美军无人系统发展规划研究综述

李 姝，裘昌利，栾 爽，李 晶

（空军航空大学航空基础学院，长春 130025）

1 引 言

2022 年5 月15 日，美空军协会在其下属机构——无人机与自主研究中心成立之际，举办了一场线上研讨会。会上兰德公司高级防务研究员戴维·奥赫马内克（曾在奥巴马政府时代任美国五角大楼副助理部长）建议，在未来可能爆发的战争中，可投放1000 架无人机来应对激烈复杂的多领域作战［1］。这种小型飞机的雷达特征与F-35类似，借助人工智能来构成廉价的无人机蜂群，一方面可使用分布式网状数据信息共享，为后方的有人机提供目标信息；另一方面，可以为部分无人机配备干扰设备，给对方的防空体系造成强大的干扰。这种局面将给美军带来三点益处：第一，庞大的无人机峰群为躲在后方的美军有人战斗机提供了掩护；第二，若要摧毁这些无人机必将消耗大量的昂贵的防空导弹，而且蜂群中的部分无人机配备了干扰设备，一定程度上抑制了防空导弹的作战效能；第三，分布式网状数据信息共享可以让F-35 和F-22 直接获取目标位置信息，极大地提升这些隐身战斗机在复杂电磁环境下的战场生存能力。

事实上，奥赫马内克的这种想法并非是美国防务专家的临时起意，而是多年来美国防部高度重视无人系统领域顶层设计、提前布局、整体筹划的必然结果［2-11］。

迄今为止，美国防部先后出台了8 版无人系统发展路线图，用以协助美国防部决策者们规划无人系统研发与采办的长期战略，指导工业界有序地开展无人系统相关技术的研究开发工作，协调各军兵种制定发展规划、研究技术标准以及监督管理项目实施过程［11］。同时，美国投入到无人系统中的研发建设经费也在逐年上涨，为无人系统作战技术的发展创造了必要的客观条件。本文重点从路线图的结构内容、作战任务、相关的组织管理机构3 个方面分析了美国防部无人系统路线图20 年间的发展变化。由于美国防部无人系统发展路线图制定实施的时间跨度大、内容涵盖广泛，因此，本文仅能就部分问题作综述研究。

2 美国防部无人系统发展路线图

世界上第一架无人机虽诞生于1917 年，但是无人机的真正价值被挖掘是在1982 年6 月的第五次中东战争中，当时以色列派出“侦察兵”无人机、“猛犬”无人机、“参孙大力士”靶机、“达利拉妖精”靶机成功诱使叙利亚制导雷达开机和导弹开火，并成功与以色列空军及地面部队配合。在两天多的时间里，一举摧毁叙利亚苦心经营10年、耗资20亿美元部署在贝卡谷地的19个“萨姆-6”地空导弹连［12］。据以色列官方公布，其击落了叙利亚85 架飞机，而己方却毫发无损，创造了世界压制防空作战史上的经典战例。至此，无人机被各国军队重视起来，世界各军事大国开始加大对无人机领域的投入，无人机相关技术的研究工作得以蓬勃发展。

2.1 背景和目的

美国作为世界第一的军事强国，在无人系统及其相关领域的研究一直处于世界领先的位置。但是，在上世纪九十年代，却也遭遇了重复建设、无序发展等诸多问题。于是在1993 年，由美国国防空中侦察办公室负责管理无人机的协调发展，但问题并没有得到根本的解决。为此，美国防部在多年的实践经验基础上逐步建立了一套完整的组织机构，对无人系统的发展进行有效的管理。国防部下设了“无人机系统规划任务组”，协调各军兵种相关部门制定发展规划及标准，同时负责项目过程的管理和监督［13-16］，从而真正开启了美国无人系统领域的繁荣发展时代。

在2001 年4 月，美国防部公布了第一版无人机发展路线图《Unmanned Aerial Vehicles Roadmap 2000-2025》［11］，这版路线图主要反映了美国对无人机系统的最新认识、系统开发的最新进展，以及美国对无人机系统技术的最新需求和未来25 年无人系统的发展进程规划。此后，由于美国在全球反恐战争中的军事需求不断发生改变，无人机技术开发水平也在飞快进步，使用过程中各种新问题层出不穷，并且前期制定的部分目标有的已经提前实现，需要根据这些变化重新进行路线图修订。因此，美国防部每隔2～3 年更新一次路线图［2-7］，此后又先后出台了《Unmanned Aerial Vehicles Roadmap 2002-2027》《Unmanned Aircraft System Roadmap 2005-2030》《Unmanned System Integrated Roadmap 2007-2032》《Unmanned System Integrated Roadmap 2009-2034》《Unmanned System Integrated Roadmap 2011-2036》《Unmanned System Integrated Roadmap 2013-2038》等6 版无人系统发展路线图，在2018 年8 月30 日，公布了第八版综合路线图《Unmanned System Integrated Roadmap 2017-2042》。

