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美国《无人机路线图》

 

 

2005年8月,美国国防部在其网站发布了其2000年以来的第三版,也是最新版有关无人机发展的指导性文献《无人机路线图2005-2030》。

 

该文献比较详细、全面的阐述了美国各种用途的无人机研制、作战使用情况,说明了美国对无人机的未来需求,技术实现途径、未来的发展规划和设想。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

执行摘要

 
 
 

 

当全球反恐战争进入第四个年头,无论是出动架次、飞行时间、还是在任务扩展方面,无人机的作用都在不断扩大。到2004年,联军的20多种无人机,不管是大型还是小型的,在支援持久自由行动(OEF)和伊拉克自由行动(OIF)中的总飞行时间已经超过10万飞行小时。

执行的任务不仅仅是侦察,还设计到对地攻击、部队防护、以及信号收集等,从而有助于降低“行动情报”的创奇探测-武器发射链的复杂度和时间上的延迟。无人机系统(UAS)不断扩展,包含了相当广泛的任务能力范围。这些各式各样的系统在成本上,从几千美元到几千万美元不等:在能力上,既有重量不足1磅的微型飞行器,也有重量超过4万磅的大型飞机。无人机和一般意义上的无人系统正在通过无情坠机恐怖分子而不造成巨大经济损失和人员伤亡来改变全球反恐战争(GWOT)的军事作战方式。

在未来25年(2005-2030)内,国防部将开发和使用一系列越来越尖端的无人系统(包括无人机),而技术专家、采办官员、以及作战计划制定人员也需要一个清晰、协调的计划来实现能力的发展和转变。该路线图的重心目标符合《战略规划指导方针》,并指导各军事部门和防御机构推动无人机系统的任务能力逻辑地、系统地向一种新门类的军事工具转移。该路线图旨在提出各种紧迫的任务需求,而这些任务子啊技术方面和作战方面童工不同的无人系统都可以实现。

其中有些任务,只要采用当前的技术发展水平就能完成,一方面国防部现有资源和近期将具备的资源足以支持这些任务的实现,另一方面对于国防部各成员单位来说,其风险程度相对较低。而其他一些方面的任务迫切需要无人机增添行的能力,而且对于机组人员来说也是高风险的。该路线图强调实现后一类任务。这也是国防部近期工作的重点所在。

各军种正在广泛地开发无人机系统能力,而国防部办公室(OSD)负责确保这些能力能够支持国防部的更大能力目标,如战场转型能力、建立联合作战标准的能力、以及控制成本的能力等。国防部办公室正在建立以下的目标以实现关键的无人机系统能力。包括内列出了需要合作才能实现前述目标的组织机构。

用于飞机控制和传感数据分布的战场保密通用数据链通信系统具有防窃听、防干扰、防人为干扰、以及防拦截等改进功能,适用于所有的战术和大型无人机。系统可用时,应与联合战术无线电系统(JTRS)/软件通信系统架构(SCS)相兼容。(国防部办公室、美国陆军、美国空军、美国海军、美国海军陆战队)。

对能够在高危环境下执行防控压制(SEAD)/对地攻击/电机攻击/情报、监视和侦察任务的联合无人机作战飞机系统进行开发和作战评估。(国防部办公室、美国空军、美国海军)。

确保所有具有全运动视频能力的无人机标准和配置文件标准。作战演示和提取战场近实时(<3分钟)的无人机系统元数据用于虚招武器的瞄准。(国防部办公室、美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)。

开发能够确保无人机安全、及时、定期地进出管制和非管制空域的政策、标准、和程序,具体如下:

 

01

 

 

 

促进用于无人机系统设计、制造、测试和使用的全行业适航标准开发、采用、和实施(国防部办公厅)。

02

 

 

 

协调有关在非受限空域使用国防部无人机和相应有人机的有关联邦航空管理局(FAA)条例(例如:飞机、轻型运动飞机、和无线电控制航模)(国防部办公厅)。

03

 

 

 

开发无人机的“看见”和自主躲避其他飞机的能力,提供与有人系统相当的安全水平(美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)

开发和界定替代用于无人机的汽油内燃机的可靠推进系统方案,尤其是用重油发动机来替换。(国防部办公室、美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)。

04

 

 

 

通过改善联合菌种协同能力来改进作战指挥官无人机系统的效能。(国防部办公室、美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)。

05

 

 

 

