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美军未来无人机发展重点在这里!

plus评论员 学术plus 2019-03-28






美《军事评论》杂志建议:美军未来应重点发展小型无人机




作者:plus评论员  夏天




 

无人机(UAVs)指的是可自主飞行或远程遥控的不载人动力飞行器,其依靠空气动力推进,搭载杀伤性或非杀伤性载荷,既可一次性消耗也可反复回收利用。自20世纪50年代以来,美国国防部几乎在每一次军事行动中,都使用无人机对敌开展侦察、监视和情报活动。特别是近年来,无人机越来越受到国会和军方的青睐,其在国防预算中所占的份额也越来越大。但有限的国防预算、复杂的作战环境决定了美军不可能全面发展所有类型的无人机,而必须有所取舍。


针对此问题,美国《军事评论》杂志(2018年5-6月)刊文指出,美军从作战环境、国防预算等因素出发,舍弃体积庞大、成本高昂的大型高端无人机,而应重点发展采购小型化、低成本的无人机,以节约成本、创造更大的作战灵活性。


战略环境的变化限制了大型无人机的应用



无人机的最初用途是执行战役、战术性情报、监视与侦察任务,但随后逐渐成为美国政府和国防部首选的反恐利器。“捕食者”无人机于2002年开始配备攻击性武器,使得利用无人机进行空中打击越来越受到重视。截至2016年,美国已经利用无人机在常规战场之外毙敌约4000人。美国之所以能如此肆无忌惮的使用无人机,主要是因为无人机技术性能卓越,可以不受袭扰的在相关空域执行任务。


但是随着各类新技术在世界市场上涌现,无人机的反制措施越来越多,任务空域不再毫无风险,电子战袭扰的环境越来越多,而大型战略性无人机因机动、速度、隐身性及武器装备的缺陷,实用性大大降低,越来越无法在未来冲突中发挥作用。例如,2003年3月,“捕食者”无人机在与载人战斗机的一对一的空战中被击落;2015年,“捕食者”无人机又被叙利亚简陋的防空系统击落;2016年,在监督乌克兰冲突停火期间,欧洲安全与合作组织的大型无人机在乌克兰多次因袭扰而坠毁,而小型无人机(翼展10英尺以下,与美国“影子”无人机大小相似)却可以成功的生存下来。


1架MQ-9“收割者”无人机2011年的单价3000万美元,是F-16战斗机价格的一多半(5500万美元)。但F-16战斗机的通用性更强,携带的载荷是“收割者”的4倍,可遂行更多的作战任务。两相比较,在风险性较高的作战环境中,载人飞机作战价值似乎更高。因此,美国应限制无人机的采购,将重点放在无人机的研发上,直至其技术进一步成熟。




片面发展大型无人机将增加后期运维成本


2003年以来,美国国防部越来越依赖无人机遂行多样任务,无人机部队的数量因此随之不断增加。在2003年,国防部仅有5类163架无人机(参见表1),只占美空军飞机总数的1%。但到2012年,无人机数量激增至7494架。由于无人机数量的增加,载人飞机的比例由2003年的99%降至2005年的95%,到2012年甚至跌至59%。无人机数量的大幅增加的直接原因,是时任国防部长罗伯特·盖茨注重将无人机派驻伊拉克、阿富汗执行作战任务。同时,由于美国军方不断扩大无人机的应用范围,其项目类型从2003年的5个增加到2012年的17个。


表1:2003年无人机数量


目前,美国防部保持着一支总数超过7500架的无人机战队,按照能力、体积、使命和成本可分为五类(参见表2)。第五类无人机成本高、能力强,而第一类则最为低端。当前,美军高端和低端无人机的数量配比相对平衡,空军和海军强调高端无人机的应用,而陆军和海军陆战队偏爱低端无人机。


表2:当前无人机数量与类型

 

由于无人机的使用寿命为15至20年,一批“捕食者”和“全球鹰”已接近使用极限。未来,国防部计划打破高端和低端无人机较为均衡的数量配比,转而发展更高端的无人机。例如,美国空军就计划2021年前淘汰“捕食者”无人机,转而采购75架“收割者”无人机。虽然此采购计划只需要21亿美元,但真正的成本在于运维费用。“收割者”无人机中队每年耗资1.6亿美元,而“捕食者”中队每年才7000万美元。因此,淘汰“捕食者”转而采购“收割者”,每年将增加超过5.5亿美元的运维费用。而海军在“无人作战空中系统演示”项目(UCAS-D)上的投入超过14亿美元,以评估从航母上操控无人机的技术可行性。此外,海军还在持续开发“舰载无人监视与打击飞机”项目(UCLASS),以期让无人机承担更多载人战斗机的任务。由此可见,如果高端无人机的数量不断增加,其运维费用将急剧膨胀。


未来无人机的发展重点是提升互操作性、可靠性、自主性、发动机性能,以及隐身性能和空中作战能力,在提升无人机性能的同时,也将进一步抬高成本。美国防部1998年的研究表明,如果一架无人机在服役期间具备隐身性能,其成本将超过10亿美元(以1998财年计算)。如果再增加其他功能,未来的无人机将比载人飞机成本还高,但这又是其在危险区域执行任务所必不可少的。



国防预算限制了大型、高端无人机的采购


由于多种原因,在国防部内确定无人机系统的预算仍然困难重重。首先,无人机系统除飞机外,还包括地面控制站、地勤人员和操作员、通信和数据链等,成本往往具有误导性。例如卫星通信网络等必备能力不包括在无人机成本中。其次,由于各军种之间的预算方法不同,且部分无人机成本由情报预算而不是国防部预算支付,从而使监督和评估成本进一步复杂化。第三,运维成本很难明确,往往只能追踪大型无人机系统的数据。最后,无人机存在一个不确定的分类预算,例如RQ-170哨兵计划,只有在伊朗领土坠毁时才会被曝光。 因此,本文通常只关注较大型无人机的直接成本。


