DARPA聚焦發展分布式空中作戰概念和關鍵技術

袁成

美國國防部預研局（DARPA） 一直致力于為維持美軍在戰場上的絕對優勢而開展新概念與新技術項目研究，目前他們正集中力量開發分布式空中作戰的概念與關鍵技術，力圖在未來的反介入/區域拒止作戰中提供新的力量，其中的一些子項目已經進入研制的最后階段。現本文對這一作戰概念和關鍵技術項目進度進行梳理與分析。

美國國防部預研局（DARPA）官網在2018年]月8日公布，其“拒止環境中的協同作戰”（CODE）項目已選定由雷神公司進行最后階段，負責全功能CODE軟件的研發。根據項目構想，多架CODE無人機可受一名人類飛行員指控，在拒止或對抗環境中針對高度機動的地面和海面目標執行作戰任務。目前，DARPA在發展分布式空中作戰的關鍵技術并探索作戰概念上投入了大量經費，希望在未來的反介入/區域拒止作戰中，為美軍的空中力量提供一種作戰靈活度高、戰斗力強、成本低的新選項。

發展分布式空中作戰體系的主要原因

2017年12月18日，特朗普政府發布了新版《國家安全戰略》，正式提出了美國面臨的三大挑戰，其中與中、俄等勢均力敵的大國開展競爭位列榜首，而打擊ISIS等恐怖主義處于末席。緊接著在2018年]月19曰，美國國防部公布了全新的《美國國防戰略》，其秉承《國家安全戰略》指導思想，認為美軍應著眼于大國之間的戰略競爭，而非恐怖主義。由此可以看出，美軍目前的戰爭準備已逐漸從打擊恐怖主義調整為與中、俄等軍事大國對抗。

美軍認為，中、俄等國圍繞先進傳感器-網絡-精確制導武器打造的反介入/區域拒止環境是自身贏得大國對抗的巨大挑戰。在這種環境中，敵方擁有高機動的地對地彈道導彈、反艦彈道導彈、遠程巡航導彈、一體化防空反導系統，以及衛星、隱身戰機、靜音潛艇等裝備，不但可攻擊美軍前沿基地、航空母艦和衛星，使美軍難以進入防區，而且即便進入也無法有效組織兵力開展聯合作戰。總之，目前美軍以現有裝備為基礎構建的作戰概念、形成的作戰能力無法在反介入/區域拒止環境中獲得壓倒性優勢，而這也是美軍當前發展未來技術和裝備的最重要的原因之一。

因此，美國空軍正在開發以“穿透”為特征、在反介入/區域拒止環境中爭奪空中優勢的新一代裝備“系統簇”，包括穿透型制空平臺、穿透型電子戰平臺、穿透型轟炸機（8-21）、武庫機，以及配套的“小型先進能力導彈”與“防區內攻擊武器”等。其中穿透型制空平臺起飛重量可能達到45～60t，十分注重遠航程、大載彈量和極高的生存能力，希望能“穿透”敵防區，并在區域拒止環境中獲得作戰優勢。

思考如何在反介入/區域拒止環境中取得壓倒性空中優勢的遠不止美國空軍一家。作為顛覆性軍事技術研發機構，DARPA為此提出了分布式空中作戰概念，投入數億美元經費，啟動了若干技術研究項目。目前，與分布式空中作戰相關的技術項目已成為DARPA最主要的投資領域，同時也是美國重塑復雜軍用系統中重要的發展方向。

分布式空中作戰是DARPA著眼于反介入/區域拒止環境發展的全新作戰樣式，主要思想是將大型、昂貴、多功能空戰裝備的功能分解（disaggregatedcapa bilities）到大量無人機平臺上，通過架構、自主、協同、指控等技術使少量有人機和大量無人機形成統一的空戰整體。與目前空中作戰的樣式相比，采用大量具有分布式協同作戰能力的無人機可大幅降低任務成本，提高作戰靈活性，而且大量的目標可使敵方防御系統產生“飽和”而無法全部應對，即便無人機受到部分損失，但作戰整體仍可完成任務。

