美軍無人系統發展規劃研究綜述

李 姝，裘昌利，欒 爽，李 晶

（空軍航空大學航空基礎學院，長春 130025）

1 引 言

2022 年5 月15 日，美空軍協會在其下屬機構——無人機與自主研究中心成立之際，舉辦了一場線上研討會。會上蘭德公司高級防務研究員戴維·奧赫馬內克（曾在奧巴馬政府時代任美國五角大樓副助理部長）建議，在未來可能爆發的戰爭中，可投放1000 架無人機來應對激烈復雜的多領域作戰［1］。這種小型飛機的雷達特征與F-35類似，借助人工智能來構成廉價的無人機蜂群，一方面可使用分布式網狀數據信息共享，為后方的有人機提供目標信息；另一方面，可以為部分無人機配備干擾設備，給對方的防空體系造成強大的干擾。這種局面將給美軍帶來三點益處：第一，龐大的無人機峰群為躲在后方的美軍有人戰斗機提供了掩護；第二，若要摧毀這些無人機必將消耗大量的昂貴的防空導彈，而且蜂群中的部分無人機配備了干擾設備，一定程度上抑制了防空導彈的作戰效能；第三，分布式網狀數據信息共享可以讓F-35 和F-22 直接獲取目標位置信息，極大地提升這些隱身戰斗機在復雜電磁環境下的戰場生存能力。

事實上，奧赫馬內克的這種想法并非是美國防務專家的臨時起意，而是多年來美國防部高度重視無人系統領域頂層設計、提前布局、整體籌劃的必然結果［2-11］。

迄今為止，美國防部先后出臺了8 版無人系統發展路線圖，用以協助美國防部決策者們規劃無人系統研發與采辦的長期戰略，指導工業界有序地開展無人系統相關技術的研究開發工作，協調各軍兵種制定發展規劃、研究技術標準以及監督管理項目實施過程［11］。同時，美國投入到無人系統中的研發建設經費也在逐年上漲，為無人系統作戰技術的發展創造了必要的客觀條件。本文重點從路線圖的結構內容、作戰任務、相關的組織管理機構3 個方面分析了美國防部無人系統路線圖20 年間的發展變化。由于美國防部無人系統發展路線圖制定實施的時間跨度大、內容涵蓋廣泛，因此，本文僅能就部分問題作綜述研究。

2 美國防部無人系統發展路線圖

世界上第一架無人機雖誕生于1917 年，但是無人機的真正價值被挖掘是在1982 年6 月的第五次中東戰爭中，當時以色列派出“偵察兵”無人機、“猛犬”無人機、“參孫大力士”靶機、“達利拉妖精”靶機成功誘使敘利亞制導雷達開機和導彈開火，并成功與以色列空軍及地面部隊配合。在兩天多的時間里，一舉摧毀敘利亞苦心經營10年、耗資20億美元部署在貝卡谷地的19個“薩姆-6”地空導彈連［12］。據以色列官方公布，其擊落了敘利亞85 架飛機，而己方卻毫發無損，創造了世界壓制防空作戰史上的經典戰例。至此，無人機被各國軍隊重視起來，世界各軍事大國開始加大對無人機領域的投入，無人機相關技術的研究工作得以蓬勃發展。

2.1 背景和目的

美國作為世界第一的軍事強國，在無人系統及其相關領域的研究一直處于世界領先的位置。但是，在上世紀九十年代，卻也遭遇了重復建設、無序發展等諸多問題。于是在1993 年，由美國國防空中偵察辦公室負責管理無人機的協調發展，但問題并沒有得到根本的解決。為此，美國防部在多年的實踐經驗基礎上逐步建立了一套完整的組織機構，對無人系統的發展進行有效的管理。國防部下設了“無人機系統規劃任務組”，協調各軍兵種相關部門制定發展規劃及標準，同時負責項目過程的管理和監督［13-16］，從而真正開啟了美國無人系統領域的繁榮發展時代。

