【特邀专栏】无人驾驶战略轰炸机技术现状及发展前景
无人驾驶战略轰炸机技术现状及发展前景
陈黎
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有人驾驶飞机诞生后仅10余年，人们就开始了对无人对地攻击飞机的探索。经过近百年的发展，目前美国无人对地攻击飞机已广泛用于反恐战场并取得了一系列令人瞩目的战果，同时美国、欧洲、俄罗斯均开始了具备强大对地攻击能力的新一代无人作战飞机研发。在这样的背景下，突击力更强、威慑作用更大并且历来是航空兵对地攻击主战机种的轰炸机，何时和如何实现无人化的问题，也日益引起关注和重视。在近年来美、俄下一代轰炸机研讨论证过程中，新机是否采用无人驾驶曾长期成为争论的焦点，到目前这个问题已逐渐明朗。根据近年来美、俄军方披露的信息和媒体的相关报道，本文将对此做初步的追踪分析。
一、战略轰炸机无人化后带来的主要技战术优势
以美、俄为代表的各国军方之所以多年来对无人轰炸机兴趣不减，主要是因为作战飞机实现无人化后可带来一系列明显的技战术优势，而对于战略轰炸机这样的大型对地攻击飞机来说，这些优势体现得更加突出：
1．可显著提高飞机的战时突防/生存能力
与战斗机、强击机等战术作战飞机相比，轰炸机机体笨重、机动性差、缺乏自卫火力、自防护手段单一，战时面对敌方的严密防空系统，最好的突防/生存力措施就是不被敌人发现，因此自上世纪70年代以来美、俄研发的先进轰炸机（B-1B、B-2A、图-160）均高度强调提高自身的隐身能力。而在同等技术条件下，轰炸机实现无人化后，其隐身（尤其是雷达隐身）能力将明显优于有人机，这主要表现在三个方面：①通过取消驾驶舱以及其它与乘员生命保障相关的各种设备，有助于减小全机的外形尺寸；②取消驾驶舱后，可避免舱内空间对入射雷达波产生的严重腔体效应，以及舱内复杂表面对入射雷达波的强烈反射，从而减小全机的雷达散射面积（RCS）；③取消驾驶舱后，机上因设置驾驶舱和便于乘员出入而造成的一系列尖锐边缘、凸出物、台阶、缝隙等雷达波反射源也将全部消失，从而进一步减小飞机的RCS。
2．战时可避免飞机被击落后所造成的人员伤亡、被俘问题
鉴于轰炸机在战争中的巨大威力，战时这类飞机无疑是敌方重点防范和打击的目标，这使其乘员的安全救生问题突显出来，甚至可以说比普通战术作战飞机更加严重。这主要是因为：①轰炸机通常配备有多名空勤人员，这不但给弹射救生装置的设计布置带来不小困难，而且使战时遭击落后所造成的人员损失成倍增加；②轰炸机作为主要用于远程进攻作战的机种，经常需要深入敌方国土纵深突击其境内重要目标，战时一旦出现战损或严重技术故障，跳伞逃生的机组人员将孤悬在远离前线的敌国后方，这给己方的救援工作带来极大困难。以二战期间美、英盟军对纳粹德国的战略轰炸为例，尽管盟军的轰炸行动取得重大战果，并对战争进程产生了重要影响，但付出的代价也相当惨重，共损失各型轰炸机约4万架，空勤人员阵亡达15.8万人。
由于上述原因，轰炸机自诞生以来，其乘员的安全救生问题就一直困扰各国军方，在当代这一问题显得更加突出。因为近年来美国等西方国家一直强调打高科技、低伤亡甚至零伤亡的战争，希望以此来避免国内民众的反战情绪和“赢得战争，输掉选举”局面的出现。在这样的背景下，使包括轰炸机在内的全部作战平台彻底无人化无疑是最好的解决办法。
3．更适于长航时飞行以满足特定任务领域的需求
轰炸机航程远、续航时间长，因而在很多场合具有其它军机难以比肩的独特优势，这突出表现在两个任务领域：①时敏目标打击：现代战场上的时敏目标（例如弹道导弹机动发射车）日益增多，这类目标机动性强，在面临威胁时可迅速逃离现场，要对付它们，最好的办法就是使用轰炸机这类长航时飞机在目标可能活动区域上空长时间巡飞，随时等待目标的出现；②持久ISR（情报、监视和侦察）：现代战争对情报信息高度依赖，为了连续获取战区的情报信息，避免“信息盲区”的形成，很多时候需要对特定目标实施持续不间断的空中监控，此时轰炸机的长航时性能将得以充分发挥。
