2019年,世界军用无人机技术精彩纷呈,无人僚机、无人蜂群、无人货运飞机、太阳能无人机、微小型无人机、两栖无人机等均出现了一些最新动向,有些项目立项启动、验证机首飞成功;而有些项目则被迫取消、验证机首飞延迟或出现飞行事故。另外,变形机翼、主动射流、自动驾驶、人工智能等技术也均取得相应进展,将对未来军用无人机产生重要影响。先进技术是军用无人机发展的源动力,只有打牢技术基础,才能以此为依托研制出先进的装备型号,进而孕育出强大的作战能力。
无人僚机
无人僚机已成为无人机领域的重点发展方向,可执行对空对地攻击、电子战、情报监视侦察、诱饵等多种任务,能以较低成本实现更强的空中作战能力,是无人机向主战方向发展的代表机型。相比2017年和2018年,2019年无人僚机发展呈现出三点变化,一是无人僚机平台发展进入新阶段,美国和澳大利亚开始进行飞行试验;二是除继续发展僚机平台,开始面向制空和情报监视侦察等任务进行僚机算法研究,快速推动无人僚机的服役进程;三是研制国数量快速增加,除美国外,澳大利亚、俄罗斯、英国、南非、印度等国也纷纷加入研制队伍。
01 美国XQ-58A和澳大利亚空中力量编队系统(ATS)进入飞行试验阶段
2019年3月5日,美国空军研究实验室(AFRL)XQ-58A高亚声速无人僚机成功进行了76 min的首飞。该机从合同授出到首飞仅耗时两年半,将按计划分2个阶段进行5次飞行试验,以评估系统功能、空气动力性能等。6月11日,XQ-58A完成71 min的第二次试飞,达到所有测试目标。而在10月9日,在成功完成90 min的第三次试飞后,该机着陆时意外损坏。事故原因是降落后地表风速较高且临时飞行测试回收系统故障,这也导致第四次试飞被迫推迟。美国空军表示最快将于2021财年决定是否启动型号研制项目,而一旦启动,仅需2~3年便可进入部队服役。
图1 正在开展飞行试验的XQ-58A
2019年初,波音澳大利亚公司推出了ATS无人僚机,其与澳大利亚军方联合研制,旨在与F-35战斗机、EA-18G电子战飞机以及E-7预警机等协同作战,遂行情报监视侦察和电子战等任务。该机由人工智能赋能,外形隐身,长11.7 m,航程超过3 704 km,生产成本200万美元,与XQ-58A的大批生产成本相当。11月18日,公司宣布ATS试验机成功首飞,飞行时速达到300 km,对安全通信等能力进行了试验。ATS的后续试验将实施更复杂的机动,并增加编队飞机数量和执行任务的复杂度。
图2 ATS忠诚僚机
02 美军启动空天博格人和空战演变(ACE)无人僚机算法项目
2019年3月,AFRL公布了空天博格人(Skyborg)项目。该项目主要面向空中格斗、情报监视侦察和态势感知等任务,希望利用人工智能实现无人僚机的自主飞行以及控制、管理部分战斗任务。按计划,Skyborg算法将首先植入模拟器,在地面与飞行员对抗,不断提升能力,之后将开展为两年的飞行试验。2019年夏天,项目已进行首次飞行试验,试验平台为空军自主设计和制造的小型固定翼喷气机,未来将采用大型飞机作为试验平台。美国空军考虑将Skyborg算法整合至QF-16、XQ-58A或BQM靶机,打造成一架真正的无人僚机原型机,并在2023年进行早期军事效用评估。
2019年6月,美国防预先研究计划局(DARPA)发布ACE项目跨布局通告。该项目旨在研究人-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,并将在最激烈的空中格斗条件下开展试验。研究人员将首先教授ACE算法空中格斗规则,如基础机动、一对一作战、多机空战等。之后将在尽可能贴近实战的模拟环境中验证人-机编队的作战能力。DARPA为在授出项目合同前夯实技术基础,吸引人工智能程序员,设立了阿尔法空战试验竞赛,发展近距格斗智能算法。2019年10月,DARPA选定了参加竞赛的8支团队。需注意的是,ACE和Skyborg项目的工作人员正在开展密切的沟通交流,如果ACE项目的格斗算法获得突破,将被快速融入至Skyborg项目中,实现技术转化并为美军未来的制空型无人机打牢技术基础。
