A Plan For Thousands Of Drones.
[3] Replicator drone program needs no new money, Hicks says.