全球觀察者。

掃描鷹。

大烏鴉。

美洲獅。

　　第一章 前言

從2001年“9 11”事件以來，美軍對無人機系統(tǒng)的興趣開始大增。從圖1.1可看出從1987年到1012年美國國防部對無人機系統(tǒng)的投資趨勢。2001年美國國防部的投資為3.63億美元，兩年后這一數(shù)字幾乎達到了14億美元，每年增加了約3億美元。在2005年美國參院軍事委員會的聽證會上，美國中央司令部司令約翰阿比扎伊德(John P. Abizaid)將軍將美軍對無人機系統(tǒng)的需求量描述為“永不知足”。

近年來，由于美軍對無人機需求量大增，軍方對無人機系統(tǒng)的定義也越來越具體?！堵?lián)合作戰(zhàn)條令(JP) 1-02，國防部軍語及相關術語詞典》2008年修訂版對無人機(uav)的定義是：“沒有攜帶操作人員的、通過空氣動力來提供升力、可自動飛行或遙控飛行并能攜帶致命或非致命有效載荷的一次性或重復使用的動力空中飛行器，”。為表明無人機的使用不僅包括飛行器，因此采用了“無人機系統(tǒng)”這一術語。國防部的定義還進一步解釋道：“彈道或半彈道飛行器、巡航導彈和炮彈不屬于無人飛行器”。另一些更為嚴格的定義還強調(diào)無人機系統(tǒng)通常是可回收的并能攜帶可分離的載荷，而武器彈藥及其載荷（彈頭）通常是一次性的并是運載工具不可分離的一部分。[page]

美國海軍部正對一些重大無人機項目投入巨額資金。這些系統(tǒng)將被用來完成全譜作戰(zhàn)任務，從高威脅主要作戰(zhàn)行動到全球持久的非常規(guī)作戰(zhàn)。

作為“廣域海上監(jiān)視” (BAMS)項目的一部分，海軍將對兩種無人機系統(tǒng)進行投資，即：高空無人機和垂直起降戰(zhàn)術無人機(VTUAV)。海軍于2006年對高空無人機系統(tǒng)進行了招標并于2008年與諾斯羅普格魯曼公司簽訂了11.6億美元的研制和驗證(SDD)合同。被命名為RQ-4N的高空無人機系統(tǒng)將于2016年開始列裝海軍并計劃到2019年引進68架。海軍還引進了少量MQ-8B“火力偵察兵”垂直起降型戰(zhàn)術無人機。2009年海軍與諾斯羅普格魯曼公司簽訂了再引進更多MQ-8B無人機的合同，金額不超過4000萬美元。最終這種無人機的總數(shù)將達到131架。

2007年海軍與諾斯羅普格魯曼公司簽訂了6.358億美元的合同，為“無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)驗證機”(UCAS-D)項目產(chǎn)生兩架驗證機。設立該項目是為了驗證艦載型無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)，并計劃在2013財年完成驗證。如驗證成功，海軍或許能在2025財年引進具備初步作戰(zhàn)能力的無人機戰(zhàn)斗機平臺。

2005年海軍與波音公司簽訂了1450萬美元的合同，開發(fā)“掃描鷹”小型戰(zhàn)術無人機系統(tǒng)(STUAS)的情報、監(jiān)視和偵察能力，用于執(zhí)行海軍遠征打擊大隊的各項任務和為波斯灣的油井平臺提供安全支援。之后海軍和海軍陸戰(zhàn)隊又招標發(fā)展自己的小型戰(zhàn)術無人機系統(tǒng)，為戰(zhàn)術機動決策和海軍艦只提供持續(xù)的情報、監(jiān)視和偵察支援。

蘭德公司受美國海軍作戰(zhàn)評估部(OPNAV N81)的委托，對海軍正在實施和計劃實施的無人機項目進行評估，對無人機最有前途的作戰(zhàn)應用形式進行分析。其重點將放在能在海軍艦只上使用的無人機方面。該評估報告還包括關于有人和無人機應用的不同觀點。該研究完成于2008年9月，并未包括美國國防部的全部無人機計劃。但該報告對有人和無人機在執(zhí)行海軍某些重要任務中潛在的優(yōu)缺點進行了分析。研究的目的是闡述海軍無人機系統(tǒng)的任務，以及無人機執(zhí)行這些任務的可行性。

該研究主要從技術、作戰(zhàn)風險和優(yōu)勢以及成本角度，根據(jù)海上作戰(zhàn)戰(zhàn)略需求來考慮無人機的應用，包括當今和未來有人和無人機在全頻譜作戰(zhàn)中的使用和海上任務需求。其重點是2015-2025年海軍無人機的應用，屆時將有幾款海軍無人機初具作戰(zhàn)能力，而且海軍也將擁有實用型無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)。

第二章當今無人機系統(tǒng)的使用和發(fā)展

如今，美國正在研制多款無人機系統(tǒng)或已將其應用于軍事目的。這里簡要介紹幾種有代表性的系統(tǒng)并在后面章節(jié)里對其中幾種系統(tǒng)進行詳細介紹。更多信息，包括全面的無人機系統(tǒng)清單可參閱國防部近期公布的《無人機系統(tǒng)路線圖》。

1.“全球觀察者”無人機系統(tǒng)

“全球觀察者”(Global Observer)是作為“聯(lián)合能力技術驗證” (JCTD)項目的一部分進行研制的高空長航時(HALE)平臺（見圖2.1）。該項目得到了美國特種作戰(zhàn)司令部、陸軍、空軍、國土安全部和海岸警衛(wèi)隊的資助，并主要由美國Aero-Vironment公司負責項目承包。該平臺使用液態(tài)氫混合動力發(fā)動機，有效載荷400磅，飛行高度65000英尺，續(xù)航能力大約一周，可用于執(zhí)行情報、監(jiān)視和偵察以及通信中繼任務。

2. RQ-4B “全球鷹”和RQ-4N廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)

RQ-4B “全球鷹”是在1998年完成首飛的較小的RQ-4A基礎上發(fā)展而來的高空長航時無人機系統(tǒng)（見圖2.2）。這種無人機的飛行高度在55000-60000英尺之間，續(xù)航能力28小時，有效載荷3000磅，巡航速度310節(jié)，目前已被空軍用作多傳感器情報、監(jiān)視和偵察平臺。目前機上裝有光電紅外線(EO/IR)和合成孔徑雷達(SAR)。Block-30新型機還將裝載信號情報(SIGINT)搜集裝置?？哲妼嶒炇疫€將為其研制稱之為“光譜紅外線成像技術試驗床”(SPIRITT)的高光譜成像(HSI)傳感器。此外還將發(fā)展“全球鷹”的通信中繼能力，如“戰(zhàn)場機載通信節(jié)點” (BACN)，這是“真實網(wǎng)關”(Objective Gateway)計劃的一部分。

“全球鷹”由諾斯羅普格魯曼公司生產(chǎn)，通過發(fā)射和回收單元(LRE)在無人機視距內(nèi)發(fā)射和回收，并由加州的比爾空軍基地的遙控任務控制單元(MCE)通過衛(wèi)星通信對其進行飛行控制?？哲娡ǔＪ褂糜腥笋{駛飛機的等級飛行員來控制無人機系統(tǒng)，但現(xiàn)在也在考慮通過專門渠道來培養(yǎng)無人機控制專業(yè)人員。

2003年海軍購買了兩架帶有光電紅外線和合成孔徑雷達的RQ-4A及相關地面控制和支援設備。這就是海軍的“全球鷹海上驗證” (GHMD)平臺，用以驗證海軍的無人機作戰(zhàn)概念(CONOP)和戰(zhàn)術、技術和程序(TTP)。海軍與制造商和實驗室合作，通過研發(fā)傳感器軟件來提高無人機在海上環(huán)境中的作戰(zhàn)能力，如海上移動目標指示器(MMTI)和逆合成孔徑雷達(ISAR)軟件模式。2008年諾斯羅普格魯曼公司承接了海軍的廣域海上監(jiān)視無人機項目，即：RQ-4N。這是一種海軍型“全球鷹”無人機，配有海軍專用的控制站，即：“戰(zhàn)術控制系統(tǒng)” (TCS)。空軍的RQ-4A和RQ-4B使用的是側視雷達，而海軍的RQ-4N則使用了360度全方位探測雷達。與空軍型不同，海軍的廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)能搜集全動態(tài)視頻信號(FMV)。廣域海上監(jiān)視系統(tǒng)是海軍更大計劃的一部分，包括有人駕駛P-8多任務海上巡邏機(MMA)和MQ-8 “火力偵察兵” 垂直起降型戰(zhàn)術無人機，以調(diào)整老舊的P-3“獵戶座”巡邏機和加強海軍的海上態(tài)勢感知能力。廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)操作人員將同P-8多任務海上巡邏機機組人員協(xié)同工作。包括RQ-4N在內(nèi)的所有“全球鷹”無人機都要在跑道上起降且不適宜用作艦載機。戰(zhàn)術控制系統(tǒng)將與RQ-4N和P-8共處同一個基地，P-8可直接從RQ-4N接收信息（二級通信）。第四章將對廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)的通信中繼應用進行探討。