目前，DARPA的分布式空中作戰概念已有較好的實現基礎。首先，無人機在未來融入空中作戰體系是大勢所趨。美軍現役的“全球鷹”和“死神”等無人機均獨自開展偵察或察打一體任務，較少融入美軍空戰體系，而且并不具備隱身能力，在強對抗環境中的作戰能力較差。然而隨著美軍布局越來越多的無人機項目（如DARPA目前的絕大多數航空總體平臺類項目都與無人機相關）以及自主、智能、隱身等技術的飛速發展，可以預見，在未來的反介入/區域拒止環境中將有越來越多的無人機融入美軍空戰體系。例如，美海軍的MQ-25“黃貂魚”艦載無人機將為有人戰機進行空中加油，具備了輔助作戰的能力。再如，2017年美國空軍研究實驗室（AFRL）又公開了其“低成本可消耗飛機技術”（ LCAAT）項目，未來作為“忠誠僚機”的無人機將配合有人戰機遂行電子戰或打擊等實戰任務。

其次，美軍的F-22、F-35等五代機相比F-15等四代機的顯著特點除超高的隱身能力外，還擁有強大的信息通信指揮系統（C41SR）、電子戰和網絡中心戰等能力。這使其能夠不完全依賴預警指揮機、專用電子戰飛機和對地監視飛機等平臺的支持（上述機型雷達截面積大，在反介入/區域拒止環境中生存力不強），可在區域拒止環境中指揮、操控無人機開展作戰行動，成為無人機的“空中指揮所”。另外，F-35等機型的開放式任務系統可使其隨時植入最新的軟件和硬件，特別是任務決策和人機交互等系統，具備同時指控多型、多架無人機等復雜任務的能力。

根據DARPA“體系集成和技術試驗”（SOSITE）項目公布的概念圖，可以大致勾勒出其分布式空中作戰的構想。需要說明的是，圖中所描述的僅僅是當下設想的概念，隨著技術的不斷推進也可能有較大出入，但其在一定程度上卻可反映出DARPA分布式空中作戰概念的愿景和努力方向。

根據與敵方距離的遠近程度，分布式空中作戰平臺從縱向看可分為三個層次。

最遠一層由E-3和E-2系列空中預警指揮機構成，說明未來空、海軍都可具備遂行分布式空中作戰的能力。兩型平臺通過數據鏈連接（綠線），或者通過LlNIK-16等通用數據鏈（藍圈）與五代機連接，針對整個分布式空中作戰任務開展指揮控制和作戰管理。

中間一層由F-22和F-35戰斗機構成，擁有打擊、ISR、電子戰和通信等功能，與前方的各類無人機組成自主的有人一無人機編隊，指揮控制無人機開展作戰任務。雖然圖中只有一架F-22和F-35，但DARPA的構想應該可解讀為中間層是由五代機組成的。因為在強對抗環境中，完全可由多架五代機指控更多的無人機組成強大的分布式空中作戰體系，形成更強大的作戰能力。

最近一層由三型無人機構成，即對空作戰無人機、電子攻擊無人機和察打一體無人機。如果說五代機是獵人，那么各型無人機就是獵犬，沖鋒陷陣直搗敵營。

另外，根據需要摧毀的敵方目標性質，分布式空中作戰平臺又可分為空空作戰和空地作戰兩個序列。

在空空作戰方面，具備強大空中優勢的F-22可指控兩架無人機打擊敵人的蘇-27系列戰斗機，與導彈相平行的藍線可解讀為火力打擊之意（其中無人機類似“捕食者”C，而空空導彈類似現役“地獄火”空地導彈，這也反映了出該圖的“概念設想”屬性）。

在空地作戰方面，F-35指控了兩型飛翼布局的無人機。前端的一型兩架無人機為多用途分布式平臺，可針對敵方的一體化防空系統的雷達開展分布式電子攻擊（白線），而由于執行電子戰任務的無人機相對較多，因此部分損失也不會導致整個空戰體系的電子戰能力歸零。后端的一型兩架無人機可能是察打一體無人機，因為它們可執行分布式目標確認任務，而無人機與敵防空導彈發射車之間的藍線，也體現了該機型擁有攻擊能力。

需要說明的是，在空空作戰序列和空地作戰序列之間有一架與察打一體無人機外形相同的無人機，其承擔了兩個序列間的通信中繼任務，可使分布式空中作戰的各平臺擁有統一的戰場圖像，增強了整個作戰體系的態勢感知能力。另外，F-35自身也可投放類似“小直徑炸彈”的空地武器，這可解讀為五代機在作戰時可根據實際情況，既可在后端指控無人機，又可在前端與無人機聯合執行任務（五代機和無人機的層次可能不會特別明顯）。

