忠誠僚機的問題

戰鬥機經常以長機和僚機雙機作戰

無人機能成為有人機的忠誠僚機嗎？

無人機是從作戰飛機開始的。在一戰中，英國人阿奇巴爾德·婁就開始研製裝載炸藥的遙控飛機，用來攻擊「齊柏林」飛艇。這是航空的萌芽時代，德國飛艇對倫敦的轟炸弄得英國人很惱火。飛艇比飛機的載彈量大、航程遠，還能自帶自衛機槍，使得快不了多少的飛機試圖攔截時，自身也受到很大的危險。氫氣在理論上易燃易爆，但實踐中發現，機槍擊中飛艇只能打幾個洞，造成有限的漏氣，但很難引爆氫氣，所以想出裝載炸藥的遙控飛機的主意，實際上相當於空中魚雷。

由於技術上太超前，婁的設計最後不了了之，此後無人機的發展也走上了完全不同的路。在二戰中，無人機的主要作用是訓練用的靶機。進入60年代，無人機轉入戰略偵察，並在越南戰爭中得到大量使用，不少還竄入中國而被擊落。1982年，以色列空軍在貝卡谷地戰鬥中展現了無人機的新用處：用無人機引誘對方防空飛彈雷達開機而後摧毀之。在1991年的「沙漠風暴」作戰中，美軍更是大量使用無人機進行偵察和火力引導。十年反恐戰爭在某種意義上成為無人機的戰爭，無人機廣泛用於監視和攻擊。

在當前，IAI「偵察兵」（上）、MQ-9「死神」（下）還代表典型的無人機

不久，XQ-58這樣的就可能成為主流

更先進的X47B這樣的也指日可待

帶AGM-114「地獄火」飛彈的通用原子MQ-1「捕食者」無人機在反恐戰爭中得到成功應用，引起了人們對無人作戰飛機的強烈興趣。無人機回到作戰飛機上來了。但螺旋槳、中空飛行的「捕食者」再怎麼改進，也是在現代高烈度戰場上缺乏生存力的，必須全新研製更高性能的無人作戰飛機。確實，過去10年裡，從美國的諾斯羅普X-47B到法國的達索「神經元」到俄羅斯的蘇霍伊「獵人」，無人作戰飛機成為航空科研的新熱點。在F-35研發的艱難時代，人們甚至樂觀地預測：這是最後一代有人戰鬥機。美國海軍出於艦載機飛行員的培訓難度和海上長航時飛行的需求，對無人作戰飛機特別熱衷，X-47B具有很高的完成度，也已經上艦測試了，但UCLASS計劃最終下馬了，取而代之的波音MQ-25「黃貂魚」不是無人作戰飛機，而是無人加油機。這是因為無人機的難點不在「機」，而在「無人」。

要無人機做到自主起飛、降落、巡航、編隊、空中加油（不管是加油還是受油）已經沒有不可克服的技術困難了，但要無人機自主識別目標、確定戰術和自主攻擊，還有很多困難。最大的困難有兩點：

1、戰爭倫理，這是老話題了，這裡不扯遠了

2、戰場之霧，在信息不完整、不精確、目標性質無法確認的情況下，人工智慧還做不到人類的判斷力

因此，有人機-無人機組隊作戰成為可預見將來的最可能的形式，把人類的經驗、倫理和判斷力與無人機的不怕死、可消耗相結合，忠誠僚機的概念應運而生。

由無人機替有人機赴湯蹈火，這是人們期待已久的理想

另一方面，無人機的成本必須足夠低，達到可消耗的程度，拼消耗的機海戰術才有可能

在空戰中，落單的「獨行俠」容易被暗算，長機和僚機編隊就容易互相掩護。歷史上，有過一長三僚和一長二僚，但後來都統一到一長一僚。一般長機由經驗和技術更好的飛行員擔任，負責搜索、攻擊；僚機通常是新飛行員，負責掩護和觀察長機後方。僚機不能脫離編隊而主動攻擊敵機，在位置上一般緊跟在長機側後、略有高度差的位置，所以也稱梯隊。

