空中作战系统无人空中作战系统成本效益分析

空中作战系统:无人空中作战系统成本效益分析2011-12-0716:29:08来源：2互联网浏览次数：无人空中作战系统与许多其他现代战斗机或攻击性飞机相似，虽然不需飞行员，但对其每千克的制造成本影响并不大--习惯上我们以每千克造价来衡量飞机成本。根据这一标准，如果无人空战作战系统的重量与F/A-18接近，其造价也该大致相当。无人空中作战系统与许多其他现代战斗机或攻击性飞机相似，虽然不需飞行员，但对其每千克的制造成本影响并不大--习惯上我们以每千克造价来衡量飞机成本。根据这一标准，如果无人空战作战系统的重量与F/A-18接近，其造价也该大致相当。不过，随着机载电子设备日益复杂，成本常常也由机体重量与电子设备的复杂度共同决定。由于初始造价并无太大区别，需要着重考虑的还有飞机编队的全寿命周期成本。而该成本则取决于单架飞机的寿命周期成本和所需飞机数量。无人空中作战系统编队在这两个方面都完全不同于传统飞机编队。在传统飞机编队中，为确保执行作战或战斗任务，每个飞行员都需经常训练以确保熟练度，特别是那些需要在航空母舰上服役的飞行员，其训练要求更高。因此，对常规载人战斗机中队而言，其出动架次往往取决于部署时间，而非战斗或其他任务的需求。并且，飞机执行战斗飞行的时间往往只占其服役后飞行时间的极少部分。无人驾驶飞机则不同，只需在执行任务或作战时起飞即可。事先的设备测试即可确定无人机在需要的时候能够出动，这实际上也是导弹（本质上也是一种无人机，所不同的是不能重复使用）的工作方式。对维修和备件的需求通常用每飞行小时维修工时（MMH/FH）表示。飞机越复杂，两者的比值越大，即每飞行小时维修工时越长，每飞行小时的维修成本越高。通过改进电子系统可以大大减少电子设备维修工时，但对机械和发动机系统却难以进行同样的改进。不过，若能采用更为主动地飞行监控系统，或许有助于减少维修工时和备件消耗。这种待开发的飞行监控系统对无人和载人飞机应当同样适用。因此，削减维修成本的方法只能是减少飞行架次，将飞行架次减少90%，维修成本也将减少约90%，并且燃油消耗也将减少同样比例。可以说无人空战作战系统在维修上更为便宜。根据前面提到的作战模式，无人机群在空中和陆地的应用较在航空母舰上更为广泛。从总体上看，在起飞和着陆（爬升和降落）时飞机会承受更大的负载；因此，从某种意义上采用每飞行架次维修工时较每飞行小时维修工时更为科学。由于无人机可通过空中加油的方式实现较长的空中停留，故对航空母舰的机务维修人员而言，每飞行小时的维修负担会大大减轻。相反，载人飞机的起降更为频繁。从飞机编队的角度来看，单架飞机的维修成本差异经过累计将会变得可观。许多飞机并非因为过时而封存，而是因为机身疲劳老化导致其强度难以承受每次起降时产生的压力。如果海军载人飞机的疲劳老化主要来自于起飞和降落，则无人机相对而言拥有两个优势：其一，无人机飞行频率较低，因此在给定的年限内飞行小时数更少；其二，在已发生的飞行小时中，由于起降不那么频繁，因此其疲劳老化程度更低，根据无人机的一般留空时长，这一因子大概为5~10。对具有隐身性能的无人机而言，由于无需像普通飞机那样为躲避敌方的防空体系而机动，其机身所受压力和老化程度会更低。并且，由于采用外部瞄准系统，大多数作战飞机无需像以前那样需低飞攻击地面目标。在成本计算中，执行飞行任务产生的磨损也常常考虑在内。由于飞行频次较低，无人机的磨损将小于载人飞机，因此可以使用更长时间。这样一来，那些原本用于更换磨损件的资金便可用于提升无人机的飞行和武器系统。持续的系统升级可以最大限度地利用电子设备的飞速改进。对于无人机比普通的有人驾驶飞机更为脆弱的说法并无根据，事实上无人机并不会更易遭受敌人攻击。从海军的观点来看，如果在不削减作战效能的同时采用维护更少的无人机，具有深远的意义。航空母舰有大致固定的出航时间，并配备了大量的维护人员用于有人驾驶飞机的维修。采用无人机的话，相应的维护会大量减少，这样将会导致所需维修备件和维修人员大量减少--特别是后者相对而言所需成本更高。