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美軍 XQ-58A 無人機項目與應用模式
送交者: 嵐少爺 2025年02月15日14:28:32 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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1 引言

“忠誠僚機”項目於 2015 年由美國空軍研究實驗室發起,其最初目標是對 F-16 戰機進行無人化改造並加載人工智能模塊,實現無人自主控制的 F-16 戰機與第五代戰機高低搭配組合,以有/無人機協同的基本方式充分發揮五代機的信息優勢和四代機的火力優勢。但 F-16 不具備隱身能力,在現代防空網前面臨嚴峻威脅。此外,現代戰機昂貴的造價也使得美軍不得不嚴格控制“僚機”的成本。鑑於此,開發具有全隱身能力的無人機並配合第五代戰機執行協同任務成為美軍“忠誠僚機”項目的現實選擇。

2 美軍公開在研的典型“忠誠僚機”項目 

當前,美軍公開在研的典型“忠誠僚機” 項目包括 XQ-58A 以及波音公司的“空中力量 組合系統”(Airpower Teaming System,簡稱 ATS)等。 

2.1 XQ-58A 項目的基本情況 

XQ-58A 項目(原編號為 XQ-222)源於美國空軍“低成本可消耗打擊驗證機”(Low Cost Attritable Strike Demostrator,簡稱 LCASD)計劃,2018 年改名為 XQ-58A。2019 年 3 月 5 日,由 Kratos 公司研製的 XQ-58A 無人機原型機“女武 神”在亞利桑那州尤馬試驗場完成首飛。2019 年 10 月 9 日,XQ-58A 無人機在尤馬試驗場進行第三次飛行,在完成 90 分鐘的飛行測試後,由於試驗場地氣象和飛機控制問題發生着陸受損情況,相關試驗暫停。

XQ-58A(如圖1 所示)長9.14 m,翼展 8.23 m,裝備 FJ-33 雙軸渦扇發動機,最大起飛重量 2722 kg,無需跑道,使用火箭助推,降落傘回收。這種起降方式非常靈活,可將發射裝置布置於車輛、陸地或艦船上,並能夠持續進行優化。XQ-58A 擁有內部彈艙,中單翼下也可攜帶約 500 kg 彈藥,包括小直徑炸彈(Small Diameter Bomb, 簡稱 SDB)等靈巧炸彈或者同等重量的電子戰與 ISR 裝置,巡航飛行高度10000 m,最高速度約 0.95 Ma,最遠航程超過 3700 km。根據目前公布的數據,每架 XQ-58A 的成本約 200 萬~300 萬美元。

XQ-58A 採用了表面斜置、背負式進氣道和 V 型尾翼等隱身設計,具有良好的隱身性能。鑑於 XQ-58A 的定位是作為 F-22/F-35 的僚機,可見其綜合隱身能力與 F-22/F-35 在同一量級。為節約成本,XQ-58A 所選用的發動機推力有限,加之機翼面積偏小,導致該無人機與有人戰鬥機相比,機動能力較弱。 

2.2 ATS 項目的基本情況 

2019 年 2 月,波音公司在澳大利亞阿瓦隆航空展上首次展示了 ATS 飛行器模型。參展信息顯 示,該項目發展的裝備旨在作為第四代和第五代戰鬥機的忠誠僚機。2020 年 5 月,波音公司向澳 大利亞皇家空軍展示了第一架“忠誠僚機”無人機原型機,該原型機是澳大利亞“忠誠的翼”先進研發計劃的三架原型機中的第一架(如圖 2 所 示)。該機機身長 11.7 m,配置一台發動機,可以高亞聲速飛行,最大航程約 3700 km。該機外形的特色之處包括採用兩側進氣、V 型尾以及機身斜置處理等利於隱身的外形設計;結構上採用“機身+多模塊化機頭”的設計理念,通過換裝模塊化機頭(對應不同的載荷能力)發揮多面手作用。該型無人機是波音公司面向“忠誠無人 僚機”方向推出的最新機型,將會成為 XQ-58A 的潛在競爭對手。 

