全球觀察者。
掃描鷹。
大烏鴉。
美洲獅。
第一章 前言
從2001年“9 11”事件以來，美軍對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的興趣開始大增。從圖1.1可看出從1987年到1012年美國(guó)國(guó)防部對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的投資趨勢(shì)。2001年美國(guó)國(guó)防部的投資為3.63億美元，兩年后這一數(shù)字幾乎達(dá)到了14億美元，每年增加了約3億美元。在2005年美國(guó)參院軍事委員會(huì)的聽證會(huì)上，美國(guó)中央司令部司令約翰阿比扎伊德(John P. Abizaid)將軍將美軍對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的需求量描述為“永不知足”。
近年來，由于美軍對(duì)無人機(jī)需求量大增，軍方對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的定義也越來越具體?！堵?lián)合作戰(zhàn)條令(JP) 1-02，國(guó)防部軍語(yǔ)及相關(guān)術(shù)語(yǔ)詞典》2008年修訂版對(duì)無人機(jī)(uav)的定義是：“沒有攜帶操作人員的、通過空氣動(dòng)力來提供升力、可自動(dòng)飛行或遙控飛行并能攜帶致命或非致命有效載荷的一次性或重復(fù)使用的動(dòng)力空中飛行器，”。為表明無人機(jī)的使用不僅包括飛行器，因此采用了“無人機(jī)系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)。國(guó)防部的定義還進(jìn)一步解釋道：“彈道或半彈道飛行器、巡航導(dǎo)彈和炮彈不屬于無人飛行器”。另一些更為嚴(yán)格的定義還強(qiáng)調(diào)無人機(jī)系統(tǒng)通常是可回收的并能攜帶可分離的載荷，而武器彈藥及其載荷（彈頭）通常是一次性的并是運(yùn)載工具不可分離的一部分。[page]
美國(guó)海軍部正對(duì)一些重大無人機(jī)項(xiàng)目投入巨額資金。這些系統(tǒng)將被用來完成全譜作戰(zhàn)任務(wù)，從高威脅主要作戰(zhàn)行動(dòng)到全球持久的非常規(guī)作戰(zhàn)。
作為“廣域海上監(jiān)視” (BAMS)項(xiàng)目的一部分，海軍將對(duì)兩種無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行投資，即：高空無人機(jī)和垂直起降戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)(VTUAV)。海軍于2006年對(duì)高空無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了招標(biāo)并于2008年與諾斯羅普格魯曼公司簽訂了11.6億美元的研制和驗(yàn)證(SDD)合同。被命名為RQ-4N的高空無人機(jī)系統(tǒng)將于2016年開始列裝海軍并計(jì)劃到2019年引進(jìn)68架。海軍還引進(jìn)了少量MQ-8B“火力偵察兵”垂直起降型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)。2009年海軍與諾斯羅普格魯曼公司簽訂了再引進(jìn)更多MQ-8B無人機(jī)的合同，金額不超過4000萬美元。最終這種無人機(jī)的總數(shù)將達(dá)到131架。
2007年海軍與諾斯羅普格魯曼公司簽訂了6.358億美元的合同，為“無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)”(UCAS-D)項(xiàng)目產(chǎn)生兩架驗(yàn)證機(jī)。設(shè)立該項(xiàng)目是為了驗(yàn)證艦載型無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)，并計(jì)劃在2013財(cái)年完成驗(yàn)證。如驗(yàn)證成功，海軍或許能在2025財(cái)年引進(jìn)具備初步作戰(zhàn)能力的無人機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)。
2005年海軍與波音公司簽訂了1450萬美元的合同，開發(fā)“掃描鷹”小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)(STUAS)的情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力，用于執(zhí)行海軍遠(yuǎn)征打擊大隊(duì)的各項(xiàng)任務(wù)和為波斯灣的油井平臺(tái)提供安全支援。之后海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)又招標(biāo)發(fā)展自己的小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)，為戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)決策和海軍艦只提供持續(xù)的情報(bào)、監(jiān)視和偵察支援。
蘭德公司受美國(guó)海軍作戰(zhàn)評(píng)估部(OPNAV N81)的委托，對(duì)海軍正在實(shí)施和計(jì)劃實(shí)施的無人機(jī)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估，對(duì)無人機(jī)最有前途的作戰(zhàn)應(yīng)用形式進(jìn)行分析。其重點(diǎn)將放在能在海軍艦只上使用的無人機(jī)方面。該評(píng)估報(bào)告還包括關(guān)于有人和無人機(jī)應(yīng)用的不同觀點(diǎn)。該研究完成于2008年9月，并未包括美國(guó)國(guó)防部的全部無人機(jī)計(jì)劃。但該報(bào)告對(duì)有人和無人機(jī)在執(zhí)行海軍某些重要任務(wù)中潛在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。研究的目的是闡述海軍無人機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)，以及無人機(jī)執(zhí)行這些任務(wù)的可行性。
該研究主要從技術(shù)、作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)和優(yōu)勢(shì)以及成本角度，根據(jù)海上作戰(zhàn)戰(zhàn)略需求來考慮無人機(jī)的應(yīng)用，包括當(dāng)今和未來有人和無人機(jī)在全頻譜作戰(zhàn)中的使用和海上任務(wù)需求。其重點(diǎn)是2015-2025年海軍無人機(jī)的應(yīng)用，屆時(shí)將有幾款海軍無人機(jī)初具作戰(zhàn)能力，而且海軍也將擁有實(shí)用型無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)。
第二章當(dāng)今無人機(jī)系統(tǒng)的使用和發(fā)展
如今，美國(guó)正在研制多款無人機(jī)系統(tǒng)或已將其應(yīng)用于軍事目的。這里簡(jiǎn)要介紹幾種有代表性的系統(tǒng)并在后面章節(jié)里對(duì)其中幾種系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。更多信息，包括全面的無人機(jī)系統(tǒng)清單可參閱國(guó)防部近期公布的《無人機(jī)系統(tǒng)路線圖》。
1.“全球觀察者”無人機(jī)系統(tǒng)
“全球觀察者”(Global Observer)是作為“聯(lián)合能力技術(shù)驗(yàn)證” (JCTD)項(xiàng)目的一部分進(jìn)行研制的高空長(zhǎng)航時(shí)(HALE)平臺(tái)（見圖2.1）。該項(xiàng)目得到了美國(guó)特種作戰(zhàn)司令部、陸軍、空軍、國(guó)土安全部和海岸警衛(wèi)隊(duì)的資助，并主要由美國(guó)Aero-Vironment公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目承包。該平臺(tái)使用液態(tài)氫混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，有效載荷400磅，飛行高度65000英尺，續(xù)航能力大約一周，可用于執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察以及通信中繼任務(wù)。
2. RQ-4B “全球鷹”和RQ-4N廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)
RQ-4B “全球鷹”是在1998年完成首飛的較小的RQ-4A基礎(chǔ)上發(fā)展而來的高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)系統(tǒng)（見圖2.2）。這種無人機(jī)的飛行高度在55000-60000英尺之間，續(xù)航能力28小時(shí)，有效載荷3000磅，巡航速度310節(jié)，目前已被空軍用作多傳感器情報(bào)、監(jiān)視和偵察平臺(tái)。目前機(jī)上裝有光電紅外線(EO/IR)和合成孔徑雷達(dá)(SAR)。Block-30新型機(jī)還將裝載信號(hào)情報(bào)(SIGINT)搜集裝置?？哲妼?shí)驗(yàn)室還將為其研制稱之為“光譜紅外線成像技術(shù)試驗(yàn)床”(SPIRITT)的高光譜成像(HSI)傳感器。此外還將發(fā)展“全球鷹”的通信中繼能力，如“戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)載通信節(jié)點(diǎn)” (BACN)，這是“真實(shí)網(wǎng)關(guān)”(Objective Gateway)計(jì)劃的一部分。
“全球鷹”由諾斯羅普格魯曼公司生產(chǎn)，通過發(fā)射和回收單元(LRE)在無人機(jī)視距內(nèi)發(fā)射和回收，并由加州的比爾空軍基地的遙控任務(wù)控制單元(MCE)通過衛(wèi)星通信對(duì)其進(jìn)行飛行控制?？哲娡ǔＪ褂糜腥笋{駛飛機(jī)的等級(jí)飛行員來控制無人機(jī)系統(tǒng)，但現(xiàn)在也在考慮通過專門渠道來培養(yǎng)無人機(jī)控制專業(yè)人員。
