传感器XQ “无”中生“有”的战斗力：由美国空军XQ-58A无人机带来的启示

发布时间：2024-11-24 19:11:49

“无”中生“有”的战斗力：由美国空军XQ-58A无人机带来的启示

美国空军正在研究将有人驾驶的F-35和F-15X战斗机与无人驾驶的XQ-58无人攻击机进行编组的相关技术。今年3月，美国空军部副部长威尔·罗珀表示，在代号“Skyborg”的项目当中，搭载传感器和武器系统的XQ-58A无人机将与战斗机联网。项目旨在开发一种人工智能系统，目标是部署于有人机或无人机上，实现“虚拟副驾驶”和“自主无人作战飞机”能力。在有人驾驶战斗机与无人机编组方面，目前仍然需要一些改进工作：F-35需要为机载计算机更新可用于控制无人机的软件，而F-15X项目则需要美国国会批准额外的资金进行升级。除XQ-58A外，美国空军还将为Skyborg项目验证其他型号的无人机，为此将于2019年和2020财年进行机载自动控制系统的对比测试，并希望于2023年之前使该机能够试验完毕并准备就绪。

XQ-58A“瓦尔基里”原编号XQ-222，是一种中型无人作战飞机。该机由美国空军研究实验室（AFRL）与卡拉托斯无人机系统合作研制，计划列装美国空军并作为“低成本可消耗飞机技术”（LCAAT）的项目内容作为低成本的空中打击平台。相比于目前的无人作战飞机，XQ-58A的最主要特征是价格低廉，其不足300万美元的单价甚至比一枚AIM-120中距空空导弹更加便宜。为确保成本可控，XQ-58A甚至舍弃了起落架和起降控制机构，而采用火箭助推起飞和降落伞回收取而代之。由于成本很低，XQ-58A即便因作战或事故而损毁造成的损失也不大，因此很适合在各种任务中使用。

图注：首飞中的XQ-58A

除直接进行空中打击以外，XQ-58A也可用于监视任务。XQ-58A采用了雷达隐身设计，该机的梯形截面机身和V型尾翼能将雷达波折射到特定角度以确保正面反射面积最小化，而S形的进气道则可以确保涡扇发动机的涡轮叶片避免被雷达直接照射。从性能上来看，XQ-85A最大飞行速度0.85马赫、最大航程达到3941千米、升限13715米，其两个内置弹舱最多可挂载0.5吨弹药，可挂载的武器类型包括联合直接攻击武器（JDAM）、小直径炸弹（SDB）等弹药等等。2019年3月5日，XQ-58A在位于亚利桑那州的尤马试验场进行了历时1小时16分钟的首次试飞。据施茨祖布尔斯基表示，XQ-58A将在未来的五轮试飞中对系统功能、气动特性和发射/回收系统进行验证。

目前的XQ-58A是美国“忠诚僚机（Loyal Wingman）”项目的产物。2015年，美国空军研究实验室开始立项对第五代战斗机飞行员对无人机进行直接控制进行研究。美国空军计划在该项目中实现智能化而高效率的自主系统、能在多种平台间进行编组执行任务、能够在复杂作战环境下仍能执行任务并确保效率的目标。2016年 7 月，XQ-58A作为项目中的“低成本可消耗飞机技术”部分开始进行研发，按照美国空军研究实验室原定计划将于2018 财年内开始进行项目整合、2020 财年内对战斗机飞行员控制无人机进行攻击或侦察进行测试、2022 财年内验证战斗机与无人机编组执行防空压制任务的能力。但从目前XQ-58A的试飞进度来看，这一计划已经发生了延迟。