而且，航空母舰在一次出航中往往还需在前方基地进行物资补充。采用无人机会使上述需求变得不必要或减少。航空母舰一般携带足够一周空中行动的燃油。因此需要经常从随行的补给舰补充--这一过程增加了航空母舰的脆弱性。此外，补给舰本身也需要进行燃油补给，同时需要保护。近年来补给舰已被划入军事海运司令部并被解除武装，因为美国人相信其对海洋的控制力可以确保舰船在远洋的安全。但这一假设在势均力敌的敌人面前并非现实。为确保航母舰队的独立生存能力，美国海军将不得不重新武装起附属舰船，甚至在驶往油料补给点时派遣主力舰伴随保护。与此同时，航空母舰将继续远离敌方海岸进行油料和武器补充。对航母编队而言，任何缩短补给间隔的做法将会减少其作战效能。相反，任何能延长补给间隔的事物将提高航母编队的作战效能。采用舰载无人机可以大大减少训练时间，这一特点在前线海域意义尤其重大。航空母舰在前往目标海域时无需提供额外油料供飞机训练。节省下来的油料只需提供给无人机在战斗或执行任务时飞行即可。尽管航母编队依然需要不时补充武器弹药和燃油补给，但所需补给会明显减少。而且，这样一来航母编队的行动路线和意图将更难被敌人发现--据称对那些缺乏足够大洋监测资源的国家而言，往往通过跟踪附属舰船的行踪来确定航母编队的动向（一是因为附属舰船速度多比拥有核动力的航空母舰慢，二是因为附属的补给舰船需要在沿岸（岛屿基地）补给点往返易于暴露行踪）。例如，如果航母使用舰载无人机，则其作战飞行时长可能只有普通飞机总飞行时长的10%。这样一来，原来航空母舰执行任务时够普通飞机使用一周的燃油，便可使用更长的时间--甚至在整个作战行动中航母都无需在战区额外补充燃油。当然，这种想法有不切实际之处，因为航空母舰还需为护航舰队补充燃油。但不管怎样，在大洋深处，面对诸如潜艇之类的敌方威胁时，大量减少舰载机消耗燃油对提高航母编队的生存能力意义重大。例如，对航空母舰的一大威胁之一的水下柴电动力潜艇，对在水面高速行航行的航空母舰可能无法实施有效打击，但对处于停止状态进行补给的航空母舰有足够的时机进行攻击，尤其是该潜艇拥有外部无线电导航系统帮助的情况下。如果这还不足以引起重视，那么数年前中国柴电动力潜艇对小鹰号航空母舰的拦截事件，则清楚地表明了中国的确拥有海洋监测系统。值得一提的还包括另外一个因素，即飞行员。训练飞行员的代价十分高昂，且飞行员的后期保持也需要大量资金。这包括训练所需的大量飞机，且这些飞机同样需要消耗燃油、备件以及维修工时。因此，在计算作战飞机成本时，训练方面的成本也占有相当比重。由于没有飞行员，无人空中作战系统也就无需考虑飞行员的训练成本（可能需要少量的无人机供维修人员进行维修训练）。当然，也许需要考虑对剩下的少数飞行员进行有关培训，使其适应在与无人空中作战系统并肩作战。无论哪种情况，对作战训练方面的开销都将较目前大为减少。前述因为采用无人空中作战系统而节约的成本十分重要，因为迄今，航空母舰可以说是有史以来造价和维护成本最高的战舰，同时它们也是美国海军武器库中最有价值的资产。航空母舰是唯一能携带大量主战武器在海上平台，能对敌人施加持续不断的压力。考虑到航空母舰对美国海军的重要性，很难想象这种局面会在短期内改变，比如短期内还找不到在海上补充巡航导弹的简单方法（电磁轨道炮可使用易于补充的弹药，但其实战化还有待时日）。任何有助于提升航空母舰持续行动能力的方法，都将帮助美国海军更好地执行将美国兵力迅速投送到所需地区的任务。最后，让我们从技术变化的角度对飞机的寿命周期成本进行讨论。50多年来喷气战斗机的发展经验表明，航空动力学和飞机发动机技术进步相对缓慢。飞机过时而被淘汰的原因是它们无法容纳新型雷达、计算机和数据总线等电子设备，因此无法在新形势下的战术环境下生存和投放新型精确武器。美国海军对所属潜艇和水面舰艇进行了诸如声学快速检测设备植入计划（ARCI，AcousticRapidCOTSInsertion）的升级计划，这种升级模式同样适用于飞机。