3. MQ-1“捕食者”、MQ-1C“空中勇士”、MQ-9“死神”和“復仇者”無人機

1994年空軍開始進行MQ-1“捕食者”“高級概念技術驗證”，并于1997年正式成為空軍項目。這種無人機于1995年開始執(zhí)行監(jiān)視任務，2001裝備了“獄火”導彈，主要裝備空軍和陸軍。海軍購買了三架早期型號的MQ-1用于研究和發(fā)展。

MQ-1C “空中勇士”（見圖2.3）是的MQ-1改型機，使用柴油發(fā)動機并由陸軍的“通用地面控制站系統(tǒng)” (GCS)進行控制。這種無人機裝有光電紅外線傳感器、全動態(tài)視頻信號和合成孔徑雷達。機翼下裝有激光指示器和固定掛點，實用升限28000英尺，可外掛800磅載荷，續(xù)航能力約28小時，巡航速度60節(jié)。MQ-1C將裝備陸軍師級單位。陸軍通常使用操作員而不是等級飛行員來控制無人機，但也時常使用一級準尉來控制無人機。陸軍計劃由師級指揮官直接指揮無人機的戰(zhàn)場使用。除了MQ-1C外，陸軍的“通用地面控制站系統(tǒng)”還能控制其它無人機系統(tǒng)，包括“影子”無人機。

空軍的MQ-9 “死神”（即過去的“捕食者B”）是MQ-1的加大型，實用升限為50000英尺、續(xù)航能力24小時、巡航速度120節(jié)、機翼外掛硬點可攜帶3000磅載荷、內(nèi)載75磅載荷（見圖2.4）。該無人機裝有光電紅外線傳感器、全動態(tài)視頻信號裝置和合成孔徑雷達，主要用于獵殺時效目標。其起降是在無人機的視距鏈內(nèi)進行控制，飛行則由內(nèi)華達州的克里奇空軍基地進行遙控。目前裝備的所有型號的“捕食者”無人機都為岸基型，不能在航母上使用。

早在九十年代海軍就考慮將“捕食者”用來滿足其中空、中續(xù)航能力無人機需求。1996年海軍完成了無人機的海洋化研究。但海軍作戰(zhàn)部決定停止對空軍型“捕食者“的全海洋化改造，改為采用其中的數(shù)據(jù)接收和定位控制系統(tǒng)。1997年海軍向國會提交的一份文件稱，基于對“捕食者”海洋化研究的結果，“海軍決定停止研制能在航母和兩棲攻擊艦上發(fā)射和回收的‘捕食者’無人機”。在競標期間，洛克希德馬丁公司和通用原子公司提出了艦載型“水手”無人機方案來與諾斯羅普 格魯曼和波音公司競爭廣域海上監(jiān)視無人機項目。最終諾斯羅普格魯曼公司贏得了合同。海軍將引進一架空軍型MQ-9用以驗證傳感器和戰(zhàn)術、技術和程序。2005年美國海關和邊境保護局(CBP)引進了非武裝型MQ-9用以執(zhí)行邊境監(jiān)視任務。

“捕食者”將裝備一種稱之為“ACES-Hy”傳感器的“高光譜紅外線遠程成像傳輸系統(tǒng)”(SPIRITT HIS)。“捕食者”也是用于通信中繼的后選平臺，包括“戰(zhàn)場機載通信節(jié)點”( BACN)。

最新款“捕食者”是“捕食者-C”或稱“復仇者”（見圖2.5），2009年4月首飛，采用噴氣動力，外部設計可降低雷達反射面。

雖然“復仇者”尚處在早期發(fā)展階段，但據(jù)稱其續(xù)航能力和載荷能力與MQ-9 “死神”相當，帶有內(nèi)置武器艙和外部武器固定掛點。所使用的噴氣動力系統(tǒng)將使其飛得更高（60000英尺）更快。

4.無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)驗證機

2007年8月，諾斯羅普格魯曼公司獲得了艦載無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)技術驗證(UCAS-D)合同，研制一種能戰(zhàn)斗的無尾翼、隱身原型機平臺，到2013財年完成對航母艦載型無人機技術準備級(TRL)六級的成熟技術驗證，包括：

發(fā)射和回收，包括彈射器發(fā)射、復飛和攔阻著陸。

甲板處理和支援，包括遙控動力和無動力飛行甲板處理、加油/排油和保養(yǎng)。

飛行操作，包括空中加油和有人與無人機組隊飛行。

在隱身性能方面，驗證平臺將通過機身構造來減少雷達被動反射信號。正式使用平臺可能采用被動和主動探測信號減損技術，包括采用可吸收雷達信號的材料。

該無人機系統(tǒng)將不攜帶武器，除了驗證所需系統(tǒng)外也不安裝任何傳感器。海軍將通過無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)驗證機對體積相當于戰(zhàn)斗機的、具有隱身性能的無人機在廣泛環(huán)境中的作戰(zhàn)性能進行分析。如果測試成功，海軍將引進這種無人機系統(tǒng)，或稱之為“海軍無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)”(N-UCAS)。這種無人戰(zhàn)斗機在設計上參照了X-47B “飛馬”見圖2.6），可攜帶4500磅有效載荷，作戰(zhàn)半徑2100海里，在不加油的情況下可連續(xù)飛行6小時。此外還能將其用作情報、監(jiān)視和偵察平臺，將內(nèi)置武器換成油料。這樣它的作戰(zhàn)半徑就能達到5000海里、續(xù)航能力達到14小時并裝載建制傳感器從而成為純粹的情報、監(jiān)視和偵察平臺。這種情報、監(jiān)視和偵察無人機能將其中的一個武器艙用來裝載油料，將另一個武器艙用來裝載更多傳感器，如用以執(zhí)行海上監(jiān)視任務的雷達系統(tǒng)。這種配置的無人機的續(xù)航能力將小于純情報、監(jiān)視和偵察型無人機。[page]

第四章將對海軍無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)作進一步分析。

5. RQ-7 “影子”無人機系統(tǒng)

1999年美國陸軍選擇了“影子”無人機系統(tǒng)（見圖2.7）來為地面機動指揮官提供支援，海軍陸戰(zhàn)隊也在2006年將這種無人機系統(tǒng)用來替換其“先鋒”無人機系統(tǒng)。主要承包商是美國AAI公司。

“影子”無人機裝有自動起降系統(tǒng)，通過彈射器發(fā)射并能降落在飛機跑道上。這種無人機的續(xù)航能力為6小時，升限15000英尺，巡航速度60節(jié)并能攜帶60磅有效載荷。它通過視距鏈操作（無衛(wèi)星通信）并由陸軍的“通用地面控制站系統(tǒng)”進行控制。“影子”無人機裝有光電紅外線傳感器，未來型號還將裝載激光指示器。目前已研制出一種通信中繼系統(tǒng)來延長地面用戶的視距通信能力并能與不同的無線電鏈接。“影子”無人機的設計基于MQ-5B “獵人”，不能攜帶武器。“獵人”無人機是陸軍的偵察、監(jiān)視和目標定位(RSTA)專用平臺。在伊拉克戰(zhàn)場上“影子”經(jīng)常被用來執(zhí)行護送、保護和反簡易爆炸裝置(IED)任務。每個陸軍旅戰(zhàn)斗隊(BCT)都裝備了一套“影子”系統(tǒng)，包括4架無人機和兩個地面控制站。