图注：F-35A与XQ-58A编组作战示意图。从图中可见F-35A作为指挥机更多地是充当目标信息平台的作用，同时作战网络内还能得到预警机和卫星的支持

从概念上来说，“忠诚僚机”有点类似于上世纪80年代美国海军一些人力推的“武库舰”概念，两者都是由一个具备全面作战能力的平台充当控制中心，而将火力发射任务交给编队内其他平台完成。所不同的是，“武库舰”是将所有的发射单元集中到同一个平台上，同时发射平台几乎没有配置任何传感器；而“忠诚僚机”则将发射单元分散到各个发射平台上，并让每个发射平台都具有一定的探测能力，这种“分布式”的打击系统能确保在作战系统中的某个单元（除作为指挥中枢的战斗机外）受损时，其余单元不受影响。同时，由于雷达反射面积和机动性之故，作战飞机体积越大越容易遭到攻击，因此将打击任务分配给多个发射平台可尽量避免在遭受攻击时一次性损失所有的发射单元。在作战信息网络和数据链技术快速发展的当下，将多个发射平台组成局域网、由一个中枢平台同一控制完全可行，因此可以说“忠诚僚机”是兼顾成本、抗损失性、网络中心战能力和打击能力的方案。

图注：XQ-58A编队假想图

不过，“忠诚僚机”计划目前来说并非无懈可击。XQ-58A是一种性能不错的打击平台，相较于X-47B一类的隐身攻击机其成本更容易接受，而比起MQ-9A一类的轻型无人机其攻击能力更强，算是一种性价比很高的无人作战平台。不过，目前为止尚未有使用XQ-58A发射空空导弹的计划，这就意味着XQ-58A很可能将不具备任何空战能力。对于有能力掌握世界上大多数空域制空权、奉行“攻击至上”的美国空军来说，这一问题并不突出。但如果其他国家想借鉴美国空军的相关经验，XQ-58A可绝不是“万能药”。对于世界上绝大多数空中力量来说，防空、制空是与攻击作战同等重要甚至更加重要的任务。XQ-58A不但没有空战能力，而且其构型也不适合用于空中目标监视与探测，更缺乏必要的机动性。因此，如果其他国家发展空中无人作战平台，恐怕需要另寻参考。

图注：对于很多国家来说，或许“暗剑”一类突出高速飞行能力和机动性、设计上更侧重空中优势作战的无人机更加适合

可见，目前的“低成本可消耗飞机技术”仍然是一种基于美国空军需求的计划项目，如果其他国家希望借鉴美国空军的经验和理念发展本国的有人驾驶战机与无人机编组，除要考虑必要的技术能力以外，还要根据本国空中力量的需求“对症下药”。而依照本国需求设计的无人机，不但可能会在用途上与XQ-58A相去甚远，而且可能价格并不低廉，全系统成本更需要进行慎重考虑。但毋庸置疑，有人驾驶战机与无人机的联合必然会显著提升作战能力、并在一定程度上改变当前的空中作战模式，这对于未来的军事竞争的影响将是深远的。

美军XQ-67A首飞成功，传统空战会被彻底颠覆，MQ-9要被淘汰？

根据《观察者网》的相关报道，近日美国XQ-67A无人机成功完成首飞。XQ-67A是美国“机外传感站”项目的阶段性产品，这一项目旨在为美国空军提供一种成本低廉、可大量制造且可以被大量消耗的无人机。XQ-67A和XQ-58A“女武神”无人机一样，可能对未来空战起颠覆性作用，只不过后者是作为武器挂载平台而存在，前者则是作为战机的额外传感器提供态势感知信息。但它们的作用都是一样的，那就是帮助美军的有人驾驶的战斗机取得未来空战的胜利。

▲XQ-67A成功首飞，图片来源：网络

美国空军早些年认识到了一个严重的问题，即自己正在面临越来越多的不可预期的挑战。美国空军过去通过颠覆性的概念和产品，尚且可以保持对他国空军的压倒性优势，但是随着美国竞争对手空军的快速发展，双方之间的差距正在以肉眼可见的速度快速缩小。五代机也好，六代机也好，目前都是有人驾驶战斗机，这说明至少在未来很长一段时间，用AI战斗机完全替代人类还是不可能的。但是美国传统空中力量的发展已经逼近极限，时间、人力、财力又都是有限的资源。美国再也不可能保持巨大的领先性优势了，于是只能引入新的变量来改变未来空战的模式了。这个新的变量，其实就是自主协同无人机或者忠诚僚机。不管这类无人机叫什么名字，它们的本质作用都是一样的，那就是为美国空军的有人驾驶战斗机提供各种各样的服务。