确保对无人机机载武器绝对控制的标准化和保护。开发适用于所有适当无人机的标准的无人机系统体系架构,包括武器接口。(国防部办公室、美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)。

06

 

 

 

改进无人机的抗恶劣天气的能力,以提高其任务可用度和任务效能。(国防部办公室、美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)。

07

 

 

 

通过一套更弹性的测试和后勤支援过程来保障已验证的作战能力能够快速地整合到己部署的系统中。(国防部办公室、联合部队司令部美国空军、美国陆军、美国海军、美国海军陆战队)。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

目的

 
 
 

 

该路线图旨在推动美军2005年至2030年间无人机开发计划的制定。它将协助美国国防部决策者们在未来四年防务评审(QDR)和其他技术制定工作中规划无人机开发与采办的研发工作。此外,这份文件还可以帮助美国政府的其他机构充分利用国防部的无人机技术投资来满足他们的需求与能力。该路线图提出以下几个关键问题:

1.无人机系统能够承担什么样的军事能力需求?

2.提供这些能力所需什么样的处理器、通信、平台和传感器技术?

3.这些技术何时能实现上述能力?

该路线图将配合美国军方为应对21世纪紧急事件而正在进行的重新确定其作用与任务的工作。美军将无人机系统看作是未来战术组成中不可缺少的部分。例如,美国陆军目前进行的转型创新计划将为每个旅战斗队建立一支配别无人机系统的侦察、监视和目标获取(RSTA)中队,重点在于降低重量、提高灵活性以及将自动化装置整合到未来部队中。

 

范围

 
 
 

 

该文件既不授权发展某种无人机系统(UAS),也不确定有限需求,因为这方面的职责由各军种和联合需求监督委员会(JROC)担负。作为其担负的国防采办和技术发展监督职责的一部分,国防部部长办公室(OSD)希望该路线图能够在诸如标准开发等横向项目领域和其他互操作解决方案中起到显著的指导作用,所以它所要完成的是确定技术何时能够产生新的能力,何时能够与作战人员的需求相关联以及何时整合到现有或计划中的无人机系统中。

这份文件所讨论的许多技术目前正在国防研究实验室和承包商的工厂不断成熟。路线图选择的25年时间跨度与新一代飞机和有效载荷技术从实验室计划成为可部署的系统所花费的时间相当。本研究提供的信息截止于2005年3月30日。项目信息截止时间为2006年预算被提交到议会的2005年2月7日。

 

定义

 
 
 

 

由于都是无人控制的,巡航导弹武器有时被混淆为委任及武器系统。二者关键的区别是:

1)无人机在飞行结束后可以进行回收,而巡航导弹则不能回收;

2)无人机携带弹药无须进行特殊制造并不与机身形成一体,而巡航导弹的单头则被整合在单体内。这个区别在2002年1月美国联合出版社出版的《国防部词典》有关无人机的解释中有清晰的阐述。

“无人机是指不搭载操作人员的一种动力空中飞行器,采用空气动力为飞行器提供所需的升力,能够自动飞行或进行远程引导;既能是一次性使用也能进行回收;能够携带致命性或非致命性有效负载。弹道或半弹道飞行器、巡航导弹和炮弹不能看作是无人空中飞行器。”

为什么发展无人机?

通常认为,人在执行某些空中任务时存在局限,无人机比有人机更加适合执行枯燥、有放射性侵害和危险的任务。尽管任何飞行都可能是枯燥或危险的,但由于受到传统方式的影响是由于技术上的不成熟,人们仍旧继续执行这些飞行任务。以下事例证明这种情况。

枯燥无味的任务

美国空军和海军从1946年到1948年间分别采用无人机驾驶的B-17和F6F在核武器爆炸后的几分钟内飞入到蘑菇云采集放射样本,这显然是一项有放射性侵害的任务。返回的无人机采用水管进行清洗,采集到的样本有类似樱桃采摘器的机械手获取,以尽可能减少地面人员对放射物的接触。

1948年,美国空军认定机组人员所面临的放射物污染风险是可以控制的,无人驾驶飞机的样本采集任务由身穿60磅重铅服的飞行员驾驶的F-84飞机去爱。这些飞行员的一部分由于坠机后受到铅服的束缚或受长期射线的辐射而相继死亡。核武器辐射性微尘的有人采集任务持续到上世纪90年代。

