自动驾驶和无人系统技术的进步提供了一个重要机会,可将第五代战斗机的杀伤力与旨在破坏和击败大国反空作战行动的协同作战飞机(CCA)结合起来。而且,与许多正在研发中的先进系统不同,美空军拟在本十年内开始大规模采购 CCA,而不是在遥远的未来。

美国米切尔研究所进行了兵棋推演和相关研究,以评估无人协同作战飞机家族如何提高空军空优部队的杀伤力、生存能力和在高度竞争环境中作战的能力。长期以来,向遥远战区投射决定性军事力量一直依赖于空军通过执行进攻性和防御性反空任务来击败对手的战斗机、地对空导弹、战斗管理机和其他防空威胁,从而实现空中优势的能力。

建立有效的空中优势是击败对手在任何联合作战中的基本要求。美国空军将这一任务定义为实现 "一支部队在空战中的优势程度,使其在特定时间和地点开展行动时不受空中和导弹威胁的严重干扰"。然而今天,由于美国近几十年来未能实现空军空中优势力量的现代化,跟不上对手前所未有的军事集结步伐。

在 "沙漠风暴 "空袭行动取得成功后,美国空军通过研制第五代 F-22 制空战斗机和新型空对空武器,继续对其空中优势力量进行现代化改造。但兵力结构和项目削减严重削弱了空军的空中优势能力。从 20 世纪 90 年代初开始,五角大楼的一系列决策基本上冻结了美国空军的现代化进程。美国防部加快了越战时期 F-4 和当时的早期型号 F-16 等战斗机的退役速度,还指示空军将隐形战斗机 F-22 的采购计划减半再减半,而 F-22 是空军未来空中优势力量的基础。

美空军最初计划购买 648 架生产型 F-22,接近于以一换一的方式替换其 F-15A/D 库存。《自下而上评审》将这一目标定位降至 442 架 F-22,1997 年的《四年防务评审》又将其进一步削减至 339 架,主要原因是美国防部希望减少开支,实现冷战后国防预算的 "和平红利"。2008 年,美国防部长罗伯特-盖茨在空军总共只购买了 187 架 F-22 之后终止了该计划,理由是当前的作战行动并不需要 F-22,而当时正在研制的 F-35 将在未来提供足够的超额战力来对付较弱的对手。盖茨认为,对手在 2020 年之前不会拥有一架隐形战斗机,而根据当时的计划,美空军届时将拥有 400 架 F-35 战斗机,而且每年还将增加约 80 架。

为了应对 2001 年美国遭受的恐怖袭击以及随后的反恐/反叛乱行动,美国防部也改变了其部队设计的优先顺序。在 2000 年和 2010 年的大部分时间里,国防开支的增加并没有帮助美国陆军维持在伊拉克和阿富汗的安全行动,而是建立新的能力以威慑同行对手。美国防部指示其他军种对遥控飞机(RPA)等能力进行投资,以支持这些正在进行的行动。

与此形成鲜明对比的是,对手在 "沙漠风暴 "之后迅速实现了军事现代化,建立了目前世界上最先进的综合防空系统。大国调整了作战战略和反介入/区域拒止(A2/AD)战略,以利用美军的局限性,使自己的部队能够:

  • 在美国和盟国的军事增援部队从本土和其他地方部署到战场之前,迅速在战场上占据优势地位。
  • 在空中使用携带世界上最先进空对空导弹的远程反空战斗机等先进力量,在地面直接攻击美国战区空军基地,给美国空军造成不可接受的损失率。
  • 重点攻击最稀有、最有价值、最难替代的美国航空资产。这可以从对手对各种武器的投资中看出,这些武器旨在攻击美国航母和预警机等高价值机载资产(HVAA)。
  • 削弱美国机载作战管理和指挥控制网络以及其他获取信息优势的手段。
  • 通过打击美军空军基地和地面支援能力,削弱美军的出动作战能力。对手空军基地攻击的另一个目标是迫使对方空军将其高价值资产从太平洋第一岛链重新部署到更远的基地,从而增加其飞往战场的距离,降低出动率。
  • 对手确保自身的高价值资产成为美军的高风险目标定位。