2003年海軍購(gòu)買了兩架帶有光電紅外線和合成孔徑雷達(dá)的RQ-4A及相關(guān)地面控制和支援設(shè)備。這就是海軍的“全球鷹海上驗(yàn)證” (GHMD)平臺(tái)，用以驗(yàn)證海軍的無人機(jī)作戰(zhàn)概念(CONOP)和戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和程序(TTP)。海軍與制造商和實(shí)驗(yàn)室合作，通過研發(fā)傳感器軟件來提高無人機(jī)在海上環(huán)境中的作戰(zhàn)能力，如海上移動(dòng)目標(biāo)指示器(MMTI)和逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)軟件模式。2008年諾斯羅普格魯曼公司承接了海軍的廣域海上監(jiān)視無人機(jī)項(xiàng)目，即：RQ-4N。這是一種海軍型“全球鷹”無人機(jī)，配有海軍專用的控制站，即：“戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)” (TCS)?？哲姷腞Q-4A和RQ-4B使用的是側(cè)視雷達(dá)，而海軍的RQ-4N則使用了360度全方位探測(cè)雷達(dá)。與空軍型不同，海軍的廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)能搜集全動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)(FMV)。廣域海上監(jiān)視系統(tǒng)是海軍更大計(jì)劃的一部分，包括有人駕駛P-8多任務(wù)海上巡邏機(jī)(MMA)和MQ-8 “火力偵察兵” 垂直起降型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)，以調(diào)整老舊的P-3“獵戶座”巡邏機(jī)和加強(qiáng)海軍的海上態(tài)勢(shì)感知能力。廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)操作人員將同P-8多任務(wù)海上巡邏機(jī)機(jī)組人員協(xié)同工作。包括RQ-4N在內(nèi)的所有“全球鷹”無人機(jī)都要在跑道上起降且不適宜用作艦載機(jī)。戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)將與RQ-4N和P-8共處同一個(gè)基地，P-8可直接從RQ-4N接收信息（二級(jí)通信）。第四章將對(duì)廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)的通信中繼應(yīng)用進(jìn)行探討。
3. MQ-1“捕食者”、MQ-1C“空中勇士”、MQ-9“死神”和“復(fù)仇者”無人機(jī)
1994年空軍開始進(jìn)行MQ-1“捕食者”“高級(jí)概念技術(shù)驗(yàn)證”，并于1997年正式成為空軍項(xiàng)目。這種無人機(jī)于1995年開始執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)，2001裝備了“獄火”導(dǎo)彈，主要裝備空軍和陸軍。海軍購(gòu)買了三架早期型號(hào)的MQ-1用于研究和發(fā)展。
MQ-1C “空中勇士”（見圖2.3）是的MQ-1改型機(jī)，使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)并由陸軍的“通用地面控制站系統(tǒng)” (GCS)進(jìn)行控制。這種無人機(jī)裝有光電紅外線傳感器、全動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)和合成孔徑雷達(dá)。機(jī)翼下裝有激光指示器和固定掛點(diǎn)，實(shí)用升限28000英尺，可外掛800磅載荷，續(xù)航能力約28小時(shí)，巡航速度60節(jié)。MQ-1C將裝備陸軍師級(jí)單位。陸軍通常使用操作員而不是等級(jí)飛行員來控制無人機(jī)，但也時(shí)常使用一級(jí)準(zhǔn)尉來控制無人機(jī)。陸軍計(jì)劃由師級(jí)指揮官直接指揮無人機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)使用。除了MQ-1C外，陸軍的“通用地面控制站系統(tǒng)”還能控制其它無人機(jī)系統(tǒng)，包括“影子”無人機(jī)。
空軍的MQ-9 “死神”（即過去的“捕食者B”）是MQ-1的加大型，實(shí)用升限為50000英尺、續(xù)航能力24小時(shí)、巡航速度120節(jié)、機(jī)翼外掛硬點(diǎn)可攜帶3000磅載荷、內(nèi)載75磅載荷（見圖2.4）。該無人機(jī)裝有光電紅外線傳感器、全動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)裝置和合成孔徑雷達(dá)，主要用于獵殺時(shí)效目標(biāo)。其起降是在無人機(jī)的視距鏈內(nèi)進(jìn)行控制，飛行則由內(nèi)華達(dá)州的克里奇空軍基地進(jìn)行遙控。目前裝備的所有型號(hào)的“捕食者”無人機(jī)都為岸基型，不能在航母上使用。
早在九十年代海軍就考慮將“捕食者”用來滿足其中空、中續(xù)航能力無人機(jī)需求。1996年海軍完成了無人機(jī)的海洋化研究。但海軍作戰(zhàn)部決定停止對(duì)空軍型“捕食者“的全海洋化改造，改為采用其中的數(shù)據(jù)接收和定位控制系統(tǒng)。1997年海軍向國(guó)會(huì)提交的一份文件稱，基于對(duì)“捕食者”海洋化研究的結(jié)果，“海軍決定停止研制能在航母和兩棲攻擊艦上發(fā)射和回收的‘捕食者’無人機(jī)”。在競(jìng)標(biāo)期間，洛克希德馬丁公司和通用原子公司提出了艦載型“水手”無人機(jī)方案來與諾斯羅普 格魯曼和波音公司競(jìng)爭(zhēng)廣域海上監(jiān)視無人機(jī)項(xiàng)目。最終諾斯羅普格魯曼公司贏得了合同。海軍將引進(jìn)一架空軍型MQ-9用以驗(yàn)證傳感器和戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和程序。2005年美國(guó)海關(guān)和邊境保護(hù)局(CBP)引進(jìn)了非武裝型MQ-9用以執(zhí)行邊境監(jiān)視任務(wù)。
“捕食者”將裝備一種稱之為“ACES-Hy”傳感器的“高光譜紅外線遠(yuǎn)程成像傳輸系統(tǒng)”(SPIRITT HIS)。“捕食者”也是用于通信中繼的后選平臺(tái)，包括“戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)載通信節(jié)點(diǎn)”( BACN)。
最新款“捕食者”是“捕食者-C”或稱“復(fù)仇者”（見圖2.5），2009年4月首飛，采用噴氣動(dòng)力，外部設(shè)計(jì)可降低雷達(dá)反射面。
雖然“復(fù)仇者”尚處在早期發(fā)展階段，但據(jù)稱其續(xù)航能力和載荷能力與MQ-9 “死神”相當(dāng)，帶有內(nèi)置武器艙和外部武器固定掛點(diǎn)。所使用的噴氣動(dòng)力系統(tǒng)將使其飛得更高（60000英尺）更快。
4.無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)
2007年8月，諾斯羅普格魯曼公司獲得了艦載無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)技術(shù)驗(yàn)證(UCAS-D)合同，研制一種能戰(zhàn)斗的無尾翼、隱身原型機(jī)平臺(tái)，到2013財(cái)年完成對(duì)航母艦載型無人機(jī)技術(shù)準(zhǔn)備級(jí)(TRL)六級(jí)的成熟技術(shù)驗(yàn)證，包括：
發(fā)射和回收，包括彈射器發(fā)射、復(fù)飛和攔阻著陸。
甲板處理和支援，包括遙控動(dòng)力和無動(dòng)力飛行甲板處理、加油/排油和保養(yǎng)。
飛行操作，包括空中加油和有人與無人機(jī)組隊(duì)飛行。
在隱身性能方面，驗(yàn)證平臺(tái)將通過機(jī)身構(gòu)造來減少雷達(dá)被動(dòng)反射信號(hào)。正式使用平臺(tái)可能采用被動(dòng)和主動(dòng)探測(cè)信號(hào)減損技術(shù)，包括采用可吸收雷達(dá)信號(hào)的材料。
該無人機(jī)系統(tǒng)將不攜帶武器，除了驗(yàn)證所需系統(tǒng)外也不安裝任何傳感器。海軍將通過無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)對(duì)體積相當(dāng)于戰(zhàn)斗機(jī)的、具有隱身性能的無人機(jī)在廣泛環(huán)境中的作戰(zhàn)性能進(jìn)行分析。如果測(cè)試成功，海軍將引進(jìn)這種無人機(jī)系統(tǒng)，或稱之為“海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)”(N-UCAS)。這種無人戰(zhàn)斗機(jī)在設(shè)計(jì)上參照了X-47B “飛馬”見圖2.6），可攜帶4500磅有效載荷，作戰(zhàn)半徑2100海里，在不加油的情況下可連續(xù)飛行6小時(shí)。此外還能將其用作情報(bào)、監(jiān)視和偵察平臺(tái)，將內(nèi)置武器換成油料。這樣它的作戰(zhàn)半徑就能達(dá)到5000海里、續(xù)航能力達(dá)到14小時(shí)并裝載建制傳感器從而成為純粹的情報(bào)、監(jiān)視和偵察平臺(tái)。這種情報(bào)、監(jiān)視和偵察無人機(jī)能將其中的一個(gè)武器艙用來裝載油料，將另一個(gè)武器艙用來裝載更多傳感器，如用以執(zhí)行海上監(jiān)視任務(wù)的雷達(dá)系統(tǒng)。這種配置的無人機(jī)的續(xù)航能力將小于純情報(bào)、監(jiān)視和偵察型無人機(jī)。[page]
第四章將對(duì)海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)作進(jìn)一步分析。
5. RQ-7 “影子”無人機(jī)系統(tǒng)
1999年美國(guó)陸軍選擇了“影子”無人機(jī)系統(tǒng)（見圖2.7）來為地面機(jī)動(dòng)指揮官提供支援，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也在2006年將這種無人機(jī)系統(tǒng)用來替換其“先鋒”無人機(jī)系統(tǒng)。主要承包商是美國(guó)AAI公司。
“影子”無人機(jī)裝有自動(dòng)起降系統(tǒng)，通過彈射器發(fā)射并能降落在飛機(jī)跑道上。這種無人機(jī)的續(xù)航能力為6小時(shí)，升限15000英尺，巡航速度60節(jié)并能攜帶60磅有效載荷。它通過視距鏈操作（無衛(wèi)星通信）并由陸軍的“通用地面控制站系統(tǒng)”進(jìn)行控制。“影子”無人機(jī)裝有光電紅外線傳感器，未來型號(hào)還將裝載激光指示器。目前已研制出一種通信中繼系統(tǒng)來延長(zhǎng)地面用戶的視距通信能力并能與不同的無線電鏈接。“影子”無人機(jī)的設(shè)計(jì)基于MQ-5B “獵人”，不能攜帶武器。“獵人”無人機(jī)是陸軍的偵察、監(jiān)視和目標(biāo)定位(RSTA)專用平臺(tái)。在伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)上“影子”經(jīng)常被用來執(zhí)行護(hù)送、保護(hù)和反簡(jiǎn)易爆炸裝置(IED)任務(wù)。每個(gè)陸軍旅戰(zhàn)斗隊(duì)(BCT)都裝備了一套“影子”系統(tǒng)，包括4架無人機(jī)和兩個(gè)地面控制站。