6. MQ-8B “火力偵察兵”無人機系統(tǒng)

MQ-8B是垂直起降型戰(zhàn)術無人機(VTUAV)，主要承包商是諾斯羅普 格魯曼公司（見圖2.8）。“火力偵察兵”是陸軍“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)” (FCS)計劃的四級無人機(Category IV)，用以執(zhí)行偵察、監(jiān)視和目標定位(RSTA)任務。海軍也將這種無人機用于支援“濱海戰(zhàn)斗艦” (LCS)，尤其是用于支援濱海戰(zhàn)斗艦的反水雷、水面作戰(zhàn)和反潛作戰(zhàn)任務模塊。它還能使用不同配置的傳感器和武裝系統(tǒng)來支援這些任務模塊。它占用的空間小于MH-60多用途直升機并能在不同的軍艦甲板上起降。“火力偵察兵”的研發(fā)和使用與濱海戰(zhàn)斗艦密切相關。但由于濱海戰(zhàn)斗艦的交付延期，海軍明智地決定在其它戰(zhàn)艦上進行這種無人機的測試。“火力偵察兵”的實用升限為20000英尺，有效載荷600磅，巡航速度117節(jié)，續(xù)航能力至少6小時，裝有光電紅外線傳感器、激光指示器和測距儀。未來還將裝載海面搜索雷達、海上移動目標指示器或信號情報搜集系統(tǒng)，甚至可能研發(fā)聲納浮標監(jiān)測能力和延長視距通信的通信中繼能力。“火力偵察兵”的機翼下有武器掛架，可攜帶“獄火”導彈或“毒蛇”激光制導滑翔武器。未來還可能攜帶小型輕便的魚雷。該無人機使用視距通信并將從濱海戰(zhàn)斗艦上進行控制。海岸警衛(wèi)隊也表示對這種無人機系統(tǒng)感興趣。

7.波音“蜂鳥”無人機系統(tǒng)

波音A160T “蜂鳥”是下一代垂直起降型無人機系統(tǒng)（見圖2.9）。目前，該項目由美國國防高級研究項目局贊助，并計劃在近期進行試飛。這種無人機較“火力偵察兵”大，占地面積接近MH-60直升機，但它將飛得更高并具有更大的載荷，可從海上平臺起飛和實施廣域海上監(jiān)視任務。它能在15000英尺的高度盤旋，在30000英尺的高度巡航，有效載荷為300-1000磅，攜帶300磅載荷時續(xù)航能力為10小時，巡航速度60節(jié)。這款無人機也可用于執(zhí)行獵殺任務或在地面戰(zhàn)中為特種作戰(zhàn)部隊和海軍陸戰(zhàn)隊提供近距離空中支援。

8.“掃描鷹”無人機系統(tǒng)

“掃描鷹”是一種小型戰(zhàn)術無人機系統(tǒng)(STUAS)，擅長長航時飛行而不是載荷，可使用艦上發(fā)射和回收裝置（見圖2.10）。海軍陸戰(zhàn)隊在伊拉克將其用來為部隊提供保護，也可部署在軍艦上。“掃描鷹”是由Insitu集團和波音公司聯(lián)合研制的產(chǎn)品。目前波音公司向海軍和海軍陸戰(zhàn)隊出租這種無人機。

“掃描鷹”的有效載荷為13磅，續(xù)航能力至少15小時（驗證飛行時曾飛過29小時），巡航速度49節(jié)。它通過氣動彈射器進行發(fā)射并用“天鉤”(SkyHook)回收。它能在多種艦船上使用，包括沒有任何飛行甲板的艦船，也能在偏遠、簡陋的地區(qū)使用。它通過視距數(shù)據(jù)鏈進行操作，裝有光電紅外線傳感器。波音公司正與ImSAR公司合作為其研制一種小型合成孔徑雷達，還與美國國防威脅降低局(Defense Threat Reduction Agency ,DTRA)合作，作為“先進技術驗證”計劃的一部分研制一種具備生化武器探測能力的“掃描鷹”無人機。這種無人機將安裝銥星數(shù)據(jù)鏈使其具備超視距通信能力。

9.“綜合者”無人機

波音/Insitu公司還將研制一種載荷量比“掃描鷹”更大的“綜合者”無人機。“綜合者”是Insitu公司無人機系列中的下一個計劃。與“掃描鷹”相比，這種無人機的航程、載荷、升限、航速和體積都有所增加（見表格2.1）。“綜合者”將能執(zhí)行目前“掃描鷹”所執(zhí)行的任務而且能力會更強。但由于“綜合者”的翼展增加了57%、機身長度增加了85%，因此有人擔心它能否在與“掃描鷹”相同的艦船甲板上使用。同樣，由于載荷重量的增加和空重增加了兩倍，人們擔心在用“天鉤”回收時是否會對操作人員、無人機和軍艦構成安全隱患。如果這些問題得以解決，那么“綜合者”無人機就能成為海軍的海上控制和戰(zhàn)術情報、監(jiān)視和偵察后選無人機，并在執(zhí)行長航時任務方面對其它無人機起到補充作用。

據(jù)Insitu公司介紹，為解決“掃描鷹”和“綜合者”的發(fā)射與回收問題，公司對氣動發(fā)射系統(tǒng)進行了改進，縮小了占地面積并使用體積不變但能力更強的“天鉤”來回收無人機系統(tǒng)。為解決無人機會掛住“天鉤”的問題，Insitu公司改動了襟翼螺栓，使其在掛住和損壞無人機襟翼之前會自動脫落。在無人機收回后這些螺栓能輕易地裝回原位。

“掃描鷹”或“綜合者”以及其它承包商提出的方案可能成為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊小型無人機系統(tǒng)/2級無人機采辦種類(ACAT)計劃在發(fā)展與驗證(SDD)階段的后選平臺。

10. RQ-11 “大烏鴉”無人機系統(tǒng)

RQ-11“大烏鴉”是2002年開發(fā)的一種手拋發(fā)射小型無人機系統(tǒng)（見圖2.11），用來在營以下單位為部隊提供保護，廠商是AeroVironment公司。美國陸軍、特種作戰(zhàn)司令部、空軍和海軍陸戰(zhàn)隊已裝備了數(shù)千架這種無人機。“大烏鴉”的升限為14000英尺、有效載荷1磅、續(xù)航能力1.5小時，裝有光電紅外線傳感器。它能從地面控制站通過視距鏈進行遙控，或通過全球定位系統(tǒng)(gps)自動飛行。

12.“美洲獅”無人機

“美洲獅”是一種手拋發(fā)射小型無人機系統(tǒng)，目前有兩種型號：一種用于海上，另一種用于陸地。這種無人機由AeroVironment公司開發(fā)，潛在用戶包括特種作戰(zhàn)部隊和陸軍（見圖2.12）。“美洲獅”無人機的升限為10000英尺，有效載荷2-4磅，續(xù)航能力2小時。[page]

第三章無人機的性能優(yōu)點和缺點

一、無人機的潛在優(yōu)點

無人機的性能特點使其能在不適合有人駕駛飛機的環(huán)境中使用，如“危險”、“骯臟”、“枯燥”、“苛刻”或“特殊”的環(huán)境。

危險任務通常與人員死傷有關，如利用假目標來引誘敵防空系統(tǒng)暴露其位置。無人機在執(zhí)行這類任務時可能損失飛機但不會有人員傷亡。在高危險環(huán)境中使用武裝平臺來尋找和摧毀敵目標也屬于這類別。在伊拉克和阿富汗的反恐行動中，“捕食者”無人機被證明是很有效的持續(xù)武裝偵察平臺。

“骯臟”任務屬于危險任務范疇。典型例子包括探測核、生、化和放射性物質。

“枯燥”任務就是那些重復性的、令人厭煩的和適合自動完成的任務，如重復監(jiān)視輸油管道線或邊境安全。對于這類任務無人機在很大程度上可自動完成，而地面操作員和分析員則可通過頻繁輪換來保持旺盛的精力，在不收回無人機的情況下使任務持續(xù)下去。

“苛刻”任務是需要超出人類所能承受的速度、精度、難度、可靠性或持續(xù)性來完成的任務。典型的例子是高頻率使用無人機（如“全球鷹”）來執(zhí)行高空、長航時情報、監(jiān)視和偵察任務。使用無人機來完成這類任務可使飛行員免除長時間工作的辛勞。高空作業(yè)還容易使飛行員患減壓病。沒有飛行員的重量和體積，無人機的航程、載荷和生存性能就有可能超過有人駕駛飛機，因為在這方面往往取決于能否多攜帶一點燃油。

“特殊”任務是不適合有人駕駛飛機來完成的其它任務。例如，許多偵察任務需要小型戰(zhàn)術無人機來完成而不能由有人駕駛飛機來完成，因為后者不能隨身攜帶。

二、無人機的潛在缺點

在對GPS衛(wèi)星定位、導航和定時(PNT)信息和對通信資源的依賴性方面，我們在有人駕駛和無人機之間作一個比較。

（一）對GPS的依賴性

GPS衛(wèi)星和用戶設備很容易受到多種形式的威脅，包括動能威脅和電子威脅。這種威脅和對抗措施是有案可查的?，F(xiàn)代軍用飛機，無論是有人還是無人機，都要依靠GPS的定位、導航和定時信息來執(zhí)行各種任務，包括：