大国军事现代化运动的一个重要因素是发展新的空中优势能力,如第五代隐形战斗机,以及完成远程空对空杀伤链所需的先进导弹。对手的远程隐形拦截机,旨在拦截美国第五代战斗机。根据英国皇家联合军种研究所(RUSI)的一份报告,"其被动传感器、AESA雷达、[低可观测性]特征、内部燃料航程和远程导弹的组合,使对手的攻击机比以往任何非西方作战飞机都具有更大的质的威胁"。

与此同时,在冷战结束 33 年后,美国空军的空中优势力量主要由 20 世纪 70 年代和 80 年代首次加入作战部队的相同战斗机、任务系统和武器组成。虽然这些系统不断从升级中受益,但这支部队的规模并不适合同级冲突,其战斗机库存的平均年龄超过 28 年,是有史以来最老的。这支高风险部队将很难在与大国发生冲突时那种高度竞争的环境中有效作战。

然而,美国国防战略的一个关键目标是通过建立一支有能力使对手无法迅速实现其作战目标的部队来威慑对手。为实现这一威慑效果,美国空军致力于发展和获取颠覆性的非对称能力和概念,以实施反空作战。美国不能以飞机对飞机、导弹对导弹、舰艇对舰艇的方式与大国对抗。即使这是一种可取的方法,美国防部也不可能拥有足够的资源--资金和人员--或时间来做到这一点。

美空军的空中优势战斗机库存目前包括 179 架老旧的第四代 F-15C/D 和 185 架第五代 F-22。其中约 20% 的 F-22 是训练、测试或备用库存飞机,没有战斗编号。空军的 F-35 部队正在缓慢扩充,能够执行一系列进攻性和防御性对空作战任务,包括机载电子攻击和空对空交战,但规模仍然很小。截至 2022 财年末,空军仅有 334 架 F-35A,而在 2023 日历年度,空军收到的 F-35A 数量约为原计划每年采购 80 架的一半--这在很大程度上也是由于预算不足造成的。这些部队由服役已进入第四个十年的 E-3B/G 预警机提供支持。2023 年初,空军授予了一份预警机替换合同,该合同以澳大利亚和英国购买的 E-7 "楔尾 "飞机为基础,但这些喷气式飞机需要数年才能加入部队。

正如马克-凯利将军在 2023 年中期解释的那样: "我们实际上吃掉了空军的肌肉组织,表现为战斗机能力下降,战备状态降低,老旧飞机的里程数增加,推动了更广泛的维护工作"。由于飞机老化和其他原因导致战斗机能力不足,因此空军被迫在2022年下半年从战略上至关重要的冲绳嘉手纳空军基地撤出F-15C/D战斗机,而没有直接、永久分配的后备飞机。只是没有足够的战斗机可用,所以单元必须在未来几年内轮换到该基地,直到新的喷气式战斗机可以驻扎在那里。

美空军的 "下一代空中优势"(NGAD)系列系统对于保持对大国的作战优势至关重要,但 NGAD 的载员部分可能要到 2030 年代才能大量投入使用。但 NGAD 系列系统的其他部分--支持人工智能的 CCA--可能会更早面世。再加上在下一个 "未来几年防御计划 "中最大限度地采购 F-35A,这将降低本十年的风险。凯利说:"大量分析明确显示,目前的战斗机机队不会成功"。空军 "现在就必须做出改变,在预算紧张的情况下,以最经济的方式提供能力和能量,以应对同行的威胁"。

图:2021 年,美空军研究实验室的 XQ-58A Valkyrie 展示了从其内部武器舱发射小型无人驾驶飞机系统的能力。CCA 可以为对手的作战计算增加巨大的复杂性。美国空军

