中國科協學會服務中心主辦,中國航空學會承辦,航空知識雜誌社協辦推出「科技民生大講堂——大師講航空」系列共12個視頻,邀請12位航空領域的總師、試飛員及行業領軍人物主講,權威視角講科普,讓社會公眾聽最關心的航空話題、最高端的科技、最前沿的進展。今日主題《軍用無人機:殺手的傳說》。
李中華 | Zhonghua Li
「八一勳章」獲得者、中央軍委授予「英雄試飛員」榮譽稱號、首屆「全軍十大愛軍精武標兵」。中國航空學會理事。無人機科普專家。
我跟航空有緣,學航空出身,在航空大學畢業之後,參軍入伍走進了空軍,又經過空軍系統的培訓,在作戰部隊歷練,走進了試飛部隊,從事科研試飛工作。當我飛到了我飛行的最高年限的時候,就必須要退出現役。那麼我是2017年的2月份,從部隊到了年齡退休了,退休之後,感覺自己身上的很多的那種熱情還沒有發揮出來,同時覺得自己還是身體力行的。再加上我覺得未來的發展,無人機是一個方向,而且無人機發展過程中,並不是僅僅地運用無人機的技術,這裡頭更核心的是,要發揮人在關鍵時候、關鍵場景的決策和智慧。所以我覺得,儘管年齡大了,但是在無人機領域,還可以把我過去在試飛在訓練過程中的一些理念、一些經驗和一些經歷,融入到無人機的發展中,跟無人機的技術融為一體。這樣的話,我可以在其中發揮我的作用,發揮我的餘熱。
我覺得(無人機)發展到現在這個階段,無人機跟有人機的區別僅僅在於人機分離狀態和人機一體狀態。
有人機,是人和飛機一同在飛機上,共同經歷飛行的全過程。而無人機,是人在地面上來監測掌控無人機的飛行,同時在關鍵節點上要給它賦予智慧,要能夠把你的一些經驗,你的一些經歷,在你決策過程中,把你的選擇要在第一時間、最快地融入到無人機的控制系統裡來。
所以這個過程中,有好的一面,就是說至少對於無人機的飛行員,他不用身在空中面臨很多的危險。但是不好的一面就是因為人機沒有融為一體,所以這樣的話,在操縱過程中你的時間延遲是不可避免的,是要有的,那麼你的反應會慢一些,在處置過程中會比有人機要相對被動一些。
察打一體無人機,其實就是把偵察和打擊這兩種功能融在一架無人機上的這麼一些無人機,最早的察打一體無人機,出現在海灣戰爭,1991年美軍的捕食者號無人機上。有幾個典型的戰例。無人機可以在短時間、在不知不覺的一種狀態之下,對地面的一些恐怖分子,對一些典型的目標進行突然的一個攻擊。
首先要建立一個基礎。無人機能夠發現,對目標進行定位,同時進行決策,然後再選擇武器,對目標進行毀滅性的打擊,是這麼一個過程。那麼這個過程很重要的一個前提就是說,我能夠發現目標,發現目標靠是我機上所帶的傳感器,是通過我的偵察設備可以做到的。
但是無人機發現目標之後,目標信息回傳了,是靠地面對它進行判斷。那麼這個判斷就需要人員幫助他,在眾多的複雜地景中,我能夠找到哪個是目標,哪個是我要的目標,對它進行鎖定。鎖定之後,下決心,然後建立攻擊所要的條件,選擇要使用的武器。
葉門胡賽武裝政治宣傳畫:為什麼你殺害我家人。背景中的無人機應該是美國的MQ-9。
說到武器,打擊不同的目標選擇的武器是不一樣的,當然這也取決於無人機的掛載能力。那麼這個選擇好之後,就可以考慮機上的系統,由地面來指揮,並且下指令,來完成整個的攻擊過程。所以在1991年的時候,美軍在海灣戰爭中首先使用了察打一體無人機。無人機現在發展得越來越快,而且從很多這樣的戰例中都能夠看到,確實起到了出其不意的效果,也會帶來很多便利。
比如在今年(2020年)元月份的時候,伊朗的蘇萊曼尼就被美國MQ-9進行了空中打擊,最後導致整個車隊和蘇萊曼尼本人都犧牲了。這個過程就是一個經典的無人機察打一體、完成任務的過程。當然它之所以能完成這個任務,「察」本身並不僅僅靠無人機自己來自察,也就是說,對目標的發現,或者是對目標的定位,是基於之前很多的偵察方面的準備,也運用了很多偵察方面的手段。比如衛星偵察、網絡偵察,還有一些情報人員、一些線人的偵察,這些都是需要的。那麼有了這些以後,再加上無人機實時對他的監測,包括信息的獲取,才能夠把所有通過這些信息手段得到的一些東西,融合、組合在一起,判斷哪個是無人機需要的目標。