今后轰炸机一旦实现无人化，其在上述任务领域的优势将进一步突出。因为无人机不存在人员疲劳和生理限制问题，其续航能力远非有人机所能比拟，尤其是随着自主空中加油等技术的发展，今后无人机的续航能力将只受战损、技术故障或者例行维护等因素的制约，可在空中持续飞行数天、数周甚至更长时间。
4．有助于降低飞机的全寿命周期成本
轰炸机体积重量大、技术设备密集、乘员多并且订货数量有限，造成其研制、采购和使用维护成本远比其它军机昂贵（目前B-2A轰炸机就以超过20亿美元的单价高居美空军最昂贵武器排名榜之首），这在武器装备经济可承受性备受重视的今天，无疑是一个致命的短板。轰炸机实现无人化后，有望使这个问题得到相当程度的缓解，这体现在以下几方面：
①无人机由于取消了驾驶舱及其它与乘员相关的一切设备，有助于简化机体结构，减小飞机外形尺寸和重量，从而降低研发和制造成本；
②驾驶员人为因素一直是和平时期军机损耗的主要诱因，随着今后无人机自主飞行能力的日益增强，可使此类事故率最大程度地降低；
③无人机操作员的飞行训练和任务训练均可在模拟器上进行，再借助少量无人机即可完成，这样可以最大限度地减少整个机群的实际飞行训练时间，减少相关的训练费用、飞机寿命消耗和可能的事故损耗：
④轰炸机实现无人化后，其操作员的训练难度大大降低，不必象空勤人员那样，需每年耗费巨资、通过一定小时数的实际空中飞行来掌握、保持和提高技战术水平；
⑤无人机可以数月、数年甚至更长时间都保存在仓库中，处于“休眠状态”，战时则直接拉出参战，而不必象有人机那样，入役后需要大量的外场维护。
综合考虑以上因素，无人轰炸机服役后的全寿命周期费用将比有人机明显降低，尤其是和平时期的使用保障成本方面，甚至有望降低50-80%。
二、当前条件下研发无人轰炸机的现实可行性和技术基础
自上世纪70年代以来，随着新材料、传感器和计算机等技术的长足进步，无人机的研究、设计和制造水平得到前所未有的提高，并在军事领域得到广泛应用。基于这样的技术条件，并结合轰炸机的任务特点，将多年来的无人轰炸机构想变成现实已具备相当的可行性，这表现在以下四个方面：
1、轰炸机所担负的作战任务相对较简单，实现全程无人化更为容易
按照战略轰炸机的传统定位，其基本任务是对敌大后方的政治/经济中心、交通枢纽、能源设施和军事基地等战略目标实施打击，以从根本上削弱敌方支持战争的能力。与战术作战飞机的打击目标（舰艇、装甲车辆、作战飞机等）相比，上述战略目标通常位置固定、面积广大、隐蔽性差，二者的打击难度明显不可同日而语，因而轰炸机在战时除了需应对敌方防空系统的可能拦截（但只是消极躲避，并不与之正面对抗）外，总的来说其任务复杂程度远不如战术作战飞机。正因为如此，轰炸机自诞生以来就一直沿用“突防-轰炸-撤出”的较简单作战模式，在今后相当长时期内也不会改变。这种模式对机上人员的要求相对较低，作战全程实现无人化也更为容易。
尽管近年来美俄军方都开始重视轰炸机的多用途，但为其赋予的空中电子攻击和持久ISR等任务也同样相对简单，目前已广泛使用无人机担负。轰炸机今后可能承担的近距空中支援和时敏目标打击等任务，也是在基本清除敌方防空系统威胁后，对目标实施一边倒式的打击，对无人机来说也不存在太大难度。
2、无人机平台技术日趋成熟，为大型无人轰炸机的研发提供了必要的技术支撑
随着无人机技术的发展，其完成复杂任务的能力与有人机之间的差距正日益缩小。目前美国正在发展的X-45C（改进型为“鬼怪鳐鱼”）/X-47B以及俄罗斯近年推出的“鳐鱼”无人作战飞机验证机，除了尺寸重量较小外，已初具无人轰炸机的主要性能特征。通过这些飞机的研制试飞，可以对无尾飞翼布局、长航时飞行、自主起降、自主空中加油和自主任务规划等无人轰炸机相关技术进行验证，甚至直接以其为基础放大发展成轰炸机。例如，美国波音和诺·格公司曾分别以X-45C和X-47B放大型作为美空军下一代轰炸机的备选竞标方案。