無人機留空時間長、作戰半徑大，在反介入/區域拒止環境中遂行分布式空中作戰可擁有多種出動方式。例如，可從遠離作戰前沿的陸上機場起降，或者從航空母艦上起降。另外，無人機也可借鑒DARPA“小精靈”項目，采用空中發射/回收方式，可利用巡航于敵防區外的運輸機或武庫機作為無人機的發射/回收平臺，而F-35、B-2等隱身飛機也可在機翼下吊掛無人機并在防區外發射。如此，進入敵防區的隱身飛機即可指控無人機，又可重新擁有強大的隱身能力，而且彈艙內仍滿載彈藥。

關于分布式空中作戰與無人機蜂群的關系，筆者認為后者可融入前者的作戰體系。例如，在空地作戰序列中，飛翼布局的無人機可由多架尺寸更小的無人機蜂群替代，無人機蜂群各平臺之間進行自主協同，作為一個整體接受五代機的指控，并執行分布式電子戰或ISR等任務。上述認識也可從SOSITE項目公布的另一張概念圖和視頻中得到印證。

在圖中，一架F-35指控一架大型飛翼布局無人機和多架小型無人機蜂群共同開展電子戰、感知和成像等任務。而在視頻中，一架F-35直接指控若干從防區外武庫機上發射的小型無人機蜂群開展ISR和電子戰任務，在蜂群確認目標后再由武庫機發射多枚導彈予以摧毀。

關于分布式空中作戰與“忠誠僚機”的關系，筆者認為后者可為前者提供參考借鑒。美國空軍在《2016-2036年小型無人機系統飛行規劃》中認為，“忠誠僚機”是一種“有人/無人協同”的作戰概念，有人長機可控制多架無人僚機，但無人僚機之間并沒有協同關系。“僚機”一詞也說明在作戰時，有人長機是執行任務的主體，而無人僚機可輔助長機執行部分作戰任務。

然而在DARPA的分布式空中作戰概念中，各無人機之間協同關系密切，且無人機是執行任務的主體，五代機多位于后端開展指揮控制。雖然分布式空中作戰與“忠誠僚機”的理念存在上述不同，但后者發展的有人/無人機協同、智能人機交互界面、低成本可消耗平臺等技術，可為前者打下部分技術基礎。

DARPA分布式空中作戰相關技術項目及進展

SoSITE項目

SoSITE項目于2014年啟動，著重探索開放式體系架構技術，目標是以美軍現有能力或平臺為基礎，把單一裝備的空戰能力分布在大量可互操作的有人和無人平臺上，實現各種先進機載系統和武器在體系層面的即插即用，極大提升分布式空戰的靈活性。最新的消息是2016年8月DARPA向洛馬公司授予金額為3640萬美元的第二階段合同，繼續發展體系架構，驗證架構的作戰效能和魯棒性，預計2019年完成。根據DARPA2018財年的預算文件（下同），目前項目累計投入達1.17億美元。

“分布式作戰管理”（DBM）項目

“分布式作戰管理”（DBM）項目在2014年立項，其目標是通過發展先進算法和軟件，提高分布式空戰任務自適應規劃和態勢感知等能力，幫助履行戰場管理任務的飛行員進行快速且合理的決策，以在強對抗環境中更好地執行復雜作戰任務。2016年5月，DARPA向洛馬公司授予金額為1620萬美元的項目第二階段合同，設計全功能決策輔助軟件原型，幫助策劃有人機和無人機參與的復雜空戰。目前，項目累計投入達6898.3萬美元。

“小精靈”項目

“小精靈”項目于2015年推出，旨在發展并演示小型無人機蜂群的空中發射和回收技術。2017年3月，項目進入第二階段，Dynetics公司和通用原子航空系統公司脫穎而出，而且后者還公布了兩種無人機空中發射/回收方案概念。

一種是采用改裝的拖曳靶標卷式拖放系統。“小精靈”無人機安裝在C-130機翼下方擁有空中發射/回收平臺的卷式拖放機上。作戰時，無人機和發射/回收平臺相連并一起放出，之后釋放無人機。回收時無人機與飛行平臺重新連接，之后被一起回收。

另一種是使用機械手臂回收無人機。這種方案存在一些困難，因為小型無人機正好處于C-130的尾流場中，劇烈的湍流會對發射和回收產生嚴重不良影響。DARPA希望在2019年下半年開展飛行試驗，驗證空中發射回收無人機蜂群的可行性及作戰潛力。目前項目累計投入達8999.6萬美元。