導航。GPS通常與慣性導航系統(tǒng)(INS)結合使用。

精確瞄準。GPS常常與照相測量系統(tǒng)結合使用，如“捕食者”無人機使用的用于精確制導彈藥的“多重圖像座標提取”(MICE)系統(tǒng)。

傳感器和天線瞄準。例如，合成孔徑雷達天線就使用GPS接收機來協(xié)助運動補償。

通信和探測同步。例如，GPS定時信息可用于讓使用跳頻擴頻技術的通信系統(tǒng)保持同步，或用于碼分多址連接。

有人駕駛飛機的優(yōu)點在于，機組人員可在沒有GPS的情況下在機上提供態(tài)勢感知和決策信息來協(xié)助完成任務。在某種程度上，傳感器和機載處理程序也可使無人機具備這些能力，但這要么會增加將探測信息發(fā)給地面操作員的通信資源負擔，要么需要具備很高的自動化決策能力。

許多無人機系統(tǒng)都比有人駕駛飛機更依賴于GPS系統(tǒng)。例如，某些無人機必須依靠GPS的定位才能起飛。另一些無人機的編程則要靠GPS來實現(xiàn)自動返回。但這些問題可通過工程運作來加以解決，如在起飛前通過技術手段來加載定位信息，或在沒有GPS信號時使用其它編程方式。因此，我們認為未來的有人和無人機在定位、導航和定時方面都同樣于依賴GPS。

總之，如果說GPS很容易受到種種威脅的話，那么這同樣也是有人和無人機所面臨的威脅，因為這兩種飛機都同樣依賴于GPS所提供的定位、導航和定時信息。雖然無人機也依賴于GPS的定位、導航和定時信息，但與有人駕駛飛機相比，在沒有定位、導航和定時資源時，無人機更依賴于通信資源或自動化程度。

（二）對通信系統(tǒng)的依賴性

許多無人機系統(tǒng)——包括空軍的RQ-4B“全球鷹”、海軍的RQ-4N “廣域海上監(jiān)視”無人機、“捕食者”和海軍無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)驗證機——都要依靠衛(wèi)星通信系統(tǒng)來實施指揮與控制以及將傳感器搜集到的數(shù)據(jù)發(fā)回地面進行處理。與GPS一樣，通信衛(wèi)星也容易受到各種威脅，包括動能威脅和噪音干擾威脅。從圖3.1可看出使用Intelsat 706商用通信衛(wèi)星Ku波段上行傳輸模式的無人機所面臨的干擾威脅。圖中顯示，無人機位于通信衛(wèi)星接收天線的主波束范圍內(nèi)。根據(jù)合理的推斷，在沒有干擾威脅時，通信衛(wèi)星的轉發(fā)器可支持約36兆比特/秒的數(shù)據(jù)率，提供質量較好的服務。但在衛(wèi)星受到地面干擾機的干擾時，可獲得數(shù)據(jù)率在干擾機全向相等輻射功率(EIRP)的干擾下發(fā)生了變化（見圖3.2）。

從圖中我們可以看出，即便是1兆瓦的干擾器對接收天線主波束的影響也足以將可獲得數(shù)據(jù)率降低50%并影響到正常服務質量。但只有“接收機”才易受到干擾。所以，衛(wèi)星與無人機之間的下行傳輸并不一定會受到干擾器的影響。

與GPS的情況不同，無人機比有人駕駛飛機更依賴于通信資源，對那些使用諸如高分辨率凝視模式（spot mode）搜索合成孔徑雷達或光電紅外線、廣域搜索(WAS)合成孔徑雷達或光電紅外線、全動態(tài)視頻信號或高光譜成像傳感器來搜集大量圖像情報(IMINT)的無人機來說尤其如此。我們對這些傳感器和傳感模式的最高數(shù)據(jù)率進行了估算，并用這些數(shù)據(jù)率來衡量對通信資源的依賴性。我們估算的數(shù)據(jù)率并不針對具體的系統(tǒng)，而是基于第一原則進行分析的、與傳感器和傳感模式相關的數(shù)據(jù)率。估算結果見圖3.3。

從圖中我們可以看出，非壓縮圖像的最高數(shù)據(jù)率范圍在幾十到幾千兆比特每秒之間。壓縮數(shù)據(jù)可以減少對數(shù)據(jù)率的要求，但（有損耗的）壓縮可導致圖像變形，從而降低了圖像的可解讀性。根據(jù)“國家圖像解讀等級”和“聯(lián)合圖像專家組” (JPEG)標準，合成孔徑雷達、光電圖像可壓縮到10:1的比率而不出現(xiàn)明顯的減損。10:1的壓縮比率常用于合成孔徑雷達、光電和紅外線圖像；20:1的壓縮比率常用于全動態(tài)視頻圖像（另一種全動態(tài)視頻數(shù)據(jù)率的減化方式是幀率減化，這種技術有時也用于使用無須壓縮數(shù)據(jù)的模擬通信傳輸?shù)男⌒蜔o人機系統(tǒng)）。

噪音干擾能大大降低無人機、地面控制站和信息處理中心之間的衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)率。有人駕駛飛機則可以在機上進行所有控制和信息處理工作，但最好是將數(shù)據(jù)發(fā)回地面進行進一步處理和融合。

機組人員也可通過有選擇地向地面發(fā)回所需數(shù)據(jù)來減少整個數(shù)據(jù)率需求。在某種程度上，自動化可以提高無人機的這一能力。例如，無人機上的自動目標顯示(ATC)系統(tǒng)可用來搜集圖像信息，只有在圖像中含有目標信息時才將其發(fā)回地面進行處理。另一種方法是將自動目標顯示系統(tǒng)用來挑選圖像的壓縮比率，盡量壓縮那些可能含有目標信息的圖像數(shù)據(jù)。遺憾的是，這些方法將取決于自動目標顯示系統(tǒng)的性能，而這種技術還處于研發(fā)階段。當然，有人和無人機也可以將數(shù)據(jù)儲存起來直到返回地面后再進行分析，或通過低數(shù)據(jù)率發(fā)送，但這就降低了情報的時效性，也不能根據(jù)所搜集到的情報來執(zhí)行實時任務。

總之，無人機比有人駕駛飛機更依賴于通信資源，尤其是使用多傳感器來執(zhí)行情報、監(jiān)視和偵察任務的無人機。我們認為這就是無人機的一大弱點，尤其是在高威脅環(huán)境中執(zhí)行任務的無人機。若能針對這一弱點來加以改進，保證強大的通信能力，美軍或許就能充分發(fā)揮無人機的優(yōu)點，尤其是在執(zhí)行“骯臟”、“枯燥”和“危險”任務時。

第四章海軍無人機系統(tǒng)的應用

近期一些關于無人機的研究文章提出了許多無人機的應用方法，如《2005-2030年無人機系統(tǒng)路線圖》、《2007-2032年無人機系統(tǒng)路線圖》和《2003年空軍科學顧問委員會無人機研制報告》等。表格4.1對這些應用方法進行了歸納。

在以下章節(jié)里我們對海軍正在實施或計劃實施的無人機項目提出了最佳應用方式。我們尤其對海軍無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)進行了深入分析并提出了具體建議，對RQ-4N廣域海上監(jiān)視系統(tǒng)、海軍垂直起降型無人機和小型戰(zhàn)術無人機系統(tǒng)進行了廣泛分析并提出了建議。

一、RQ-4N廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)

作為對P-3“獵戶座”海上巡邏機投資調(diào)整的一部分，RQ-4N廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)在加強海上情報、監(jiān)視和偵察能力方面擔負了非常明確的任務。RQ-4N裝有多種傳感器，具備持續(xù)的情報、監(jiān)視和偵察能力。在主要作戰(zhàn)行動中它將在交戰(zhàn)前執(zhí)行偵察和戰(zhàn)場情報準備任務。在非常規(guī)戰(zhàn)爭中它將用來探測敵軍的動向。

雖然RQ-4N的主要任務是持續(xù)情報、監(jiān)視和偵察，但也可將其用于執(zhí)行通信中繼任務。最初小批量生產(chǎn)的無人機可能裝有基本的通信中繼裝置，為今后能力更強的通信中繼螺旋式發(fā)展留有余地。我們在這一章節(jié)為通信中繼應用制定了一個作戰(zhàn)概念，對相關通信中繼載荷的設計特征進行了描述。這一任務很適合RQ-4N無人機，并假設該中繼平臺具有同樣的高空性能。