6. MQ-8B “火力偵察兵”無人機(jī)系統(tǒng)
MQ-8B是垂直起降型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)(VTUAV)，主要承包商是諾斯羅普 格魯曼公司（見圖2.8）。“火力偵察兵”是陸軍“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)” (FCS)計(jì)劃的四級(jí)無人機(jī)(Category IV)，用以執(zhí)行偵察、監(jiān)視和目標(biāo)定位(RSTA)任務(wù)。海軍也將這種無人機(jī)用于支援“濱海戰(zhàn)斗艦” (LCS)，尤其是用于支援濱海戰(zhàn)斗艦的反水雷、水面作戰(zhàn)和反潛作戰(zhàn)任務(wù)模塊。它還能使用不同配置的傳感器和武裝系統(tǒng)來支援這些任務(wù)模塊。它占用的空間小于MH-60多用途直升機(jī)并能在不同的軍艦甲板上起降。“火力偵察兵”的研發(fā)和使用與濱海戰(zhàn)斗艦密切相關(guān)。但由于濱海戰(zhàn)斗艦的交付延期，海軍明智地決定在其它戰(zhàn)艦上進(jìn)行這種無人機(jī)的測(cè)試。“火力偵察兵”的實(shí)用升限為20000英尺，有效載荷600磅，巡航速度117節(jié)，續(xù)航能力至少6小時(shí)，裝有光電紅外線傳感器、激光指示器和測(cè)距儀。未來還將裝載海面搜索雷達(dá)、海上移動(dòng)目標(biāo)指示器或信號(hào)情報(bào)搜集系統(tǒng)，甚至可能研發(fā)聲納浮標(biāo)監(jiān)測(cè)能力和延長(zhǎng)視距通信的通信中繼能力。“火力偵察兵”的機(jī)翼下有武器掛架，可攜帶“獄火”導(dǎo)彈或“毒蛇”激光制導(dǎo)滑翔武器。未來還可能攜帶小型輕便的魚雷。該無人機(jī)使用視距通信并將從濱海戰(zhàn)斗艦上進(jìn)行控制。海岸警衛(wèi)隊(duì)也表示對(duì)這種無人機(jī)系統(tǒng)感興趣。
7.波音“蜂鳥”無人機(jī)系統(tǒng)
波音A160T “蜂鳥”是下一代垂直起降型無人機(jī)系統(tǒng)（見圖2.9）。目前，該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究項(xiàng)目局贊助，并計(jì)劃在近期進(jìn)行試飛。這種無人機(jī)較“火力偵察兵”大，占地面積接近MH-60直升機(jī)，但它將飛得更高并具有更大的載荷，可從海上平臺(tái)起飛和實(shí)施廣域海上監(jiān)視任務(wù)。它能在15000英尺的高度盤旋，在30000英尺的高度巡航，有效載荷為300-1000磅，攜帶300磅載荷時(shí)續(xù)航能力為10小時(shí)，巡航速度60節(jié)。這款無人機(jī)也可用于執(zhí)行獵殺任務(wù)或在地面戰(zhàn)中為特種作戰(zhàn)部隊(duì)和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)提供近距離空中支援。
8.“掃描鷹”無人機(jī)系統(tǒng)
“掃描鷹”是一種小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)(STUAS)，擅長(zhǎng)長(zhǎng)航時(shí)飛行而不是載荷，可使用艦上發(fā)射和回收裝置（見圖2.10）。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)在伊拉克將其用來為部隊(duì)提供保護(hù)，也可部署在軍艦上。“掃描鷹”是由Insitu集團(tuán)和波音公司聯(lián)合研制的產(chǎn)品。目前波音公司向海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)出租這種無人機(jī)。
“掃描鷹”的有效載荷為13磅，續(xù)航能力至少15小時(shí)（驗(yàn)證飛行時(shí)曾飛過29小時(shí)），巡航速度49節(jié)。它通過氣動(dòng)彈射器進(jìn)行發(fā)射并用“天鉤”(SkyHook)回收。它能在多種艦船上使用，包括沒有任何飛行甲板的艦船，也能在偏遠(yuǎn)、簡(jiǎn)陋的地區(qū)使用。它通過視距數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行操作，裝有光電紅外線傳感器。波音公司正與ImSAR公司合作為其研制一種小型合成孔徑雷達(dá)，還與美國(guó)國(guó)防威脅降低局(Defense Threat Reduction Agency ,DTRA)合作，作為“先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證”計(jì)劃的一部分研制一種具備生化武器探測(cè)能力的“掃描鷹”無人機(jī)。這種無人機(jī)將安裝銥星數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)蛊渚邆涑暰嗤ㄐ拍芰Α?/p>
9.“綜合者”無人機(jī)
波音/Insitu公司還將研制一種載荷量比“掃描鷹”更大的“綜合者”無人機(jī)。“綜合者”是Insitu公司無人機(jī)系列中的下一個(gè)計(jì)劃。與“掃描鷹”相比，這種無人機(jī)的航程、載荷、升限、航速和體積都有所增加（見表格2.1）。“綜合者”將能執(zhí)行目前“掃描鷹”所執(zhí)行的任務(wù)而且能力會(huì)更強(qiáng)。但由于“綜合者”的翼展增加了57%、機(jī)身長(zhǎng)度增加了85%，因此有人擔(dān)心它能否在與“掃描鷹”相同的艦船甲板上使用。同樣，由于載荷重量的增加和空重增加了兩倍，人們擔(dān)心在用“天鉤”回收時(shí)是否會(huì)對(duì)操作人員、無人機(jī)和軍艦構(gòu)成安全隱患。如果這些問題得以解決，那么“綜合者”無人機(jī)就能成為海軍的海上控制和戰(zhàn)術(shù)情報(bào)、監(jiān)視和偵察后選無人機(jī)，并在執(zhí)行長(zhǎng)航時(shí)任務(wù)方面對(duì)其它無人機(jī)起到補(bǔ)充作用。
據(jù)Insitu公司介紹，為解決“掃描鷹”和“綜合者”的發(fā)射與回收問題，公司對(duì)氣動(dòng)發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，縮小了占地面積并使用體積不變但能力更強(qiáng)的“天鉤”來回收無人機(jī)系統(tǒng)。為解決無人機(jī)會(huì)掛住“天鉤”的問題，Insitu公司改動(dòng)了襟翼螺栓，使其在掛住和損壞無人機(jī)襟翼之前會(huì)自動(dòng)脫落。在無人機(jī)收回后這些螺栓能輕易地裝回原位。
“掃描鷹”或“綜合者”以及其它承包商提出的方案可能成為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)小型無人機(jī)系統(tǒng)/2級(jí)無人機(jī)采辦種類(ACAT)計(jì)劃在發(fā)展與驗(yàn)證(SDD)階段的后選平臺(tái)。
10. RQ-11 “大烏鴉”無人機(jī)系統(tǒng)
RQ-11“大烏鴉”是2002年開發(fā)的一種手拋發(fā)射小型無人機(jī)系統(tǒng)（見圖2.11），用來在營(yíng)以下單位為部隊(duì)提供保護(hù)，廠商是AeroVironment公司。美國(guó)陸軍、特種作戰(zhàn)司令部、空軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已裝備了數(shù)千架這種無人機(jī)。“大烏鴉”的升限為14000英尺、有效載荷1磅、續(xù)航能力1.5小時(shí)，裝有光電紅外線傳感器。它能從地面控制站通過視距鏈進(jìn)行遙控，或通過全球定位系統(tǒng)(gps)自動(dòng)飛行。
12.“美洲獅”無人機(jī)
“美洲獅”是一種手拋發(fā)射小型無人機(jī)系統(tǒng)，目前有兩種型號(hào)：一種用于海上，另一種用于陸地。這種無人機(jī)由AeroVironment公司開發(fā)，潛在用戶包括特種作戰(zhàn)部隊(duì)和陸軍（見圖2.12）。“美洲獅”無人機(jī)的升限為10000英尺，有效載荷2-4磅，續(xù)航能力2小時(shí)。[page]
第三章無人機(jī)的性能優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
一、無人機(jī)的潛在優(yōu)點(diǎn)
無人機(jī)的性能特點(diǎn)使其能在不適合有人駕駛飛機(jī)的環(huán)境中使用，如“危險(xiǎn)”、“骯臟”、“枯燥”、“苛刻”或“特殊”的環(huán)境。
危險(xiǎn)任務(wù)通常與人員死傷有關(guān)，如利用假目標(biāo)來引誘敵防空系統(tǒng)暴露其位置。無人機(jī)在執(zhí)行這類任務(wù)時(shí)可能損失飛機(jī)但不會(huì)有人員傷亡。在高危險(xiǎn)環(huán)境中使用武裝平臺(tái)來尋找和摧毀敵目標(biāo)也屬于這類別。在伊拉克和阿富汗的反恐行動(dòng)中，“捕食者”無人機(jī)被證明是很有效的持續(xù)武裝偵察平臺(tái)。
“骯臟”任務(wù)屬于危險(xiǎn)任務(wù)范疇。典型例子包括探測(cè)核、生、化和放射性物質(zhì)。
“枯燥”任務(wù)就是那些重復(fù)性的、令人厭煩的和適合自動(dòng)完成的任務(wù)，如重復(fù)監(jiān)視輸油管道線或邊境安全。對(duì)于這類任務(wù)無人機(jī)在很大程度上可自動(dòng)完成，而地面操作員和分析員則可通過頻繁輪換來保持旺盛的精力，在不收回?zé)o人機(jī)的情況下使任務(wù)持續(xù)下去。
“苛刻”任務(wù)是需要超出人類所能承受的速度、精度、難度、可靠性或持續(xù)性來完成的任務(wù)。典型的例子是高頻率使用無人機(jī)（如“全球鷹”）來執(zhí)行高空、長(zhǎng)航時(shí)情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)。使用無人機(jī)來完成這類任務(wù)可使飛行員免除長(zhǎng)時(shí)間工作的辛勞。高空作業(yè)還容易使飛行員患減壓病。沒有飛行員的重量和體積，無人機(jī)的航程、載荷和生存性能就有可能超過有人駕駛飛機(jī)，因?yàn)樵谶@方面往往取決于能否多攜帶一點(diǎn)燃油。
“特殊”任務(wù)是不適合有人駕駛飛機(jī)來完成的其它任務(wù)。例如，許多偵察任務(wù)需要小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)來完成而不能由有人駕駛飛機(jī)來完成，因?yàn)楹笳卟荒茈S身攜帶。
二、無人機(jī)的潛在缺點(diǎn)
在對(duì)GPS衛(wèi)星定位、導(dǎo)航和定時(shí)(PNT)信息和對(duì)通信資源的依賴性方面，我們?cè)谟腥笋{駛和無人機(jī)之間作一個(gè)比較。
（一）對(duì)GPS的依賴性
GPS衛(wèi)星和用戶設(shè)備很容易受到多種形式的威脅，包括動(dòng)能威脅和電子威脅。這種威脅和對(duì)抗措施是有案可查的?，F(xiàn)代軍用飛機(jī)，無論是有人還是無人機(jī)，都要依靠GPS的定位、導(dǎo)航和定時(shí)信息來執(zhí)行各種任務(wù)，包括：
導(dǎo)航。GPS通常與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)結(jié)合使用。
