有人-無人協同作戰 (MUM-T) 是指有人系統和無人系統的協同作戰,通常用于軍事或航空航天領域,以提升任務效能。它使人類操作員能夠控制、協調或監督自主或半自主平台,例如無人機或機器人系統,從而提高態勢感知能力、降低風險並優化其在複雜環境中的性能。
「忠誠僚機」是一種擬議中的無人作戰飛機 (UCAV),它融合了人工智慧 (AI),能夠與下一代有人作戰飛機協同作戰,包括第六代戰鬥機和轟炸機,例如諾斯羅普·格魯曼公司的 B-21「突襲者」轟炸機。此外,與傳統的無人作戰飛機不同,「忠誠僚機」預計能夠在戰場上生存,但成本將遠低於具有類似能力的有人作戰飛機。在美國,這一概念被稱為協同作戰飛機 (CCA)。CCA旨在與下一代有人作戰飛機(包括第六代戰鬥機和轟炸機,例如諾斯羅普·格魯曼公司的B-21突襲者)協同作戰。與傳統的無人作戰飛機(UCAV)不同,CCA集成了人工智慧(AI),[a] 即「自主套件」,提高了其戰場生存能力。預計其成本仍遠低於具有類似能力的有人駕駛飛機。 美國空軍計劃在2025至2029財年期間在其CCA項目上投入超過89億美元,並計劃在2024財年追加6.61億美元。 CCA項目的成功可能會減少對額外有人駕駛中隊的需求。
特點
「忠誠僚機」是一款軍用無人機,配備機載人工智慧控制系統,能夠攜帶和投送大量軍用武器。據設想,人工智慧系統比配備相關生命支持系統的人類飛行員輕得多,成本也低得多,但在駕駛飛機和執行任務方面卻能提供相當的能力。
一些概念基於一種標準化飛機,部署有兩種變體:一種是第六代戰鬥機,駕駛艙內配備人類飛行員和/或戰鬥指揮官;另一種是忠誠僚機,在同一位置替換人工智慧系統。BAE系統公司設想「暴風」能夠在兩種配置下運行。
另一個概念是開發一種航程更短、體積更小、成本更低的僚機,由載人母機攜帶,並在需要時進行空中發射。無人機則自行攜帶彈藥。這在降低總體成本的同時,還能在戰場上保護載人飛機。CCA是一種軍用無人機,配備機載人工智慧控制系統,能夠攜帶和投送大量軍用武器。預計其人工智慧系統將比配備相關生命支持系統的人類飛行員輕得多、成本低得多,但在駕駛飛機和執行任務方面卻能提供相當的能力。
角色
其主要應用是將人類飛行員的角色提升為任務指揮官,讓人工智慧作為「忠誠僚機」在人類飛行員的戰術控制下,以高技能操作員的身份操控相對低成本的機器人飛行器。
忠誠僚機還可以執行其他任務,例如「充當感測器、充當射擊手、充當武器攜帶者,以及充當成本降低者」。
能力
忠誠僚機的成本預計遠低於有人駕駛戰鬥機,並且通常被認為容易受到損耗。 它將擁有足夠的情報和機載防禦系統,以確保在戰場上生存。美國空軍部長弗蘭克·肯德爾將其描述為遠程控制版的瞄準吊艙、電子戰吊艙或武器攜帶者,以提供額外的感測器和彈藥;從而平衡經濟性和作戰能力。
儘管CCA的成本僅為有人駕駛戰鬥機的一小部分,但它們並非消耗品,甚至不會受到損耗。CCA將配備足夠的情報和機載防禦系統,以確保在戰場上生存。美國空軍部長弗蘭克·肯德爾曾形容它們可能扮演著「100種角色」:遠程控制的瞄準吊艙、電子戰吊艙或武器運載器,以提供額外的感測器和彈藥;平衡經濟性和作戰能力。
CCA的價格點將決定單個機身可以執行多少種任務,更昂貴的設計可以成為多用途飛機,而更便宜的設計可以模塊化,以便在不同的日子執行不同的任務,從而承受在戰鬥中損失的損失。 計劃分兩個階段進行:階段1的CCA將配備感測器和瞄準系統,專註於為有人駕駛飛機攜帶額外的彈藥;增量2型CCA將擁有更強的隱身性和自主性,能夠執行包括電子戰、對地防空和區域防禦在內的任務,並可能充當誘餌。此階段可能會出現兩種截然不同的解決方案:一種是高端且「精緻」的方案,另一種是更基礎、更廉價、更專註於單一任務的方案。 軍方官員最初將增量2型CCA開發為高端隱身平台,但兵棋推演表明,在模擬的太平洋衝突中,大量低端飛機比少量高端飛機更有效,這促使他們重新思考其方案。