因此，可以想象通过这类升级可以使飞机机体的使用寿命大为延长，极大地减少每架飞机的拥有成本，从而有助于保持较大规模的飞机数量。不过，拥有更多飞机需要特别注意下列问题。首先，降低飞机的磨损率非常重要；磨损率可能与每年飞行小时数有关（同样情况下，无人机的磨损率可能更低一些）。其次，延长机身的使用寿命同样重要。由于最新的复合材料机身几乎不可能进行重造和翻新--这些材料的飞行小时数基本固定。所以，一定要避免为保持飞机规模而采取缩减飞行时长以延长单机使用寿命的情况--除非能够保证大幅削减每年飞行时长不会损失任何作战能力。经验表明，飞行员的模拟器训练时长不能取代真实飞行时长。因此，前述问题的最终解决方案似乎只能是采用无人机。通过前面的讨论，我们可以看到采用基于无人空中作战系统的战斗机作为先有作战飞机的补充，可以减少航空母舰的运行成本。如果抛开一切成见，我们甚至可以将巡航导弹看成一种单程的无人机--其维护和使用的代价与飞机相比显然便宜许多。我们之所以没有将巡航导弹当作飞行器，是因为它只能一次性使用。不过，巡航导弹工作方式未必定是一头撞向目标，在目标上空投下炸弹并返航同样合乎逻辑。事实上，俄罗斯人在20世纪80年代就曾做过尝试，当时的契洛米伊（Chelomey）OKB-52机械制造设计局设计了一种名为流星的巡航导弹，其工作方式就是飞临目标上空，投下炸弹，然后继续向下一个目标飞行--这种设计与前面提到的让巡航导弹执行完攻击任务后返航的设想相差并不太远。而且，这种武器即使比现有的巡航导弹贵，成本相差也非常有限，尤其是考虑到重复使用的情况。唯一的差别在于，我们几乎不把巡航导弹看作无人机--虽然二者本质上是一回事。在印度，甚至将无人机当作巡航导弹使用。而且，在美国早期巡航导弹的测试过程中，如海军的天狮星（Regulus）巡航导弹，原型导弹采用了可返回基地的设计（尽管这些返航式巡航导弹与现在我们所说的无人机差异巨大）。如果要达到与当前喷气战斗机相当的性能，则无人空中作战系统的机身成本会与当前飞机成本大致相同（虽然无需维生系统会压缩部分成本，但软件上的投资增加又会将其抵消）。对当前的有人驾驶作战飞机体系而言，为训练飞行员，大约需抽调20%的飞机用作训练。而且，完成飞行训练并具有作战能力的飞行员为保持飞行技能，还必须每日例行训练飞行。大致上，完成训练的飞行员，服役后的总飞行时间种，只有10%左右是战斗飞行时间。我们知道飞行成本占飞机购买和使用成本的60%。其中，飞行成本包含飞机的磨损、备件和维修成本。这些数据只是粗略估计，但可使我们大致清楚使用飞机的总成本。在无人机部队中，由于根本不需要飞行员，因此若要与普通飞行部队拥有同样数量的作战飞机，只需购买普通飞机数量的80%即可。实际上购买无人机的数量还可更低，因为在普通飞行部队中，能够作战的飞机在任一时刻只有部分参与部署，未部署的飞机及飞行员则进行常规训练以保持技能，以便同部署飞机进行轮换。如果无需进行技能维持训练，则可像导弹那样，封存于部署航空母舰的机库中。例如，为确保当前美国现役航空母舰正常运行，最少需要10个舰载机联队，方可确保高峰时部署6个联队的需求。这一情况意味着，我们实际部署所需的只是6个联队，因此若采用无人机的话，可以在当前作战飞机数量的基础上削减40%。根据前文可知，当前部署作战的飞机数量实际上只是采购飞机总量的80%。换句话说，为了保持10个舰载机联队的作战飞机，我们需要采购12.5个舰载机联队的飞机。而采用无人机的话，只需购买6个舰载机联队的飞机即可，保持同样作战能力情况下所需飞机的数量少了一半多。在当前的舰载机计划中，每艘航空母舰配4个战斗机中队共48架飞机。其中，2个中队为F-35联合攻击战斗机，2个中队为未来战斗机（可能为无人空中作战系统）。如果按照这个计划，只需采购6艘航空母舰（按美国海军两洋舰队中日常部署6艘航空母舰计算）的飞机意味着少采购156架飞机，至于备件数量的减少暂且不提。而总体效果则是只需采购144架无人机（6艘航空母