2009-2047美国无人机发展计划详解

【编者按】这项计划采用了DOTMLPF-P形式，从2009年至2047年描画了一系列创意。其内容在早期空军无人系统的经验和当前以及新兴的无人技术方面的进步之间实现了较好地平衡。这项新创立的计划把空军所有组织都集中到了共同的设想。通过共同努力，这一里程牌式的规划将更显示出独特性…2047年前无人机计划出台美军2047年前无人机计划引言1.引言1.1目的这项飞行计划是一个实现空军对未来无人机系统设想的可行计划。空军将落实计划所列的行动以发展无人机系统能力。鉴于新兴技术的动态特性，这项计划是一个活动的文件，随着标准的取得和新兴技术经过验证，可以对文件进行升级。详细来说，这项计划采用了DOTMLPF-P形式，从2009年至2047年描画了一系列创意。其内容在早期空军无人系统的经验和当前以及新兴的无人技术方面的进步之间实现了较好地平衡。这项新创立的计划把空军所有组织都集中到了共同的设想。通过共同努力，这一里程牌式的规划将更显示出独特性。这个设想就是一项空军的定位，即通过增强不断增加的自动化、模块化、可持续的无人机系统打造一支更加精干、更具适应性、可定制的部队，从而实现21世纪空中力量效能的最大化。1.2假设10项指导飞行计划发展的关键设想：1、有人与无人系统的综合增加了在所有程度军事行动中联合作战的能力。2、无人机系统在人员生理限制难以执行的任务中显得很突出（例如，持续，反应时间，污染环境）。3、具有清晰、有效的人机接口的自动化是增加效能的关键，同时也有潜力减少成本、前向进入和风险。4、空军要的结果是具有多种能力的“系统”性的产品（载荷、网络和处理分析分发）和更少的特殊平台。5、适应性、可持续性和减少成本需要具有标准接口的模块化系统。6、灵活、充足、可交互操作和健壮的指挥和控制（C2）产生了无人机系统监控能力（有人回路）。7、必须对DOTMLPF-P方案实施同步。8、产业界可以及时为系统发展提供所需技术。9、2047年代的战斗行动的程度、范围和致命性需要一种无人超级系统（systemofsystems）来减少任务和部队的风险，提供感知--行动执行线路。10、在空军预算限制内飞行计划所规划的标准是可实现的。1.3设想对空军来说这项飞行计划的设想是：什么情况下无人机系统可以替代传统有人系统任务。利用不断增加的自动化、模块化和可持续性的系统来保持我们使用无人机系统的能力，并且通过无人机系统全套性能，打造更加精干、更加具有适应性、可定制的、可伸缩的部队，以实现联合部队的作战能力的最大化。与其它军种、盟友、学术界和工业界合作开发利用无人机系统所提供的独有的一系列特点：持续能力、接驳性、弹性、自主和效率。努力从无人机系统获得最多的东西用来增强联合作战能力，同时促进军种间的互相依靠，并且最明智地使用经费。2047年前无人机计划背景2.1基本环境近代历史无人机系统经历了爆炸性增长，是空军提供给联合部队最急需的能力之一。在一系列全球军事行动中，持续性、效率、灵活性等特性和信息收集、攻击能力多次被证明是力量倍增器。无人机系统不仅向高级行动决策制定者提供信息，而且直接在战场或拥挤的城市环境中参与盟军行动。无人机系统可以帮助参战部队并且对事先设定的或高价值目标发起攻击。当附带伤害作为最主要考虑时，把附带伤害减到最小。无人机系统还具有利对用远程划分行动（RSO）概念的固有能力，在联合部队指挥官划定或国防部长优选的责任区间展示价值。大多数空军无人机系统都是在不同地点间实现超视距操控，这样以来持续战斗能力更有效率，同时也节省了前进步伐。2.2无人机系统特性一架无人机不受人的表现或者生理特性的限制。所以，极端续航力和可操作性等固有的优点，无人机系统都可实现。在无人情况下，无人机系统潜在操作环境可以包括争夺地区和禁区，这样就不用冒人员暴露的风险。更进一步，飞机的尺寸不受生命保障单元和人体尺寸的约束。最终，无人空中力量可以在有能力相配的背包里实现。