从1989年到2017年,无人机的采购预算已经大幅增加(参见图1)。里根政府要求高于历届政府的无人机支出,标志着无人机从试验阶段向采购阶段过渡。1989年至2000年,国防部在无人机系统上支出约40亿美元,而2001年以来,该数额已攀升至390亿美元。2011年,无人机预算只占美国飞机采购资金的8%,但这并不包括不断增加的运维成本,而这笔费用最终可能挤掉其他的研发和采购项目。

图1:1989年至2017年无人机采购预算


根据“未来防御项目”(FYDP)的预算,美军的无人机计划面临着重大挑战。图2显示了“未来防御项目”在第四类和第五类无人机上的开支。从中可以看出,在年度100亿美元的支出中,无人机中队的年度运维成本占据大半份额。“收割机”中队、“捕食者”中队每年的开销分别为1.6亿美元和0.7亿美元,如果继续加大对大型、高端无人机无人机的投入,成本只会继续攀升。国防部预计,像海军“舰载无人监视与打击飞机”这样的第五类无人机,运维成本只升不降。由此可见,在目前的预算压力之下,增加高端无人机的计划并不可行。

图2:“未来防御项目”:第四类和第五类无人机开支


国防部预计,在“未来防御项目”实施期间,研发和采购费用每年将增加4-5亿美元。随着订单减少、技术水平不断提高,这点钱每年只能提供数量较少的飞机。如果再考虑空军的远程轰炸轰炸机(LRS-B)发展计划,一批小型飞机的最新研发和采购计划就可能胎死腹中了。空军对研发和采购预算日益增长的需求很可能会使“未来防御项目”超过1070亿美元这一红线,从而进一步加剧本已存在的预算紧张局面。


“全球鹰”无人机就是研发和采购成本攀升的实例。第二代“全球鹰”无人机的传感器成本占飞机总成本的54%。由于国防部对此需求不断增加,而商业传感器又无法替代其作用,那么在缺乏竞争的环境下,无人机传感器注定不会降价。而且受成本与预算制约,一旦订单数量减少,无人机的单价定会攀升。例如,2012财年,“全球鹰”无人机的采购数量由22架减少到11架,从而将该无人机的单价推升了11%。


未来解决方案


2011年《预算控制法》对财政支出进行了限制,但美国军方对采购高端无人机的偏好却不断增加。除非增加预算,否则未来的无人机研发就只能在两个合理方案中选择其一,而这取决于决策者如何定义作战环境,以及对无人机的需求。


方案一主张少量采购价格高、能力强的第四类和第五类无人机,如“全球鹰”、“收割者”。美国国防部目前就倾向于照此办理,其计划2021年前再采购75架“收割者”无人机,将其数量扩大25%。为此,空军计划到2018年淘汰108架“捕食者”无人机。但是“捕食者”无人机每年6.3亿美元的运维费用只够空军支持4支“收割者”无人机中队(每个中队拥有飞机12架),而这还不包括每支中队3.5亿美元的飞机采购成本。因此,如果预算不增加的话,空军的经费就只够组建2至3支“收割者”无人机中队。这就意味着空军要失去108架“捕食者”,却最多只能增加36架“收割者”。


如果无人机的任务仍然是在无风险的空域执行反恐任务,那方案一也是可行的。但是当前的无人机并不适用于敌人出没的作战环境,因此要面对更强大的对手,那这些无人机平台的实用性将大打折扣。


方案二主张在战役与战术指挥官的控制下,部署大量体积更小、价格更低,且能力稍逊的无人机。具体做法是:诸多“捕食者”无人机将在“未来防御项目”实施期间内继续服役,同时限制“收割者”无人机的采购,仅用其替换无法继续服役的“捕食者”。减少高端无人机的采购将为继续研发、测试适用于危险环境下的无人机提供资金。而且减少高端无人机的采购还能使美国专注于发展小型战术无人机。


如果决策者认为,未来有可能会在风险巨大的空域执行任务,那方案二无疑是正确、且费效比最高的选择。近年来的实践表明,大型高端无人机可观测特征明显,极度依赖通信网络,很容易成为攻击目标。例如,2011年,伊朗宣称击落美军未公开的RQ-170隐形无人机;2012年6月,德克萨斯大学奥斯汀分校成功劫持了国土安全部的“捕食者”无人机。与大型无人机成本高昂、生存能力不足相比,小型无人机却在乌克兰等地执行任务中证明了自己的成功。除非隐形、速度、自主性、机动性等技术水平得到大幅提升,否则小型、廉价无人机都是在高风险空域执行任务的不二选择。


但是不管决策者选择哪种方案,以下措施对两种方案都同样适用:第一,国防部绝不能在当前预算范围内增加高端无人机的数量。否则,最终的结果可能就是“收割者”无人机数量增加不多,而仅有小部分“捕食者”无人机延长服役年限。第二,增加不同军种之间无人机系统的通用性,从而节省大量经费。例如,陆军的“灰鹰”无人机与空军的“捕食者”无人机具有80%的通用性,唯一的区别是“捕食者”传感器价格更高、性能更好。海军的广域海上监视系统和空军的“全球鹰”无人机除传感器外基本也是大同小异。但两个军种却各自拥有仓库、地面站和训练链条。如果实现不同平台的标准化,推进装备在各军种间的通用型,国防部就可以大大降低研发、采购和运维成本。


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