美國空軍正在尋求比現有MQ-28和XQ-58推力更大的CCA。
按國家/地區劃分
「忠誠僚機」的概念出現於21世紀初,此後,澳大利亞、中國、日本、俄羅斯、英國和美國等國家一直在研究和開發必要的設計標準和技術。
澳大利亞
波音澳大利亞公司正在牽頭為澳大利亞皇家空軍(RAAF)研發MQ-28「幽靈蝙蝠」忠誠僚機,BAE系統澳大利亞公司則提供了大部分航空電子設備。 MQ-28於2021年首次試飛,此後至少已生產了8架。
中國
中航工業「暗劍」無人機效果圖。
成都武直-10無人機在東海上空飛行
據悉,中國正在研發各種「忠誠僚機」原型機,例如中航工業「暗劍」無人機[28],該概念機於2006年首次亮相。[29]截至2019年,中國已實現無人機大規模生產,並擁有成熟的無人機集群技術。然而,計劃中的自主性水平以及與這些系統的集成程度尚不清楚。
機組人員
中國計劃使用雙座隱形戰鬥機通過網路和數據鏈協調無人作戰飛機 (UCAV) 和「忠誠僚機」平台。第二名操作員的優勢在於能夠更好地解讀和利用所有友軍平台收集的海量感測數據,這可能會使單個操作員有限的認知和處理能力超負荷,尤其是在對抗性空戰環境中。 後座操作員將專註於管理有人或無人飛機編隊,從而減輕飛行員在對抗性空戰環境中的工作負擔。 隨著飛機系統自動化和人工智慧的提高,兩名機組人員可能能夠委派更複雜的預警機任務、獲取信息並做出戰術決策。隱身平台可以成為比傳統控制飛機更具生存力和分散式部署能力的替代方案,因為隱身性能使它們能夠從前線的「忠誠僚機」系統和感測器收集數據
成都殲-20的首席設計師早在2019年就暗示了其雙座型的研發。 2021年1月,中國航空工業集團公司發布了殲-20雙座型的計算機渲染圖,以慶祝該型戰機首飛十周年。2021年2月,《南華早報》的一張信息圖展示了一款搭載推力矢量發動機WS-10C的雙座型殲-20。 2021年10月,一架滑行原型機(分析人士將其命名為殲-20S在成都飛機公司設施附近被發現,這使得殲-20S成為有史以來首款雙座隱形戰鬥機。
2024年7月,美國空軍CASI少校約書亞·坎貝爾建議美國空軍評估雙座殲-20戰鬥機在未來作戰系統中的概念。坎貝爾認為,中國在信息飽和的作戰受限(CDO-L)環境中的人機交互方法很有價值。他認為,在更先進的人工智慧決策器問世之前,雙座殲-20的副駕駛員擔任控制操作員,負責管理協同作戰飛機(CCA)和其他編隊飛機,可以為F-15EX項目和超越傳統角色的空中平台提供靈感。
2019年1月,成都飛機工業集團(CAC)總設計師王海峰博士宣布,中國已開始對第六代戰機進行預研,該戰機將具備控制無人機的能力。情報和傳聞表明,中國的設計將採用無尾飛翼或飛箭式布局,與上一代戰鬥機相比,這種布局可以提供更寬的隱身性能,同時還採用新的推進技術、改進的感測器,使飛機能夠與有人-無人編隊(MUM-T)飛機或無人作戰飛機(UCAV)等協同作戰。
2024年12月26日,一架中國六代戰鬥機原型機在中國被發現。 根據現有影像資料,澳大利亞戰略政策研究所的分析師比爾·斯威特曼(Bill Sweetman)推測,殲-36可以作為遠程導彈的超巡航發射平台,以及其他有人駕駛和無人機的指揮控制中心。英國皇家聯合服務研究所 (RUSI) 的賈斯汀·布朗克認為,大型載人飛機可以為中國和美國在印度-太平洋地區提供獨特的戰略優勢,該地區的前沿基地有限,但來自導彈、無人機和電子戰 (EW) 環境的威脅日益增加。 布朗克認為,雖然協同戰鬥機 (CCA) 等分散式無人系統提供了具有成本效益的作戰質量,但它們對數據鏈的依賴使它們容易受到電子戰的干擾,這凸顯了殲-36 等可以在對抗環境中獨立作戰的載人飛機的持久價值。
無人部件
洪都GJ-11無人機,擬議的MUM-T飛機之一