有放射性侵害的任务

美国空军和海军从1946年到1948年间分别采用无人机驾驶的B-17和F6F在核武器爆炸后的几分钟内飞入到蘑菇云采集放射样本,这显然是一项有放射性侵害的任务。返回的无人机采用水管进行清洗,采集到的样本有类似樱桃采摘器的机械手获取,以尽可能减少地面人员对放射物的接触。

1948年,美国空军认定机组人员所面临的放射物污染风险是可以控制的,无人驾驶飞机的样本采集任务由身穿60磅重铅服的飞行员驾驶的F-84飞机去爱。这些飞行员的一部分由于坠机后受到铅服的束缚或受长期射线的辐射而相继死亡。核武器辐射性微尘的有人采集任务持续到上世纪90年代。

危险的任务

侦察历来都是一项危险的任务。二战期间,第三侦察大队25%的飞行员牺牲在北非战场,而飞跃德国领空的轰炸机飞行员死亡比率仅仅为5%。当1960年5月1日前苏联击落一架美国U-2侦察机并逮捕其飞行员后,对前苏联进行的有人侦察飞行被终止了。

5月1日可以承受的风险到5月2日则被认为在政治和军事上是不可接受的。尽管这家U-2及其飞行员(弗朗西斯·加里·鲍威尔)既不是第一个也不是最后一个在冷战时期被击落的侦察飞机和飞行员(冷战时期的侦察任务损失了23架有人驾驶飞机和179名飞行员),但这些损失促进了空军为执行侦察任务开发无人机的工作,特别是AQM-34“烽火”和洛克希德D-21无人机。

从1965年到1971年在中国损失的7架无人机却几乎被忽略了。三十年后,美国海军一架EP-3飞机被损毁以及24名机组人员遭到扣留的时间表明,和平时期的侦察任务人就具有危险性和政治敏感性。无人机系统能够提供显著帮助的其他危险任务还包括对敌防控压制(SEAD)、攻击和电子战。

越南战争和巴以冲突中执行上述任务的飞机和机组人员的损失最大。部署无人机的额一个主要目的是降低高危险环境内机组人员丧命的风险。将这些任务部署给无人战斗机(UCAV)将直接解决攻击或削弱敌方一体化防控系统能力所存在的危险问题。

使无人机在以上三个方面比有人机更具优势的特性包括:在克服枯燥方面,机器比人有更长时间的灵敏性;对于应付放射性侵害和危险方面,如果任务失败,采用无人机的政治和人员风险更低,任务的成功几率更高。更低的负面风险和更高的任务成功率是继续扩展无人机系统的两大推动力。

从新《路线图》的标题可以看出,美国国防部已经明确地将无人机作为一个大的系统,而不只是有效载荷和平台的一部分,它同时也包括地面控制站、传感器组件、通信设备和支撑飞机的所有有关技术;并强调了将通过先进技术的采用 ,使无人机系统的军事应用能力产生飞跃,能够以更快的速度扩展到电子干扰、通信拦截,从模糊的电磁频谱中生成图像,从微弱的信号中捕获敌方活动的信息领域。

与过去的《路线图》的一个不同之处在于,新《路线图》专门增加了一节飞艇的内容,涉及了飞艇和无人机之间存在协同的潜力,以及飞艇在提高通信中继、部队保护和信号情报搜集等任务领域的能力和更低的任务成本等特点,并透露美国国防部正在研究自带动力飞行的软式飞艇和系留式浮空器,用于特别需要持续数周甚至数月的长航时任务领域。

 

新《路线图》还按照年代顺序排列了未来可能实现的无人机能力:

●2005~2010年,某些无人机在300米或更低高度飞行时,能够在不被人耳听见的情况下探测到隐蔽在树林下的目标,能够在7.5千米的距离上分辨出人的脸部特征,能自主识别目标车辆;

●2010~2015年 ,无人机将能自主进行空中加油 ,并使用有100个谱带的超光谱成像传感器;

●2015~2020年 ,无人机将具有自主的空中加油能力和使用100波段超光谱的图像传感器,能够实时生成海上水雷分布图,以及能在不增加燃油载荷情况下将续航时间提高40%;

●2025~2030年 ,将使用有1000波段的超光谱成像设备,并在机载计算机中装备相当于人脑的处理速度和记忆容量的处理器。

新《路线图》希望无人机每磅 (453.6克) 载荷能力的成本为8000美元 ,而目前的F-35 JSF为7300美元 ,J—UCAS为5500美元。

 
 
 
 

 

创建时间:2024-04-22 20:20
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