在过去的十年里,无人驾驶飞机系统(UAS)已经从主要的国家军队扩散到众多的商业行业、较小的军队和非国家行为者。世界上大多数国家现在都在使用军用无人机系统,而非国家行为者已经将商用无人机系统用于履行军事职责。最近在中东、乌克兰和高加索地区的冲突表明,国家和非国家行为者可以在战场上有效地使用特定的军事或商业无人机系统。人工智能(AI)控制的无人机群将提供无人机系统发展的下一个飞跃。美国、中国和俄罗斯都在开发利用人工智能的UAS蜂群。这些无人机系统蜂群将改变未来战争的特点,并有可能压倒目前的实地防空系统。本文试图分析联合部队目前的态势,并确定在应对无人机系统威胁的理论、训练和物资方面的差距。经过长期的忽视,联合部队已经开始重新强调短程防空,以应对目前实战中的无人机系统;然而,联合部队却无视无人机系统群的迫近威胁。本文建议对条令、训练和物资进行修改,以充分应对这一迫在眉睫的威胁。

在过去的十年中,无人机系统(UAS)已经从其军事起源演变为在许多行业中普遍存在。无人机系统技术已经从主要的民族国家军队扩散到许多商业行业、小型军队和非国家行为者。通常被称为无人机,这些系统在速度、范围和有效载荷方面不断增加。自2010年第一批商业无人机系统问世以来,商业部门已经成为一个价值数十亿美元的产业。全球商业无人机系统市场在2020年产生了225亿美元的销售额,预计在2025年将几乎翻倍,达到428亿美元。商业无人机系统的扩散使非国家行为者能够轻松获得这一技术。在过去十年中,军用无人机系统的使用也在扩大,世界各国都将无人机系统纳入了他们的武装力量。2010年,60个国家在其军事库存中拥有无人机系统。2020年,这一群体扩大到102个,其中58个拥有或正在开发武装无人机系统。在低空作业的相对基本的无人机系统已显示出对现代军队的有效性,这在叙利亚冲突和2019年对沙特阿拉伯石油基础设施的攻击中得到了证明。事实证明,现代无人机系统是阿塞拜疆对亚美尼亚取得军事成功的关键因素。

与此同时,先进的军队也开发了新的系统。一些先进国家已经开始测试与人工智能(AI)相结合的无人机系统,打算建立一个由多个无人机系统自主行动的蜂群,以提高无人机系统的有效性。此外,小型化和使用非雷达反射复合材料来建造这些系统,使得现有的防空系统越来越难以探测。鉴于商业和军用无人机系统使用的扩大,美国军方不能再假设它完全控制了天空。联合部队最近认识到了当前的无人机系统威胁,并采取措施重新调整其部队结构和发展方向;然而,对于迫在眉睫的无人机系统群的威胁,它仍然严重缺乏准备,必须立即解决理论、训练和物资方面的不足。

无人机系统的尺寸、重量、范围、速度、推进力和有效载荷各不相同。美国国防部(DoD)根据重量、工作高度和速度将无人机系统分为五组。第四组和第五组的功能类似于有人驾驶的飞机,具有类似的尺寸、速度、操作高度,并执行类似的任务。通用原子公司的 "捕食者 "和 "收割者 "以及诺斯鲁普-格鲁曼公司的 "全球鹰 "平台都属于第四组和第五组。由于与有人驾驶飞机相似,目前的防空系统、训练和理论足以应对来自第四和第五组的威胁。

第一、二和三组,包括商业系统和无人机,如波音ScanEagle、AAI Shadow和DJI Phantom,体积较小,飞行速度较慢。第一组到第三组与传统飞机有很大不同。目前的防空系统很难识别、跟踪和瞄准这些无人机系统。陆军训练出版物(ATP)3-01.08将第一至第三组称为 "低、慢、小(LSS)"无人机系统。它指出:"综合防空和导弹防御(IAMD)能力可以有效地对付较大级别的无人机系统,但难以跟踪、识别和击败LSS无人机系统。" 此外,训练和理论还没有跟上这些无人机系统类别的发展。