兵棋推演透视

在 2023 年 7 月的兵棋推演中,米切尔研究所委派美空军和国防工业的顶尖操作员、技术专家和工程师评估无机组人员的 CCA 和有机组人员的作战飞机如何才能达到击败同行侵略所需的空中优势程度。这些专家分成三个 "蓝方"美国战役规划小组,提出了 CCA 的概念和优先能力,以便在美国战役的头两周开展反空作战,挫败并随后击败假想的 2030 年同行对手行动。

每个小组都探讨了美空军如何混合使用低成本和中等成本的 CCA 来扰乱对手的 A2/AD 行动,并使有人和无人飞机能够在远距离执行多种对空任务,同时减少损耗。能够从小型、分散的跑道甚至没有跑道的地方执行任务的 CCA,有助于在受到攻击时保持战斗出动率,并降低飞机在地面减员的风险。从移动斜坡或弹射器上发射某些 CCA 变体,然后用降落伞和气囊回收,这对于较小的设计可能是可行的,因为回收率低于 100% 是可以接受的。另外,小型飞机也可以设计为使用便携式降落装置进行短距离起降,使其能够独立于长跑道运行,而长跑道更容易被对手定位和瞄准。此外,由于某些 CCA 可能不需要频繁飞行来支持飞行员训练,因此可以像其他预先部署的物资一样将其部署在前沿地点,从而减少对漫长而昂贵的供应链的依赖,因为这些供应链在冲突一开始就会受到攻击。

米切尔 2023 年兵棋推演中最重要的一个见解是,有可能使用 CCA 系列作为先头部队,破坏并随后帮助压制对手先进的综合防空系统(IADS)。专家们一致认为,考虑到对手空军的战斗机库存,以及对手空军将拥有多种 "主队 "优势,包括从毗邻作战区域的空军基地作战能力,在战场上以战斗机对战斗机、以导弹对导弹的方式与对手进行对抗是不可行的。相反,所有三个兵棋推演小组提出的作战概念最初都是大规模使用 CCA 来破坏对手的 IADS,并与对手空军形成公平竞争。这反映了美国防部 20 世纪 80 年代的 "突破突击"(Assault Breaker)计划和 2014 至 2018 年的 "第三次抵消战略"(Third Offset Strategy)背后的逻辑,即寻求发展非对称能力,以抵消同级对手的优势战斗力和临近作战空间。

重要的是,这三个兵棋推演团队还选择混合使用 CCA,包括设计为机载传感器、诱饵、干扰器或武器发射器的不同变体,以破坏和刺激对手的 IADS,定位其关键节点,吸收火力,并在有人飞机之前开始削弱威胁。将这些功能分散到各种 CCA 上,可以提高作战弹性,增加敌军必须攻击的机载 "节点 "数量。与开创精确打击新方式的遥控飞机(RPA)传感器射手一样,CCA 将不仅仅是情报、监视和侦察(ISR)的 "信息收集者";虽然成本较低的 CCA 可能缺乏第五代战斗机的任务系统和完整功能,但对手无法可靠地确定 CCA 的装备情况,必须将其视为威胁加以应对。

图:作者马克-冈津格(Mark Gunzinger)启动了由美国空军米切尔航空航天研究所主办的为期两天的协作式战斗机兵棋推演,详细介绍了参与者将在 2023 年 7 月的活动中解决的核心作战问题。

另一个启示是,协同作战能力可以提高空军在反空作战中产生致命质量的能力。装备适当的 CCA 可发挥战斗力倍增器的作用,增加空军可投射到有争议战场的传感器和武器数量。它们还能扩大与之配合的隐身有人飞机的传感器和武器射程,提高其杀伤力和生存能力。 设计出至少具有足够生存能力的武器化 CCA,使其能够到达空对空导弹发射点,是兵棋推演中的一个重要见解。鉴于美国防部在过去 30 年中强制削减兵力,导致空军削减了战斗减员储备,因此减少空军战斗机及其机组人员的减员将在空战过程中起到重要的增效作用。需要在高度竞争的环境中开展长期作战行动。

