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版主:黑木崖
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無人機的盡頭是子母機
送交者:  2025年08月17日17:20:34 於 [世界軍事論壇] 發送悄悄話

無人機的盡頭是子母機

無人機將成為未來戰場上的“下一個大傢伙”(the next big thing),這已經是共識。但未來戰場上的無人機到底什麼樣,還眾說紛紜。

FPV在烏克蘭戰場上大顯神威,但也暴露了很多問題。FPV便宜,易用,綁上炸彈或者迫擊炮彈就可用作步兵分隊的“人在迴路中”的簡易巡飛彈,不管是反坦克、反工事還是反步兵,都很好用。但FPV依賴飛手的遙控操縱,不僅易受干擾,也容易被電子偵察發現飛手位置。飛手的無線電控制信號一旦被三角定位鎖定,那就死路一條了。如果敵人用無人機在空中進行無線電測向,測向視線與地面的相交點就是飛手的位置,連三角定位都不用。

FPV還有使用距離短的問題,典型使用距離是一兩公里到十來公里,更遠的距離容易超出飛手的控制距離。典型FPV也沒有多少電池容量,飛行更遠距離還要攜帶有用的作戰載荷就勉為其難了。

更大、航程更遠、具有更高自主尋旳能力的巡飛彈和導彈比比皆是,但成本急劇提高。戰爭需要全力以赴去打贏,但以最低代價打贏有利于堅持得比敵人更久,更有利於戰後恢復經濟和生活。

FPV只是無人機的一種,無人機的世界很大。事實上,無人機的世界比有人機還大。最快、機動性最強的無人機超過有人機的速度和機動性。在技術上,再大的有人機也沒有理由不能無人化。

就飛行而言,把有人機的座艙控制用自主飛行設備代替就是無人機。新潮的有人-無人雙模式(optionally manned)飛機就是這樣的,甚至不需要在無人模式時加裝自主飛行設備,機上飛行控制系統本身就包括全自主無人飛行功能,只是有人駕駛的時候由飛行員接管操縱。

最輕小的有人機也必須有能容納飛行員的座艙,小不到哪裡去,但最輕小的無人機可以比巴掌還小,甚至和昆蟲一般大。當然,太輕小的無人機對於作戰用處不大,根本不可能攜帶有用的作戰載荷,還要達到有用的飛行距離。

輕小還是重要的。輕小是低成本的基礎,低成本是蜂群攻擊和低成本精確打擊的基礎。不顧慮成本的話,用導彈就可以了,無人機的徘徊和繞飛能力不是導彈不可能具備的。

但輕小、低成本的無人機就難以做到大航程,也難以搭載探測距離遠、識別能力高的高性能傳感器,更不可能搭載大威力戰鬥部。在戰鬥越來越超視距化、隱蔽(包括靜態的隱蔽和通過機動來躲開跟蹤)越來越高明、防護越來越堅固的現在,遠程、精確、高識別力、大威力與低成本的矛盾越來越難以調和。

用大型飛機(不管是有人還是無人)攜帶大量輕小、低成本的無人機可以取長補短。大型機航程遠,載量大,可以補償低成本無人機航程不足的問題,或者容許無人機適當犧牲航程而將戰鬥部最大化。大型機還可以裝備大型偵察和火控設備,為低成本無人機搜尋和識別目標,並引導打擊,以降低無人機機載傳感器和火控的技術規格和成本。

大型無人機更是有高升限、長航時、耐受戰損能力更強的獨特優勢。無人機不受飛行員生理限制,留空時間動輒十幾、幾十小時。無人機也不需要飛行員的高空生命保障和逃生系統,如供氧、加壓和彈射座椅,升限只受氣動設計和發動機高空性能的限制。系統冗餘要求降低也降低重量、複雜性和成本。

長航時的優點不言自明,高升限在現代戰場依然有用。現代戰場上大量存在的肩射防空導彈只能攔截低空目標,野戰防空系統也只能攔截中空目標。高空防空系統目標大,成本高,部署複雜,也容易成為對方的重點打擊對象,所以在戰場上需要謹慎使用。