图3 ACE项目概念图
03 各国竞相规划无人僚机发展
目前,英国皇家空军快速能力办公室和国防部国防科技实验室正联合实施轻量级经济可承受新型作战飞机(LANCA)项目,其类似于XQ-58A和ATS。LANCA无人机设想与台风、F-35、暴风等战斗机一起部署,为有人机提供更强的保护、生存和信息能力。4月,英国蓝熊系统研究有限公司、波音英国防务有限公司和黑暗黎明团队(由卡伦-伦茨公司、庞巴迪贝尔法斯特公司和诺格英国公司构成)三家胜出,进入项目第一阶段。英军表示,LANCA无人机将比鹰式教练机稍大,在2022年首飞后会开展一系列验证试验。
俄罗斯米格飞机公司正为米格-35战斗机设计一种高速无人僚机,该机可由米格-35控制,也能使用人工智能技术与有人机配合作战。2019年10月,南非科学与工业研究理事会(CSIR)表示有意研发无人僚机,以与南非空军JAS-39C/D战斗机共同执行空对空和空对地任务。南非政府一旦同意,CSIR将启动项目。印度斯坦航空公司(HAL)在2019年度印度航空展上推出了隐身无人僚机。该机机长6 m,续航能力80 min,航程800 km,拥有多种作战功能。
无人蜂群
无人蜂群由无人机蜂群、无人系统蜂群和弹药蜂群等组成,是先进军用航空技术发展的重点方向,具有规模大、成本低、可消耗、群内自主协同等特点,可与有人机配合,以数量优势压制敌方目标,以较低成本实现更强作战能力,是无人系统向主战化发展的另一重要抓手。2019年的无人蜂群延续了前几年强劲的发展态势,除美国继续高歌猛进,英国也在该领域崭露头角,启动研究项目,以紧跟先进军用航空技术的发展趋势。
01 无人机蜂群
DARPA研究无人机蜂群平台和空中发射回收技术的小精灵项目2月初对发射回收系统开展飞行了试验,并计划于4月在利尔喷气飞机上试验无人机航电系统以及在夏天开展无人机的第一次飞行试验,但上述两次试验目前未见报道。DARPA将于2020年1月进行无人机蜂群空中发射回收演示验证,计划在30 min内用C-130回收4架小精灵无人机。另外,DARPA研究无人机蜂群自主协同技术的拒止环境协同作战项目已于今年5月左右转化至海军航空系统司令部,将由军种开展后续研发工作。
2019年2月,英国国防部长宣布,准备研制能与F-35战斗机协同作战、可扰乱和压倒敌防空系统的无人机蜂群,并将最快于2022年后在皇家空军新组建一只无人机蜂群中队。3月底,英国国防部国防和安保加速器(DASA)机构在很多无人机使作战轻松项目中授予蓝熊系统研究有限公司一份250万英镑的合同,正式开展无人机蜂群技术研发。
2019年10月,欧盟理事会提出了压制防空无人机蜂群项目,以迷惑、瘫痪和摧毁敌防空系统,作战样式可能包括使雷达传感器失明、使用自*战术压制敌防空火力或使用弹药、电子战载荷攻击等。在未来几个月内,欧盟将决定是否为启动项目拨款约200万美元。
02 无人系统蜂群
DARPA进攻蜂群使能战术(OFFSET)项目2019年进展颇丰。该项目旨在为城市巷战研发250个协同作战的无人蜂群系统(无人机 无人地面机器人),而且在项目中还设立了蜂群冲刺活动,以鼓励快速创新和为项目持续引入突破性技术。4月,DARPA向卡内基·梅隆大学等几家单位授予第三次蜂群冲刺活动合同,发展创新的蜂群战术,同时也在征集第四次蜂群冲刺活动的创意方案,并公布了在虚拟环境中发展合成技术和研究可支撑蜂群战术的人工智能技术两个冲刺主题。8月,OFFSET项目成功开展第二次外场试验,由主承包商,即诺格公司和雷神锡恩公司与第二轮蜂群冲刺承包商共同完成。试验在两个街区进行,由数十个无人机、无人地面机器人和人类组成的编队在30 min内定位和隔离了模拟的市政厅,保护了里面的目标,同时保持了对周边环境的态势感知。诺·格公司在试验中使用了快速集成蜂群生态系统(RISE),测试了其在模拟城市环境中的指挥、控制和协作能力。DARPA计划共进行六次外场试验,每隔大约6个月进行一次。