這樣僵硬的編隊概念已經過時，美國空軍早就開始鬆散橫隊隊形了。長機、僚機不再固定，有一定的約定，但最終還是在投入戰鬥時由兩個飛行員根據戰術態勢自行協調和決定。

但忠誠僚機實際上和傳統僚機實際是兩回事，這只是與有人戰鬥機配合的無人夥伴機的泛指。問題是誰都不清楚這夥伴到底應該幹什麼，是什麼樣。

僚機是空戰中的概念，任務是觀察和掩護。這可以擴大到對地攻擊，這不是問題。美國空軍對忠誠僚機有三個要求：

1、具有與有人長機相匹配的飛行性能與態勢感知能力。作為僚機，需要跟得上，能協同作戰，具有相匹配（但不一定相同）的飛行性能和態勢感知能力是必要的。眼拙腿拙的忠誠僚機的用處是很有限的。

2、具有比有人長機更大的航程和留空時間。由於需要在有人長機的鞍前馬後來回佔位，先於有人長機搜索戰場，在有人長機脫離後斷後掩護，忠誠僚機的航程和留空時間要比有人長機更高，這有點意外，但在情理之中。

3、具有比有人長機成數量級地降低的成本。這個要求不意外，在成本上不能成數量級地降低，忠誠僚機就失去了意義。

問題是，這是「不可能三角」，同時達到兩個要求是有可能的，但同時達到三個要求難上加難。

無人機在理論上可以達到比有人長機更高的速度、機動性，但速度是靠動力推出來的，機動性涉及的方面更多，連機體結構都需要加強，否則高機動拉一個筋鬥，自己先散架了。這些都是重量和成本堆出來的，不會因為少了一個飛行員，空氣動力學規律就都顛覆了。

據估算，有人戰鬥機去掉座艙和飛行員生命保障系統的話，可節約7%的重量和10%的成本。但加上自主飛行和自主任務系統，這10%又加回去了。有人戰鬥機的重量和成本也是根據技術水平和作戰要求一點一點摳出來的，同樣的要求不可能因為無人了就「具有比有人長機成數量級地降低的成本」。換句話說，要達到現代戰鬥機的速度、航程、機動性和載彈量，成本不可能比對標的戰鬥機低多少。要把成本控制在相當於可消耗的巡航飛彈的水平，得到的也只能是速度、航程、機動性和載荷差不多的低機動、弱智的無人機。這是忠誠僚機概念最大的問題。

美國空軍正在推動「低成本可消耗飛機技術」（簡稱LCAAT）項目，克拉託斯XQ-58「女武士」作為技術演示飛機已經在試飛中。XQ-58空重1134公斤，最大起飛重量2722公斤，機內攜帶270公斤載荷，用一臺1000公斤級發動機推動，巡航速度為M0.72，最大速度M0.85，航程達到5550公裡。克拉託斯聲稱，大批生產後，單價可控制在200-300萬美元範圍。真能做到的話，而且能達到上述美國空軍的要求的話，這是奇蹟。但克拉託斯並沒有創造奇蹟。

XQ-58來自靶機技術，靶機用火箭助推起飛省事，但作戰飛機是有出動率要求的，滑跑著陸後滑跑起飛的維修和出動率都更有利

火箭助推起飛在冷戰高峰研究過，技術上沒有克服不了的問題，但最後放棄了，這段彎路對無人機很有意義

克拉託斯是從靶機起家的，XQ-58正是根據靶機技術研製的。像靶機一樣，XQ-58採用火箭助推起飛和降落傘回收，這是不能保證忠誠僚機所需要的高出動率的，在跑道上滑跑起飛、著陸依然是保持可持續的高出動率的最好方法。