未来的无人机系统需要进入能够实现交互操作、用得起、响应好、可持续的战术网络超级系统(systemofsystems)，其具备满足军种、联合、部门间和联盟间的战术信息交换的能力。这一战术网络系统将是分布式的可升级的和安全的。它包括但不仅限于：人员接口、软件应用和接口、网络传送、网络服务、信息服务、必要的硬件和接口（以形成完整的系统来传送战术行动结果）。战术网络系统作为独立的小型战斗子网，相互联接并接入全球信息网格（GIG）。这种结构的优点是无人机系统实现全球实时信息分发，无人机系统操作手可以获得全球实时信息。陆基资源和接驳性能将允许什么时候以及什么地点对这类专门技能进行访问。基于无人机系统的分布特性，它们增加了行动中可用资产的百分比。也许对于初始无人机系统操作人员资格培训可以不经过发射无人机，而是完全通过模拟器来完成，这增加了无人机战斗编成和用于其它行动的比例。因此结果是，相对于有人飞行器，在支出相同或减少的情况下，无人机系统的部署与使用的效率产生了更高的效能。无人机系统将采用无人机系统控制分段（UCS）构架，这是一种开放、标准、可伸缩并且模块功能快速附加留有余地的构架。这种构架可以增强作战人员的能力，提供更有竞争力的选择，鼓励创新并增强成本控制。它可以显著提高交互操作能力和数据进入，并且增加培训的效率。在保持基本构架和计算硬件的共性的同时，它的灵活性可以适应为特殊军种操作概念（CONOPS）制定的人—机接口。甚至一种利用核心开放构架模型的国防部构架将允许在不同公司间展开竞争，来提供诸如可视化、数据标签和自动跟踪等新工具。随着技术的进步，无人机系统自动化与高超音速飞行将重塑未来的战场。这种未来战场所要考虑的最重要的元素之一就是无人机系统快速压缩观测、定向、决策和行动（OODA）环路方面的潜力。未来无人机系统在有限或极少人工输入情况下，可以探测战场形势并且独立行动，这极大地减少了决策时间。这种探测---行动线对于无人机系统对抗不断增长的威胁（参考附件1）至关重要。随着自主化与自动化的融合，无人机系统可以组成群（一个操作手指挥多架次多任务飞机开展行动），实现集中、不间断和规模化的攻击。无人机计划的实施设想3.1方法无人机系统独有的特点和内在特性为确定未来无人机系统任务提供了基础，无人机系统将增强联合部队的战斗效能。这一过程的目标是为服务于联合部队作战的无人机系统确定合适的任务领域。无人机系统本身的能力和限制是对相关任务领域进行优先排序的基础。实现这些能力的必要行动需经过联合DOTMLPF-P方法的审查，使实现这些必要能力所需要的空军决策连贯起来。因为飞行计划中所有系统、所有潜在任务跨度超过了40年，解决方案是一个由随时间跨越而产生的性能里程碑的集合。有一点需要着重指出的是这不是基于能力的评估（CBA），但是这个过程为未来基于能力的评估提供了最初步骤。无人机系统飞行计划发展过程包括5个主要步骤：第一步：设定无人机系统可用任务领域审视联合战略文件来确定无人机系统可以服务于联合部队的最佳任务领域。联合能力领域（JCA）描述了应对国防部挑战的一系列能力组合。空军的核心功能是：核威慑、空中优势、太空优势、电脑优势、特殊行动、指挥控制、全球综合情报侦察监视、全球精确打击、快速全球机动、人员搜寻、灵活战斗支援和建立伙伴关系，空军把上述功能细化为手段（能力和相关的任务领域）来支援联合部队。在这个过程中，每一项空军核心功能及其相关手段都被评估，以确定无人机系统属性对其实现最佳支持。这样以来就产生了关于空军无人机系统当前和新兴的核心功能和手段的清单。然后无人机系统带给空军的手段映射到战斗指挥（COCOM）综合优先名单（IPLS）来确定可以被未来无人机系统技术投入增强的能力和任务领域。第二步：应用能力评估和风险评估（CRRA）的结果，对照定义的无人机系统能力领域，来确定近期、远期在操作方面的差距和不足。上述无人机系统可行任务领域经过与能力评价和风险评估（CRRA）结果进行比对，来确定无人机系统技术从何处提供最大潜力来减少与联合部队的差距与不足，这就产生了一个无人机系统能力领域清单。