▲MQ-9无人机，图片来源：网络

美国在研发无人机领域早已经深耕多年了，比如著名的斩首无人机MQ-9。他用美国通用原子航空系统公司开发，是MQ-1的继任者，而MQ-1是世界上第一种长航时察打一体化无人机，开创了一个崭新的时代。但MQ-9无人机并非全无问题，一是它的造价非常高昂，每台造价高达3000多万美元。二是MQ-9无人机本身的防御能力非常弱，只能在低威胁区域执行任务。另外MQ-9无人机是一款多功能的无人机，既能够侦查也能打击，但是通用就意味着每一项功能都达不到顶尖水平。美军认为，自己未来需要的是一款“通用”、“廉价”的无人机，可以向陆军武器一样，在基础和通用性的平台基础上，更换定制设备和功能。正如XQ-67A无人机平台的主管米杜尔（Doug Meador）说的那样，XQ-67A引入了汽车制造的理念，可以在一个框架的基础上完成功能定制。

▲XQ-67A无人机，图片来源：网络

2021年，美国通用原子公司取得了研制XQ-67A的研制合同。按照合同要求，该公司需要研制一款“低成本可消耗性共用飞行器平台”，其中“公用”就是核心概念。美国此前开发的XQ-58A无人机，作为一款F-35战斗机的无人僚机，它的主要作用是携带武器弹药帮助F-35战斗机作战，在必要时，还会以自我牺牲的方式来保障有人驾驶战斗机的生存。但在美国空军的设想中，他们更想要一款可以根据任务随时切换为“机外武器站”和“机外传感器”的通用型无人机，早期的XQ-58A无法满足这一需求，于是这个特点就被体现在了第二代的XQ-67A上。

▲MQ-25无人机，图片来源：网络

XQ-67A的成功首飞，意味着这种设计概念是行得通的。XQ-67A的核心是一个通用搭载平台，有了这个搭载平台之后，可以通过简单更换不同的气动外形、系统套件来将无人机改造成不同功用的僚机。XQ-67A无人机采用背负式进气、小后掠角主翼、三点布局的起落架和隐身构型设计，与美国的MQ-25“黄貂鱼”、XQ-58A“女武神”都有一定的相似度。XQ-67A的主要作用，是搭载各种各样的传感器，来支助有人驾驶的战斗机赢得对空作战，并执行红外搜索跟踪（IRST）任务。而在XQ-67A之前，这一任务主要是由美国的MQ-9无人机无人机完成的。MQ-9无人机可以搭配吊舱式的IRST传感器，多架MQ-9无人机可以构建一个局域空中MQ-9监视网络体系，并与F-35战斗机实现信息共享。

▲通用无人机平台概念图，图片来源：网络

XQ-67A之所以选择IRST传感器，主要考虑有两个方面的作用。第一是IRST可以发现很多机载雷达无法发现的隐身目标。随着大量隐身战斗机的出现，IRST传感器在未来将大有作用。另外一方面IRST这样的态势感知设备，主要是通过被动方式搜索目标的。它本身不发射任何电磁波，因此并不容易被发现。XQ-67A这样的无人机，未来除了能够充当分布式传感器之外，还能够充当电子战的节点和中继通信站。在最极端的情况下，为了保障空战的胜利，XQ-67A还可以使用自杀式攻击的方式撞向对方战斗机。

▲XQ-67A无人机，图片来源：网络

现在最大的问题是，既然美军已经着力发展XQ-67A这样的无人机了，那么未来MQ-9无人机还是否有用武之地呢？实际上，XQ-67A当下还很难完全取代MQ-9的作用。现在美军装备了大量的MQ-9无人机，总数量可能超过了280架。在没有新式无人作战飞机补充的情况下，贸然将这些机龄尚可，还有一定作战能力的无人机迅速淘汰掉，不仅是对资源的巨大浪费，而且会美军现有的实力造成损害。

MQ-9能够在较低危险度的区域执行军事作战任务，即便是现代战争，也不见得所有的场景都是高威作战场景。在一些低强度任务中使用性能卓越的无人机，也是一种性能浪费，倒还不如使用MQ-9这样的无人机来执行任务，不管是成本还是风险反倒还都是可以接受的。XQ-67A无人机的发展理念肯定是正确的，但能否实现还要受到资金方面的限制。到底能发展到什么程度，能否实现，还有待观察。

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