火箭助推起飛在原理上簡單，但隨著載荷重量的增加，技術難度、系統重量和成本急劇增加，危險性也急劇增加。這也需要在每次出動前，將火箭助推器和滿載彈藥的無人機可靠連接，並裝上發射架。這是很費時、費工而又危險的工作。在50年代核大戰黑雲密布的時代，機場跑道被毀是很現實的危險，各國都研究過火箭助推起飛的問題，也稱「零長度發射」（ZELL），把待命的戰鬥機像飛彈一樣發射入空中，防空截擊任務完成後在跑道上正常滑跑著陸，著陸需要的跑道短得多。ZELL在技術上不複雜，但在使用中問題太多，最後放棄了。在現代無人機中，除了小型偵察機、靶機，也很少使用火箭助推起飛。

用降落傘回收也是一樣的問題，回收過程長，地面保障要求稿，易受天氣和地形影響，不利於長期頻繁出動。如果蜂群出動，幾十架要在短時間裡回收，那對地勤就是不可能的災難了。

退役戰鬥機能達到高性能戰鬥機的抗過載和推重比，只要剩餘壽命堅持到被打下來就夠用了。但專門設計的靶機為了控制成本，不可能有多高的抗過載能力，低成本的小推力發動機也不可能達到足夠的推重比。這對可消耗無人機也是一樣的限制。這和二手大奔與全新的昌河北鬥星是一個意思

靶機在氣動和結構上也與一般飛機不一樣。儘管忠誠僚機和靶機都是可消耗的，靶機在本質上就是不要求長期可重複使用的，但忠誠僚機是只要不被打下來，就要一直用下去的，耐用性的要求比靶機高得多。有的靶機也能拉9g，但由於不指望用幾次，9g拉下來，結構有所變形和損壞，只要不妨礙下次出動而且堅持到被打下來，就是可接受的。忠誠僚機不同，如果要求9g，那9g拉過後，要求結構還是完好的，以便後面繼續用下去。另外，靶機不要求持續機動性，只要在模擬交戰的時候瞬時拉9g就夠了，模擬交戰後掉速度、掉高度也不在乎，所以對推重比要求不高。但作為忠誠僚機，這就不夠了，必須能像像樣樣地格鬥，這需要更高的推重比。結構強度和推重比的差別也增加忠誠僚機的重量和成本。XQ-58的1000公斤級的發動機相對於2722公斤的最大起飛重量只有0.44的推重比，達到M0.72的速度已經很勉強了，高g持續機動性就談不上了。

XQ-58是有自主飛行能力的，這本來就是靶機的基本能力。但在現階段，XQ-58如果不是遙控的話，就只有預編程序的自主飛行能力，在本質上還只是靶機。XQ-58也不帶雷達、紅外、光電等探測系統。這與忠誠僚機的自主戰鬥飛行的航電規格是完全不同層次的。

XQ-58的武器艙能攜帶兩枚SDB小直徑炸彈，但不夠攜帶空空飛彈，實用化的時候需要加大。

所以克拉託斯拍胸脯的200-300萬美元單價或許沒有在說謊，但這是十足的釣魚，要實用化的話，需要大幅度加料，實際上是重新設計。

有人戰鬥機的重量和成本也是一點一點摳出來的，米格-29成為悲催的「機場圍牆保衛者」是機動性最大化和犧牲航程的結果，忠誠僚機也必須這麼糾結一番，沒有去掉一個飛行員就打破了飛機設計規律的事情

飛機的正常起飛重量是結構重量（包括機體和起落架、彈射座椅、液壓系統等，但不包括發動機和電子設備）、燃油重量、發動機重量、基本武器和電子設備重量、飛行員重量之和，無人機當然沒有飛行員重量這一項。另一種算法是用相關重量佔正常起飛重量的百分比（表示為各種「係數」）計算：