CCA 将以另一种方式使空军减少的战斗储备成倍增加:让非隐身战斗机参与空中优势的争夺。例如,可供兵棋推演专家参考的 CCA 概念设计包括一种远程空射设计,可携带两枚空对空武器或四枚 250 磅级小直径炸弹。专家们使用第四代 F-15EX 和 B-52 轰炸机发射这些携带武器的 CCA,同时保持在对手IADS 的射程之外。由于这些 CCA 也可以通过火箭进行地面发射,无需使用跑道,因此专家们将其预先部署在菲律宾和琉球群岛的分布式作战地点。建立这种分布式态势的另一个好处是提高了空军战斗架次生成行动的弹性。

参加米切尔兵棋推演的专家们还倾向于混合使用被他们归类为消耗性系统的低成本 CCA 和中等成本的可回收 CCA,后者可在任务需要时在战区周围数百英里高度竞争的战斗空间内进行减员。在空袭行动的最初几天,专家们选择大量使用消耗性 CCA 作为诱饵、干扰器、主动发射器,以及在高度竞争环境中可能丢失的其他方式。随着空战的推进,专家们转而使用更多的中等成本的 CCA,这些 CCA 能够携带更大的武器载荷,并能返回前沿作战地点再生,以进行更多架次的飞行。

最后,兵棋推演专家建议,有必要提出将 CCA 与其他无人飞行器一起执行防空任务的概念,而不是仅仅将其作为载人飞机的辅助工具。值得注意的是,以这种方式操作 CCA 需要为其提供更先进的自主性和其他技术,这将增加其成本。长期以来,各国军队一直试图利用新兴技术来略微提高其现有系统的性能,例如在美国军事航空业发展初期,美国陆军最初认为固定翼飞机最适合作为支持地面行动的炮兵观测器。将 CCA 限制为支持载人飞机作战只会限制其作战潜力。协同自主的 CCA 作战将增加对对手的压力,这是在太平洋等特大战区进行同级冲突的基本要求。尽管如此,专家们一致认为,CCA 是一种互补和补充能力,不会减少空军对第五代战斗机的需求。两者都是战胜同级侵略的必要条件。

图:Skyborg 概念设计展示了一种低成本、可隐形的无人战斗飞行器,与 F-15 战斗机编队飞行。在战斗中与有人驾驶的战斗机协同作战,可降低飞行员的风险。美国空军插图

对美国空军的建议

来自美国空军和工业界的作战和技术专家一致认为,应尽快部署用于进攻和防御性对空作战的 CCA 系列。今天,要在与大国的冲突中取得空中优势将是一项重大挑战,而且随着对手装备下一代机载和海基传感器、作战飞机以及超远程空对空和地对空导弹,这一挑战将变得更加艰巨。发展 CCA 作为空军本十年部队设计的一部分,是在短期内增强威慑对手侵略能力的一个稍纵即逝的机会。然而,鉴于将这些飞机整合到作战单元所需的变革规模,快速部署这些飞机将需要立法者、国防部领导层和工业界协调一致的支持。

需要更多的资源来开发、采购、运行和维持混合型 CCA。以下建议基于米切尔研究所的兵棋推演和相关研究:

  • 美空军应进行权衡分析,以确定未来部队设计中 CCA 的最佳组合。这些分析应寻求建立一个 CCA 类型清单,在其个体属性(如尺寸、低可观察性、射程、任务系统和单元成本)与任务需求之间取得平衡。确定这些设计特征之间的适当权衡,将为制定能最大限度提高空军战斗力和投资回报的 CCA 部队设计提供依据。这些 CCA 将是互补和补充能力,不会减少空军对第五代战斗机和其他先进载人系统的需求。

  • 美空军应制定作战概念,使用消耗性和可回收/可隐身的 CCA 作为先头部队,破坏对手的防空和导弹防御以及其他 A2/AD 行动。这些作战概念应涉及 CCA 如何作为先头部队,使对手的反空目标定位复杂化,识别其高价值防空节点,并使对手防御系统将其空对空和地对空武器消耗在成本较低的无人系统上。这与利用 CCA 提高空军打消耗战的能力不同。无人系统与新的、破坏性的、成本高昂的作战概念相结合,可以创造出对手难以抗衡的非对称组合,而不是依靠 CCA 简单地产生更多的规模性。

