无人航空系统正处于美军工作的前沿领域。美国海军旨在将无人航空系统整合至航母舰载机联队,通过有人-无人编队延伸并提升其作战能力。以往系统(如MQ-8、MQ4C与MQ-25)的列装项目曾面临重大挑战,包括范围蔓延、成本超支及不可持续的整合问题。有人-无人编队必须克服技术、作战与后勤挑战,同时与现役航母舰载机联队作战行动相协调。为评估这些挑战,本研究采用经修订的基于能力评估法判定当前能力缺口,继而通过条令、组织、训练、物资、领导力、人员与设施分析法识别针对这些现存缺口的非物资解决方案。研究明确揭示需将无人航空系统整合至采用有人-无人编队的航母舰载机联队。然而,必须扩展单一任务可消耗无人航空系统以成熟技术,并证明有人-无人编队能在对抗环境中有效运作。海军需转向更开放、以能力为中心的可持续保障模式。通过条令、组织、训练、物资、领导力、人员与设施框架发现额外非物资解决方案,显示有人-无人编队在多个需要支持的领域存在短板。与盟国协作快速采纳这些系统将有助于缩小航母舰载机联队能力差距,推动海军航空兵面向未来发展。
美国海军持续追求保持军事能力创新前沿地位,其拥有广阔作战区域网络。此类创新焦点必然落于海军最昂贵资产——航空母舰及其对应航母舰载机联队。为推进“未来航空联队”建设,有人-无人编队成为“舰基空中加油系统”项目中关键作战能力赋能器,旨在将无人能力作为下一代海军航空兵基石(海军航空系统司令部,2021年)。有鉴于此,海军航空系统司令部第二大“北极星”战略聚焦领域即为“无人航母航空/有人-无人编队”(海军航空系统司令部,2025年)。
有人-无人编队技术通过实现有人机与无人机协同工作提供战略优势,这将增强任务灵活性、韧性及作战节奏(普华,2022年)。然而,由于“无人航母发射空中监视与打击”系统等项目对系统提出复杂要求,将有人-无人编队整合至海军作战面临重大障碍(普华,2022年)。“无人航母发射空中监视与打击”项目因目标过高及成本效益能力与作战需求匹配不当而经历重大调整(威克特等,2016年)。这种错位对提供关乎海军航空兵未来的关键系统构成挑战。对舰载无人航空系统需求及相关能力缺口的分析将为制定适宜采办策略提供依据。
美军整合有人-无人编队能力的挑战源于需以成本效益方式填补能力缺口,充分满足复杂海洋环境中协调有人与无人平台的作战需求。面对美国海军航母舰载机联队资源的巨大压力,亟需填补未来能力缺口而不再增加水兵负担(海军航空系统司令部,2025年)。已提议并开发无人航空系统可减轻作战负担的领域。这些系统要求有人与无人资产间实现无缝互操作以成功完成任务,同时带来额外维护需求、训练基础设施及生命周期保障要求(姆鲁塞克等,2018年)。海军已成功利用互补性无人机能力(如MQ-4C“ Triton”支持P-8“波塞冬”),其经验教训可资借鉴。然舰基有人-无人编队仍处于起步阶段(姆鲁塞克等,2018年)。军方对纳入无人系统的重视无处不在,关键技术成熟度的飞跃使其成为舰基作战现实(姆鲁塞克等,2018年)。
若未明确界定系统需整合的领域及充分理解应通过这些创新填补的能力缺口,系统采办项目可能始于需求未知且成本、进度与技术成熟度基准估算不稳定的状态。为保持美军无人系统创新前沿地位及引领全球作战能力,必须以高效且充分优先的方式处理当前能力缺口以实现无人系统整合。若采纳这些系统未针对独特需求进行定制,海军可能面临有人-无人编队部署受阻、成本增加及实现未来海军航空兵战略目标受限的风险。
本研究指导性问题包括:
航母舰载机联队当前哪些能力缺口可由无人航空系统或有人-无人编队解决?采用简版基于能力评估法判定舰基作战是否存在当前能力缺口及有人-无人编队是否为可行选项。
既往项目是否提供可操作步骤的经验教训以助降低填补能力缺口的整合方案风险?过往项目分析所得经验教训将助力形成系统开发与整合建议,以抑制范围蔓延并实现系统可持续部署。
条令、组织、物资、领导与教育、人员及设施框架能否揭示有人-无人编队整合至海军作战的解决方案?该框架指导分析在实施列装项目前寻求非物资解决方案,以填补能力缺口及在美国海军整体框架内支持有人-无人编队实施的领域。
这些研究问题有助于指导方法论并构建在美国海军开发与实施有人-无人编队的分析框架。
国防部有人-无人编队应用通常聚焦多项技术挑战并将其合并至能交付多任务集的单一系统,而非提供适用于海军真实作战环境的系统框架。国防部其他部门采用的策略及既往列装项目可揭示海军航空兵有人-无人编队待改进领域。海洋环境对航空兵施加的因素与需求(如甲板密度与保障要求)使海军整合无人航空系统具有独特性(谢尔本,2022年)。为填补此空白,基于能力评估将助力识别当前能力不足的具体领域,支持通过条令、组织、训练、物资、领导力、人员与设施分析确定非物资解决方案可填补这些能力缺口的领域。
本研究为海军提供针对现存关键能力缺口的无人航空系统及有人-无人编队框架,以及如何通过非物资解决方案填补这些缺口的建议。基于能力评估的见解及后续条令、组织、训练、物资、领导力、人员与设施分析贡献于海军有人-无人编队倡议,并作为国防部无人航空整合更广泛工作的参考。采纳有人-无人编队是海军航空兵面临的重大挑战。然通过检视当前采办挑战并提出针对性建议,本研究可助力建立提升美军有效执行任务能力的采办路径。
第二章为本论文提供更深背景,考察无人采办项目历史及海军整合无人系统的现行理论,以及从前沿采办项目汲取的经验教训,这些直接为未来整合建议提供信息。第三章对当前及以往海洋环境无人系统进行文献综述,并介绍基于能力评估与条令、组织、训练、物资、领导力、人员与设施分析。第四章呈现所开展的基于能力评估,更深入审视能力缺口所在及通过条令、组织、训练、物资、领导力、人员与设施评估的研究分析,以及两项评估结果。第五章总结研究,重访研究问题,并就该主题未来研究方向提供指导。