蘇萊曼尼遇刺現場
還是講剛才蘇萊曼尼這個事情。那麼針對蘇萊曼尼,之前衛星已經長期對他進行跟蹤,網絡對他的監控,還有當地線人對他一些實時的情報反饋。再加上美軍還使用了戰略偵察機,對他進行一些偵察,再加上無人機本身所獲得的情報。所以,通過這5種手段,才最終選定了哪個車是蘇萊曼尼車隊的車,在什麼時間打是最便利的。這樣一個過程,就是「察」的過程。
當然打的過程從目前來看,特別是執行一些重要的關鍵任務的時候,也絕不僅僅是依賴無人機本身,像察打一體、打擊蘇萊曼尼這件事情,最終的戰果是記在了MQ-9死神無人機的頭上,但實際上,在同時美軍在巴格達機場依然備份著武裝直升機。也就是說,一旦無人機對地面的攻擊沒有奏效,這個時候有人機一定要補上去,要完成對它的一個備份!那麼這就是作戰過程中,對打擊任務執行的堅定不移。既然已經做了決策,就一定要完成這個任務。
這樣的話,現在的無人機可以說是對有人機做了非常好的補充。為什麼?因為無人機它不會帶來人員的傷亡,也就是說當這樣一個行動失敗的時候,最多損失的是裝備無人機,我的人員不會受到牽連影響,沒有飛行員。那麼如果是有人機,當行動失敗,甚至你的飛行員要落入對方的手裡的時候,就會在政治上外交上產生非常大的一種被動,帶來很多的麻煩。所以美軍為什麼在這樣的一個襲擊蘇來曼尼行動過程中用無人機,他也是出於在政治、外交風險的規避。
2019年9月油田遇襲後,沙特軍方展出來自葉門胡塞武裝的無人機殘骸,並聲稱相關技術來自伊朗。
這次亞塞拜然和亞美尼亞在納卡地區交戰。過去傳統印象中,裝甲力量在地面作戰過程中作用是很強大的,但是在無人機面前顯得束手無策。為什麼?無人機的力量是幾乎在不知不覺中就靠近你,在你沒有感覺的情況之下,威脅已經來了,這樣的一種致命打擊已經來了。那麼,就會帶來交戰過程中作戰方式的改變。那麼作戰的時候,一定要進行這些方面的研究,因為這是趨勢。
被亞塞拜然無人機瞄上的亞美尼亞炮兵陣地
土耳其造TB-2無人機為亞塞拜然立下汗馬功勞。其翼下武器掛點有4個,可以掛載光電探測器。
下一步,無人機怎麼來使用,可能會有很多、更加豐富、許許多多的場景。比如包括之前發生過的,無人機襲擊沙特的一些油田,以及敘利亞戰場這裡頭,很多無人機對俄羅斯軍事基地的攻擊,當時他總共用了13架。這種非常簡潔的小無人機,起飛重量也不大,就在離你基地50公裡的時候,它放起來了,上面綁上幾個簡易的炸彈,這類無人機整個的結構件全部都是非金屬的,地面的防空系統是很難察覺的。當你察覺的時候,它已經走到你的上空了。同時你要打擊它,要摧毀它,就是一種不對稱的方式,花很大的力氣才能把它搞定。
遇襲的沙特阿美油田。紅方框內目標被精確命中。圓形的儲油罐上,連破壞的位置都基本一致。攻擊十分精確。
在2018年的時候,敘利亞反政府武裝襲擊俄羅斯兩個基地,用13架無人機。這13架無人機,其中有6架被俄羅斯進行幹擾,讓俄軍捕獲了,有3 架落到了俄羅斯的基地裡邊,有3架落地過程中墜毀了。那麼另外的7架,是被俄軍的硬殺傷武器給打下來了,但是打的過程中,其實是勞民傷財,它們真的很不值錢,你又不能不打。你打的過程中,當時用的是什麼?是用的鎧甲S1地面武器(彈炮結合系統),也就是說是不對等的。將來會面臨一個什麼問題?打小型無人機的成本是過高的,另外你這樣的武器儲備,其實也是不夠充分的。當這種漫天的無人機鋪天蓋地過來的時候,你打都打不贏。所以這種情況之下,要研究無人機的出現對作戰方式,對作戰應用方面的改變。必須要改變,不改變的話,可能就會帶來被動。
滿身膠條粘起來的「無人機」能打仗嗎?中東的實戰經驗告訴你:能。
那麼怎麼改變?各個國家其實在反無人機這方面也有很多做法。比如說美國,他要研發的一種武器,這種單兵的武器扛在肩膀上,筒體對著無人機,只要你進入到30度範圍之內,它就可以對你的頻率進行識別。識別之後,它就可以對無人機發射多餘的數據,它不是幹擾你,而是發射多餘的數據,使得你的信道堵塞,導致你的致盲狀態。