第三步：划分无人机系统可行能力领域的优先次序这些能力首先按照它们对于战斗司令部和空军来说是否为紧要不足进行筛选，然后按照针对可以解决这些不足的无人机系统技术投入的可能性进行分类。对能力和不足的严重程度进行加权排序（经过能力评价和风险评估CRRA确认），开展优先能力和无人机系统投入所需的行动任务。第四步：发展能力组合对照一个会影响无人机系统功能、管理和使用的由潜在技术、或者行动、或者过程改变、或者对改变的投入等组成清单，对无人机系统能力区域排序进行分析。这些能力以DOTMLPF-P的形式进行了明确并与依赖的行动相关联。一系列依赖行动，集中实现了向飞行计划设想的可定义的一步，产生的这种能力组合形成了通往无人机系统飞行计划设想的关键路径。第五步：确定当前的行动计划使用能力组合、近期到中期的排序、空军DOTMLPF-P行动路线（因为资源和预计用于实施或者影响必要改变的时间，而对其进行了评估）。与其它军种分享这些行动路线以确定合作的潜在领域。有些关键的和时间敏感的行动路线需要马上行动。这些需要马上开展的行动被作为决议简报呈给空军高级领导层。3.2计划实施通过平常的合作程序和时间节点，空军司令部负责情报监视与侦察ISR（DCS/ISR）（HAT/A2）的副参谋长将提出无人机系统的问题供决策。技术发展领域将通过致力于长期挑战处理（FLTC）的空军研究实验室（AFRL）加以综合。对无人机系统行动和需要空军部长/空军参谋长决定的更新将会按季提出。空军司令部负责情报侦察和监视的副参谋长将确保在提出前得到相关副参谋长们和主战司令部们的批准。3.3角色和责任空军一开始依靠一个跨组织（cross-matrixed）的空军无人机系统特战队来激活新生的无人机系统专门技能，2010财年的计划目标备忘录（POM）继续为这一组织投资。后续每年重复上述无人机系统飞行计划过程方法，确保空军利用不断增加的自动化、模块化和可持续的无人机系统来打造更加精干、更加具有适应性、更加有效率的部队来最大化我们对联合部队的贡献。3.4DOTMLPF-P当前行动下列DOTMLPF-P当前行动是经过确认的。这些创意并不是计划所必须做的全部，而是为了展示面向飞行计划设想的最初几步。在它们与现有的相关的计划发展行动进行排序后，如果资金和资源得到落实，将会得以完成。准则（D）：2010财年4季度前，评估无人机系统单元支持多个战斗指挥官（CCDRS）的选项。组织（O）：2009财年4季度前，通过全寿命管理优势试验台，为实现更有效开发和采购，把航空系统中心（ASC）集中于的所有组成上（包括各型小型无人机系统（SUAS）和高空飞艇（HAA））。组织（O）：2010财年前建立起2支小型无人机系统中队。培训（T）：2010财年4季度前，验证高保真模拟器，实现100%初始资格培训（IQT）（MQ-1/9，RQ-4）。设备（M）：2010财年3季度前，验证无人机系统空中探测和规避（ABSSA）。设备（M）：2010财年4季度前，在MQ-Q/MQ-9地面控制站（GCS）落实改进后的多机控制（MAC）。设备（M）：2010财年4季度中，为机载发射的MQ-1/9小型无人机系统，无人机系统类似多机控制的编队和增强的全天侯情况、侦察和监视（IRS），验证增强的多机控制技术和使用概念。设备（M）：2010财年3季度前，为MQ-1B/C、MQ-9、RQ-4无人机系统验证一种交互操作、标准化为基础，面向服务的开放式指挥控制构架。设备（M）：2009财年3季度，验证高空飞艇无人机系统。设备（M）：2010财年，对MQ中型尺寸类型的模块能力进行概念验证。设备（M）：2010财年4季度前，验证MQ-9无人机系统自动起飞和着陆能力（ATLC）。设备（M）：2014财年前，为MQ-1和MQ-9无人机系统实施有保护的通信。设备（M）：2010财年4季度前，为MQ-9无人机系统验证无人机系统电子攻击能力。领导（L）：无人机系统领导者：尽快发展具有无人机系统经验的