至此，在不到20 年的时间里，美国防部发布了8 版路线图如图1 所示，每版路线图都是未来25 年的愿景规划，这种既做长期规划，又不断实施短期调整的方法，为其无人系统技术的全面繁荣发展创造了必要条件。长期发展战略制定保证近期目标与远景规划相一致；及时进行调整能够确保伴随新目标、新任务、新问题、新技术的不断涌现，以及对无人系统领域认识的逐步加深，通过修正远景规划中的不足和漏洞、调整完善远景规划内容和目标，使美军作战能力得到不断提升，在该领域的优势实现不断扩展。

图1 美国国防部8版无人系统发展路线图Fig.1 8 Editions Unmanned Systems Integrated Roadmap released by the U.S. DoD

美军将无人系统看作是未来战术组成中不可缺少的部分。这些无人系统发展路线图的中心目标是指导美国防部推动无人系统任务能力向最紧迫的作战需求合理转移，同时，要确保美国各军种的无人系统发展目标与国防部规划保持一致，并能够支持美国防部实现更大的能力目标，如战场转型能力、建立联合作战标准的能力等，避免无序发展、重复建设和低效投资的情况发生。所以，路线图中列出的急需解决的问题均与军事需求相关，层层剖析提供这些能力所需的关键支撑技术，并列出了这些技术实现的时间表。

2.2 美8 版无人系统路线图内容结构不断发展变化

首先，仅从名称就可以看出8版路线图发生了很大变化。从最初的“无人机”到“无人机系统”再到“无人系统”，涉及范围不断扩大，各种无人系统已经走上从遥控单任务平台逐步向多任务的协同自主控制系统发展的道路。在2005 版路线图中阐明了这一变化的含义：无人机系统是该路线图的重点。术语上的改变可以更清楚地强调飞机只是系统中的一个组件，同时，也是为了符合联邦航空管理局的决定，即出于管理的目的，将“无人机”归为一类飞机。这样，方便从整个系统的角度（飞行平台、通信、载荷）分析、评价和预测无人机发展，为解决通用化、互操作性、与整个作战系统综合等问题奠定了基础。2007 以后版本名称不再发生变化，都是“无人系统综合路线图”，路线图的研究重点涵盖更加广泛，包括了无人机系统、无人车、无人艇和无人潜航器在内的陆海空三军无人系统综合，它们可以组成一个完整系统协同作战。

前3版路线图总体架构上基本一致，都是从概述、现状、需求、技术、作战及发展路线图六个方面进行阐述。前3 版的主要特点是对现有装备进行总结，并且界定了关键术语定义，说明美国防部在理论层面对现有装备进行了统一界定，并且重点关注作战需求和发展趋势，目的是帮助国防部制定无人系统开发和采办的长期战略，同时，对工业界的无人系统技术开发进行指导。到2007 年发布第四版时内容发生了较大变化，新加入了战略规划与方针政策、互操作性与标准、组织工作以及国际合作四部分内容。从中不难看出美国防部在此期间更重视发展无人系统的跨区域作战能力，并围绕此目的提出了：建立并贯彻联合作战标准，确保通用性和军种间的协调性。另外值得关注的一点是，第四版中美国防部成立了专门的无人机管理机构，路线图的第五章专门阐述组织工作相关内容，为无人系统发展建设提供了组织保障。2009 版首次描述了美国防部的无人系统愿景，从联合能力范围、战场态势感知、后勤、火力运用、火力支持、跨领域性能等各方面进行阐述；同时，对陆海空领域的无人系统性能属性、先进技术和发展路径进行总结和预测。2011 版路线图则将重点放在了互用性、自主性、空天一体化和推进日常训练上。2013 版在内容上特别关注了环境、战略目标和国际合作三个主题，其中环境分为当前环境、未来环境和作战环境三个角度论述，国际合作方面给出了合作方法、合作权力权限、批准和公开的具体措施。2017 年第八版线路图变化更是明显，既归纳了4 个主题和14项支撑因素，又概括了17项挑战因素、11项未来发展方向和19项关键技术。

另外，美国防部对无人系统领域的投资也是不断加大。1988 年仅为1.06 亿美元，2000 年（2.84 亿美元）以后开始迅猛增加，至2008 年已经达到25.37亿美元。事实上，美国防部真正用于无人系统上的投入不止预算经费这个数目。例如：2013 版路线图中显示，五角大楼在2014—2018财年期间，将花费238.8亿美元用于陆海空无人系统的采购和研究，报告预测2015财年的52亿美元支出将减少到2018年财年的49亿美元，而事实却恰恰相反，2018 财年总统预算中用于无人系统的资金比五角大楼预测的多出了33 亿美元，这部分资金大部分来源于海外行动应急资金，需获得国会批准。无人系统预算的增长超出预期支出，主要因为美国在阿富汗、伊拉克、叙利亚和世界其他地方执行反恐任务时大量使用了无人系统。例如，仅在伊拉克的一次战斗中，美国所发动的空袭中40%是由“掠夺者”和“死神”无人机来完成的。2019 年夏季，MQ-9 的总飞行时数更是突破200 万小时。而2019 财年无人系统预算则高达96 亿美元，占全部国防预算的1.4%。根据巴德学院无人机研究中心发布的一份报告显示，特朗普的预算中，国防部2019年采购的无人机数量是2018年的3倍。除空军外的所有军种预算都包括了四旋翼无人机的采购计划。2021 财年预算受疫情影响有所减少，但仍有75 亿美元之多。由此可见，美国在无人系统领域的绝对优势与其在该领域的连年大量投资是密不可分的。