我們?yōu)樘窖筘熑螀^(qū)制定了一個作戰(zhàn)概念，因為對海軍來說這是一個重要戰(zhàn)區(qū)，海軍需要同艦隊保持大量的通信聯(lián)絡。也可根據(jù)該作戰(zhàn)概念來提供高數(shù)據(jù)速率以支援該責任區(qū)廣泛的作戰(zhàn)行動，無論是在衛(wèi)星通信條件很差的地區(qū)開展人道主義和災害救援，還是在衛(wèi)星通信受到干擾或受到動能武器威脅的地區(qū)實施海上封鎖任務。

我們假定在受到干擾的情況下高數(shù)據(jù)率衛(wèi)星通信上行傳輸受到了限制或無法使用。我們將為通信中繼系統(tǒng)擬定一個作戰(zhàn)概念，運用55000英尺高的空中平臺來在西太平洋和東亞地區(qū)的地面干擾機視距外和動能武器威脅之外與地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星建立鏈接。我們估計，位于西經(jīng)151度的衛(wèi)星將能超出該地區(qū)多數(shù)國家的地面干擾和動能武器威脅范圍，但卻在珍珠港、關島海軍基地和美國大陸部分地區(qū)的視距范圍內(nèi)。這顆衛(wèi)星也處于距臺灣東岸以東650海里的水面艦只和航母戰(zhàn)斗群的視距范圍內(nèi)。我們估計，三架空中平臺就能為距衛(wèi)星4700海里的陣地提供鏈接。例如，它能鏈接到位于臺灣以東50海里的中繼站。

該作戰(zhàn)概念已體現(xiàn)在了圖4.1中。圖中的“中繼1”可為斜距170海里外的水面艦只或斜距256海里、55000英尺高的空中平臺提供高數(shù)據(jù)率通信上行鏈接。這一能力可用于完成多種任務，如為艦船、有人或無人攻擊平臺（包括海軍無人戰(zhàn)斗機）、高空情報、監(jiān)視和偵察平臺和地面上的海軍陸戰(zhàn)隊提供通信資源。敵人是很難用陸基或?；蓴_器來攻擊中繼接收機的，因為他們必須定位和跟蹤無人機，并處于接收天線主波束視距范圍內(nèi)或使用大功率干擾器，而使用大功率干擾器則很容易被美軍探測到并對其實施攻擊。

接著，我們使用附錄中描述的通信鏈接預算方程式得出了戰(zhàn)區(qū)中繼系統(tǒng)Ku波段收發(fā)機和天線的特征。

我們假設通信衛(wèi)星的性能和Intelsat 706衛(wèi)星的性能類似?？罩兄欣^站之間的空對空鏈接使用9英寸拋物面天線，空中中繼站與衛(wèi)星接收機之間使用48英寸碟形天線，如目前RQ-4B“全球鷹”無人機使用的天線。收發(fā)機的要求依空對衛(wèi)星鏈接而定。我們發(fā)現(xiàn)，功率為720瓦的收發(fā)機可以提供100兆比特/秒的上行鏈和正常的服務。我們根據(jù)相同衛(wèi)星通信載荷的無線電頻率輸入功率參數(shù)，對收發(fā)機的體積、重量和輸入功率進行了估算，得出的結果是收發(fā)機需要具備約3.7千瓦的輸入功率、270磅的重量和14800立方英寸的體積。

通信中繼載荷的3.7千瓦輸入功率或許是一架無人機平臺（如廣域海上監(jiān)視無人機）載荷總輸入功率的主要部分。目前的RQ-4B“全球鷹”可提供的載荷功率約為25千伏安培(kVA)。但我們發(fā)現(xiàn)空對空鏈接只需要約10瓦的無線電頻率功率以及不到200瓦的輸入功率。因此，只有衛(wèi)星上行鏈的中繼站才需要整個通信中繼中的大部分輸入功率。我們也從圖4.1中看出，大多數(shù)中繼站都遠離戰(zhàn)區(qū)，戰(zhàn)區(qū)里的其它傳感器都派不上多大用場。因此，無人機平臺不需要使用傳感器，而可以把輸入功率用到通信中繼方面來。

二、海軍無人戰(zhàn)斗機應用詳解

海軍無人戰(zhàn)斗機(N-UCAS)的隱身性能使其很適合用于高危險作戰(zhàn)環(huán)境，在這方面它比同級別的有人駕駛飛機更具優(yōu)勢，因為沒有人員生命危險。但是，正如前面所述，無人機高度依賴于數(shù)據(jù)鏈，這使它們很容易受到干擾，其通信資源也容易受到動能武器攻擊。對通信系統(tǒng)的高度依賴還需要具備比有人駕駛飛機更大的主動傳輸功率，這就使得無人機更易受到敵防空系統(tǒng)的探測、跟蹤和攻擊。鑒于這些原因，我們對海軍無人戰(zhàn)斗機的潛在通信需求進行了分析。

（一）低截獲概率戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈特點分析

數(shù)據(jù)率峰值需求取決于傳感器數(shù)據(jù)速率。從圖3.3中我們可以看出，6兆比特/秒就足以支持任何一種傳感器和模式（單獨的而非同時的），包括按20:1比率壓縮的全動態(tài)視頻信號、按10:1比率壓縮的廣域搜索模式合成孔徑雷達、逆合成孔徑雷達（用于海上目標分類）、海上移動目標指示器或電子情報(ELINT)系統(tǒng)。傳感器資源可用于提供飛機控制所需之態(tài)勢感知以及情報搜集。表格4.2列出了總數(shù)據(jù)率需求，包括傳感器所需之6兆比特/秒和其它數(shù)據(jù)率需求。很明顯，數(shù)據(jù)率需求取決于表格中隱身無人機系統(tǒng)的8兆比特/秒返回鏈路。

接著，我們設計了低截獲概率返回鏈接特征來支持該數(shù)據(jù)率。這或許不是最佳設計，但能幫助我們對海軍無人戰(zhàn)斗機的低截獲概率鏈接的弱點進行分析。高頻常常被用于低截獲概率，因為它們產(chǎn)生的窄波使敵人難以獲得主波的視距，同時也使我們能獲得更高的數(shù)據(jù)率。但是，高頻也比低頻更容易受到大氣和陰雨天氣的影響。我們的概念設計選擇了20千兆赫來折衷優(yōu)缺點。在隱身無人機系統(tǒng)的天線方面，相控陣天線具有潛在的優(yōu)勢，如通過空間濾波來減少干擾，其構造也更容易達到隱身要求。我們認為一個15×15、總功效為40%的矩陣就能獲得24分貝的天線增益。低截獲概率的另一種重要設計是波形。在無線電頻率功率和頻譜效率之間進行折衷。在低截獲概率應用方面，最好選擇需要較小功率和能接收較低頻譜效率的波形。我們選擇的是64-ary波形。我們確定需要多大無線電頻率功率才能鏈接到距海軍無人戰(zhàn)斗機227海里的通信中繼站，如廣域海上監(jiān)視無人機。通信中繼站的大孔徑天線很適合用來取得低截獲概率。我們假設使用48英寸衛(wèi)星通信天線，但在空對空應用時存在著天線瞄準的技術問題。另一種選擇是使用具有同樣增益的大孔徑相控陣天線。通過這些假設我們認為，海軍無人戰(zhàn)斗機的無線電主動發(fā)射功率為248毫瓦（不包括天線增益）。

至于這種數(shù)據(jù)鏈在敵被動電子情報探測系統(tǒng)面前可能出現(xiàn)的弱點則需要進行更高級的分析。但是，圖4.2已表明了從地面接收到的海軍無人戰(zhàn)斗機的斜距信號功率。這一結果的假設條件是接收到的信號低于全向輻射功率10分貝。例如，我們從地面接收到的GPS衛(wèi)星信號功率低于噪音層。我們發(fā)現(xiàn)從海軍無人戰(zhàn)斗機接收到的信號功率低于GPS信號功率。至于這一信號在敵被動探測系統(tǒng)面前有何弱點還需作進一步分析。海軍無人戰(zhàn)斗機的8兆比特/秒數(shù)據(jù)率分布在80兆赫的帶寬上并使用跳頻；敵人不一定知道要在哪個頻段上去截獲信號。

我們的設計特征只是一個概念。還須對低截獲概率戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈性能作進一步分析以便對實用系統(tǒng)和潛在威脅進行評估。但我們相信，我們的研究結果表明，發(fā)展一種有效的低截獲概率戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈來讓海軍無人戰(zhàn)斗機在高威脅環(huán)境中作戰(zhàn)是很有可能的。