精確瞄準(zhǔn)。GPS常常與照相測(cè)量系統(tǒng)結(jié)合使用，如“捕食者”無人機(jī)使用的用于精確制導(dǎo)彈藥的“多重圖像座標(biāo)提取”(MICE)系統(tǒng)。
傳感器和天線瞄準(zhǔn)。例如，合成孔徑雷達(dá)天線就使用GPS接收機(jī)來協(xié)助運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
通信和探測(cè)同步。例如，GPS定時(shí)信息可用于讓使用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)的通信系統(tǒng)保持同步，或用于碼分多址連接。
有人駕駛飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，機(jī)組人員可在沒有GPS的情況下在機(jī)上提供態(tài)勢(shì)感知和決策信息來協(xié)助完成任務(wù)。在某種程度上，傳感器和機(jī)載處理程序也可使無人機(jī)具備這些能力，但這要么會(huì)增加將探測(cè)信息發(fā)給地面操作員的通信資源負(fù)擔(dān)，要么需要具備很高的自動(dòng)化決策能力。
許多無人機(jī)系統(tǒng)都比有人駕駛飛機(jī)更依賴于GPS系統(tǒng)。例如，某些無人機(jī)必須依靠GPS的定位才能起飛。另一些無人機(jī)的編程則要靠GPS來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返回。但這些問題可通過工程運(yùn)作來加以解決，如在起飛前通過技術(shù)手段來加載定位信息，或在沒有GPS信號(hào)時(shí)使用其它編程方式。因此，我們認(rèn)為未來的有人和無人機(jī)在定位、導(dǎo)航和定時(shí)方面都同樣于依賴GPS。
總之，如果說GPS很容易受到種種威脅的話，那么這同樣也是有人和無人機(jī)所面臨的威脅，因?yàn)檫@兩種飛機(jī)都同樣依賴于GPS所提供的定位、導(dǎo)航和定時(shí)信息。雖然無人機(jī)也依賴于GPS的定位、導(dǎo)航和定時(shí)信息，但與有人駕駛飛機(jī)相比，在沒有定位、導(dǎo)航和定時(shí)資源時(shí)，無人機(jī)更依賴于通信資源或自動(dòng)化程度。
（二）對(duì)通信系統(tǒng)的依賴性
許多無人機(jī)系統(tǒng)——包括空軍的RQ-4B“全球鷹”、海軍的RQ-4N “廣域海上監(jiān)視”無人機(jī)、“捕食者”和海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)——都要依靠衛(wèi)星通信系統(tǒng)來實(shí)施指揮與控制以及將傳感器搜集到的數(shù)據(jù)發(fā)回地面進(jìn)行處理。與GPS一樣，通信衛(wèi)星也容易受到各種威脅，包括動(dòng)能威脅和噪音干擾威脅。從圖3.1可看出使用Intelsat 706商用通信衛(wèi)星Ku波段上行傳輸模式的無人機(jī)所面臨的干擾威脅。圖中顯示，無人機(jī)位于通信衛(wèi)星接收天線的主波束范圍內(nèi)。根據(jù)合理的推斷，在沒有干擾威脅時(shí)，通信衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器可支持約36兆比特/秒的數(shù)據(jù)率，提供質(zhì)量較好的服務(wù)。但在衛(wèi)星受到地面干擾機(jī)的干擾時(shí)，可獲得數(shù)據(jù)率在干擾機(jī)全向相等輻射功率(EIRP)的干擾下發(fā)生了變化（見圖3.2）。
從圖中我們可以看出，即便是1兆瓦的干擾器對(duì)接收天線主波束的影響也足以將可獲得數(shù)據(jù)率降低50%并影響到正常服務(wù)質(zhì)量。但只有“接收機(jī)”才易受到干擾。所以，衛(wèi)星與無人機(jī)之間的下行傳輸并不一定會(huì)受到干擾器的影響。
與GPS的情況不同，無人機(jī)比有人駕駛飛機(jī)更依賴于通信資源，對(duì)那些使用諸如高分辨率凝視模式（spot mode）搜索合成孔徑雷達(dá)或光電紅外線、廣域搜索(WAS)合成孔徑雷達(dá)或光電紅外線、全動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)或高光譜成像傳感器來搜集大量圖像情報(bào)(IMINT)的無人機(jī)來說尤其如此。我們對(duì)這些傳感器和傳感模式的最高數(shù)據(jù)率進(jìn)行了估算，并用這些數(shù)據(jù)率來衡量對(duì)通信資源的依賴性。我們估算的數(shù)據(jù)率并不針對(duì)具體的系統(tǒng)，而是基于第一原則進(jìn)行分析的、與傳感器和傳感模式相關(guān)的數(shù)據(jù)率。估算結(jié)果見圖3.3。
從圖中我們可以看出，非壓縮圖像的最高數(shù)據(jù)率范圍在幾十到幾千兆比特每秒之間。壓縮數(shù)據(jù)可以減少對(duì)數(shù)據(jù)率的要求，但（有損耗的）壓縮可導(dǎo)致圖像變形，從而降低了圖像的可解讀性。根據(jù)“國(guó)家圖像解讀等級(jí)”和“聯(lián)合圖像專家組” (JPEG)標(biāo)準(zhǔn)，合成孔徑雷達(dá)、光電圖像可壓縮到10:1的比率而不出現(xiàn)明顯的減損。10:1的壓縮比率常用于合成孔徑雷達(dá)、光電和紅外線圖像；20:1的壓縮比率常用于全動(dòng)態(tài)視頻圖像（另一種全動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)率的減化方式是幀率減化，這種技術(shù)有時(shí)也用于使用無須壓縮數(shù)據(jù)的模擬通信傳輸?shù)男⌒蜔o人機(jī)系統(tǒng)）。
噪音干擾能大大降低無人機(jī)、地面控制站和信息處理中心之間的衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)率。有人駕駛飛機(jī)則可以在機(jī)上進(jìn)行所有控制和信息處理工作，但最好是將數(shù)據(jù)發(fā)回地面進(jìn)行進(jìn)一步處理和融合。
機(jī)組人員也可通過有選擇地向地面發(fā)回所需數(shù)據(jù)來減少整個(gè)數(shù)據(jù)率需求。在某種程度上，自動(dòng)化可以提高無人機(jī)的這一能力。例如，無人機(jī)上的自動(dòng)目標(biāo)顯示(ATC)系統(tǒng)可用來搜集圖像信息，只有在圖像中含有目標(biāo)信息時(shí)才將其發(fā)回地面進(jìn)行處理。另一種方法是將自動(dòng)目標(biāo)顯示系統(tǒng)用來挑選圖像的壓縮比率，盡量壓縮那些可能含有目標(biāo)信息的圖像數(shù)據(jù)。遺憾的是，這些方法將取決于自動(dòng)目標(biāo)顯示系統(tǒng)的性能，而這種技術(shù)還處于研發(fā)階段。當(dāng)然，有人和無人機(jī)也可以將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來直到返回地面后再進(jìn)行分析，或通過低數(shù)據(jù)率發(fā)送，但這就降低了情報(bào)的時(shí)效性，也不能根據(jù)所搜集到的情報(bào)來執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)。
總之，無人機(jī)比有人駕駛飛機(jī)更依賴于通信資源，尤其是使用多傳感器來執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)的無人機(jī)。我們認(rèn)為這就是無人機(jī)的一大弱點(diǎn)，尤其是在高威脅環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的無人機(jī)。若能針對(duì)這一弱點(diǎn)來加以改進(jìn)，保證強(qiáng)大的通信能力，美軍或許就能充分發(fā)揮無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在執(zhí)行“骯臟”、“枯燥”和“危險(xiǎn)”任務(wù)時(shí)。
[page]第四章海軍無人機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用
近期一些關(guān)于無人機(jī)的研究文章提出了許多無人機(jī)的應(yīng)用方法，如《2005-2030年無人機(jī)系統(tǒng)路線圖》、《2007-2032年無人機(jī)系統(tǒng)路線圖》和《2003年空軍科學(xué)顧問委員會(huì)無人機(jī)研制報(bào)告》等。表格4.1對(duì)這些應(yīng)用方法進(jìn)行了歸納。
在以下章節(jié)里我們對(duì)海軍正在實(shí)施或計(jì)劃實(shí)施的無人機(jī)項(xiàng)目提出了最佳應(yīng)用方式。我們尤其對(duì)海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了深入分析并提出了具體建議，對(duì)RQ-4N廣域海上監(jiān)視系統(tǒng)、海軍垂直起降型無人機(jī)和小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛分析并提出了建議。
一、RQ-4N廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)
作為對(duì)P-3“獵戶座”海上巡邏機(jī)投資調(diào)整的一部分，RQ-4N廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)在加強(qiáng)海上情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力方面擔(dān)負(fù)了非常明確的任務(wù)。RQ-4N裝有多種傳感器，具備持續(xù)的情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力。在主要作戰(zhàn)行動(dòng)中它將在交戰(zhàn)前執(zhí)行偵察和戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)準(zhǔn)備任務(wù)。在非常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)中它將用來探測(cè)敵軍的動(dòng)向。
雖然RQ-4N的主要任務(wù)是持續(xù)情報(bào)、監(jiān)視和偵察，但也可將其用于執(zhí)行通信中繼任務(wù)。最初小批量生產(chǎn)的無人機(jī)可能裝有基本的通信中繼裝置，為今后能力更強(qiáng)的通信中繼螺旋式發(fā)展留有余地。我們?cè)谶@一章節(jié)為通信中繼應(yīng)用制定了一個(gè)作戰(zhàn)概念，對(duì)相關(guān)通信中繼載荷的設(shè)計(jì)特征進(jìn)行了描述。這一任務(wù)很適合RQ-4N無人機(jī)，并假設(shè)該中繼平臺(tái)具有同樣的高空性能。