此外值得指出的是，在尺寸重量与战略轰炸机相当的大型无人飞行器技术领域，尽管目前还没有实用的产品在役，但美国和前苏联均进行过多年研究，并积累了丰富的经验。美国曾于1984年将起飞重量超过100吨的波音720客机改装成无人试验机，并进行过多次无人起降和累计超过16小时的无人驾驶飞行。前苏联从1976年开始研发的“暴风雪”号航天飞机（起飞重量达105吨）则是全球首架“全自动返航并在机场着陆的无人驾驶轨道飞行器”（美国航天飞机从首飞开始就一直是有人驾驶的），该机原型机装有4台喷气发动机并设有副翼等活动操纵面，可在大气层内做一定程度的有动力机动飞行（美国航天飞机只能无动力滑翔），因而在俄国内被视作大型无人轰炸机的雏形。
3、计算机及相关技术的快速发展，使无人机智能水平和自主程度日益提高
轰炸机经常需要穿透敌方严密防线、深入敌国大后方作战，难免会面临与己方通信联系不可靠、甚至完全断绝的情况，同时出于保持无线电静默以提高隐蔽性等原因，轰炸机也不能与后方频繁联系，这对其独立作战能力提出了较高要求。目前无人机的智能化水平还比较低，平台控制方式主要以简单遥控和预编程控制为主，因而难以满足这样的要求。但随着计算机运算速度和存储容量的飞跃式发展，以及相关的软件、容错、模式识别和自适应推理系统等技术的巨大进步，无人机智能化水平不断提高，人机智能融合的交互控制方式将逐渐占据主导地位，今后将进一步向全自主控制方向发展，这为发展具备相当独立作战能力的无人轰炸机提供了可能。
基于近年来计算机技术的发展速度，国外普遍预计，到2030年前后将会出现接近人类智能水平的计算机。美空军2010年6月发布的《“技术地平线”报告》也认为，到2030年前后“机器能力将会提升至相当高的水平”，以至“人将成为各种装备系统和任务过程中最薄弱的环节”。届时将有越来越多的任务使命无需人的介入和干预，便可由智能机器自主完成，研发一种具备一定环境自适应和战术决策能力的无人轰炸机也不再是遥不可及的事。
4、无人对地攻击飞机已多年参战，为无人轰炸机的研发列装积累了丰富的实战经验
无人机对地攻击的概念提出后，在两次世界大战和朝鲜战争等局部战争期间，美、英等国军方曾进行过相关尝试并取得了一定战果。2001年11月15日，美军“捕食者”无人机发射“海尔法”导弹，成功地对阿富汗境内“塔利班”武装进行了打击，这是战争史上首次完全意义的无人机直接对地攻击作战。自那以后，美军无人机频繁在世界各地承担反恐任务，其对地攻击能力在实战中不断得到验证，逐渐从原来的战争“配角”转为“主角”。
尽管到目前为止，美军无人机参与的主要是反恐行动等低端战争，其规模、强度和作战效果与传统意义上的战略轰炸相距甚远。但是在这些行动中，美军无人机的作战行动均由上万千米外美国本土基地内的操作员遥控，这与多年来构想的无人轰炸机远程打击作战模式已非常接近。更重要的是，通过一系列实战，美国不仅建立起了一套完善的无人机对地攻击作战体系，培养出了一批可承担对地攻击任务的无人机操作员，而且在相关的战术思想、条例条令和部队编制等方面积累了丰富的经验，为今后研发列装更大型、可承担战略打击任务的无人轰炸机做了先期探索和技术铺垫。
三、无人轰炸机投入实用面临的主要挑战和技术障碍
如前所述，目前各国军方对无人轰炸机有着现实需求，在相关领域也已具备相当的技术基础，但时至今日，探讨研究多年的无人轰炸机却迟迟难以面世，即使在美、俄下一代轰炸机上也没能完全实现。究其原因，主要还是当今科技水平仍没有成熟到足以开发出一种可靠实用、并能执行核任务的大型无人轰炸机的程度，目前条件下战略轰炸机贸然采用无人驾驶的风险太大。这表现在以下几方面：
1．无人机固有的安全可靠性问题将长期存在