接下來，我們假設已具備這種數(shù)據(jù)鏈，并在以下幾個方面將其應用到海軍無人戰(zhàn)斗機上：

突防打擊

突防情報、監(jiān)視和偵察

通信情報搜集

電子發(fā)報搜集

空中格斗

空中電子攻擊

敵防空系統(tǒng)壓制

近距離空中支援

核、生、化和放射性武器探測

除此之外海軍無人戰(zhàn)斗機還能執(zhí)行許多其它任務，如巡航導彈防御。但由于篇幅限制，在這里就不一一例舉了。

1.突防打擊

縱深突防打擊無論對有人還是無人機來說都具有挑戰(zhàn)性。假設需要通過縱深突防去攻擊的目標受到了嚴密的防備。飛機需要通過盤旋來尋求攻擊移動目標的機會。然而，突防飛機在目標上空盤旋的時間越長，敵地對空導彈將其擊落的機會就越大。突防飛機需要通過變換飛行路線來應對防空系統(tǒng)，盡管這樣可能會使其暴露在其它防空導彈面前。

無人戰(zhàn)斗機的機身可以設計成隱身結構。此外，與有人駕駛飛機相比，海軍無人戰(zhàn)斗機還具備兩個優(yōu)點，即：航程更遠和沒有人員生命危險。在不進行空中加油的情況下，海軍無人戰(zhàn)斗機的飛行距離是F-35C戰(zhàn)斗機1400海里的兩倍以上。與F-35C不同，海軍無人戰(zhàn)斗機是亞音速飛機。但這不一定是個劣勢，因為亞音速隱身無人機可減少雷達反射截面。無人機的另一個用途是可以為有人駕駛飛機提供超視距目標定位支援。海軍無人戰(zhàn)斗機的缺點是需要通過主動通信來與地面操作員聯(lián)絡。主動通信信號更容易被敵防空系統(tǒng)探測到。但使用低截獲概率戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈可以減輕這一弱點。

我們建議將海軍無人戰(zhàn)斗機用于執(zhí)行突防打擊任務，我們同時也要再次強調(diào)，低截獲概率戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈對無人機的突防打擊應用很重要。[page]

2.突防情報、監(jiān)視和偵察

海軍無人戰(zhàn)斗機更適合用于執(zhí)行突防打擊任務而不是情報、監(jiān)視和偵察任務，因為所搜集到的信息要么必須儲存到無人機脫離威脅環(huán)境后再進行處理，要么通過通信鏈發(fā)回地面，而這樣無人機就容易被敵人探測到。在有人駕駛飛機上，機組人員可以直接處理所收集到的信息，或至少通過篩選后再傳回地面。在可能的情況下，有人和無人機最好通過被動手段來獲取情報、監(jiān)視和偵察信息。總之，由于在向地面發(fā)送信息時容易受到探測和攻擊，因此與突防情報、監(jiān)視和偵察相比，海軍無人戰(zhàn)斗機更適合執(zhí)行突防打擊任務。

3.通信情報搜集

信號情報通常由非隱身飛機在防區(qū)外進行搜集。很多有人駕駛飛機都能搜集信號情報，包括海軍的EP-3E和空軍的“聯(lián)合鉚釘”偵察機。

信號情報可分為兩類，即通信情報(COMINT)和電子情報(ELINT)。通信情報是被動搜集情報，所搜集到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品需要進行人工分析，對無人機來說，數(shù)據(jù)產(chǎn)品必須以高數(shù)據(jù)率（20兆比特/秒）發(fā)送給地面分析員，或儲存到返回基地后再處理，這樣就會降低情報的時效性。

海軍無人戰(zhàn)斗機不太適合執(zhí)行通信情報搜集任務，因為將信息發(fā)給地面站所使用的主動信號降低了無人機的隱身性能；而有人駕駛飛機則具備在機上處理通信數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

4.電子情報搜集

電子情報主要通過被動獲取雷達信號來搜集。電子情報是突防飛機用以自我保護的早期預警雷達的重要組成部分。無人機的機上處理系統(tǒng)可用于探測、識別和定位電子情報發(fā)射源。與原始信號數(shù)據(jù)不同，電子情報發(fā)射機的特征和位置可機外傳送。這就大大減少了將情報傳送到地面站所需之主動發(fā)射信號功率，因為其數(shù)據(jù)率通常將小于100千比特/秒。如果原始信號數(shù)據(jù)必須在機外分析（如有時搜集到不明類型的發(fā)射源發(fā)射的信號時），那就要儲存到返回時再分析，只有發(fā)射機的特征和位置才能實時傳送。

海軍無人戰(zhàn)斗機或許可用于搜集電子情報，因為所需數(shù)據(jù)率和主動發(fā)射信號比通信情報低。正如前面所述，電子情報的數(shù)據(jù)率要求在海軍無人戰(zhàn)斗機允許的范圍內(nèi)。我們知道，諾斯羅普格魯曼公司為包括RQ-4B“全球鷹”和“捕食者”在內(nèi)的無人機研制了各種機載信號情報載荷(ASIP)傳感器和LR-100 電子情報傳感器。

5.空中格斗

與機動性很強的敵機進行空對空戰(zhàn)斗，或“空中格斗”，在目前不適合用于無人機，因為地面控制員的態(tài)勢感知反應時間都不夠。有人駕駛飛機飛行員的反應時間約為200毫秒，對于無人機來說這個反應時間目前幾乎是不可能的。地面控制員態(tài)勢感知所需的數(shù)據(jù)率也很高，而且一旦通信信號中斷就會給無人機帶來災難性后果。

如果是通過通信衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)鏈接，那么僅是傳播延遲就會使反應時間從200毫秒延長到600毫秒。無人機可以設計為對其傳感器搜集到的信息自動作出反應，但目前還沒有能用于此目的的成熟的自動化技術，發(fā)展這種技術難度很大。

無人機或許能用于執(zhí)行其它空對空作戰(zhàn)任務，如攻擊機動性不強的高價空中目標，如轟炸機或情報、監(jiān)視和偵察飛機，但這些目標大多都有戰(zhàn)斗機護航。

將無人機用于空中格斗的最佳方式是與有人駕駛飛機組成聯(lián)合編隊。諸如海軍的F-35等有人駕駛飛機可帶領無人機實施作戰(zhàn)，并為無人機的武器使用進行“指導”?？傮w上，無人機只是為有人駕駛飛機提供更多武器彈藥。無人機可設計為跟隨有人駕駛飛機作戰(zhàn)并在接到指令時對指定目標開火。這樣就對F-35戰(zhàn)斗機飛行員提出了更高要求，而且還要克服許多技術問題。

總之，我們不建議將海軍無人戰(zhàn)斗機用于執(zhí)行空中格斗任務。在未來，隨著自動化技術的發(fā)展、有了新的作戰(zhàn)概念和具備了有人和無人機系統(tǒng)的組隊能力后，無人機或許能用于執(zhí)行空中格斗任務。但現(xiàn)在還有許多挑戰(zhàn)。因此，我們認為在2025年以前海軍無人戰(zhàn)斗機不可能用于執(zhí)行空中格斗任務。

6.機載電子戰(zhàn)

在機載電子戰(zhàn)方面，美國海軍目前使用的是EA-18G “咆哮者”電子戰(zhàn)飛機，空軍使用的是裝有電子戰(zhàn)吊艙的F-16改裝飛機。和F/A-18戰(zhàn)斗機一樣，EA-18G是艦載型飛機。但和F/A-18不同的是，EA-18G同時裝有武器系統(tǒng)和電子戰(zhàn)吊艙。

海軍無人戰(zhàn)斗機的隱身性能使其能接近威脅并出其不意地發(fā)動電子攻擊。但是，電子攻擊需要發(fā)射大功率電子信號；一旦發(fā)射大功率信號，無人機的隱身性能就蕩然無存。此外，電子戰(zhàn)吊艙的體積、重量和能耗也是很大的。例如，EA-18G “咆哮者”使用的電子戰(zhàn)吊艙重2200磅，需要37千伏電力來運作。要將EA-18G的電子戰(zhàn)吊艙設計為隱形吊艙是很困難的。最后，還要通過精心設計來避免無人機出現(xiàn)自我干擾情況。

因此，我們認為海軍無人戰(zhàn)斗機執(zhí)行電子戰(zhàn)任務的能力很有限。無人機可以用于在高威脅環(huán)境中執(zhí)行某些特殊的攻擊任務，以便充分發(fā)揮其隱身優(yōu)勢來發(fā)動突然襲擊。由于電子戰(zhàn)設備很難做到隱身，加之可能會對無人機數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)生的自我干擾，無人機將不可能具備像EA-18G那樣的廣泛的電子戰(zhàn)能力。當然，在這里不可能詳盡地研究電子戰(zhàn)的所有形式，如電子保護等。