還有其他的一些武器,像現在的高能微波武器,也是可以用的。這解決了什麼?解決了成本和抗擊武器數量不足的問題。另外,要研發一些低成本武器,要能夠真正地使你的抗擊跟它(無人機)是對等的,否則的話你就打不起了。所以,這是無人機在作戰過程中的應用,以及對作戰方式的改變。以上是我個人的一些理解。
中東利用無人機已成常態。圖為以色列用於鎮壓騷亂的共軸多旋翼無人機,可以投放催淚瓦斯。
無人機在發展過程中,其實要走的路徑可能是高端低端都要全面發展的。像高端的,很多,比如像美國的全球鷹,在偵察過程中,它有很多傳感器,其中一些設備、系統,可以說跟有人機沒有什麼區別,甚至效果是非常尖端的,(飛機)價格也很高。但是低端的,就是剛才講到的,我們對一些在地區衝突中使用的無人機沒有那麼高的技術要求,僅僅給你搗亂就好了。在這個過程中,我覺得很多空天電磁技術,都會使用到,而且選擇性會越來越高。也就是說,根據不同領域的使用,和對它選擇過程中的考慮,無人機的型譜更加地廣泛了。你可以根據自己、基於需求,選擇你想要的,是基於成本的考慮,是基於性能的考慮,還是跟體系融合的考慮。這樣的一個過程,我覺得是要更好地發展的。那麼,只有這種充分發展,才能使得無人機有著更廣大、更廣闊的應用範圍和場景。當然了,無人機使用場景不僅僅是作戰,社會一些其他用領域裡邊的應用也會多了一種選擇。
現在無人機型號很多,但相對來講,系統和結構比較簡單,那麼更需要在關鍵的時候,人的智慧的對它的支持。
那麼這時什麼人坐在下邊更好呢?當然是那些有著豐富的有人機飛行經驗、有著豐富的任務場景的使用經歷、有著豐富的作戰經歷的人,在關鍵的時候,靠他們才能夠拿出來有智慧的選擇和判斷。所以,人在這個體系裡邊價值是最高的。當然不僅是個人,是這麼一個團隊,是這麼一個支撐團隊。
對無人機地面的人員的培訓,是非常重要的過程。美國對於無人機的培訓很早就開始了。在2009年的時候,美國無人機飛行員畢業人員,在這一年份比它的戰鬥機飛行員畢業人員還多。未來,美軍還要計劃培養幾千名無人機飛行員。這些飛行員幹什麼?就是要發揮支撐作用。那麼,這些人培訓就很重要,培訓的起點和門檻要求也比較高。
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美軍之前曾經走過一段彎路,他希望在培訓過程中找到那些航空愛好者、遊戲高手,感覺好像坐在無人機的任務艙裡頭,在操控臺前像玩遊戲一樣就搞定了。其實,不是這樣子的。經過他們的實踐應用,感覺這些人儘管對於使用這樣的一個界面很熟悉,但是缺少對作戰的理解,缺少對任務的理解,同時缺少一種責任感。也就是當飛機出現問題的時候,他覺得這就是一個遊戲。這就出現了問題,甚至說無人機摔了以後,他覺得這就像我打的遊戲,重新再啟動一下就好了。這樣的選拔觀念,始終沒有將人和無人機系統融為一體。
胡塞武裝展出的「薩瑪德」3增程型無人機模型。胡塞武裝展出的「薩瑪德」3增程型無人機模型。
走過這條彎路,美軍就開始更好地發揮退役戰鬥機飛行員的作用。退役飛行員,是他最重要的選擇。那麼除了這個(退役飛行員)之外,還有那些有航空背景的大學生。這些大學生,了解航空,知道無人機在飛行過程中可能會出現問題的一些點、運動的一些規律,以及使用過程中最佳的一些方式方法。
(人員培訓)這個過程是美軍做出的一個考慮,一個基礎性的考慮:我選什麼樣的人來培養成我需要的飛行員。
第二,美軍建立了自己完整的培訓體系。這個培訓體系,有自己的理論培訓體系,有自己的模擬機訓練體系,有對無人機在操作過程中的培訓體系。這個體系的建立,需要很完整,而且周期很長。美軍對於沒有飛行經驗的這樣一些大學生,在培訓過程中,要把他們培養成為無人機的飛行員,要有10個月的周期。即使是培養從部隊退役的有飛行經歷的飛行員,也要經過半年的時間來進行嚴格的訓練和考核。
同時美軍對無人機模擬機的體系建設也非常重視,跟加拿大的 CAE公司進行合作,由他這裡給美軍生產跟型號相一致的無人機訓練系統,進行熟練的培訓。這是模擬機的訓練階段。