中國最早嘗試「忠誠僚機」概念的飛機之一是中航工業的「暗劍」。 2022年10月,中國媒體展示了殲-20雙座概念機控制洪都GJ-11隱形無人作戰飛機的概念圖,後座專門為武器官設計。 它還可能控制LJ-1,一種低端模塊化無人機平台。成都武直-10是另一款設想用於「忠誠僚機」的無人機。
2021年,中國國有國防和航空航天製造商中國航天科技集團公司發布了具有隱身能力的飛鴻FH-97原型無人作戰飛機。它最初是作為「忠誠僚機」無人機開發的,旨在利用電子對抗壓制防空系統,在敵機前方飛行提供預警,充當可擴展誘餌,以及提供偵察和毀傷評估。FH-97 還可以部署 FH-901 來打擊機動目標。2022 年,該公司發布了飛鴻 FH-97A,這是一款忠誠僚機無人機原型,旨在與殲-20 戰鬥機並肩飛行。它還可以攜帶多達 8 枚空對空導彈或巡飛彈,並使用火箭助推器實現無跑道起飛。
德國
歐洲航空航天製造商空中客車公司已推出「空客僚機」,一款忠誠僚機。該飛機將是一種無人作戰飛機(UCAV),將與歐洲戰鬥機「颱風」或其他戰鬥機協同作戰,增強其作戰力量。
印度
印度斯坦航空有限公司(HAL)正在為擬議的空中作戰協作系統(CATS)開發一款人工智慧僚機無人機。該無人機已於2025年成功完成發動機地面試車。
日本
日本於2021年宣布了一項忠誠僚機無人機開發計劃,並於2022年發放了第一輪資金。該無人機計劃由同樣正在開發的擬議中的FX戰鬥機搭載部署。
俄羅斯
據信俄羅斯的僚機級無人機項目包括蘇霍伊S-70「獵人」和「喀琅施塔得·格羅姆」。然而,儘管俄羅斯已經製造了無人機,但這些系統的自主性甚至人工智慧水平尚不清楚。
韓國
除了生產新一代戰鬥機KF-21外,韓國還計劃研發多種類型的無人作戰飛機,作為「忠誠僚機」,與有人戰鬥機協同作戰。
土耳其
TAI安卡-3是一款噴氣式飛翼隱形無人作戰飛機。其首飛於2023年12月28日成功完成。2024年10月30日,一架裝備巡航導彈的TAI安卡-3無人作戰飛機成為歷史上第一架由另一架飛機以「忠誠僚機」身份操控的無人機,這代表著軍用航空遠程控制能力的進步。
英國
英國皇家空軍自2015年以來一直在開發「忠誠僚機」概念,其「精神蚊式」技術演示機將於2020年試飛。該項目的資金於2022年6月被取消,因為國防部認為,這筆資金最好用於一些不那麼雄心勃勃的進展上。
美國
美國國防部高級研究計劃局(DARPA)阿爾法狗斗試驗(ADT),2020年8月20日
CCA的概念出現於21世紀初。CCA項目包括美國空軍的下一代空中優勢(NGAD)項目。美國海軍和美國空軍計劃各自控制CCA和NGAD。[73][74][18]CCA正在由美國空軍的多個司令部以合作的方式開發[76]:空軍研究實驗室(AFRL)的希瑟·L·普林格爾少校;空戰司令部(ACC)的斯科特·R·喬布少校;戰鬥機和先進飛機項目執行官(PEO)戴爾·R·懷特中將;以及國防戰略司令部(DCS)、計劃和項目主管約瑟夫·昆克爾准將。[77]四位將軍一致認為有必要將CCA納入聯合模擬環境。
國防政策專家希瑟·彭尼(Heather Penney)確定了自主忠誠僚機、無人機(UAV)遠程飛行員以及單獨駕駛有人駕駛飛機的飛行員協同發展(也稱為有人-無人協同)的五個關鍵要素。
創建能夠最大限度發揮CCA和有人駕駛飛機協同作戰優勢的概念。
讓操作員參與CCA的開發,以確保他們了解CCA在戰場中的表現。
作戰人員必須能夠依賴CCA的自主性。
作戰人員必須在高度動態的作戰行動中對CCA擁有可靠的控制權。
人員的工作負荷必須可控。
Skyborg 的自主核心繫統(Autonomous Core System)已被證明可在多種機身上移植;這使得 Skyborg 成為一個備案項目 (Program of Record),並設立了項目執行官 (PEO) 負責採購。Skyborg 將繼續作為科學技術平台。