我們?yōu)樘窖筘?zé)任區(qū)制定了一個(gè)作戰(zhàn)概念，因?yàn)閷?duì)海軍來說這是一個(gè)重要戰(zhàn)區(qū)，海軍需要同艦隊(duì)保持大量的通信聯(lián)絡(luò)。也可根據(jù)該作戰(zhàn)概念來提供高數(shù)據(jù)速率以支援該責(zé)任區(qū)廣泛的作戰(zhàn)行動(dòng)，無論是在衛(wèi)星通信條件很差的地區(qū)開展人道主義和災(zāi)害救援，還是在衛(wèi)星通信受到干擾或受到動(dòng)能武器威脅的地區(qū)實(shí)施海上封鎖任務(wù)。
我們假定在受到干擾的情況下高數(shù)據(jù)率衛(wèi)星通信上行傳輸受到了限制或無法使用。我們將為通信中繼系統(tǒng)擬定一個(gè)作戰(zhàn)概念，運(yùn)用55000英尺高的空中平臺(tái)來在西太平洋和東亞地區(qū)的地面干擾機(jī)視距外和動(dòng)能武器威脅之外與地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星建立鏈接。我們估計(jì)，位于西經(jīng)151度的衛(wèi)星將能超出該地區(qū)多數(shù)國(guó)家的地面干擾和動(dòng)能武器威脅范圍，但卻在珍珠港、關(guān)島海軍基地和美國(guó)大陸部分地區(qū)的視距范圍內(nèi)。這顆衛(wèi)星也處于距臺(tái)灣東岸以東650海里的水面艦只和航母戰(zhàn)斗群的視距范圍內(nèi)。我們估計(jì)，三架空中平臺(tái)就能為距衛(wèi)星4700海里的陣地提供鏈接。例如，它能鏈接到位于臺(tái)灣以東50海里的中繼站。
該作戰(zhàn)概念已體現(xiàn)在了圖4.1中。圖中的“中繼1”可為斜距170海里外的水面艦只或斜距256海里、55000英尺高的空中平臺(tái)提供高數(shù)據(jù)率通信上行鏈接。這一能力可用于完成多種任務(wù)，如為艦船、有人或無人攻擊平臺(tái)（包括海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)）、高空情報(bào)、監(jiān)視和偵察平臺(tái)和地面上的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)提供通信資源。敵人是很難用陸基或?；蓴_器來攻擊中繼接收機(jī)的，因?yàn)樗麄儽仨毝ㄎ缓透櫉o人機(jī)，并處于接收天線主波束視距范圍內(nèi)或使用大功率干擾器，而使用大功率干擾器則很容易被美軍探測(cè)到并對(duì)其實(shí)施攻擊。
接著，我們使用附錄中描述的通信鏈接預(yù)算方程式得出了戰(zhàn)區(qū)中繼系統(tǒng)Ku波段收發(fā)機(jī)和天線的特征。
我們假設(shè)通信衛(wèi)星的性能和Intelsat 706衛(wèi)星的性能類似?？罩兄欣^站之間的空對(duì)空鏈接使用9英寸拋物面天線，空中中繼站與衛(wèi)星接收機(jī)之間使用48英寸碟形天線，如目前RQ-4B“全球鷹”無人機(jī)使用的天線。收發(fā)機(jī)的要求依空對(duì)衛(wèi)星鏈接而定。我們發(fā)現(xiàn)，功率為720瓦的收發(fā)機(jī)可以提供100兆比特/秒的上行鏈和正常的服務(wù)。我們根據(jù)相同衛(wèi)星通信載荷的無線電頻率輸入功率參數(shù)，對(duì)收發(fā)機(jī)的體積、重量和輸入功率進(jìn)行了估算，得出的結(jié)果是收發(fā)機(jī)需要具備約3.7千瓦的輸入功率、270磅的重量和14800立方英寸的體積。
通信中繼載荷的3.7千瓦輸入功率或許是一架無人機(jī)平臺(tái)（如廣域海上監(jiān)視無人機(jī)）載荷總輸入功率的主要部分。目前的RQ-4B“全球鷹”可提供的載荷功率約為25千伏安培(kVA)。但我們發(fā)現(xiàn)空對(duì)空鏈接只需要約10瓦的無線電頻率功率以及不到200瓦的輸入功率。因此，只有衛(wèi)星上行鏈的中繼站才需要整個(gè)通信中繼中的大部分輸入功率。我們也從圖4.1中看出，大多數(shù)中繼站都遠(yuǎn)離戰(zhàn)區(qū)，戰(zhàn)區(qū)里的其它傳感器都派不上多大用場(chǎng)。因此，無人機(jī)平臺(tái)不需要使用傳感器，而可以把輸入功率用到通信中繼方面來。
二、海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)用詳解
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)(N-UCAS)的隱身性能使其很適合用于高危險(xiǎn)作戰(zhàn)環(huán)境，在這方面它比同級(jí)別的有人駕駛飛機(jī)更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)闆]有人員生命危險(xiǎn)。但是，正如前面所述，無人機(jī)高度依賴于數(shù)據(jù)鏈，這使它們很容易受到干擾，其通信資源也容易受到動(dòng)能武器攻擊。對(duì)通信系統(tǒng)的高度依賴還需要具備比有人駕駛飛機(jī)更大的主動(dòng)傳輸功率，這就使得無人機(jī)更易受到敵防空系統(tǒng)的探測(cè)、跟蹤和攻擊。鑒于這些原因，我們對(duì)海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的潛在通信需求進(jìn)行了分析。
（一）低截獲概率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈特點(diǎn)分析
數(shù)據(jù)率峰值需求取決于傳感器數(shù)據(jù)速率。從圖3.3中我們可以看出，6兆比特/秒就足以支持任何一種傳感器和模式（單獨(dú)的而非同時(shí)的），包括按20:1比率壓縮的全動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)、按10:1比率壓縮的廣域搜索模式合成孔徑雷達(dá)、逆合成孔徑雷達(dá)（用于海上目標(biāo)分類）、海上移動(dòng)目標(biāo)指示器或電子情報(bào)(ELINT)系統(tǒng)。傳感器資源可用于提供飛機(jī)控制所需之態(tài)勢(shì)感知以及情報(bào)搜集。表格4.2列出了總數(shù)據(jù)率需求，包括傳感器所需之6兆比特/秒和其它數(shù)據(jù)率需求。很明顯，數(shù)據(jù)率需求取決于表格中隱身無人機(jī)系統(tǒng)的8兆比特/秒返回鏈路。
接著，我們?cè)O(shè)計(jì)了低截獲概率返回鏈接特征來支持該數(shù)據(jù)率。這或許不是最佳設(shè)計(jì)，但能幫助我們對(duì)海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的低截獲概率鏈接的弱點(diǎn)進(jìn)行分析。高頻常常被用于低截獲概率，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的窄波使敵人難以獲得主波的視距，同時(shí)也使我們能獲得更高的數(shù)據(jù)率。但是，高頻也比低頻更容易受到大氣和陰雨天氣的影響。我們的概念設(shè)計(jì)選擇了20千兆赫來折衷優(yōu)缺點(diǎn)。在隱身無人機(jī)系統(tǒng)的天線方面，相控陣天線具有潛在的優(yōu)勢(shì)，如通過空間濾波來減少干擾，其構(gòu)造也更容易達(dá)到隱身要求。我們認(rèn)為一個(gè)15×15、總功效為40%的矩陣就能獲得24分貝的天線增益。低截獲概率的另一種重要設(shè)計(jì)是波形。在無線電頻率功率和頻譜效率之間進(jìn)行折衷。在低截獲概率應(yīng)用方面，最好選擇需要較小功率和能接收較低頻譜效率的波形。我們選擇的是64-ary波形。我們確定需要多大無線電頻率功率才能鏈接到距海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)227海里的通信中繼站，如廣域海上監(jiān)視無人機(jī)。通信中繼站的大孔徑天線很適合用來取得低截獲概率。我們假設(shè)使用48英寸衛(wèi)星通信天線，但在空對(duì)空應(yīng)用時(shí)存在著天線瞄準(zhǔn)的技術(shù)問題。另一種選擇是使用具有同樣增益的大孔徑相控陣天線。通過這些假設(shè)我們認(rèn)為，海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的無線電主動(dòng)發(fā)射功率為248毫瓦（不包括天線增益）。
至于這種數(shù)據(jù)鏈在敵被動(dòng)電子情報(bào)探測(cè)系統(tǒng)面前可能出現(xiàn)的弱點(diǎn)則需要進(jìn)行更高級(jí)的分析。但是，圖4.2已表明了從地面接收到的海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的斜距信號(hào)功率。這一結(jié)果的假設(shè)條件是接收到的信號(hào)低于全向輻射功率10分貝。例如，我們從地面接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)功率低于噪音層。我們發(fā)現(xiàn)從海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)接收到的信號(hào)功率低于GPS信號(hào)功率。至于這一信號(hào)在敵被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)面前有何弱點(diǎn)還需作進(jìn)一步分析。海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的8兆比特/秒數(shù)據(jù)率分布在80兆赫的帶寬上并使用跳頻；敵人不一定知道要在哪個(gè)頻段上去截獲信號(hào)。
我們的設(shè)計(jì)特征只是一個(gè)概念。還須對(duì)低截獲概率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈性能作進(jìn)一步分析以便對(duì)實(shí)用系統(tǒng)和潛在威脅進(jìn)行評(píng)估。但我們相信，我們的研究結(jié)果表明，發(fā)展一種有效的低截獲概率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈來讓海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)在高威脅環(huán)境中作戰(zhàn)是很有可能的。
接下來，我們假設(shè)已具備這種數(shù)據(jù)鏈，并在以下幾個(gè)方面將其應(yīng)用到海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)上：
突防打擊
突防情報(bào)、監(jiān)視和偵察
通信情報(bào)搜集
電子發(fā)報(bào)搜集
空中格斗
空中電子攻擊
敵防空系統(tǒng)壓制
近距離空中支援
核、生、化和放射性武器探測(cè)
除此之外海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)還能執(zhí)行許多其它任務(wù)，如巡航導(dǎo)彈防御。但由于篇幅限制，在這里就不一一例舉了。
1.突防打擊
縱深突防打擊無論對(duì)有人還是無人機(jī)來說都具有挑戰(zhàn)性。假設(shè)需要通過縱深突防去攻擊的目標(biāo)受到了嚴(yán)密的防備。飛機(jī)需要通過盤旋來尋求攻擊移動(dòng)目標(biāo)的機(jī)會(huì)。然而，突防飛機(jī)在目標(biāo)上空盤旋的時(shí)間越長(zhǎng)，敵地對(duì)空導(dǎo)彈將其擊落的機(jī)會(huì)就越大。突防飛機(jī)需要通過變換飛行路線來應(yīng)對(duì)防空系統(tǒng)，盡管這樣可能會(huì)使其暴露在其它防空導(dǎo)彈面前。