7.壓制敵防空系統(tǒng)

壓制敵防空系統(tǒng)(SEAD)包括使用電子攻擊平臺和武器系統(tǒng)。美國海軍的EA-18G “咆哮者”就裝有武器系統(tǒng)。目前的反輻射導彈，包括AGM-88高速反輻射導彈(HARM)和AGM-88E先進反輻射導彈(AARGM)，都具有超過2000公里/小時的航速和90公里以上的射程。其它武器還包括AIM-120先進中程空空導彈(AMRAAM)、AGM-154 “聯(lián)合防區(qū)外武器”和集束炸彈等。

海軍無人戰(zhàn)斗機的隱身性能使其能夠接近敵防空系統(tǒng)。這有助于縮短攻擊鏈和提高壓制成功率。執(zhí)行這一任務對有人駕駛飛機來說很危險，但無人機則具備更多優(yōu)勢。需要指出的是，裝備了武器系統(tǒng)后無人機的隱身性能將受到影響，因為需要打開武器艙門。無論是有人還是無人機都面臨同樣的問題。隱身性能一旦降低，被發(fā)現(xiàn)的機率就會增加，但此時攻擊任務已經(jīng)實施。

因此，我們建議可將海軍無人戰(zhàn)斗機用于執(zhí)行敵防空系統(tǒng)壓制任務。裝載了武器系統(tǒng)、具備有限電子攻擊能力的隱形無人戰(zhàn)斗機將具有能接近目標和沒有人員危險的優(yōu)勢。

8.近距離空中支援

目前，有人和無人機系統(tǒng)都能執(zhí)行近距離空中支援任務。美國空軍在伊拉克和阿富汗都使用“MQ-9死神”無人機來執(zhí)行近距離空中支援任務。在執(zhí)行這一任務時，無人機的長航時能力是一大優(yōu)點。雖然目前還沒有將隱形飛機用于執(zhí)行這一任務，但未來或許需要使用隱形平臺來執(zhí)行這一任務。我們建議將海軍無人戰(zhàn)斗機用于執(zhí)行近距離空中支援任務。

9.核、生、化和放射性物質探測與跟蹤

探測核、生、化和放射性威脅是一項“骯臟”的任務。探測任務可能在這些武器使用前或使用后實施。使用后要比使用前更容易探測到。例如，在敵實施攻擊后立即飛過可疑區(qū)域上空的污染層來搜集樣本，或通過傳感器在遠處分析被污染空氣的成份，就能探測出是否有這類物質并對其進行跟蹤。

可使用放射和熱信號來探測某些放射性和核威脅，通過光譜分析來探測某些化學和生物威脅。例如，可使用高光譜成像(HSI)系統(tǒng)來分析被污染空氣中的光譜成份，并與已知的光譜進行比較，看其是否存在生化成份的可能，如假設檢驗法。某些成份可能沒有獨特的光譜特征，因此會導致錯誤警報。

高光譜成像系統(tǒng)通常包含有多個傳感器，每個傳感器都能探測不同的光譜成份。例如，該系統(tǒng)的多個傳感器可分別探測甚近紅外線(VNIR)光譜（波長為0.4到1微米）、短波紅外線(SWIR)光譜（波長為1至3微米）、中波紅外線(MWIR)光譜（波長為3到6微米）和長波紅外線(LWIR)光譜（波長為6到14微米）。這些傳感器搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)高光譜成像系統(tǒng)整合后就能得出一個具有幾百個不同像素子帶的圖像。如表格4.3所示，生化武器成份的光譜一般都在長波紅外線光譜中段范圍內(nèi)。遺憾的是，適合飛機使用的長波紅外線傳感器通常都比其它光譜范圍的傳感器更難研制。其原因是，長波紅外線傳感器的光波更大更重，在動態(tài)環(huán)境中的特征不太明顯，因為它們對振動很敏感。此外，雖然高光譜成像系統(tǒng)使用的是被動傳感模式，但由于長波紅外線傳感器的光波增大，飛機的生存能力也將受到影響。

將高光譜成像系統(tǒng)用于海軍無人戰(zhàn)斗機的最大挑戰(zhàn)或許是對傳感器搜集到的大量數(shù)據(jù)進行處理。如圖3.3所示，與高光譜成像系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)率峰值是每秒幾百兆。在機外處理數(shù)據(jù)也不現(xiàn)實，因為這需要巨大的天線并進行大功率信號傳輸，這會影響到飛機的隱身能力。一個較為可行的辦法是讓無人機具備成像能力，然后在機上進行光譜對照，如果發(fā)現(xiàn)生化成份的可能性很高，再把相關信息傳送回來作進一步分析。

作為“高光譜搜集和分析系統(tǒng)(HyCAS)先進概念技術驗證(ACTD)”計劃的一部分，美國正在為“MQ-1捕食者”研制這種“自動化目標顯示”系統(tǒng)。但高光譜搜集和分析系統(tǒng)不包括長波紅外線傳感器。另一種選擇是使用“光定向與測距” (LIDAR)技術。但與高光譜成像系統(tǒng)不同，光定向與測距系統(tǒng)使用的主動探測方式對隱身不利。

探測核、生、化和放射性武器的簡單辦法是讓無人機飛過被污染的空氣層，搜集到樣本后將其帶回來進行分析。由于執(zhí)行這一任務的飛機將會受到污染，因此無人機將具有不會使飛行員受到污染的明顯優(yōu)勢。但無人機也要回收并除掉污染。盡管海軍已有一套對飛機除污的程序，但要在航母上對如海軍無人戰(zhàn)斗機這樣大的飛機除污也是一項復雜而危險的工作，無論是有人還是無人駕駛飛機。

另一種選擇是讓海軍無人戰(zhàn)斗機發(fā)射一架更小的無人機去搜集樣本，然后返回海軍無人戰(zhàn)斗機。這種讓一架無人機系統(tǒng)發(fā)射另一架無人機的概念也時也稱作“有袋類機器人技術”(marsupial robotics)，目前許多大學和實驗室正在研發(fā)這一技術。但是，要在指揮和控制通信支援受到限制的突防環(huán)境中發(fā)射和回收母子無人機，同時還要保證無人機的隱身性能，談何容易。[page]

同時具備突防打擊和核、生、化及放射性武器探測能力的無人戰(zhàn)斗機在攻擊實力相當?shù)臄澈?、生、化及放射性武器陣地方面應該具有很大的?zhàn)術價值。但要研制具備核、生、化和放射性武器探測能力的無人戰(zhàn)斗機需要解決很多難題。雖然在解決這些難題方面已取得了某些進展，但所有問題加在一起將是一個巨大的挑戰(zhàn)。因此，我們不建議在2025年以前將海軍無人戰(zhàn)斗機用于執(zhí)行核、生、化和放射性武器探測任務。

雖然核、生、化和放射武器探測不適合海軍無人戰(zhàn)斗機，但也許適合其它無人機系統(tǒng)。事實上，美軍正在開發(fā)“掃描鷹”無人機的這一能力。

10.海軍無人戰(zhàn)斗機用途推薦歸納

海軍無人戰(zhàn)斗機應用分析見表格4.4。

三、海軍垂直起降無人機系統(tǒng)

廣域海上監(jiān)視無人機是岸基無人機，海軍無人戰(zhàn)斗機將從航母上起降，而MQ-8B“火力偵察兵”垂直起降無人機則能在各種艦船上起降，從而使這些艦船也具備無人機優(yōu)勢。“火力偵察兵”是為濱海戰(zhàn)斗艦而研制的，專門用于支援反水雷、水面戰(zhàn)和反潛戰(zhàn)等任務。裝有激光指示器光電系統(tǒng)和小型海面搜索雷達的MQ-8B也能為各種水面艦只提供超視距海上監(jiān)視支援。此外，“火力偵察兵”也能攜帶少量武器系統(tǒng)。武裝型“火力偵察兵”可用于攔截一些小型艦船。

A160T “蜂鳥”無人機是美國國防高級研究計劃局和波音公司聯(lián)合開發(fā)的垂直起降無人機項目，計劃在近期內(nèi)進行試飛。這種無人機比“火力偵察兵”大，其足跡與MH-60直升機相當，飛得更高，載荷也更大。飛得更高可讓“蜂鳥”具備更遠的視距，載荷更大可讓其攜帶更多的傳感器和武器系統(tǒng)。