結構係數+燃油係數+發動機係數+武器電子係數=100%

在設計估算中，有些變量是「固定」的，有些是「彈性」的，但「彈性」的分為真正彈性的和與正常起飛重量掛鈎的。電子設備和基本武器重量由戰術要求和技術水平決定，獨立於飛機設計，可看作是固定的。結構重量不是固定的，但飛機構型、材料、設計和製造水平決定了結構係數大體在35-45%的範圍，雙發、機內武器艙、上艦加強都是把結構係數往高推的。無人機對破損安全的要求低，可以放寬，比如取低限35%。發動機係數也不是固定的，但等於戰鬥機推重比與發動機推重比之比，只要高亞音速的話，戰鬥機推重比的要求可以降低；降低發動機可靠性要求的話，發動機推重比也可有所增高。燃油係數而不是燃油重量決定了航程，通常要求在30-35%。低到25%就成米格-29（實際為23.5%），成了機場圍牆保衛者了；高到40%則成蘇-27了，可遇而不可求。對於需要全程伴飛的忠誠僚機來說，應該至少與有人長機相當，或者更高，取35-40%為宜。

設計估算進一步細分的話，有兩個典型情況。第一個是給定發動機和戰術要求（如戰鬥機推重比），這時發動機推力確定了，可以倒推出正常起飛重量，以此可以推算和取捨其他重量。這有點削足適履，但在已經確定發動機的時候更加現實。第二個更加海闊天空，只給定一般技術水平和設計要求，那上面的表述也可寫成混合表述：

正常起飛重量=100*武器電子重量/（100-結構係數-燃油係數-戰鬥機推重比/發動機推重比）

這樣，可從指定基本武器和電子設備的重量（代表戰術要求）出發，解算上述重量關係。在這裡，發動機推力也是推算出來的，而不是給定的，發動機與飛機同步研製。新一代發動機研發時，技術水平是「固定」的，比如發動機推重比和最大可能的推力，但具體需要多少推力，也是可與與戰鬥機研發互動的，而不是兩家獨立進行的。

F-16C的電子設備重量約2000公斤。即使在第三代戰鬥機中，這都不算高的。假定典型忠誠僚機的電子設備還可以進一步降低規格，依然需要至少不低於1000公斤的重量，並需要有500公斤的攜彈量。假定發動機推重比為9，最大速度不要求超音速，只要求高亞音速，但要有不亞於米格-17級的機動性，因此取戰鬥機推重比為0.65，取35%的結構係數和35%的燃油係數，可以估算出：空重3.8噸，正常起飛重量6.6噸，最大起飛重量8.9噸，需要一臺非加力推力為4300公斤級的發動機。

「典型忠誠僚機」可能在起飛重量和飛行性能上與義大利M349教練機相當，也就是說，不計入任務系統的基本成本在2000萬美元以上，很難說是否還是可消耗的了

進一步提高飛行性能要求的話，就是韓國T-50的價位了，單價直奔3000-4000萬美元，更不可消耗了

不摳技術細節如航程、載彈量的話，這樣的「典型忠誠僚機」在起飛重量上大體與義大利M349教練機相當。戰術飛機的成本與重量大體成線性關係，M349的單價是2000萬美元，起飛重量相似而單發的英國「隼」式教練機單價更高，為2100萬美元。這還是缺乏任務系統的教練機，加上雷達、紅外光電和自主任務系統，加價25%甚至50%將不意外。如果對應的典型忠誠僚機達到2500-3000萬美元的單價，就不再是「可消耗」的了。

如果要求達到F-16一級的速度和機動性，需要加力推重比達到1.05以上，發動機加力推力要達到8600公斤級，軍推推力5300公斤級，飛機空重4.8噸，正常起飛重量8.2噸，最大起飛重量11噸，與韓國T-50教練機相當，單價很難低於3000-4000萬美元，更不是「可消耗」的了。加上超巡要求的話，將進一步推高起飛重量和成本。

那不提高要求、保持低成本呢？這就像二戰前的坦克與步兵的問題。理想的情況是坦坦配合，機械化攻防，這相當於高性能無人機配合高性能戰鬥機；「低成本」的情況是步坦配合，用步兵補充坦克，但實際上弄到最後，要麼坦克遷就步兵，要麼坦克甩下步兵單幹。性能相差太大的平臺是很難緊密配合作戰的。