無人戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)身可以設(shè)計(jì)成隱身結(jié)構(gòu)。此外，與有人駕駛飛機(jī)相比，海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)還具備兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即：航程更遠(yuǎn)和沒有人員生命危險(xiǎn)。在不進(jìn)行空中加油的情況下，海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的飛行距離是F-35C戰(zhàn)斗機(jī)1400海里的兩倍以上。與F-35C不同，海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)是亞音速飛機(jī)。但這不一定是個(gè)劣勢(shì)，因?yàn)閬喴羲匐[身無人機(jī)可減少雷達(dá)反射截面。無人機(jī)的另一個(gè)用途是可以為有人駕駛飛機(jī)提供超視距目標(biāo)定位支援。海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的缺點(diǎn)是需要通過主動(dòng)通信來與地面操作員聯(lián)絡(luò)。主動(dòng)通信信號(hào)更容易被敵防空系統(tǒng)探測(cè)到。但使用低截獲概率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈可以減輕這一弱點(diǎn)。
我們建議將海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)用于執(zhí)行突防打擊任務(wù)，我們同時(shí)也要再次強(qiáng)調(diào)，低截獲概率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈對(duì)無人機(jī)的突防打擊應(yīng)用很重要。[page]
2.突防情報(bào)、監(jiān)視和偵察
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)更適合用于執(zhí)行突防打擊任務(wù)而不是情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)，因?yàn)樗鸭降男畔⒁幢仨殐?chǔ)存到無人機(jī)脫離威脅環(huán)境后再進(jìn)行處理，要么通過通信鏈發(fā)回地面，而這樣無人機(jī)就容易被敵人探測(cè)到。在有人駕駛飛機(jī)上，機(jī)組人員可以直接處理所收集到的信息，或至少通過篩選后再傳回地面。在可能的情況下，有人和無人機(jī)最好通過被動(dòng)手段來獲取情報(bào)、監(jiān)視和偵察信息?？傊捎谠谙虻孛姘l(fā)送信息時(shí)容易受到探測(cè)和攻擊，因此與突防情報(bào)、監(jiān)視和偵察相比，海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)更適合執(zhí)行突防打擊任務(wù)。
3.通信情報(bào)搜集
信號(hào)情報(bào)通常由非隱身飛機(jī)在防區(qū)外進(jìn)行搜集。很多有人駕駛飛機(jī)都能搜集信號(hào)情報(bào)，包括海軍的EP-3E和空軍的“聯(lián)合鉚釘”偵察機(jī)。
信號(hào)情報(bào)可分為兩類，即通信情報(bào)(COMINT)和電子情報(bào)(ELINT)。通信情報(bào)是被動(dòng)搜集情報(bào)，所搜集到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品需要進(jìn)行人工分析，對(duì)無人機(jī)來說，數(shù)據(jù)產(chǎn)品必須以高數(shù)據(jù)率（20兆比特/秒）發(fā)送給地面分析員，或儲(chǔ)存到返回基地后再處理，這樣就會(huì)降低情報(bào)的時(shí)效性。
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)不太適合執(zhí)行通信情報(bào)搜集任務(wù)，因?yàn)閷⑿畔l(fā)給地面站所使用的主動(dòng)信號(hào)降低了無人機(jī)的隱身性能；而有人駕駛飛機(jī)則具備在機(jī)上處理通信數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。
4.電子情報(bào)搜集
電子情報(bào)主要通過被動(dòng)獲取雷達(dá)信號(hào)來搜集。電子情報(bào)是突防飛機(jī)用以自我保護(hù)的早期預(yù)警雷達(dá)的重要組成部分。無人機(jī)的機(jī)上處理系統(tǒng)可用于探測(cè)、識(shí)別和定位電子情報(bào)發(fā)射源。與原始信號(hào)數(shù)據(jù)不同，電子情報(bào)發(fā)射機(jī)的特征和位置可機(jī)外傳送。這就大大減少了將情報(bào)傳送到地面站所需之主動(dòng)發(fā)射信號(hào)功率，因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)率通常將小于100千比特/秒。如果原始信號(hào)數(shù)據(jù)必須在機(jī)外分析（如有時(shí)搜集到不明類型的發(fā)射源發(fā)射的信號(hào)時(shí)），那就要儲(chǔ)存到返回時(shí)再分析，只有發(fā)射機(jī)的特征和位置才能實(shí)時(shí)傳送。
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)或許可用于搜集電子情報(bào)，因?yàn)樗钄?shù)據(jù)率和主動(dòng)發(fā)射信號(hào)比通信情報(bào)低。正如前面所述，電子情報(bào)的數(shù)據(jù)率要求在海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)允許的范圍內(nèi)。我們知道，諾斯羅普格魯曼公司為包括RQ-4B“全球鷹”和“捕食者”在內(nèi)的無人機(jī)研制了各種機(jī)載信號(hào)情報(bào)載荷(ASIP)傳感器和LR-100 電子情報(bào)傳感器。
5.空中格斗
與機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)的敵機(jī)進(jìn)行空對(duì)空戰(zhàn)斗，或“空中格斗”，在目前不適合用于無人機(jī)，因?yàn)榈孛婵刂茊T的態(tài)勢(shì)感知反應(yīng)時(shí)間都不夠。有人駕駛飛機(jī)飛行員的反應(yīng)時(shí)間約為200毫秒，對(duì)于無人機(jī)來說這個(gè)反應(yīng)時(shí)間目前幾乎是不可能的。地面控制員態(tài)勢(shì)感知所需的數(shù)據(jù)率也很高，而且一旦通信信號(hào)中斷就會(huì)給無人機(jī)帶來災(zāi)難性后果。
如果是通過通信衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)鏈接，那么僅是傳播延遲就會(huì)使反應(yīng)時(shí)間從200毫秒延長(zhǎng)到600毫秒。無人機(jī)可以設(shè)計(jì)為對(duì)其傳感器搜集到的信息自動(dòng)作出反應(yīng)，但目前還沒有能用于此目的的成熟的自動(dòng)化技術(shù)，發(fā)展這種技術(shù)難度很大。
無人機(jī)或許能用于執(zhí)行其它空對(duì)空作戰(zhàn)任務(wù)，如攻擊機(jī)動(dòng)性不強(qiáng)的高價(jià)空中目標(biāo)，如轟炸機(jī)或情報(bào)、監(jiān)視和偵察飛機(jī)，但這些目標(biāo)大多都有戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)航。
將無人機(jī)用于空中格斗的最佳方式是與有人駕駛飛機(jī)組成聯(lián)合編隊(duì)。諸如海軍的F-35等有人駕駛飛機(jī)可帶領(lǐng)無人機(jī)實(shí)施作戰(zhàn)，并為無人機(jī)的武器使用進(jìn)行“指導(dǎo)”?？傮w上，無人機(jī)只是為有人駕駛飛機(jī)提供更多武器彈藥。無人機(jī)可設(shè)計(jì)為跟隨有人駕駛飛機(jī)作戰(zhàn)并在接到指令時(shí)對(duì)指定目標(biāo)開火。這樣就對(duì)F-35戰(zhàn)斗機(jī)飛行員提出了更高要求，而且還要克服許多技術(shù)問題。
總之，我們不建議將海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)用于執(zhí)行空中格斗任務(wù)。在未來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展、有了新的作戰(zhàn)概念和具備了有人和無人機(jī)系統(tǒng)的組隊(duì)能力后，無人機(jī)或許能用于執(zhí)行空中格斗任務(wù)。但現(xiàn)在還有許多挑戰(zhàn)。因此，我們認(rèn)為在2025年以前海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)不可能用于執(zhí)行空中格斗任務(wù)。
6.機(jī)載電子戰(zhàn)
在機(jī)載電子戰(zhàn)方面，美國(guó)海軍目前使用的是EA-18G “咆哮者”電子戰(zhàn)飛機(jī)，空軍使用的是裝有電子戰(zhàn)吊艙的F-16改裝飛機(jī)。和F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)一樣，EA-18G是艦載型飛機(jī)。但和F/A-18不同的是，EA-18G同時(shí)裝有武器系統(tǒng)和電子戰(zhàn)吊艙。
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的隱身性能使其能接近威脅并出其不意地發(fā)動(dòng)電子攻擊。但是，電子攻擊需要發(fā)射大功率電子信號(hào)；一旦發(fā)射大功率信號(hào)，無人機(jī)的隱身性能就蕩然無存。此外，電子戰(zhàn)吊艙的體積、重量和能耗也是很大的。例如，EA-18G “咆哮者”使用的電子戰(zhàn)吊艙重2200磅，需要37千伏電力來運(yùn)作。要將EA-18G的電子戰(zhàn)吊艙設(shè)計(jì)為隱形吊艙是很困難的。最后，還要通過精心設(shè)計(jì)來避免無人機(jī)出現(xiàn)自我干擾情況。
因此，我們認(rèn)為海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)執(zhí)行電子戰(zhàn)任務(wù)的能力很有限。無人機(jī)可以用于在高威脅環(huán)境中執(zhí)行某些特殊的攻擊任務(wù)，以便充分發(fā)揮其隱身優(yōu)勢(shì)來發(fā)動(dòng)突然襲擊。由于電子戰(zhàn)設(shè)備很難做到隱身，加之可能會(huì)對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)生的自我干擾，無人機(jī)將不可能具備像EA-18G那樣的廣泛的電子戰(zhàn)能力。當(dāng)然，在這里不可能詳盡地研究電子戰(zhàn)的所有形式，如電子保護(hù)等。