今后无人机无论怎样发展，其战时控制方式不外乎两种：当前广泛采用的数据链遥控模式和今后可能的人工智能自主控制模式，但这两种模式在安全可靠性方面均存在风险。
目前的无人作战飞机在战时需通过数据链由地面操作员以“人在回路”的方式直接遥控。这种模式在当前小规模、低烈度的反恐行动中，由于面临的均为“基地”组织等技术层次较低的对手，因而并不存在大的问题。但今后若与实力较强、技术层次更高的敌手对抗时，情况则很难预料，因为技术再先进的数据链均存在被敌方干扰甚至欺骗的可能。2011年12月美国RQ-170无人机被伊朗俘获事件就暴露出这一点，尽管该事件内幕的揭晓还有待时日，但是美军数据链被伊方干扰甚至破解的可能性至今不能排除。若今后的无人战略轰炸机也发生类似事件，后果将不堪设想。此外还应看到，在未来大规模、高强度战争中，地面控制站和中继卫星往往是敌方的重点打击目标，此时数据链的抗干扰性再强、保密性再好（如发展中的激光、量子通信），无人机与地面之间的通信也将会被完全切断。
对人工智能自主控制无人机来说，则必须考虑到技术故障、敌方网电攻击或者自身程序变异等原因导致其功能失常甚至“反叛”等问题。近年来军用无人系统使用过程中已经出现过这样的案例——2008年美军将3台“剑”式作战机器人部署到伊拉克，但由于这些机器人出现伤害己方人员的举动，导致其抵达前线仅11小时后便被召回。正因为如此，美空军《“技术地平线”报告》在充分肯定自主控制无人系统在未来战争中作用的同时，表示这类技术必须经过“接近无限状态的验证与确认（V&V）”以保证其高可靠性。此外值得指出的是，考虑到部分特殊任务场合，今后无人机智能水平再高，战时也难以放心让其完全脱离己方监控。比如承担核打击任务的无人轰炸机就必须具备遥控能力，以便在因虚假预警信息而发生误判等情况下可以将已经升空的轰炸机中途召回，否则就和目前的战略弹道/巡航导弹一样，一旦发射出去，后果就再难挽回。而这又涉及到上述遥控模式下的种种安全隐患。
2．无人轰炸机能否完全达到与有人机相同的任务效能尚待验证
目前的遥控无人机在任务更改、威胁回避、目标指示、机上系统异常处理、武器投放等方面均需要接受地面人员的操控（或者干预），因而对数据链通信高度依赖。但在现有技术条件下，即使不考虑数据链战时可能被干扰、切断等情况，数据链带宽限制和时间延迟（目前美军数据链单向延迟时间为1/4秒左右）的存在，往往也会导致无人轰炸机对后方传来的指令不能及时反应，由此可能贻误战机，甚至带来致命后果，因而其任务效能与有人机仍存在明显差距。
对人工智能自主控制无人机来说，受限于所能达到的智能程度，其在复杂战场环境下的作战效能能否完全达到有人机的水平也值得怀疑。因为在这些环境中，人的智慧可以得到充分发挥，能更好地综合机载传感器和后方传来的各种信息并做出相应决策，同时飞行员自身的训练技能、作战经验和临场发挥也能起到重要作用，因而更容易识别各种隐蔽、伪装、混杂的目标，更好地把握武器的最佳投放时机，更准确地判断攻击行动可能带来的误伤和附带损伤。尤其值得指出的是，人脑具备复杂的学习和记忆功能，能通过过往记忆的对比整合形成一种类似第六感觉的预测能力，这在复杂战场环境下有时特别奏效。例如在1991年海湾战争中，参战的部分美军飞行员注意到伊拉克军队指控中心、军火仓库等重要目标通常会从干线公路引出一条通向自身的专用支线公路，于是在返航时把多余的炸弹（本来准备丢弃）试探性地投向这类支线公路尽头，结果往往会取得意外的战果，摧毁了一些隐蔽伪装得极其巧妙以致先期没能发现的目标，若是无人机则很难做出类似的举措。
3．无人机大型化导致其相对于有人机的成本优势降低
降低全寿命周期成本是各国研发列装无人机的一个重要初衷。但近期的研究表明，对于轰炸机这样的大型军机来说，采用无人驾驶所带来的研制成本优势并不显著。