(模擬機)訓練之後,還要進行實機的訓練。為什麼要進行實機訓練?模擬機不是跟飛機是一樣的嗎?那麼實機訓練,練什麼呢?就是要練你的心理品質。人在任務過程中,當你的心態不一樣的時候,你的這種決策對行為的影響是不一樣的。坐在模擬機前,你的飛機可以說不存在那種實質性的危險的,但是當一架實際的飛機飛到天上去的時候,你就會考慮它可能的危險、會帶來後果。這種情況之下,對你的心理承受力就會帶來很大的影響,(心理狀態)會有一些變化。而且這個過程,也可以讓你更好地跟團隊、跟這個體系融在一起,也可以讓你更好地去理解任務。
無人機發展面臨著也面臨著很多需要,各方面,包括設計方面、技術方面,以及使用方面要考慮、關心的一些問題。
首先,技術發展了以後,會帶來飛機本身成本造價的提高,那麼我還能不能買得起?能不能用得起?能不能訓得起?能不能維護得起?這樣的一些問題是非常關鍵的,決定了這個戰爭你將來能不能打得起。如果說無人機跟有人機在進行這樣一些比對過程中毫無優勢可言的時候,那麼無人機的競爭力就會下降了。
以色列「哈比」無人機。在納卡衝突中,亞塞拜然大量使用這種無人機。
那麼,無人機是什麼?無人機就是我既不會帶來人員方面的犧牲,同時又給我帶來在作戰應用過程中最高的效益。所以也是基於這方面的考慮,美軍在研發和試驗無人機方面就提出這麼一個理念,要基於低採辦低成本的設計理念。
美國空軍跟Kratos無人機公司籤了這麼一個合同。在2018年的時候,也進行了一次(試驗)飛行,他現在給它定的型號是 XQ-58A。這架無人機從照片中我們能夠看到,它非常凝練地體現出來了。他要什麼?那麼它的設計理念是什麼?低採辦低成本,能夠買得起,用得起。
還有一個標準就是可消耗。不是說把它(無人機)研發出來以後,讓它單打獨鬥,它是跟美軍的F-35要進行忠實僚機之間的一個協同,要編隊在空中執行任務。在一起它(無人機)能夠起什麼作用呢?大家也知道,F-35造價還是比較昂貴的,作戰過程中,特別是面對著地面防空武器的發展,(所面臨的)威脅還是越來越大的。而且F-35的數量也並不是那麼特別地充裕。那麼無人機剛好彌補了這樣的一個缺失。
這樣的一型 XQ-58A無人機,造價很低,設計過程中考慮了隱身。還考慮了一個什麼?使用過程中的低成本,它的造價僅僅是300萬美元,而且他們講到了,如果說這一年你(美軍)的採購量大於100架,這個價格還可以降到200萬美元一架。它這個價格是跟F-35相比是個什麼概念?它是美國F-35飛機價格的1/30,這就可以用得起了。用起來之後,又沒有飛行員的犧牲,又比較划算,(自然)就可以(大規模)用。
同時,它能(XQ-58A)幹什麼?它是跟F-35進行編隊,走在F-35的前邊,也就是說,在需要的時候它可以當炮灰,可以足夠地去吸引敵方的地面武器,保護 F-35。另外,它本身它可以掛載武器,靠內埋的方式,可以補充F-35武器攻擊能力的不足,足夠讓集群、編隊有更大的攻擊能力。
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另外在設計過程中,它(XQ-58A)也基於這樣的低成本的考慮,是靠彈射發射,靠降落傘回收。如果說不回來了,它就變成武器,就是一發巡航飛彈。如果回來了,它修復一下還可以再用。所以這樣的設計理念,要產生一種觸動,會產生一種衝擊,要改變交戰的規則。在交戰過程中,將來不是說有人機跟有人機幹,無人機跟無人機打,而是有人機跟無人機混合編隊,各自發揮自己的作用,相互形成低成本、最可靠、最安全、最穩妥的這麼一個作戰團隊。他們也有一種說法,叫做「作戰簇」,凝聚在一起了,就可以保證用得起,能夠維護得起,而且關鍵時候還可以捨得(發射)出去,當它變成一發巡航飛彈的時候,加上本身自己帶的武器,就有足夠強的攻擊能力,對後邊的F-35、對整個作戰體系就是一種有效的補充。所以,這樣的理念,我覺得在未來無人機發展和應用過程中,一定是一個方向。
隨著AI(人工智慧)技術的發展,無人機的智能化是一個必然趨勢。那麼更多的時候,它要自主地完成很多任務。這個過程中,大家很關心的一個問題就出來了——無人機既然已經自動化已經智能化了,那還要人幹什麼呢?