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對比而言,XQ-58A 與 ATS 的主要區別包括 XQ-58A 採用背負式進氣道,ATS 採用無附面層隔道超音速進氣道(即 DSI 進氣道),能夠適用於更多的飛機工況;XQ-58A 採用火箭助推起飛和傘降回收的方式,具有機動靈活並且不受場地限制的優勢,ATS 則採用前三點式起落架,未來可以將其拓展至航母起降;此外,ATS 翼展面積更大,可兼顧低速飛行性能。需要指出的是,上述對比並不試圖判斷二者孰優孰劣,而是強調二者的功能、定位有所不同,兩類飛行器的推出無疑彰顯出美國在隱身飛機設計方面的深厚技術積累。XQ-58A 的合作對象是美國空軍,未來協同飛機為 F-22 或 F-35;ATS系統則瞄準世界範圍內的潛在用戶,協同對象不僅涵蓋第四代隱身 戰機,甚至可以包括 F-18“超級大黃蜂”。 

3 發展原因 

美軍自 2001 年捲入反恐戰爭以來,其武器裝備體系的發展思路與技術路線發生較大調整,開始重點關注無人化裝備特別是各型無人機的發展。各型號無人機率先在情報、監視及偵察等領域發揮了重要作用,隨後其任務類型得到進一步拓展,包括“察打一體”、干擾、誘騙及反輻射攻擊等。美軍在認識到無人機所具備的提升作戰效能以及大幅減小人員傷亡等優勢後,開始嘗試將無人機力量引入空戰,XQ-58A 就是在這樣 的時代背景下發展而來的。具體來講,推動 XQ-58A 持續發展的美軍內在原因有強對抗環境 下的自衛能力需求、符合美軍新型作戰思想的演進、甘做自主靈活勇敢無畏的“馬前卒”以及不可忽視的經濟性因素等。

3.1 強對抗環境下的自衛能力需求 

與重要敵手保持一代以上的技術代差並在必要時刻能夠快速掌握制空權,是以“世界警察” 自居的美國極力維持的軍事優勢。隨着世界範圍內多個區域強國“反介入/區域拒止”能力的發展,美國的傳統打擊武器面臨愈加複雜的威脅環境,尤其是強大對手發展包括天-空-地一體探測、中遠程防空導彈在內的綜合性防空系統,大幅抵消了美軍現有的技戰術優勢。開發隱身戰機和防區外打擊武器是美軍已有的應對舉措,此外,在經濟可承受範圍內,基於有/無人機協同作戰樣式以非對稱方式提升穿透性制空的成功率、增強自身自衛能力並追求整體作戰效能的最大化已經成為美國空軍的重要發展戰略。 

3.2 符合美軍新型作戰思想的演進 

美國軍事裝備與技術的發展往往由軍事戰略和軍事思想所牽引,從“制海權”“制空權”“星 球大戰”到“空海一體戰”等均是如此。新軍事戰略思想的完善與細化,持續引領了不同裝備技術領域的相互融合。2015 年,美軍提出“分布式殺傷”作戰理念,智能化分布式協同作戰理念隨之產生;2017 年,DARPA 公布“馬賽克戰”作戰理念,期望通過先進的技術手段實現多系統與武器平台間的實時靈活組合,通過網絡化作戰形成“殺傷網”,進而產生非線性遞增的作戰效果。“分布式殺傷”和“馬賽克戰”作戰理念的核心驅動力是美國強大的網絡信息體系,它能夠利用無線網絡體系替代原有的物理硬件聯接。有/無人機協同符合分布式作戰和“馬賽克戰”的基本思路,具有典型代表性和突出的應用潛力,作為無人僚機的重要驗證機,XQ-58A 得到了快速發展。 