四、海軍小型戰(zhàn)術無人機系統(tǒng)

美國海軍和陸戰(zhàn)隊的小型戰(zhàn)術無人機/二級無人機計劃的目標是為戰(zhàn)術機動決策提供持續(xù)情報、監(jiān)視和偵察支援，為海軍艦只和陸戰(zhàn)隊地面部隊提供保護。對海軍而言，它將是其它作戰(zhàn)能力更強的戰(zhàn)術無人機的補充。它能從條件簡陋的甲板上發(fā)射和回收，所以它能為一些無法使用較大無人機系統(tǒng)（如“火力偵察兵”）的艦只提供支援。“掃描鷹”就是這種小型戰(zhàn)術無人機的后選機種；它具備長航時能力和一定的情報、監(jiān)視和偵察能力，可從許多艦船上發(fā)射和回收。

2005年，海軍與波音公司鑒定了1450萬美元合同以開發(fā)“掃描鷹”的情報、監(jiān)視和偵察能力，用以支援海軍遠征打擊大隊的各項任務和維護波斯灣石油平臺安全。目前這種無人機不僅裝載了光電傳感器，而且還有小型合成孔徑雷達。在伊拉克，“掃描鷹”被用來支援海軍陸戰(zhàn)隊的平暴行動，如搜集敵集結地、人員和車輛數(shù)量和動向等情報。此外還被用于監(jiān)視邊境地區(qū)和輸油管道以及語音通信中繼驗證。小型戰(zhàn)術無人機也能為海軍執(zhí)行類似的任務，如搜集敵人員數(shù)量情報或延長通信視距以支援海上攔截行動、執(zhí)行超視距監(jiān)視任務、跟蹤可疑船只或支援反海盜行動。

此外，美軍還將開發(fā)“掃描鷹”的核、生、化和放射性武器探測與跟蹤能力，為其安裝一種低數(shù)據(jù)率衛(wèi)星通信系統(tǒng)來執(zhí)行超視距核、生、化和放射性武器探測任務。它將飛過可疑區(qū)域上空來搜集樣本并帶回來作進一步分析。這種無人機雖然不具備隱身能力，但由于它體積小、航速慢，因此也難以被敵人發(fā)現(xiàn)和識別。其小而輕的另一個優(yōu)點還在于容易回收和除污。這種無人機的成本相對較低，因此在不便回收時也可將其放棄（如讓它降落或墜毀在核、生、化和放射性武器場所）。

體積更大、能力更強和能執(zhí)行更多任務的“火力偵察兵”無人機無疑能完成許多本應由小型戰(zhàn)術無人機來完成的任務。但它只能在某些艦只上使用，而且將其用于執(zhí)行這些任務在經(jīng)濟上也不劃算。

五、非隱形航母艦載無人機系統(tǒng)

美軍需求量最大的是非隱形、中空中航時無人機，如“捕食者”、“死神”、“復仇者”和“空中勇士”等。美國陸軍和空軍都將這些平臺大量用于執(zhí)行打擊任務。這些無人機的續(xù)航能力使其能長時間盤旋空中并搜尋和攻擊時效目標。海軍可將這些平臺裝備在航母上以執(zhí)行類似任務。當航母到達一個新的沖突區(qū)或不便使用空軍基地時，使可充分發(fā)揮這些無人機的優(yōu)勢。

航母艦載型“捕食者”目前還未裝備部隊。“死神”和“復仇者”的體積小于E-2C “鷹眼”，因此適合裝備航母，但要對其機翼和著陸裝置進行改進以承受起飛彈射器和著陸掛鉤的巨大壓力，垂直穩(wěn)定裝置的尺度和位置或許需要調(diào)整并加裝尾部掛鉤。

雖然海軍隱形無人戰(zhàn)斗機也具備同樣的能力，但非隱形攻擊平臺的引進和使用成本將更低。海軍可混合使用隱形和非隱形艦載無人機編隊來滿足其任務需求。

第五章結論和建議

我們建議海軍將無人機用于執(zhí)行傳統(tǒng)的通信中繼任務。通信中繼可以緩解敵對衛(wèi)星通信上行傳輸?shù)膭幽芎透蓴_威脅。這對于高度依賴衛(wèi)星通信資源的艦隊來說很有幫助。廣域海上監(jiān)視無人機系統(tǒng)的高空、長航時特點尤其適合用于通信中繼，海軍已考慮將其用于這一目的。但通信中繼載荷將會占用無人機在執(zhí)行持續(xù)情報、監(jiān)視和偵察這一主要任務時傳感器所需之空間、重量和能源資源。解決辦法是為廣域海上監(jiān)視無人機研制一種模塊載荷，這樣就能根據(jù)需要來配置多個傳感器以執(zhí)行情報、監(jiān)視和偵察這一基本任務，或減少傳感器數(shù)量并加裝通信中繼載荷來滿足通信中繼需求。

另一種選擇是只將廣域海上監(jiān)視無人機用作空對空鏈接平臺，將另一平臺（或許是有人駕駛平臺）用作空對衛(wèi)星鏈接平臺。正如前面所述，與空對衛(wèi)星鏈接相比，空對空鏈接的能耗較低，從而可為傳感器節(jié)約更多能源。

我們建議海軍支持研發(fā)強大的“低截獲概率”戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈來滿足無人機的作戰(zhàn)需求。這一技術可提高無人機的隱身性能，如海軍無人戰(zhàn)斗機。

我們還建議將突防打擊、敵防空系統(tǒng)壓制、電子情報搜集和近距離空中支援定為海軍無人戰(zhàn)斗機的基本任務。在執(zhí)行這些任務時海軍無人戰(zhàn)斗機有必要具備低截獲概率戰(zhàn)術數(shù)據(jù)傳輸能力。我們不建議海軍發(fā)展海軍無人戰(zhàn)斗機的空中格斗能力，因為在這方面無人機不太可能勝過有人駕駛飛機。我們也不建議海軍將無人戰(zhàn)斗機用于核、生、化和放射性物質探測，將諸如“掃描鷹”等其它無人機用于執(zhí)行這類任務或許更值得考慮。其原因在于，將相應的傳感器安裝到隱形無人機上以及無人機返回航母后的除污工作等都具有相當?shù)奶魬?zhàn)性。此外，我們認為海軍無人戰(zhàn)斗機在突防情報、監(jiān)視和偵察、通信情報搜集和空中電子攻擊等方面的可用性也很有限。

我們建議海軍發(fā)展非隱形航母艦載型中空、中航時無人機來執(zhí)行許多海軍無人戰(zhàn)斗機應擔負的任務。事實上美國陸軍和空軍已將非隱形無人機大量用于執(zhí)行這類任務（盡管是非艦載型），尤其是在不需要隱身的有利環(huán)境中執(zhí)行時效目標攻擊任務。雖然海軍無人戰(zhàn)斗機也能執(zhí)行這些任務，但非隱形無人機在成本上便占優(yōu)勢，因為這類無人機不需要使用隱身材料，而且在有利環(huán)境中更能發(fā)揮性能優(yōu)勢，因為在設計上不用考慮隱身結構。

如果無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)驗證機在航母上的實驗取得成功，那么可將這一經(jīng)驗也應用于非隱形無人機系統(tǒng)。這樣海軍就可以考慮在航母上混合使用隱形和非隱形無人打擊平臺來更經(jīng)濟有效地執(zhí)行各項任務。

目前，海軍和陸戰(zhàn)隊還租用了一些小型戰(zhàn)術無人機系統(tǒng)。對海軍而言，小型無人機系統(tǒng)可以（1）提供戰(zhàn)區(qū)敵人員數(shù)量情報；（2）延長通信視距以支援海上攔截行動；（3）支援反小型艦只和反海盜任務。體積較大、能力更強和用途更廣的無人機系統(tǒng)，如“火力偵察兵”，也可用于執(zhí)行小型戰(zhàn)術無人機的這些任務。但較大的無人機系統(tǒng)無法在一些海軍艦只上使用，而且將其用于執(zhí)行這些任務在成本上也不劃算。如果這些任務對海軍極為重要，那么就應推進小型戰(zhàn)術無人機/二級無人機計劃來引進、裝備和使用這類平臺。

本文并未詳盡列出無人機的所有用途，一些非傳統(tǒng)任務在未來也將靠無人機來完成。隨著無人機系統(tǒng)功能的多樣化和使用的廣泛化，更多任務將會由無人機來完成。

作者：布萊恩 阿爾基里

詹姆士 G 卡利馬尼

彼得 A 威爾遜

路易斯 R 摩爾

編譯：知遠/沐儉