7.壓制敵防空系統(tǒng)
壓制敵防空系統(tǒng)(SEAD)包括使用電子攻擊平臺(tái)和武器系統(tǒng)。美國(guó)海軍的EA-18G “咆哮者”就裝有武器系統(tǒng)。目前的反輻射導(dǎo)彈，包括AGM-88高速反輻射導(dǎo)彈(HARM)和AGM-88E先進(jìn)反輻射導(dǎo)彈(AARGM)，都具有超過2000公里/小時(shí)的航速和90公里以上的射程。其它武器還包括AIM-120先進(jìn)中程空空導(dǎo)彈(AMRAAM)、AGM-154 “聯(lián)合防區(qū)外武器”和集束炸彈等。
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的隱身性能使其能夠接近敵防空系統(tǒng)。這有助于縮短攻擊鏈和提高壓制成功率。執(zhí)行這一任務(wù)對(duì)有人駕駛飛機(jī)來說很危險(xiǎn)，但無人機(jī)則具備更多優(yōu)勢(shì)。需要指出的是，裝備了武器系統(tǒng)后無人機(jī)的隱身性能將受到影響，因?yàn)樾枰蜷_武器艙門。無論是有人還是無人機(jī)都面臨同樣的問題。隱身性能一旦降低，被發(fā)現(xiàn)的機(jī)率就會(huì)增加，但此時(shí)攻擊任務(wù)已經(jīng)實(shí)施。
因此，我們建議可將海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)用于執(zhí)行敵防空系統(tǒng)壓制任務(wù)。裝載了武器系統(tǒng)、具備有限電子攻擊能力的隱形無人戰(zhàn)斗機(jī)將具有能接近目標(biāo)和沒有人員危險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)。
8.近距離空中支援
目前，有人和無人機(jī)系統(tǒng)都能執(zhí)行近距離空中支援任務(wù)。美國(guó)空軍在伊拉克和阿富汗都使用“MQ-9死神”無人機(jī)來執(zhí)行近距離空中支援任務(wù)。在執(zhí)行這一任務(wù)時(shí)，無人機(jī)的長(zhǎng)航時(shí)能力是一大優(yōu)點(diǎn)。雖然目前還沒有將隱形飛機(jī)用于執(zhí)行這一任務(wù)，但未來或許需要使用隱形平臺(tái)來執(zhí)行這一任務(wù)。我們建議將海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)用于執(zhí)行近距離空中支援任務(wù)。
9.核、生、化和放射性物質(zhì)探測(cè)與跟蹤
探測(cè)核、生、化和放射性威脅是一項(xiàng)“骯臟”的任務(wù)。探測(cè)任務(wù)可能在這些武器使用前或使用后實(shí)施。使用后要比使用前更容易探測(cè)到。例如，在敵實(shí)施攻擊后立即飛過可疑區(qū)域上空的污染層來搜集樣本，或通過傳感器在遠(yuǎn)處分析被污染空氣的成份，就能探測(cè)出是否有這類物質(zhì)并對(duì)其進(jìn)行跟蹤。
可使用放射和熱信號(hào)來探測(cè)某些放射性和核威脅，通過光譜分析來探測(cè)某些化學(xué)和生物威脅。例如，可使用高光譜成像(HSI)系統(tǒng)來分析被污染空氣中的光譜成份，并與已知的光譜進(jìn)行比較，看其是否存在生化成份的可能，如假設(shè)檢驗(yàn)法。某些成份可能沒有獨(dú)特的光譜特征，因此會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤警報(bào)。
高光譜成像系統(tǒng)通常包含有多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器都能探測(cè)不同的光譜成份。例如，該系統(tǒng)的多個(gè)傳感器可分別探測(cè)甚近紅外線(VNIR)光譜（波長(zhǎng)為0.4到1微米）、短波紅外線(SWIR)光譜（波長(zhǎng)為1至3微米）、中波紅外線(MWIR)光譜（波長(zhǎng)為3到6微米）和長(zhǎng)波紅外線(LWIR)光譜（波長(zhǎng)為6到14微米）。這些傳感器搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)高光譜成像系統(tǒng)整合后就能得出一個(gè)具有幾百個(gè)不同像素子帶的圖像。如表格4.3所示，生化武器成份的光譜一般都在長(zhǎng)波紅外線光譜中段范圍內(nèi)。遺憾的是，適合飛機(jī)使用的長(zhǎng)波紅外線傳感器通常都比其它光譜范圍的傳感器更難研制。其原因是，長(zhǎng)波紅外線傳感器的光波更大更重，在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的特征不太明顯，因?yàn)樗鼈儗?duì)振動(dòng)很敏感。此外，雖然高光譜成像系統(tǒng)使用的是被動(dòng)傳感模式，但由于長(zhǎng)波紅外線傳感器的光波增大，飛機(jī)的生存能力也將受到影響。
將高光譜成像系統(tǒng)用于海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的最大挑戰(zhàn)或許是對(duì)傳感器搜集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖3.3所示，與高光譜成像系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)率峰值是每秒幾百兆。在機(jī)外處理數(shù)據(jù)也不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檫@需要巨大的天線并進(jìn)行大功率信號(hào)傳輸，這會(huì)影響到飛機(jī)的隱身能力。一個(gè)較為可行的辦法是讓無人機(jī)具備成像能力，然后在機(jī)上進(jìn)行光譜對(duì)照，如果發(fā)現(xiàn)生化成份的可能性很高，再把相關(guān)信息傳送回來作進(jìn)一步分析。
作為“高光譜搜集和分析系統(tǒng)(HyCAS)先進(jìn)概念技術(shù)驗(yàn)證(ACTD)”計(jì)劃的一部分，美國(guó)正在為“MQ-1捕食者”研制這種“自動(dòng)化目標(biāo)顯示”系統(tǒng)。但高光譜搜集和分析系統(tǒng)不包括長(zhǎng)波紅外線傳感器。另一種選擇是使用“光定向與測(cè)距” (LIDAR)技術(shù)。但與高光譜成像系統(tǒng)不同，光定向與測(cè)距系統(tǒng)使用的主動(dòng)探測(cè)方式對(duì)隱身不利。
探測(cè)核、生、化和放射性武器的簡(jiǎn)單辦法是讓無人機(jī)飛過被污染的空氣層，搜集到樣本后將其帶回來進(jìn)行分析。由于執(zhí)行這一任務(wù)的飛機(jī)將會(huì)受到污染，因此無人機(jī)將具有不會(huì)使飛行員受到污染的明顯優(yōu)勢(shì)。但無人機(jī)也要回收并除掉污染。盡管海軍已有一套對(duì)飛機(jī)除污的程序，但要在航母上對(duì)如海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)這樣大的飛機(jī)除污也是一項(xiàng)復(fù)雜而危險(xiǎn)的工作，無論是有人還是無人駕駛飛機(jī)。
另一種選擇是讓海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射一架更小的無人機(jī)去搜集樣本，然后返回海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)。這種讓一架無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)射另一架無人機(jī)的概念也時(shí)也稱作“有袋類機(jī)器人技術(shù)”(marsupial robotics)，目前許多大學(xué)和實(shí)驗(yàn)室正在研發(fā)這一技術(shù)。但是，要在指揮和控制通信支援受到限制的突防環(huán)境中發(fā)射和回收母子無人機(jī)，同時(shí)還要保證無人機(jī)的隱身性能，談何容易。[page]
同時(shí)具備突防打擊和核、生、化及放射性武器探測(cè)能力的無人戰(zhàn)斗機(jī)在攻擊實(shí)力相當(dāng)?shù)臄澈?、生、化及放射性武器陣地方面?yīng)該具有很大的戰(zhàn)術(shù)價(jià)值。但要研制具備核、生、化和放射性武器探測(cè)能力的無人戰(zhàn)斗機(jī)需要解決很多難題。雖然在解決這些難題方面已取得了某些進(jìn)展，但所有問題加在一起將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。因此，我們不建議在2025年以前將海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)用于執(zhí)行核、生、化和放射性武器探測(cè)任務(wù)。
雖然核、生、化和放射武器探測(cè)不適合海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)，但也許適合其它無人機(jī)系統(tǒng)。事實(shí)上，美軍正在開發(fā)“掃描鷹”無人機(jī)的這一能力。
10.海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)用途推薦歸納
海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)用分析見表格4.4。
三、海軍垂直起降無人機(jī)系統(tǒng)
廣域海上監(jiān)視無人機(jī)是岸基無人機(jī)，海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)將從航母上起降，而MQ-8B“火力偵察兵”垂直起降無人機(jī)則能在各種艦船上起降，從而使這些艦船也具備無人機(jī)優(yōu)勢(shì)。“火力偵察兵”是為濱海戰(zhàn)斗艦而研制的，專門用于支援反水雷、水面戰(zhàn)和反潛戰(zhàn)等任務(wù)。裝有激光指示器光電系統(tǒng)和小型海面搜索雷達(dá)的MQ-8B也能為各種水面艦只提供超視距海上監(jiān)視支援。此外，“火力偵察兵”也能攜帶少量武器系統(tǒng)。武裝型“火力偵察兵”可用于攔截一些小型艦船。
A160T “蜂鳥”無人機(jī)是美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局和波音公司聯(lián)合開發(fā)的垂直起降無人機(jī)項(xiàng)目，計(jì)劃在近期內(nèi)進(jìn)行試飛。這種無人機(jī)比“火力偵察兵”大，其足跡與MH-60直升機(jī)相當(dāng)，飛得更高，載荷也更大。飛得更高可讓“蜂鳥”具備更遠(yuǎn)的視距，載荷更大可讓其攜帶更多的傳感器和武器系統(tǒng)。
四、海軍小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)