3.3 甘做自主靈活勇敢無畏的“馬前卒” 

XQ-58A 的最高飛行速度為 0.95 Ma,能夠匹配戰機的常規巡航速度,同時具備隱身能力,能夠在伴飛模式下為有人機提供目標指引、區域探測、對敵誘導及分散火力等多種任務能力,而這些任務能力傳統上由有人僚機協助實現。與有人機相比,XQ-58A 無人員傷亡,飛行能力與應戰狀態不受戰場環境的影響,避免了因飛行員情緒浮動帶來的誤操作和反應延遲。此外,人工智能技術的迅猛發展有望使無人機具備更準確的決策能力、更豐富的空戰經驗、更複雜的空戰動作以及更快速的反應能力。不僅如此,由於它屬於無人化裝備,在避免己方傷亡的前提下能夠在任務執行過程中為美軍提供更大的政治與外交進退空間。 

3.4 不可忽視的經濟性因素 

戰爭對抗的背後是交戰國之間綜合經濟能力的比拼,武器裝備的持續供應能力是影響戰爭持久勝負的重要因素,也是衡量一個國家戰爭潛力的重要指標。提高軍費投入並降低武器裝備的購置成本是提升武器持續供應能力的必要選擇。以成本來衡量武器作戰效能是美軍常用的評估方法,“貨架產品”和模塊化設計等思想已經成為美軍武器裝備發展的普遍共識。當前批量化生產條件下,一架 F-35 戰機的售價不低於 8000 萬 美元,而一架 XQ-58A 的造價則不到 300 萬美元。若結合現代化設計理念和製造工藝,無人機的造價可進一步降低,能夠在維持甚至提升作戰效能的基礎上減少整體作戰成本。此外,在裝備損失可控的條件下,指揮員也往往敢於執行一些更為大膽更為創新的作戰樣式。 

4 應用模式設想 

目前,有人戰機“長-僚作戰”的模式已經十分普遍,可以作為 XQ-58A“忠誠僚機”應用模 式的參考,但同時也應該注意到 XQ-58A 作為隱身無人機的特殊性。下文將從進攻及防禦兩個角度分析 XQ-58A 的應用模式 

4.1 XQ-58A 進攻模式設想 

4.1.1 有人機指揮下的“忠誠勇士” 

以 F-35 指揮多架 XQ-58A 協同作戰為例,F-35 在執行滲透(穿透)敵方空域任務時, XQ-58A 能夠憑藉其超遠航程,以更隱蔽的突防路線、更大的可承受風險發揮突前探測、對敵干擾/誘騙、吸引敵防空火力以及消耗敵防空資源的作用,最大程度掩護有人戰機。F-35 一旦確立空中優勢,將開啟對地密集轟炸。在此過程中,XQ-58A 能夠為有人機提供目標指示,發揮助手作用。同時,XQ-58A 具有內置彈艙和 8 個外掛點,能夠攜帶相當規模的彈藥(一架 F-35 可以配置 6 架 XQ-58A),對有人機指定的目標或者自身確認的目標發動攻擊。 

4.1.2 作戰保障飛機的“帶刀侍衛” 

在空戰及其他複雜作戰環境下,預警機、加油機等作戰保障飛機面臨愈加複雜的安全威脅, 這類作戰保障飛機機動性較差,自衛能力不突出,已逐漸成為制空作戰的軟肋。為這類保障飛機提供有人戰機護航是有效的防護措施,但會占用大量先進作戰力量。XQ-58A 可以發揮“帶刀侍衛”的作用,其較長的續航時間可以為作戰保障飛機提供持續護衛能力,它攜帶的 ISR 載荷也能夠提供多樣化的安全威脅預警能力。此外,在這種作戰模式下,XQ-58A 甚至可以攜帶一定規模的空空導彈和空地導彈,能夠在必要時摧毀空中/地面威脅源。 

4.1.3 秘密的“隱形殺手” 