“拒止環境中的協同作戰” （CODE）項目

“拒止環境中的協同作戰”（CODE）項目于2015年啟動，旨在發展先進算法和軟件，拓展美軍現役無人機的能力，實現在拒止或對抗環境中針對高度機動的地面和海面目標執行動態、遠距作戰任務。多架裝備CODE軟件的無人機可以根據導航飛往目的地，基于已經建立的作戰規則遂行尋找、跟蹤、識別和攻擊任務，而且僅需要1名人類任務指揮官的監管。

2018年1月8日，DARPA選擇雷神公司進入項目第三階段，負責完成CODE軟件的研發。一旦通過全面的演示驗證，CODE軟件將極大提升現役無人機的生存性、機動性和作戰效能，同時也可降低未來無人機的研發周期和成本。目前項目累計投入達1.15億美元。

“射頻任務操作中融合的合作式單元”（CONCERTO）項目

“射頻任務操作中融合的合作式單元”（CONCERTO）項目旨在發展能在通信、雷達和電子戰之間自適應和靈活切換，且可配裝于小型無人機平臺的射頻原型系統。項目在2016年5月公布跨部門公告，第1階段將孵化各項技術和創造架構，持續15個月；第二和第三階段將開展設計、制造和試驗，持續33個月。

相比美國空軍的“穿透型”裝備，分布式空中作戰的使用靈活度較高。“穿透型”裝備主要面向中、俄等國的反介入/區域拒止環境設計，針對性較強。如果起飛重量45～60t級的穿透型制空平臺在國際關系緊張時刺入對方防區，能很容易被解讀為是挑起大規模戰爭的信號。然而在當前的國際環境下，大國之間直接爆發沖突雖并非不可能，但概率仍較低，這很可能導致“穿透型”裝備更多地只能起到戰略威懾作用。

另外，未來高性能的“穿透型”裝備很可能與目前的F-22處境相似，研發成本高而服役數量較少。因此，在強對抗環境中戰損的代價可能較大，而在弱對抗環境中或沒必要使用，或使用成本較高。反觀DARPA的分布式空中作戰，其在前端使用的是無人機，可通過控制無人機的數量相對有效地控制大國間的沖突等級。而且分布式空中作戰即可在非反介入/區域拒止環境中使用，又可在反介入/區域拒止環境中單獨使用，也可配合“穿透型”裝備作戰或作為其有效補充，作戰靈活度較高，且作戰成本較低。

DARPA的分布式空中作戰基于美軍現有能力設計，不同于“穿透型”裝備將擁有全新的平臺與全新的能力，分布式空中作戰特別強調基于現有能力。例如SOSITE項目表示所發展的體系架構將以現有航空系統的能力為基礎，將飛機、武器、傳感器和任務系統納入其中，并可把各種空戰能力分布于大量可互操作的有人和無人平臺上，如有需要還可以經濟快速地增加或替換相應能力。而CODE的項目經理、戰術技術辦公室代理副主任Jean-Charles Lede也表示：“CODE項目立足于發展一種升級現役無人機的低成本方法，通過突破性的算法和軟件使無人機共同工作時所需的監管最少且協同更加有效，這同時也將降低未來無人機的研發周期和成本。”以現有能力為基礎，可使美軍有效控制分布式空中作戰的研發成本，快速集成未來的航空作戰平臺與先進技術，進而形成分布式空中作戰能力，使作戰能力迭代攀升。

美國各軍種目前都在發展具備分布式特征的作戰概念和關鍵技術。除了DARPA提出的分布式空中作戰，美國海軍也提出了分布式殺傷作戰概念，其設想使用更多的水面艦船，具備更強的中遠程火力打擊能力，并讓它們以分散部署的形式，形成更為獨立的作戰力量，以增加敵方的應對難度，并提高己方的戰場生存性。另外，美國空軍航天司令部提出了分散式空間體系概念，提出采用結構分離、功能分解、載荷搭載、多軌道分散、多作戰域分解等措施，提高空間系統的可恢復性、經濟性、安全性與生存能力。

隨著美軍各作戰域分布式作戰概念研究的不斷深入，可以大膽設想五角大樓未來可能會啟動跨作戰域的分布式作戰體系架構等關鍵技術研究，把各作戰域的分布式作戰裝備組合成互聯互通互用、無縫協同作戰的整體，使美軍具備靈活、強大的多域融合作戰能力。