在2001 年4 月，美國防部公布了第一版無人機發展路線圖《Unmanned Aerial Vehicles Roadmap 2000-2025》［11］，這版路線圖主要反映了美國對無人機系統的最新認識、系統開發的最新進展，以及美國對無人機系統技術的最新需求和未來25 年無人系統的發展進程規劃。此后，由于美國在全球反恐戰爭中的軍事需求不斷發生改變，無人機技術開發水平也在飛快進步，使用過程中各種新問題層出不窮，并且前期制定的部分目標有的已經提前實現，需要根據這些變化重新進行路線圖修訂。因此，美國防部每隔2～3 年更新一次路線圖［2-7］，此后又先后出臺了《Unmanned Aerial Vehicles Roadmap 2002-2027》《Unmanned Aircraft System Roadmap 2005-2030》《Unmanned System Integrated Roadmap 2007-2032》《Unmanned System Integrated Roadmap 2009-2034》《Unmanned System Integrated Roadmap 2011-2036》《Unmanned System Integrated Roadmap 2013-2038》等6 版無人系統發展路線圖，在2018 年8 月30 日，公布了第八版綜合路線圖《Unmanned System Integrated Roadmap 2017-2042》。

至此，在不到20 年的時間里，美國防部發布了8 版路線圖如圖1 所示，每版路線圖都是未來25 年的愿景規劃，這種既做長期規劃，又不斷實施短期調整的方法，為其無人系統技術的全面繁榮發展創造了必要條件。長期發展戰略制定保證近期目標與遠景規劃相一致；及時進行調整能夠確保伴隨新目標、新任務、新問題、新技術的不斷涌現，以及對無人系統領域認識的逐步加深，通過修正遠景規劃中的不足和漏洞、調整完善遠景規劃內容和目標，使美軍作戰能力得到不斷提升，在該領域的優勢實現不斷擴展。

圖1 美國國防部8版無人系統發展路線圖Fig.1 8 Editions Unmanned Systems Integrated Roadmap released by the U.S. DoD

美軍將無人系統看作是未來戰術組成中不可缺少的部分。這些無人系統發展路線圖的中心目標是指導美國防部推動無人系統任務能力向最緊迫的作戰需求合理轉移，同時，要確保美國各軍種的無人系統發展目標與國防部規劃保持一致，并能夠支持美國防部實現更大的能力目標，如戰場轉型能力、建立聯合作戰標準的能力等，避免無序發展、重復建設和低效投資的情況發生。所以，路線圖中列出的急需解決的問題均與軍事需求相關，層層剖析提供這些能力所需的關鍵支撐技術，并列出了這些技術實現的時間表。

2.2 美8 版無人系統路線圖內容結構不斷發展變化

首先，僅從名稱就可以看出8版路線圖發生了很大變化。從最初的“無人機”到“無人機系統”再到“無人系統”，涉及范圍不斷擴大，各種無人系統已經走上從遙控單任務平臺逐步向多任務的協同自主控制系統發展的道路。在2005 版路線圖中闡明了這一變化的含義：無人機系統是該路線圖的重點。術語上的改變可以更清楚地強調飛機只是系統中的一個組件，同時，也是為了符合聯邦航空管理局的決定，即出于管理的目的，將“無人機”歸為一類飛機。這樣，方便從整個系統的角度（飛行平臺、通信、載荷）分析、評價和預測無人機發展，為解決通用化、互操作性、與整個作戰系統綜合等問題奠定了基礎。2007 以后版本名稱不再發生變化，都是“無人系統綜合路線圖”，路線圖的研究重點涵蓋更加廣泛，包括了無人機系統、無人車、無人艇和無人潛航器在內的陸?？杖姛o人系統綜合，它們可以組成一個完整系統協同作戰。