高性能戰鬥機與低成本無人機的配合有可能弄成步坦配合，只是位置弄反了。步坦配合裡，坦克衝在前，為步兵開路、擋子彈，但在有人機-無人機配合裡，需要無人機衝在前、擋子彈。想想步兵引導坦克進攻，就知道這有多彆扭了

人們對忠誠僚機的作戰樣式有很多構想：

1、在空戰中前出，首先與敵機纏鬥，消耗敵機力量，或者迫使敵機暴露

2、代替有人長機對高風險地面目標發動攻擊

3、作為「外載彈艙」，幫助有人長機多帶彈藥

4、在有人長機的前方偵察搜索，或者在側後警戒，或者作為幹擾機，提供電子戰掩護

5、在飛彈射向有人長機而躲避不及時，犧牲自己，掩護長機

必須說，有很多是一廂情願的，關鍵就在於由於成本控制和性能降級，忠誠僚機並非可犧牲的同質僚機。

最大速度只有高亞音速對已經進入格鬥來說不是太大的問題，但空戰都有進入和退出階段，只有高亞音速是很吃虧的，容易造成我打你打不到、你打我跑不了的局面。推重比也與爬升率有關，米格-17的推重比為0.63，翼載只有F-16的一半，但爬升率只有65米/秒，而F-16達到250米/秒。雖說現代能量空戰主要是空空飛彈與戰鬥機之間的較量，戰鬥機本身的能量還是重要的，否則F-35的空戰能力也不至於那麼遭到詬病了。反過來說，如果「懶懶散散」的機動性能夠被隱身和空空飛彈所全面補償，現代戰鬥機大可不必拘泥於超音速和高機動能力，高亞音速和低機動可以降低很多成本的。

因為可消耗必然帶來的低性能，這樣的場景實際上不大可能

這樣的理想場景是把無人機當炸彈撒布器了，容易做到，但也很少有這樣「乾淨」的戰場

對地攻擊對機動性的要求較低，主要難點在於自主目標識別和作戰規劃。儘管人工智慧已經有了很大的發展，這依然是巨大的技術挑戰。作為忠誠僚機，由有人長機發現、識別和指定目標，由忠誠僚機發起攻擊，這個難度相對較低，也較好地與有人長機互補。但由於速度差異，出動時需要無人機先行。與其說這是貼身的忠誠僚機，不如說是先行放出去的打手。

隱身戰鬥機的一大難題是自帶彈藥不足。機內武器艙註定不會太大，隱身戰鬥機很可能在敵陣幾進幾出依然全身而退，但進出敵陣不是目的，殺敵才是，可彈藥耗盡了，就只有返航了。用無人的忠誠僚機作為外載彈艙，可以大大增加有人長機的彈艙容量。在這樣的設定下，忠誠僚機不需要多少智能，可以把電子設備的重量換做額外的武器攜帶量。這可以通過任務設備艙與機內武器艙的通用來實現，在出擊前，額外的任務設備與彈藥根據任務需要互換掛裝。作為外載彈艙，無人機對速度、機動性和自主任務能力也沒有多少要求。

無人機適合前出，為有人長機偵察搜索，包括用雷達、紅外、光電手段和電子偵察，還可作為幹擾機，提供電子戰掩護。作為可承擔較高風險的無人機，可以貼近目標運作，對天線尺寸和功率要求大大降低，這是有利的。問題是，這需要遠離有人長機，避免暴露本來隱身的有人長機，但遠離僚機概念了。不拘泥於貼身僚機概念的話，這也外載彈艙一樣，對飛行性能要求不高，對自主任務能力要求的提高也大大低於自主攻擊。