美國(guó)海軍和陸戰(zhàn)隊(duì)的小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)/二級(jí)無人機(jī)計(jì)劃的目標(biāo)是為戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)決策提供持續(xù)情報(bào)、監(jiān)視和偵察支援，為海軍艦只和陸戰(zhàn)隊(duì)地面部隊(duì)提供保護(hù)。對(duì)海軍而言，它將是其它作戰(zhàn)能力更強(qiáng)的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)的補(bǔ)充。它能從條件簡(jiǎn)陋的甲板上發(fā)射和回收，所以它能為一些無法使用較大無人機(jī)系統(tǒng)（如“火力偵察兵”）的艦只提供支援。“掃描鷹”就是這種小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)的后選機(jī)種；它具備長(zhǎng)航時(shí)能力和一定的情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力，可從許多艦船上發(fā)射和回收。
2005年，海軍與波音公司鑒定了1450萬美元合同以開發(fā)“掃描鷹”的情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力，用以支援海軍遠(yuǎn)征打擊大隊(duì)的各項(xiàng)任務(wù)和維護(hù)波斯灣石油平臺(tái)安全。目前這種無人機(jī)不僅裝載了光電傳感器，而且還有小型合成孔徑雷達(dá)。在伊拉克，“掃描鷹”被用來支援海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的平暴行動(dòng)，如搜集敵集結(jié)地、人員和車輛數(shù)量和動(dòng)向等情報(bào)。此外還被用于監(jiān)視邊境地區(qū)和輸油管道以及語(yǔ)音通信中繼驗(yàn)證。小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)也能為海軍執(zhí)行類似的任務(wù)，如搜集敵人員數(shù)量情報(bào)或延長(zhǎng)通信視距以支援海上攔截行動(dòng)、執(zhí)行超視距監(jiān)視任務(wù)、跟蹤可疑船只或支援反海盜行動(dòng)。
此外，美軍還將開發(fā)“掃描鷹”的核、生、化和放射性武器探測(cè)與跟蹤能力，為其安裝一種低數(shù)據(jù)率衛(wèi)星通信系統(tǒng)來執(zhí)行超視距核、生、化和放射性武器探測(cè)任務(wù)。它將飛過可疑區(qū)域上空來搜集樣本并帶回來作進(jìn)一步分析。這種無人機(jī)雖然不具備隱身能力，但由于它體積小、航速慢，因此也難以被敵人發(fā)現(xiàn)和識(shí)別。其小而輕的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)還在于容易回收和除污。這種無人機(jī)的成本相對(duì)較低，因此在不便回收時(shí)也可將其放棄（如讓它降落或墜毀在核、生、化和放射性武器場(chǎng)所）。
體積更大、能力更強(qiáng)和能執(zhí)行更多任務(wù)的“火力偵察兵”無人機(jī)無疑能完成許多本應(yīng)由小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)來完成的任務(wù)。但它只能在某些艦只上使用，而且將其用于執(zhí)行這些任務(wù)在經(jīng)濟(jì)上也不劃算。
五、非隱形航母艦載無人機(jī)系統(tǒng)
美軍需求量最大的是非隱形、中空中航時(shí)無人機(jī)，如“捕食者”、“死神”、“復(fù)仇者”和“空中勇士”等。美國(guó)陸軍和空軍都將這些平臺(tái)大量用于執(zhí)行打擊任務(wù)。這些無人機(jī)的續(xù)航能力使其能長(zhǎng)時(shí)間盤旋空中并搜尋和攻擊時(shí)效目標(biāo)。海軍可將這些平臺(tái)裝備在航母上以執(zhí)行類似任務(wù)。當(dāng)航母到達(dá)一個(gè)新的沖突區(qū)或不便使用空軍基地時(shí)，使可充分發(fā)揮這些無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)。
航母艦載型“捕食者”目前還未裝備部隊(duì)。“死神”和“復(fù)仇者”的體積小于E-2C “鷹眼”，因此適合裝備航母，但要對(duì)其機(jī)翼和著陸裝置進(jìn)行改進(jìn)以承受起飛彈射器和著陸掛鉤的巨大壓力，垂直穩(wěn)定裝置的尺度和位置或許需要調(diào)整并加裝尾部掛鉤。
雖然海軍隱形無人戰(zhàn)斗機(jī)也具備同樣的能力，但非隱形攻擊平臺(tái)的引進(jìn)和使用成本將更低。海軍可混合使用隱形和非隱形艦載無人機(jī)編隊(duì)來滿足其任務(wù)需求。
第五章結(jié)論和建議
我們建議海軍將無人機(jī)用于執(zhí)行傳統(tǒng)的通信中繼任務(wù)。通信中繼可以緩解敵對(duì)衛(wèi)星通信上行傳輸?shù)膭?dòng)能和干擾威脅。這對(duì)于高度依賴衛(wèi)星通信資源的艦隊(duì)來說很有幫助。廣域海上監(jiān)視無人機(jī)系統(tǒng)的高空、長(zhǎng)航時(shí)特點(diǎn)尤其適合用于通信中繼，海軍已考慮將其用于這一目的。但通信中繼載荷將會(huì)占用無人機(jī)在執(zhí)行持續(xù)情報(bào)、監(jiān)視和偵察這一主要任務(wù)時(shí)傳感器所需之空間、重量和能源資源。解決辦法是為廣域海上監(jiān)視無人機(jī)研制一種模塊載荷，這樣就能根據(jù)需要來配置多個(gè)傳感器以執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察這一基本任務(wù)，或減少傳感器數(shù)量并加裝通信中繼載荷來滿足通信中繼需求。
另一種選擇是只將廣域海上監(jiān)視無人機(jī)用作空對(duì)空鏈接平臺(tái)，將另一平臺(tái)（或許是有人駕駛平臺(tái)）用作空對(duì)衛(wèi)星鏈接平臺(tái)。正如前面所述，與空對(duì)衛(wèi)星鏈接相比，空對(duì)空鏈接的能耗較低，從而可為傳感器節(jié)約更多能源。
我們建議海軍支持研發(fā)強(qiáng)大的“低截獲概率”戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈來滿足無人機(jī)的作戰(zhàn)需求。這一技術(shù)可提高無人機(jī)的隱身性能，如海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)。
我們還建議將突防打擊、敵防空系統(tǒng)壓制、電子情報(bào)搜集和近距離空中支援定為海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的基本任務(wù)。在執(zhí)行這些任務(wù)時(shí)海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)有必要具備低截獲概率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力。我們不建議海軍發(fā)展海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)的空中格斗能力，因?yàn)樵谶@方面無人機(jī)不太可能勝過有人駕駛飛機(jī)。我們也不建議海軍將無人戰(zhàn)斗機(jī)用于核、生、化和放射性物質(zhì)探測(cè)，將諸如“掃描鷹”等其它無人機(jī)用于執(zhí)行這類任務(wù)或許更值得考慮。其原因在于，將相應(yīng)的傳感器安裝到隱形無人機(jī)上以及無人機(jī)返回航母后的除污工作等都具有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性。此外，我們認(rèn)為海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)在突防情報(bào)、監(jiān)視和偵察、通信情報(bào)搜集和空中電子攻擊等方面的可用性也很有限。
我們建議海軍發(fā)展非隱形航母艦載型中空、中航時(shí)無人機(jī)來執(zhí)行許多海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)擔(dān)負(fù)的任務(wù)。事實(shí)上美國(guó)陸軍和空軍已將非隱形無人機(jī)大量用于執(zhí)行這類任務(wù)（盡管是非艦載型），尤其是在不需要隱身的有利環(huán)境中執(zhí)行時(shí)效目標(biāo)攻擊任務(wù)。雖然海軍無人戰(zhàn)斗機(jī)也能執(zhí)行這些任務(wù)，但非隱形無人機(jī)在成本上便占優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@類無人機(jī)不需要使用隱身材料，而且在有利環(huán)境中更能發(fā)揮性能優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上不用考慮隱身結(jié)構(gòu)。
如果無人戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)在航母上的實(shí)驗(yàn)取得成功，那么可將這一經(jīng)驗(yàn)也應(yīng)用于非隱形無人機(jī)系統(tǒng)。這樣海軍就可以考慮在航母上混合使用隱形和非隱形無人打擊平臺(tái)來更經(jīng)濟(jì)有效地執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)。
目前，海軍和陸戰(zhàn)隊(duì)還租用了一些小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)。對(duì)海軍而言，小型無人機(jī)系統(tǒng)可以（1）提供戰(zhàn)區(qū)敵人員數(shù)量情報(bào)；（2）延長(zhǎng)通信視距以支援海上攔截行動(dòng)；（3）支援反小型艦只和反海盜任務(wù)。體積較大、能力更強(qiáng)和用途更廣的無人機(jī)系統(tǒng)，如“火力偵察兵”，也可用于執(zhí)行小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)的這些任務(wù)。但較大的無人機(jī)系統(tǒng)無法在一些海軍艦只上使用，而且將其用于執(zhí)行這些任務(wù)在成本上也不劃算。如果這些任務(wù)對(duì)海軍極為重要，那么就應(yīng)推進(jìn)小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)/二級(jí)無人機(jī)計(jì)劃來引進(jìn)、裝備和使用這類平臺(tái)。
本文并未詳盡列出無人機(jī)的所有用途，一些非傳統(tǒng)任務(wù)在未來也將靠無人機(jī)來完成。隨著無人機(jī)系統(tǒng)功能的多樣化和使用的廣泛化，更多任務(wù)將會(huì)由無人機(jī)來完成。
作者：布萊恩 阿爾基里
詹姆士 G 卡利馬尼
彼得 A 威爾遜
路易斯 R 摩爾
編譯：知遠(yuǎn)/沐儉
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