通用動力 X-62 VISTA 是一架改裝的 F-16,可以自主飛行,必要時可由試飛員接管。
MQ-9 收割者無人機 (Reaper) 位於前方加油點
大多數無人機都是遠程駕駛的,但駕駛協同作戰飛機的人工智慧項目需要一名任務指揮官來協調有人機和無人機的協同作戰。——希瑟·彭尼。 2020年,美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 的 AlphaDogfight 測試項目表明,駕駛戰鬥機的人工智慧程序將超越人類飛行員,甚至人工智慧代理甚至可以進行精細動作控制飛行。VISTA 試驗台上的自主套件已展示出空中格鬥能力。美國空軍部長弗蘭克·肯德爾駕駛了由人工智慧控制的 X-62A VISTA。 預計下一代空中防空系統 (NGAD)將使用忠誠僚機 (CCA)。 空軍部長弗蘭克·肯德爾設想這些無人飛機將執行更大任務的一部分;CCA 開發可以與 NGAD 開發同時進行,後者必須考慮更廣泛的需求。最多五個自主 CCA 可以與一台 NGAD 協同運行。
美國空軍研究實驗室 (AFRL) 將測試其 Skyborg 載人-無人駕駛項目,例如自主空戰作戰 (AACO)[106],而美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 將測試其空戰演進 (ACE)[13] 人工智慧項目。用於人機界面的自主模擬控制系統 (SACS) 軟體正在由 Calspan 開發。
DARPA 的 Longshot 是一款空射無人機,旨在延長任務航程[108],並降低有人駕駛飛機的風險,使有人駕駛飛機能夠保持在防區外射程;如果 Longshot 使用空戰演進 (ACE)[13],從該 Longshot 發射的導彈可以更有效地選擇目標。[109] 2023 年 3 月 6 日,DARPA 通過關鍵設計評審 (CDR) 選擇了通用原子航空系統公司 (GA-ASI) 來設計空射 Longshot 無人機; LongShot 本身可以攜帶 AMRAAM 或響尾蛇導彈,從而大大擴展這些導彈的射程。[110] 這樣,波音 F-15EX Eagle II 或類似的第四代戰鬥機在裝備 LongShot 后,可以大大提高其生存能力。[110] GA-ASI 正在為 CCA 市場開發一個核心套件 (Gambit)。
2022 年 12 月 9 日,空軍試飛員學校測試了其通用動力 X-62 VISTA,這是一款經過改裝的 F-16 戰隼,可以自主飛行,並配備了兩種不同的人工智慧套件。截至 2022 年 12 月 16 日,VISTA 使用 ACE 飛行了 8 架次,使用 AACO 飛行了 6 架次,平均每天飛行 2 架次。來自埃格林空軍基地的六架 F-16 戰機將配備自主智能體,為協同作戰飛機 (CCA) 項目奠定基礎。截至 2023 年 3 月,CCA 的工作重點包括:
開發協同作戰飛機平台本身,
開發用于飛行協同作戰飛機(CCA)的自主套件,以及
研究如何組織、訓練、裝備和供應協同作戰飛機項目
2024年1月24日,美國空軍將協同作戰飛機的研發合同授予了由安杜里爾公司、波音公司、通用原子公司、洛克希德·馬丁公司和諾斯羅普·格魯曼公司牽頭的五個承包商團隊。
2024年4月24日,美國空軍宣布已將波音公司、洛克希德·馬丁公司和諾斯羅普·格魯曼公司從增量一號(Increment I)競標中淘汰,安杜里爾公司「狂怒」項目和通用原子公司「策略」項目將繼續推進研發。美國空軍預計將在2026年前對兩家公司的方案做出最終決定。由於CCA項目預計將產生多種類型的飛機,其能力和成本各不相同,因此所有公司預計將再次競標後續的增量項目。