美軍也做了這樣的一些試驗,在之前他用「阿爾法狗」(人工智慧)跟一個有經驗的 F-16退役飛行員在一起進行了一輪對抗。
對抗的結果,阿爾法狗取得了5:0的勝率,勝利是壓倒性的勝利。這個時候大家就驚呼無人機可以自己做事情了,不需要人來幹預了。但其實這樣一個結果的背後,可能反映的並不是它的真相。為什麼?
首先,(對抗雙方)它們的支持系統是不一樣的。阿爾法狗是靠著地面強大的、複雜的一些信息系統支撐著,給它提供一個非常好的地面態勢、空中態勢的判斷。第二,當時它做這些事情,僅僅是格鬥,那麼有這樣的一個態勢做支撐,僅僅局限在近距格鬥狀態。而人(F-16退役飛行員)是在模擬器上靠眼睛來找,所以這樣的話,他倆對信息的獲取是不對等的,在這種情況之下,人來不及判斷,那麼很多時候就只能忙於應對。飛行員就講,我都是在應對怎麼來處理對手給我帶來的威脅,而我自己主動攻擊的機會很少,所以才出現這麼一個(勝負)結果。
但實際上,如果把這樣一個強大系統移植到空中去,可能目前還是不現實的。也就是說,這樣一個強大的系統,一旦帶到空中去,首先系統很複雜,可靠性會嚴重地降低、打折扣,甚至會出現故障。第二,這麼複雜的一套系統帶到空中去之後,地面和無人機之間靠數據鏈進行交互,這樣,傳遞周期和時間都會非常長,那麼可能就使得指令的有效性降低。
另外一點,你把無人機做得這麼複雜,當成本、價值遠遠都上去的時候,你這樣的一架(無人)飛機可能就會跟有人機就形成一個比對——是不是在經濟上更划算?所以,這是發展過程中需要解決的,但是我相信,這個過程一定會越走越好,而且(無人機)智能化水平會越來越高。
無人機的發展,中國發展得比較快,可以說是起步晚,但是進步快。特別能夠看到,我們現在在民用領域,無人機發展得非常地紅火,也佔了很大的市場份額,而且趨勢是越來越好的,需求很大,市場很大。
我覺得現在社會上有很多熱愛航空,喜歡無人機,想搞無人機的發燒友,以及這樣的一些愛好者,這是非常可貴的。那麼同時,這樣的熱情怎麼能夠轉化成他的技能,那就需要很好的一種引領,需要建立好的航空土壤,需要讓他學到很好的、跟無人機應用相關聯的、有關航空的一些知識,需要讓他逐漸地由愛好走入專業。
我覺得,我們在進行理論研究,就是在有關的理論學習、實操的訓練,以及模擬方式方法的改進上,我們都可以有更好的借鑑。當然我們並不是要完全地照搬國外的模式。而且我覺得,我們中國人很聰明,我們的上手能力也很快。那麼這樣的東西怎麼適合於我們,怎麼適合於市場的需要?這是要研究的。
當然,國家對這方面其實也是非常重視。國家有關的一些管理部門對無人機的研發使用,對整個的管理,包括飛機的管理,包括無人機飛行員的管理,都有一些明確清晰的管理規定。我覺得,這樣的話,就會使得我們的無人機朝著更加良性的方向發展。