前3版路線圖總體架構上基本一致，都是從概述、現狀、需求、技術、作戰及發展路線圖六個方面進行闡述。前3 版的主要特點是對現有裝備進行總結，并且界定了關鍵術語定義，說明美國防部在理論層面對現有裝備進行了統一界定，并且重點關注作戰需求和發展趨勢，目的是幫助國防部制定無人系統開發和采辦的長期戰略，同時，對工業界的無人系統技術開發進行指導。到2007 年發布第四版時內容發生了較大變化，新加入了戰略規劃與方針政策、互操作性與標準、組織工作以及國際合作四部分內容。從中不難看出美國防部在此期間更重視發展無人系統的跨區域作戰能力，并圍繞此目的提出了：建立并貫徹聯合作戰標準，確保通用性和軍種間的協調性。另外值得關注的一點是，第四版中美國防部成立了專門的無人機管理機構，路線圖的第五章專門闡述組織工作相關內容，為無人系統發展建設提供了組織保障。2009 版首次描述了美國防部的無人系統愿景，從聯合能力范圍、戰場態勢感知、后勤、火力運用、火力支持、跨領域性能等各方面進行闡述；同時，對陸?？疹I域的無人系統性能屬性、先進技術和發展路徑進行總結和預測。2011 版路線圖則將重點放在了互用性、自主性、空天一體化和推進日常訓練上。2013 版在內容上特別關注了環境、戰略目標和國際合作三個主題，其中環境分為當前環境、未來環境和作戰環境三個角度論述，國際合作方面給出了合作方法、合作權力權限、批準和公開的具體措施。2017 年第八版線路圖變化更是明顯，既歸納了4 個主題和14項支撐因素，又概括了17項挑戰因素、11項未來發展方向和19項關鍵技術。

另外，美國防部對無人系統領域的投資也是不斷加大。1988 年僅為1.06 億美元，2000 年（2.84 億美元）以后開始迅猛增加，至2008 年已經達到25.37億美元。事實上，美國防部真正用于無人系統上的投入不止預算經費這個數目。例如：2013 版路線圖中顯示，五角大樓在2014—2018財年期間，將花費238.8億美元用于陸?？諢o人系統的采購和研究，報告預測2015財年的52億美元支出將減少到2018年財年的49億美元，而事實卻恰恰相反，2018 財年總統預算中用于無人系統的資金比五角大樓預測的多出了33 億美元，這部分資金大部分來源于海外行動應急資金，需獲得國會批準。無人系統預算的增長超出預期支出，主要因為美國在阿富汗、伊拉克、敘利亞和世界其他地方執行反恐任務時大量使用了無人系統。例如，僅在伊拉克的一次戰斗中，美國所發動的空襲中40%是由“掠奪者”和“死神”無人機來完成的。2019 年夏季，MQ-9 的總飛行時數更是突破200 萬小時。而2019 財年無人系統預算則高達96 億美元，占全部國防預算的1.4%。根據巴德學院無人機研究中心發布的一份報告顯示，特朗普的預算中，國防部2019年采購的無人機數量是2018年的3倍。除空軍外的所有軍種預算都包括了四旋翼無人機的采購計劃。2021 財年預算受疫情影響有所減少，但仍有75 億美元之多。由此可見，美國在無人系統領域的絕對優勢與其在該領域的連年大量投資是密不可分的。

從上面的分析不難發現，這8版無人系統路線圖在內容結構上發生了相當大的變化：涉及范圍從單一空中載具擴大到陸?？站C合無人系統，目的是構成完整的無人系統與有人系統無縫銜接協同作戰體系；最新一版公布的路線圖中不再總結現有裝備，而是聚焦在未來系統作戰發展方向上；內容結構上從現狀、需求、未來發展方向過渡到指向性越來越強的四大主題上；最重要的是美無人系統路線圖中的一切戰略規劃都有國防預算加以支持，以保證其發展目標的如期實現。

2.3 作戰任務不斷擴展

無人機的情報、監視和偵察（Intelligence Surveillance Reconnaissance，ISR）一直被美國防部視為無人機最重要的作戰任務，無論是小型無人機、戰術無人機、戰區無人機或是作戰無人機，被美軍定為無人機發展的長期需求。而對于打擊能力的需求一般針對無人攻擊機。傳統的無人機的作戰任務還包括了誘餌/探路、通信中繼、作戰搜索與救援等多項任務［17-19］。