中空長航時(MALE)無人機在烏克蘭戰場上被打下來不少,戰爭前期抓盡眼球的土耳其TB-2無人機很快淡出了,美國MQ-9也躲得遠遠的。高空長航時(HALE)無人機也有被打下來的危險,美國“全球鷹”就在霍爾木茲海峽被伊朗防空導彈打下來了。但在戰時,一旦暴露,高空防空系統也難逃被摧毀的命運。一個“愛國者”導彈營耗資10億美元,一架“全球鷹”耗資2.2億美元,真要交換起來,HALE無人機還是“占便宜”的。

傳統HALE無人機以ISR任務為主,但2024年珠海航展上展示的“九天”無人機是新概念HALE無人機,具有很大攜載能力和任務潛力。

“九天”由陝西無人裝備科技有限責任公司開發,中航工業第一飛機設計研究院設計,廣州數字科技集團旗下的海格通信成員企業西安馳達飛機零部件製造股份有限公司製造。這架央地合作的大型無人機使用一台渦扇9發動機,翼展25米,最大起飛重量16噸,最大載彈量6噸,可以連續飛行超過12個小時,升限15000米,巡航速度超過700公里/小時,機載供電能力超過120千瓦,任務航程在7000公里以上。

“九天”翼下有8個外掛點,機腹還有標為“異構蜂巢任務艙”的可更換通用載荷艙。掛架上和地面陳列中有PL-12AE中程空空導彈、TL-7反艦導彈、TL-17空地導彈等,各種制導炸彈更是不計其數。根據起飛重量和掛載能力推測,可能還具有攜帶和發射鷹擊-21高超音速導彈的能力。

機頭具有大型雷達,“後腦勺”有大型衛星通信天線,機鼻下有光電轉塔。也就是說,“九天”具有遠比常見的MALE無人機強大的察打一體能力。

從武器掛載和機載設備來看,“九天”具有防空巡邏、海上巡邏、對地攻擊能力,機腹載荷艙里裝上適當的設備後,也具有遠程偵察、電子戰和信息戰能力。當然還具有投放蜂群無人機和一般空運空投能力,包括大型高性能無人機的投放和空中回收。搭載合適的模塊後,甚至可具有某種空中加油能力。

在氣動設計上,“九天”的大展弦比平直翼特別適合長航時巡航,翼梢小翼進一步提高機翼的氣動效率,相當於進一步增大翼展,提高升阻比。機背單發有利於寶貴的機體內空間儘量用於機腹載荷艙,發動機高位外置有維修不便的問題,但也便於按需要更換更大推力、更低油耗的新型渦扇。H形尾翼避開了發動機的噴流路徑,也降低了垂尾高度,側向雷達反射面積有所降低。

渦扇9是“斯貝”國產化後改進而來的,軍用推力54.5kN,加力推力91kN。“九天”使用的是非加力型,減輕了重量,縮短了長度,也可能軍推有所增加。與更先進的渦扇10相比,渦扇9的推力和推重比都稍低,但第一代渦扇技術較為簡單,壽命和可靠性得到時間的驗證,在產能方面不與正在生產中的戰鬥機爭搶,成本也較低。如果有需要的話,換裝推力更大、更加先進的渦扇10、渦扇20沒有難度,有朝一日飛機大大放大的話,採用並排雙發都不是難事。

但是,“九天”依然是低速、低機動飛機,只有有限的隱身能力,飛行性能和隱身水平很難高於“全球鷹”。也就是說,“九天”更適合中低烈度作戰,在高烈度作戰中生存力和戰鬥力不足。

這不意味着“九天”只能用於中低烈度戰爭。即使在高烈度戰爭中,也有大量的中低烈度場景;即使在中低烈度戰爭中,也有足夠的高烈度場景。“九天”有足夠的用武之地。

必須注意到的是,空中作戰有突擊和持續兩種重要模式。突擊作戰針對性強,需要的是高性能作戰飛機,是空中決戰的主要方式。持續作戰是穩定和擴大戰果的主要方式,需要的是長航時、大載彈量的飛機,這也是俗稱的“冒頭就打”。