如前所述，无人机之所以相对于有人机有明显的研制成本优势，主要是因为取消了与乘员相关的设备从而减少了飞机的尺寸和重量。但是这些设备的体积重量对于中小型机来说所占比重较大，对大型机来说则小得多。因而飞机越大，无人机相对于有人机的体积重量优势就越不明显，对于重量上通常上百吨的战略轰炸机来说，取消乘员所带来的体积重量优势已经相当微弱，此时飞机体积重量更多的是取决于弹舱容积、载弹量和载油量等指标。美国著名智库——战略预算评估中心（CSBA）研究后得出结论，可容纳2名乘员及相关设备的轰炸机座舱部分总重约为2.7吨，只占全机空重的4%~6%，因此对降低飞机成本的贡献并不大。
从另一方面看，为了充分发挥无人机的性能优势，需要为其配备自主程度更高、可靠性更佳、造价也更昂贵的机载设备，这无疑会导致全机重量和成本增加。以长航时无人机为例，在相同技术条件下，任务航时分别为50和18小时的无人机若都要达到80%的任务成功率，则前者关键设备的平均故障间隔时间应比后者高250%，这对设备软、硬件余度提出了更高要求。此外，考虑到无人轰炸机的子系统及整机测试工作更加复杂、工程研制时间也更长（预计至少比有人机长一年左右）以及地面控制站的相关费用，其在研制成本方面的优势将明显低于预期。
四、美、俄两国在相关领域的最新动向
在当今世界上，美国和俄罗斯是仅有的两个研制装备远程重型轰炸机的国家，两国在对现役轰炸机实施改进升级的同时，均开始了下一代轰炸机的研发，其项目代号分别为LRS-B（远程打击轰炸机）和PAK DA（远程航空兵未来航空综合体）。在新一代轰炸机是否采用无人驾驶的问题上，美、俄国内的呼声一直很高，但两国军方的态度均相当谨慎，从目前公开的信息来看，LRS-B和PAK DA并没有象先前外界预测的那样，被明确要求设计成完全无人驾驶的。
对于俄罗斯来说，其工业界曾一度表现得相当激进，近年来多次表示PAK DA将是一种无人轰炸机。例如2011年2月俄联合飞机制造公司官员声称，随着俄太空通信卫星网络的日益完善，今后将可以实现从地面控制飞机，因此“有充分的理由认为PAK DA将是完全无人操纵的”。但是，鉴于目前俄罗斯在军用无人机领域与先进国家已有相当差距（甚至部分战术无人机尚需从以色列引进），其引以为豪的“暴风雪”号航天飞机和“鳐鱼无人作战飞机能对研制无人轰炸机有多大帮助也非常值得怀疑：前者自苏联解体后就一直被弃置，后者则太小太轻（起飞重量10吨，载弹量2吨）并且自2007年公开露面后就再没有了下文。因此很难想象俄工业界会有能力一步到位，研发出一种大型、甚至具备核打击能力的无人轰炸机。相比之下，俄军方近期有关PAK DA仍维持为有人驾驶，而将无人化目标推迟到更新一代（第六代）轰炸机上实现的表态似乎更为现实。
而对美国来说，尽管其无人机技术居世界领先地位，但美空军2007年5月公布的下一代轰炸机方案（即2018轰炸机，后被放弃）仍为有人机，目前的LRS-B则明显是在有人和无人之间做一衔接和过渡，被确定为可选有人驾驶（即保留驾驶舱，在执行任务时根据需要选择有人或无人驾驶）。其中的无人模式适用于长航时或高威胁环境下的ISR等任务场合，有人模式则用于执行复杂战场或通信不可靠环境下的作战（尤其是核打击）任务。美军方希望通过这种途径，实现有人、无人模式之间优势互补，提高整个机队的任务完成能力。值得指出的是，近年来美军方对可选有人驾驶技术相当重视，已在多型固定翼飞机/直升机上进行过验证测试，目前尚处于探索预研阶段的第六代战斗机也在考虑采用这一技术。不过，与真正的无人驾驶相比，可选有人驾驶飞机由于仍需保留座舱及其它与乘员相关的设备，因而在相当程度上削弱了无人驾驶所带来的技术优势，可算是轰炸机向无人化迈进过程中所付出的必要代价。
（本文发表于《国防科技工业》杂志，相关数据更新至2013年）
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