  • 美空军应大规模采购 CCA,以提高其向高度竞争地区投射负担得起的反空力量的能力。CCA 可通过与第五代飞机和其他非载人系统的协作增强战斗力,同时也可独立运行,以增加空军在高度竞争环境中远距离投射武器和传感器的能力。能够充当穿透性 "武器卡车 "的 CCA 设计将有助于抵消对手不断增长的反空力量,提高空军第五代战斗机的生存能力,并增加载人战斗机的武器数量。这些 CCA 应具备一定的生存能力和航程,以确保它们能到达武器发射点。空军未来的兵力组合还应包括可从非隐身轰炸机和战斗机上发射的远距离 CCA,以干扰对手的防空作战,并帮助为能力更强的对空飞机铺平道路。

  • 美空军应装备 CCA,以减少对印度洋-太平洋和其他战区大型固定空军基地的依赖。减少空军目前在太平洋战区对拥有长跑道的主要作战基地的依赖,将提高空军在遭受攻击时按照其 "敏捷作战部署 "概念的设想出动作战架次的能力。可在短跑道上运行或不使用跑道进行发射的联合作战指挥中心将有助于形成更加分散、更具弹性的前沿态势。分布式 CCA 作战地点网络也会使对手发现、固定和攻击空军反空力量的能力变得更加复杂,因为此时空军反空力量正处于最脆弱的状态:在地面准备出击。

  • 随着时间的推移,美空军应通过开发新弹药或调整现有武器以最大限度地利用其有效载荷能力来提高其 CCA 的杀伤力。空军在迭代未来的 CCA 设计时,应利用小型发动机、紧凑型火箭发动机和小型化组件等技术,设计出更小的武器,从而增加 CCA 每次出动可攻击的目标定位数量。这对迅速阻止大国进攻的行动取得成功至关重要。

  • 美国防部应与国会合作,增加空军的资金投入,以建立一支将无机组人员的 CCA 与第 5 代和第 6 代作战飞机相结合的部队设计,用于决定性的反空袭行动。数十年的预算不足造成了空军的高风险,因为它缺乏应对重大同级冲突所需的兵力、现代化能力和战备状态。要扭转这种颓势,需要在十年或更长的时间内将空军的年度预算增加 3%至 5%,以采购 CCA,增加 F-35A 的采购量,采购其他新型对空武器系统,并改进空军基地防御,以应对同级冲突。

  • 还需要进行分析,以确定支持和维持前沿战区高节奏 CCA 行动的能力和作战概念。这些分析应涉及在印度洋-太平洋地区预先部署 CCA 及其后勤的要求、CCA 发射和回收行动的适当分散地点,以及在同级冲突期间维持大规模 CCA 作战行动的物资和人员要求。确定 CCA 战区后勤需求将是确定未来 CCA 设计属性的关键一步。

图:在 2021 年的一次演习中,通用原子公司的 MQ-20 Avenger 无人驾驶飞行器在加利福尼亚州爱德华兹空军基地的飞行测试中准备开始使用 Skyborg 自主核心系统。塔巴莎-阿雷拉诺(Tabatha Arellano)上士

米切尔研究所的兵棋推演和相关研究有力地支持了空军的主张,即 CCA 将有助于缓解空军现有的--以及不断扩大的--威胁其实现空中优势能力的能力差距。CCA 与有人驾驶的第五代和未来第六代战斗机相结合,有可能扰乱对手的 A2/AD 行动,然后按照《国防战略》的要求进行拒止并付出代价。鉴于对手大量装备新型 A2/AD 武器系统,并将其扩散到威胁美国及其盟友安全的其他行为体,创建这种新型混合部队设计的利害关系比以往任何时候都要大。

参考来源:Air & Space Forces Magazine

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