高性能飛機也能用於持續作戰,但成本太高。長航時飛機用於持續打擊,需要高性能飛機首先建立局部(包括時間或者空間上的局部)空優或者全面空優。然而,一旦建立起持續作戰的條件,“九天”就大顯神威了。

用於ISR任務時,“九天”的雷達、紅外光電能力可能不亞於“全球鷹”,機腹載荷艙還可以攜帶大型側視光學偵察設備,用於遠距離高精密觀察;或者側視雷達,用於對地精密掃描。攜帶電子偵察和電子干擾設備的話,可以執行電子戰和信息戰任務,包括防區外電磁攻擊和注入式網絡作戰。帶上通信中繼設備,當然就是“空中5G基站”,可用於高容量、低時延通信或者衛通補網。

用於防空巡邏的話,機載雷達和紅外光電設備可以用於搜索和火控。攜帶的空空導彈不是用於和空中的敵人戰鬥機打空戰的,否則也不需要什麼五代機、六代機了。但可用于禁飛區作戰,在長時間的巡邏中,及時攔截試圖偷偷潛入的敵人運輸機或者小型飛機,甚至零星戰鬥機。這可以降低高性能戰鬥機的巡邏負擔,有利於戰鬥機投入更多的突擊作戰,建立更全面、更可靠的空優。

用於海上巡邏也是一樣,並非着眼於一般海戰,而是主要用于禁航區作戰。機載雷達和紅外光電設備可以用於搜索和火控,攜帶的反艦導彈主要用於攔截偷運人員或者物資的運輸艦船,尤其是美國海軍陸戰隊正在搗鼓的“輕型兩棲戰鬥艦”(LAW,實際上噸位相當於中型登陸艦),或者試圖偷偷上浮的敵人潛艇。

字對地作戰中,當然可用於對固定目標的有計劃攻擊和應召攻擊,但最大的用途還是持續打擊(persistent strike),通過“冒頭就打”,限制敵人的地面機動,打消敵人的一切主動性,迫使敵人束手待斃。

“九天”可以攜帶空地導彈,但最突出的能力還是“異構蜂巢任務艙”里攜帶的各種無人機/巡飛彈。問題是,“九天”的能力並不是唯一的,“翼龍”(還有“彩虹”及其他)系列無人機同樣具有持續打擊能力。

無數武器系統打擊成本的比較計算都表明,在高性能平台、低價彈藥和低價平台、高性能彈藥之間,存在一條作戰時長(天數)與打擊烈度(投彈數/日)的左高右低的雙曲線。曲線的具體形狀和位置由參與比較的平台和彈藥成本數據決定,但大致形狀是一樣的。在雙曲線上,兩者成本相當,沒有優劣。雙曲線上方為高性能平台、低價彈藥的有利區,越往上越有利,實際數據點與曲線之間的距離可以理解為成本差異;雙曲線下方為低價平台、高性能彈藥的有利區,越往下越有利,當然以到橫軸為限。

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蘭德公司在2012年的一個報告中比較歷次美國空軍作戰的時長與投彈量的關係

蘭德公司在2012年的一個報告中,以攜帶JDAM炸彈的B-2和空射巡航導彈為基準場景,比較歷次美國空軍作戰的時長與投彈量的關係,得出結論:短時間空中戰役用巡航導彈有利,長時間空中戰役用轟炸機丟炸彈更有利。

即使在巡航導彈的時代,美國空軍也始終重視以直接打擊(炸彈和短程導彈)為主的穿透式轟炸機,最重要的原因就是:長期堅定地摧毀敵人的戰爭能力才是常勝之道,這需要轟炸機,摧枯拉朽是可遇而不可求的。

對於“九天”vs“翼龍”來說,“九天”帶無人機/巡飛彈可以與轟炸機帶炸彈相比照,“翼龍”帶導彈可以與巡航導彈相比照。結論是一樣的。

由於“九天”很大的載重量和可以靈活搭載的“異構蜂巢任務艙”,“九天”還可以混合搭載大量多種低成本載荷,包括打擊彈藥、偵察無人機、蜂群打擊無人機、反無人機,具有不可限量的靈活性。