要飛行性能較低的無人機為高性能戰鬥機擋飛彈，好比把川普和保鏢的身板對換一下

但遠方的「僚機」與貼身保鏢是不相容的。要忠誠僚機在必要的時候捨身救主，就必須貼身伴飛。由於需要捨身救主都是在遭到攻擊而不能擺脫的時候，這也是有人長機已經在實施極限機動的時候，忠誠僚機要伴飛，必須具有至少不低於有人長機的機動性，否則想捨身救主都貼不上身去。這又回到前述性能限制的問題。總統保鏢能飛躍上前擋子彈，是因為身手比總統更矯健。要是總統已經是黑帶高手，而保鏢是個宅男，那是不管用的。但比黑帶高手還要黑帶高手，還要全程伴飛，這就不可能是低成本、可消耗的了。

但忠誠僚機也是創造了新的機會的，其中之一就是視距內保密通信。全自主無人機一個很大的問題就是超視距通信。衛星通信不受視距限制，但數據率和信道數量受到限制，很難適應大規模蜂群的通信需要。視距內通信通常採用毫米波或者雷射，數據率高，保密性好，實際上不可截獲，但有效距離不超過幾十公裡，理想情況也不過上百公裡。不過忠誠僚機與有人長機的距離一般不應該超過幾十、上百公裡，不是問題。採用視距內通信還不需要佔用衛星通信，這是特殊的優點。

但忠誠僚機可以通過更換任務模塊而充任完全不同的角色

無人機前出偵察和吸引火力只是傳統思維的一部分

無人機用於電磁攻擊則是全新的應用

用無人機與有人機混合組成「殺傷網」，這是網絡中心戰的延伸

視距內通信不僅可用於有人長機與忠誠僚機之間的通信，還可由忠誠僚機作為中繼節點，或者由更多的中繼節點組成移動蜂窩，最終接入基地，或者通過衛星接入基地，避免有人長機自身的電磁信號遭到對方的截獲，破壞信號隱身。

這些要求都有不同方法實現，有的容易些，有的艱難些，問題是很難在單一平臺甚至同型平臺上達到所有的要求，比如外載彈艙與捨命保鏢就是截然不同的氣動、結構和動力要求。至少需要一種強調速度、機動性的空戰僚機和另一個側重載荷的多用途僚機。

飛行速度和性能上的差距也使得任務規劃很有挑戰。M0.7的忠誠僚機需要先於有人長機出動，在任務區等速度更快的有人長機趕上來匯合。現代綜合防空體系包括空中和地面，抗打擊力強，分布綿密，隨時補漏能力強，逐層摧毀防空威脅的剝洋蔥戰術需時太長，已經靠不住。現實地說，整個戰爭期間都必須考慮穿越防空網才能抵達任務區的問題，但這樣的分別出動不僅有協調問題，也可能驚動對手。

另一方面，用一堆各司其職的忠誠僚機滿足不同要求是可以的，但不僅喪失了成本優勢，也製造了大量的通信、協調困難。即使是雙座戰鬥機，要在空中管理5、6架甚至更多的特長不同、速度不同的忠誠僚機，還要與友鄰和地面保持協調，這是很大的挑戰。

忠誠僚機可能像狗一樣，需要多種多樣，還需要品種上就多種多樣，而不僅僅是更換任務模塊；而且像狗一樣，並不是可輕易捨棄的

忠誠僚機是很有吸引力的概念，但這個概念還很粗略，還有太多的細節有待理清，尤其是可消耗和高性能的矛盾很難解決。都說「狗是人類最好的朋友」。人類其實需要各式各樣的朋友，狗也有各式各樣。牧羊犬對離群的羊（或者人）特別敏感，適合放牧或者看守；聖伯納多狗嗅覺特別好，適合搜救；藏獒特別兇猛，看家護院較好；吉瓦瓦則特別萌，看著就高興，別的倒是派不了多大的用場。可能忠誠僚機到頭來也一樣，不是單一甚至少數幾種，而是各種各樣。也像狗一樣，忠誠僚機可能最終並不是可輕易捨棄的。

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