2005 版提出的擴展任務有電子干擾、通信截聽、弱信號測量領域；還包含了無人機裝備射頻/定向能武器，執行侵入、竊聽、接管控制或攻擊敵網絡的任務等領域。2007 版重點發展和完善的任務有探測水雷、生化、放射性及核武器等危險目標，提高無人系統收集數據并綜合分析的能力，以確保作戰指揮獲得有價值可利用信息［18］。

在后面幾版路線圖中，美國防部最喜歡用JCAs（Joint Capability Areas）描述無人系統具備的任務能力。美國防部按照功能定義了9 大JCAs，分別是：戰場感知、作戰應用、防護、后勤、建立伙伴關系等無人系統應用領域。由此可見，無人系統的作戰任務從最初的ISR 已經逐步擴展到戰爭進程中的各個環節，發展重點從單一領域向多域協同發展。

2.4 組織管理機構日益完善

上世紀九十年代，美國無人系統領域存在無序發展、投資效率低、重復建設等嚴重制約發展的現象。因此，在1993 年由國防空中偵察辦公室負責管理無人機的協調發展，但效果不太理想。到了2001 年，國防部建立了一套完整的組織機構，對無人系統的發展進行有效的全面管理。具體由國防部主管采辦、技術與后勤的副部長（Under Secretary of Defense for Acquisition，Technology and Logistics，USD（AT&L））來領導，下設“無人機系統規劃任務組”。協調各軍兵種有關部門，制定發展規劃、研制標準并負責項目過程的管理和監督?！禪nmanned System Integrated Roadmap 2007-2032》中的第五章對組織結構進行了說明，如圖2 所示，國防部在路線圖中明確了各個組織部門的責任分工，建立了一套相對完整的管理體系。

圖2 美國國防部第四版路線圖的無人系統組織結構圖Fig.2 DoD organizations that involve unmanned systems in 4th Unmanned Systems Integrated Roadmap

10 年后，為重建美軍軍事技術優勢，美國防部于2017 年7 月開始改組AT&L，廢除USD（AT&L）， 新增采購與維護副部長（Under Secretary of Defense for Acquisition and Safeguard，USD （A&S）） 和研究與工程副部長（Under Secretary of Defense for Research and Engineering，USD（R&E））。這有關美國防部在組織方面的變革，針對的是軍事技術研發、戰略定位和商業管理等一系列問題。因此，在2018 年8 月發布的第八版路線圖《Unmanned System Integrated Roadmap 2017-2042》中，將國防部與無人系統領域相關的組織部門做了梳理，如圖3所示。

圖3 美國國防部第八版路線圖的無人系統組織結構圖Fig.3 DoD organizations that involve unmanned systems in 8th Unmanned Systems Integrated Roadmap

從圖中可以看出，美國防部下轄的國防部長辦公室，參謀長聯席會議，海軍、空軍、陸軍和聯合作戰司令部6 個實體部門，均有無人系統采辦、監督和管理部門，負責政策制定、產品采辦、項目過程的監管，各軍種的無人系統技術發展必須與國防部路線圖規劃保持一致。這也再一次印證了，美國防部幾乎在每一種作戰場景中使用了無人系統。

2.5 美各軍種頂層發展戰略

除了美國防部制定的這8版無人系統發展路線圖以外，美國各軍種又比較有針對性地出臺了一些重要無人系統的頂層發展戰略。

2021 年3 月16 日，美國海軍發布了《美國海軍部無人作戰框架》［20］，旨在抓緊建設包括無人機、水下無人裝置、水面無人艇和陸上無人裝備在內的無人作戰系統，與有人系統形成搭配合理、相互支援的完整作戰體系。隨后7 月又發布了它的補充科技戰略——《智能自主系統科技戰略》，主要是尋求對美海軍作戰方式進行顛覆性和演變性的變革，以保證美國海軍的可持續發展。