除僚機外,XQ-58A 還可以發揮攻擊型無人機或隱身導彈載機的作用。例如,美軍可以將大量 XQ-58A 無人機運送到太平洋上的某些秘密小島進行部署(如台灣東部某些小島),或者掩護布置在大型民用船隻(或美軍的遠洋預置艦)中。一旦與對手爆發衝突或遇到其他應用時機, XQ-58A 能夠通過火箭助推或者其他全地形發射方式快速升空,集群化飛行,也可以攜帶小型空空導彈、精確制導炸彈和反輻射導彈以“集群” 形式迅速出動,遠距離飛行深入敵境內,在衛星遠程控制或者全程自主操控下遂行對敵防空壓制與打擊任務。 

4.2 XQ-58A 防禦模式設想 

4.2.1 持續提升針對隱身目標的探測能力 

XQ-58A 具有與 F-22/F-35 類似的優良隱身能力,良好的隱身性保證了其突出的“刺透”防空系統的能力,是奠定它諸多作戰前景的重要因素。提高對 XQ-58A 的探測能力是遏制其作戰能力的重要途徑之一,這樣的應對舉措同樣適用於隱身有人戰機。隱身飛機大幅壓縮了傳統防空探 測系統的有效探測與跟蹤距離,導致多站雷達探測、米波雷達、天波雷達及其他探測方式開始得到重視。上述這些探測方式雖然能夠提升對隱身飛機的探測距離,但在遠距離範圍內對隱身飛機進行持續探測、跟蹤與鎖定仍十分困難,需要持續提升針對隱身目標的遠距離探測與跟蹤能力。 

4.2.2 干擾壓制與靈巧誘騙相結合 

作為無人僚機,有人機的指揮與干預是 XQ-58A 作戰效能得以發揮的重要保障。從當前技術水平看,XQ-58A 與有人機的交互仍舊依賴於無線鏈路。在已探知 XQ-58A 活動區域的基礎 上,通過大功率電抗設備干擾壓制 XQ-58A 與有人機之間的信息交互,或者干擾 XQ-58A 的衛星鏈路使其處於“信息孤島”,均能夠大幅抑制它的作戰能力。在 XQ-58A 為有人機執行前出 ISR 任務或者目標指引時,可針對 XQ-58A 的典型載荷與傳感器設備設置各種靈活多樣的誘騙樣式, 使 XQ-58A 產生大量虛假信息情報,降低甚至癱瘓其有效探測性能,迫使有/無人協同失效,也是一種可選的作戰設想。

4.2.3 以彼之道還施彼身 

有/無人協同是無人機技術持續發展後衍生的新型作戰模式,這種模式能夠釋放新質作戰能力,發揮攻守雙方的巨大作戰效能。防禦一方若開發相似功能的無人僚機,能夠憑藉靠近己方的基地和地面/空中支援裝備,有針對性地加強有/無人機之間網絡信息體系的可靠性與魯棒性,並結合己方全方位的 ISR 系統在空戰中占據有利地位。例如,防禦一方可以利用無人僚機佯攻、機動,迫使敵方有人機採取雷達開機、躲避和攻擊等舉動,並結合己方地面/空中支援設備提升對敵有人機的探測與跟蹤能力。在有效探測的前提 下,可針對 XQ-58A 機動性較弱的短板,通過地 基中程區域防空彈、空基超視距導彈或戰機近距離格鬥對其予以摧毀。

5 與小型空射誘餌項目的對比 

鑑於 XQ-58A 的部分功能與美軍小型空射誘餌(Miniature Air Launched Decoy, 簡稱 MALD) 十分相似,都具備影響未來空戰基本樣式的潛力,下文將對 XQ-58A 與 MALD(如圖 3 所示) 進行針對性對比。