各种推进系统推动UAS的起飞和飞行。内燃活塞式或喷气式发动机推动第四组和第五组的UAS,与有人驾驶的飞机类似。这些UAS在传统的航空跑道上起飞和降落。LSS无人机系统有更多不同的推进手段。内燃活塞发动机、电池供电的电动机和火箭发动机推动着各种LSS UAS。这些系统有不同的起飞方式;它们可以使用传统的跑道,由个别士兵手工发射,从大型飞机上空中发射,从车载管发射器发射,旋转翼无人机系统可以垂直起飞和降落。

美国防部目前没有关于人工智能或无人机系统蜂群的标准定义。随着这些概念的不断发展,各组织、作者和研究人员都提出了定义。为了本研究的目的,这些概念的简单定义将提供清晰度和理解。在应用于无人机系统时,人工智能将允许无人机系统通过对环境的变化做出反应,确定最佳行动方案,然后执行该行动,从而独立于人类的控制。无人机系统群由10个或更多的人工智能无人机系统组成,具有相互通信的能力,并作为一个协调的单位大规模或分散地行动。

最近在中东、乌克兰和高加索地区的冲突表明,国家和非国家行为者可以在战场上有效地使用专有的、国家赞助的或商业的无人机系统。这些具体的冲突突出了第一、第二和第三组的无人机系统在情报、监视和侦察(ISR)方面的作用,运送弹药,或精确打击目标。中央司令部司令麦肯锡将军强调了来自这些类别的无人机系统的威胁,他告诉众议院军事委员会,"我们积极追求任何能够提高能力的东西,特别是针对那些第一和第二组无人机系统的能力....。这是我每天在战场上最担心的事情之一。它是我们的部队对那些小型无人机系统的脆弱性"。

由于在全球反恐战争(GWOT)期间缺乏空中威胁,美国开始对其在空中领域的统治感到自满,并开始减少其短程防空(SHORAD)系统的数量。2000年,每个美国陆军师都有一个SHORAD营的保护。到2017年,十个现役师中没有一个有专门的、有机的SHORAD营。面对当前的战争,陆军让其SHORAD部队陷入了困境。西尔堡防空炮兵学校校长马克-A-霍勒上校在解释削减时表示,陆军用SHORAD营的部队结构来换取战斗机动队的发展,以支持反叛乱斗争。他进一步指出,乌克兰冲突给了陆军一个关于增加SHORAD需求的 "警醒"。

俄罗斯等对无人机系统的获取和发展进一步突出了先进无人机系统的威胁。这两个同行的竞争者目前都有大量的第一至第五组的无人机系统,并与美国一起,正在测试人工智能控制的无人机系统。自主性的提高将大大减少操作员的工作量。自主群有可能给军事行动带来更加巨大的、破坏性的变化。无人机系统群可以利用更大的质量和协调来压倒防御,并通过数量上的优势获得决定性的优势。在任何未来的战斗部署中,美国部队将不可避免地遇到许多敌对的无人机系统。敌方目前部署了从第一组到第五组的多种多样的无人机系统。持续的发展只会增加这些无人机系统的能力。为了应对当前的威胁并允许友军的机动自由,联合部队必须发展探测、识别和击败战场上的无人机系统的手段。为了应对未来的威胁,联合部队必须开发新的技术和概念来击败无人机系统群。没有单一的解决方案可以击败这种威胁;它将需要开发各种物资系统,实施新的培训,重点是新兴技术,并更新理论以指导和指示联合部队。

在论证这些观点时,本论文将采用差距和风险分析方法。第二章的差距分析将侧重于过去五年中无人机系统和SHORAD战争的真实案例,包括乌克兰冲突、叙利亚战争、对沙特ARAMCO设施的打击,以及亚美尼亚-阿塞拜疆冲突。本节将分析军队如何应对各种类型的无人机系统的威胁,并分析在条令、训练和物资方面的成功和失败。第三章将把这些现有和新出现的无人机系统威胁与当前和未来的联合部队SHORAD能力进行比较。第四章将分析无人机系统的发展与人工智能的结合,以创建自主的蜂群,以及这些蜂群如何改变战争的特征。考虑到目前可能存在的任何差距,结合人工智能和蜂群战术的影响。第五章将提出建议,以发展条令、训练和物资等方面,使联合部队为击败这些威胁做好准备。

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