打擊彈藥好理解,不用多說。偵察無人機將起越來越重要的作用。遠程、精確打擊的前提是精準、及時的情報,無人機不僅適合常規的抵近光學偵察,還能用於電子偵察。電子偵察通常需要高度精密的設備,只有大型飛機才行,但無人機可以抵近,信號強度與距離平方成反比,小型天線、簡單設備都能有效截獲。

電磁信號在戰場上的作用越來越大。FPV遙控需要無線電信號,數字化單兵也需要無線電信號,坦裝、炮兵、陸航更需要無線電信號,每一個卡車司機都可能配備無線電對講機。越是高端對抗,戰場電子偵察的重要性越大,電子偵察無人機的用武之地越大。對於靜止或者低速移動的電磁目標,空中移動的電子偵察無人機還能用長基線精確探測,正好發揮無人機低空低速的優點。

蜂群打擊是方興未艾的無人機新用法,這裡的關鍵同樣是低成本。蜂群內和地形地物自動避撞的已經不難做到,但自動目標識別和分配的難度依然很高。這裡,“九天”即是釋放蜂群的母機,也可以是識別目標、分配目標和引導攻擊的指揮機,大得多的雷達、紅外光電和性能高得多的機載AI可以降低蜂群無人機上的傳感器和自主攻擊AI的要求,高空上的“九天”也容易與蜂群保持視線內數據鏈和激光通信。

“九天”還可以用於反無人機作戰。不管是零星無人機還是蜂群無人機,反無人機可能需要用魔法打敗魔法,用常規的防空導彈、自行高炮就牛刀殺雞了。反無人機採用速度較高的摺疊翼,還是機動性較高的多旋翼,可能需要根據目標性質來確定。“九天”有足夠大的載重量和載荷容積,或許可以都帶上,到時候按需釋放和執行攔截。

大部分載荷無人機是可消耗的,釋放後不需要多考慮回收問題,但高價值無人機(如偵察無人機)值得回收,“九天”相對寬大的機腹載荷艙提供了有利條件。

無人機空中回收技術是研發熱點之一,典型路線是像軟管空中加油一樣,在軟式拖纜末端設置捕捉裝置,與無人機對接後用絞車拉回母機。固定翼或者摺疊翼無人機比較容易,接頭在機頭或者機背就行。多旋翼無人機由旋翼與拖纜的碰撞問題,但也可以比照直升機空中加油的方法處理。甚至可以拖纜末端在下,被回收無人機用腹部抓鈎對接,然後倒吊着拉回母機,無人機不在乎上下顛倒。

更加值得空中回收的可能是高超音速無人機。“鳴鏑”系列只是高超音速技術驗證機,但已經顯示出強大的應用潛力。最新的“鳴鏑22”據報道速度達到M7,航程8000公里,全重4噸,在“九天”的載重能力範圍之內。現在“鳴鏑”用“雙尾蠍”無人機在空中釋放,“九天”的速度和升限更高,更加適合“鳴鏑”的空中釋放。現在“鳴鏑”是跑道降落,在空中回收技術完善後,“九天”也更加適合空中回收“鳴鏑”。“九天”的航程與“鳴鏑”或者其他高超音速無人機的高速、遠程相結合,夏威夷以東的大洋ISR就是完全不同的局面了。

很多無人機都有長航時能力,但空中加油可以進一步提高留空時間。“翼龍”等MALE無人機已經具有30多小時的留空能力,但接連空中加油後,留空時間幾乎無限。這將把持續作戰提高到游牧作戰的境界,不是出征許久才需要回到基地補充,而是打到哪裡就吃住到哪裡。當然,這裡“住”在敵人的空中,“吃”就由後方通過“九天”送過來,而且也只限於燃油。中低烈度戰鬥的特點是尋機、待機的時間很長,投入戰鬥的時間反而較短,游牧作戰的意義很大。

“九天”的高空、遠程、大載重量、模塊化裝載能力和高標準機載系統配置決定其前景不可限量,中國的無人機世界在漸入佳境。

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