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5.1 小型空射誘餌項目簡介 

小型空射誘餌的概念由 DARPA 在 1995 年提出,它是一種低成本模塊化的誘餌武器裝備,能 夠模擬美軍及其盟國諸多飛機的飛行剖面和信號特徵。小型空射誘餌經歷了多個型號的發展演 進,目前的主要型號為基本型 MALD 和干擾型 MALD-J。雷錫恩公司研製的基本型 MALD 機身截面為方形,彈長 2.85 m,翼展 1.71 m,彈重 113 kg,可變後掠飛行,飛行速度 0.93 Ma(與常用 軍機巡航速度接近),作戰半徑 920 km,巡航時間大於 45 min,可掛載於 F-16、B-52 等多類 型軍機。 

5.2 XQ-58A 與 MALD 的對比分析 

XQ-58A 與小型空射誘餌的共同之處在於二 者均可配合有人戰機,發揮誘騙、干擾等作用, 增強戰場電磁迷霧,提高己方主動權。為揭示美軍在“增強電磁迷霧”方面的基本戰略考量,本文列出了 XQ-58A 與 MALD 在功能、成本及應用方式等方面的參數對比情況,如表 1 所示。

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由表中數據對比可知,XQ-58A 和 MALD 的巡航高度和最大巡航速度均比較接近,這是為了能夠模擬或者伴隨美軍現有有人戰機的飛行剖面,虛實結合迷惑對手。此外,XQ-58A 與 MALD 都突出了低成本、模塊化設計的特點,這也符合美軍發展經濟型武器裝備的一貫思路。 

XQ-58A 與 MALD 的設計初衷均是配合有人機執行作戰任務,這體現了美軍分布式協同作戰的基本思想;XQ-58A 與 MALD 的典型樣式均包括電磁誘騙和干擾,表明電磁作戰已經成為現代戰爭最為前沿、極具應用潛力的對抗領域;此外,XQ-58A 與 MALD 都屬於無人裝備,結合人工智能技術的快速發展,具有執行更為複雜任務的潛力,體現出美軍善於將科技進步轉化為戰鬥力的務實做法。 

總體來說,XQ-58A 的發展較為全面地反映出美軍近年來新作戰思想的轉變,即通過掌握和運用高新技術,以低成本代價提升己方應對複雜對抗環境的能力;或通過掣肘對方的應對手段為己方有人戰機提供掩護,提高己方的制勝概率。 

6 結語

“忠誠僚機”項目提出於後反恐戰爭時代,美軍不斷調整軍事戰略以維持其軍事霸權的背景。低成本、模塊化、可重構以及無人化是美軍裝備發展的典型標籤,也符合美國政治、軍事和科技整體戰略。見微知著,“忠誠僚機”項目不僅僅是推出幾款配合有人機的無人戰機,而是美國軍事戰略整體性、完備性的一個縮影,對此,軍隊應予以高度關注並謀劃針對性反制手段。

XQ-58A 無人機是美軍“忠誠僚機”項目的階段性驗證機,也是當前世界範圍內研製進度最快的無人僚機,具有成本低、可重複使用以及執行多樣化協同任務的潛力,擁有廣闊的應用前景。XQ-58A 的提出與快速進展再次折射出美軍裝備發展的基本出發點是形成實質作戰能力,基本方式是向核心技術要戰鬥力,基本路徑是分布式協同作戰。本文總結了 XQ-58A 的基本技戰特點,認為提升複雜環境下的自衛能力、推動美軍新軍事思想發展、自主靈活勇敢無畏並創造更大的政治外交空間等因素將持續促進 XQ-58A 乃至後續其他樣式無人僚機的快速發展。文章從進攻的角度提出了 XQ-58A 可能的應用樣式,從防禦的角度提出了如何遏制 XQ-58A 的潛在方式。儘管 XQ-58A 在短期內仍將處於試驗驗證階段,但是,相關技術積累與應用模式驗證將影響未來空戰的基本樣式,我們對此應當予以充分重視。

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