2024年9月19日,通用原子公司展示了CCA的全尺寸模型。其中一個CCA版本是「導彈卡車」, 它將增強載人/無人任務的能力。CCA的競爭對手安杜里爾公司(Anduril)也展示了全尺寸模型。
2025年3月3日,美國空軍發布聲明,指定通用原子公司設計的型號為YFQ-42A,安杜里爾公司設計的型號為YFQ-44A。
資金
據估計,一架 CCA 的成本約為洛克希德·馬丁公司 F-35 閃電 II(8000 萬美元)的一半到四分之一;預期每架飛機的成本在 2500 萬到 3000 萬美元之間。美國空軍部長弗蘭克·肯德爾的目標是初始機隊由 1000 架 CCA 組成。作為有人-無人團隊的一部分,兩架 CCA 可以與一架 NGAD 或 F-35 協同工作,比如說,200 架 NGAD 平台各配備兩架 CCA[123],300 架 F-35 各配備兩架 CCA,以制定將它們整合到部隊中的概念,但總庫存可能會是這個規模的兩倍。 截至 2024 年 7 月 3 日,空軍請求重新規劃 2024 年 CCA 研發的額外資金 1.5 億美元。這比之前申請的3.92億美元預算增加了40%;2025財年預算申請將反映額外的增量;NGAD的資金也進行了適當調整。
美國第26任空軍部長將CCA列為其向參謀長提交的2024財年預算申請的七大優先事項之一:協同作戰飛機正在被列入2024財年總統預算申請;預計2024財年,協同作戰飛機(CCA)項目將耗資5億美元,可能用於美國空軍任務中的「100個角色」。美國空軍計劃在未來五年(2023年至2028年)內在其CCA項目上投入超過60億美元。
飛機列表
示例包括:
波音 MQ-28 幽靈蝙蝠 - 8 架正在測試中(Block 1),計劃於 2025 年投入現役
通用動力 X-62 VISTA - 系統開發飛機
拜拉克塔爾「克孜勒爾瑪」無人機
印度斯坦航空「貓」「勇士」無人機 - 正在開發中
洪都 GJ-11
TAI 安卡-3
拜卡爾「拜拉克塔爾」「克孜勒爾瑪」無人機
奎托斯 XQ-58「女武神」無人機 - 開發原型機飛行中
喀琅施塔得「雷霆」無人機 - 正在開發中
「精神」「蚊式」無人機 - 項目取消
蘇霍伊 S-70「獵人」無人機 - 計劃升級航電系統後進行開發
空客「僚機」無人機 - 計劃開發
諾斯羅普·格魯曼 437 型無人機 - 開發原型機飛行中[129]
GA-ASI「策略」無人機[c]
通用原子公司 XQ-67[133][134][135][136]
通用Dynamics X-62 VISTA
Kratos XQ-58 Valkyrie[137][138]
Skyborg Vanguard 計劃參與者
註釋和參考文獻
另一家人工智慧公司收購了 Heron Systems,該公司在 2019-2020 年 DARPA AlphaDogfight 試驗中擊敗了一名人類 F-16 飛行員和其他 5 家人工智慧公司。[3]
改進的 CCA 人工智慧將簡化殺傷鏈。[21][78] 參見 Deptula 和 Penney 的《馬賽克戰爭》[79][80][81][82][83][84][85][86][87][88][89][90][91][4]
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美國國防高級研究計劃局——我們的研究
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Tangalakis-Lippert, Katherine。 「美國空軍希望斥資 58 億美元打造 1000 架人工智慧驅動的無人作戰飛機,甚至更多,作為其下一代空中優勢計劃的一部分」。《商業內幕》。檢索日期:2024 年 4 月 25 日。
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