2020 年9 月，美陸軍發布了《小型無人機系統戰略》，該戰略通過近期（2020—2023）、中期（2024—2028）和遠期（2029—2035）三個階段推進小型無人機系統發展與作戰應用，以實現“提高全域態勢感知能力，減小士兵身體和認知工作負荷，增強部隊保障，促進跨域火力與機動作戰，加強部隊防護”五大關鍵目標。

2016 年5 月，美空軍發布了未來20 年小型無人機系統路線圖——《2016—2036年小型無人機系統發展計劃》［21］，希望構建橫跨空、天、網三大作戰領域的小型無人機系統，并在2036 年實現無人機系統集群作戰。美空軍重點發展小型無人機是基于成本因素與未來風險的考量，保證美國在未來戰爭中以低成本代價獲取較大的作戰優勢。這一想法在目前正在進行的俄烏沖突中得以驗證，從目前交戰情況看，大型無人機在強大的防空系統面前作戰應用受到一定限制，小型無人機與火炮的配合發揮了巨大的作用。

顯然，美國軍方各主要部門在無人系統技術領域都進行了體系設計和長遠規劃，但美國防部的無人系統愿景是美軍無人系統發展的總體戰略指導，各軍種無人系統的目標和發展方向都要與該愿景保持一致，以減少重復工作和無效投資，促進各領域合作和技術進步。而美國各軍種則在國防部無人系統路線圖的統一框架下，重點解決最緊迫的作戰需求，在各自現有裝備基礎上廣泛地開發了無人機系統以提高自身作戰能力，更關注自身的可持續發展和戰斗力提升。

3 結束語

經過20 年的發展演變，美國無人系統路線圖越來越朝著智能化、自主化方向發展，注重系統的互用性和人機協同。早期路線圖對當時已經服役和正在研制的各種無人機系統開發背景和技術性能做了簡要的介紹；到2007 年則分為海、陸、空三部分無人系統進行簡要介紹；而第八版則不再總結任何現有無人裝備。在關鍵技術方面，最初是針對構成無人裝備本身的關鍵技術，如處理器技術、通信技術、機體和有效載荷技術等；后面則是考慮整個作戰系統所需的關鍵技術，如標準化、模塊化、互操作性、自主性和人機界面等。作戰方面的介紹也是從有到無的一個過程，開始幾版從作戰需求、人員培訓、方案制定以及武器投放逐一介紹，到最后一版則全部省略。

從美軍的無人系統發展路線圖可以看出［22-23］，美軍越來越重視無人系統在整個作戰系統中的實戰化應用。未來發展方向主要是加快實現系統模塊的互用性［14-19］，來提升無人系統在體系作戰中的融入；發展無人系統全自主性，增強無人系統自主作戰能力；加強信息網絡安全，增大殺傷效能；強化人機協同，支撐有人-無人協同體系化作戰的實現。

綜上所述，本文回顧了美國防部8版無人系統路線圖的發布背景和目的，分析了綜合路線圖的主要發展變化，研究了無人系統不斷擴展的作戰任務和日益完善的組織領導架構，從中可以看到美國無人系統技術從無序到有序、從單一無人飛行器到綜合無人系統、從人在回路中到人在回路外、從單一作戰任務到整個戰爭環節的發展過程。美國防部無人系統綜合路線圖旨在從頂層設計、長遠規劃、統籌安排等方面，協調各方力量，為其無人系統領域的長足發展提供保障。

除美國外，俄羅斯、以色列、土耳其等國家也在加快發展無人系統，利用人工智能、大數據、云計算、物聯網等先進技術重塑作戰體系，推動信息化智能化戰爭進程，促使戰爭形態發生根本性變化。毫無疑問，無人系統在未來戰爭中將扮演越來越重要的角色，很可能會充當戰場的主角，無人系統發展水平會是未來戰場的制勝關鍵因素。