从上面的分析不难发现，这8版无人系统路线图在内容结构上发生了相当大的变化：涉及范围从单一空中载具扩大到陆海空综合无人系统，目的是构成完整的无人系统与有人系统无缝衔接协同作战体系；最新一版公布的路线图中不再总结现有装备，而是聚焦在未来系统作战发展方向上；内容结构上从现状、需求、未来发展方向过渡到指向性越来越强的四大主题上；最重要的是美无人系统路线图中的一切战略规划都有国防预算加以支持，以保证其发展目标的如期实现。

2.3 作战任务不断扩展

无人机的情报、监视和侦察（Intelligence Surveillance Reconnaissance，ISR）一直被美国防部视为无人机最重要的作战任务，无论是小型无人机、战术无人机、战区无人机或是作战无人机，被美军定为无人机发展的长期需求。而对于打击能力的需求一般针对无人攻击机。传统的无人机的作战任务还包括了诱饵/探路、通信中继、作战搜索与救援等多项任务［17-19］。

2005 版提出的扩展任务有电子干扰、通信截听、弱信号测量领域；还包含了无人机装备射频/定向能武器，执行侵入、窃听、接管控制或攻击敌网络的任务等领域。2007 版重点发展和完善的任务有探测水雷、生化、放射性及核武器等危险目标，提高无人系统收集数据并综合分析的能力，以确保作战指挥获得有价值可利用信息［18］。

在后面几版路线图中，美国防部最喜欢用JCAs（Joint Capability Areas）描述无人系统具备的任务能力。美国防部按照功能定义了9 大JCAs，分别是：战场感知、作战应用、防护、后勤、建立伙伴关系等无人系统应用领域。由此可见，无人系统的作战任务从最初的ISR 已经逐步扩展到战争进程中的各个环节，发展重点从单一领域向多域协同发展。

2.4 组织管理机构日益完善

上世纪九十年代，美国无人系统领域存在无序发展、投资效率低、重复建设等严重制约发展的现象。因此，在1993 年由国防空中侦察办公室负责管理无人机的协调发展，但效果不太理想。到了2001 年，国防部建立了一套完整的组织机构，对无人系统的发展进行有效的全面管理。具体由国防部主管采办、技术与后勤的副部长（Under Secretary of Defense for Acquisition，Technology and Logistics，USD（AT&L））来领导，下设“无人机系统规划任务组”。协调各军兵种有关部门，制定发展规划、研制标准并负责项目过程的管理和监督。《Unmanned System Integrated Roadmap 2007-2032》中的第五章对组织结构进行了说明，如图2 所示，国防部在路线图中明确了各个组织部门的责任分工，建立了一套相对完整的管理体系。

图2 美国国防部第四版路线图的无人系统组织结构图Fig.2 DoD organizations that involve unmanned systems in 4th Unmanned Systems Integrated Roadmap

10 年后，为重建美军军事技术优势，美国防部于2017 年7 月开始改组AT&L，废除USD（AT&L）， 新增采购与维护副部长（Under Secretary of Defense for Acquisition and Safeguard，USD （A&S）） 和研究与工程副部长（Under Secretary of Defense for Research and Engineering，USD（R&E））。这有关美国防部在组织方面的变革，针对的是军事技术研发、战略定位和商业管理等一系列问题。因此，在2018 年8 月发布的第八版路线图《Unmanned System Integrated Roadmap 2017-2042》中，将国防部与无人系统领域相关的组织部门做了梳理，如图3所示。

图3 美国国防部第八版路线图的无人系统组织结构图Fig.3 DoD organizations that involve unmanned systems in 8th Unmanned Systems Integrated Roadmap

从图中可以看出，美国防部下辖的国防部长办公室，参谋长联席会议，海军、空军、陆军和联合作战司令部6 个实体部门，均有无人系统采办、监督和管理部门，负责政策制定、产品采办、项目过程的监管，各军种的无人系统技术发展必须与国防部路线图规划保持一致。这也再一次印证了，美国防部几乎在每一种作战场景中使用了无人系统。

2.5 美各军种顶层发展战略

除了美国防部制定的这8版无人系统发展路线图以外，美国各军种又比较有针对性地出台了一些重要无人系统的顶层发展战略。

2021 年3 月16 日，美国海军发布了《美国海军部无人作战框架》［20］，旨在抓紧建设包括无人机、水下无人装置、水面无人艇和陆上无人装备在内的无人作战系统，与有人系统形成搭配合理、相互支援的完整作战体系。随后7 月又发布了它的补充科技战略——《智能自主系统科技战略》，主要是寻求对美海军作战方式进行颠覆性和演变性的变革，以保证美国海军的可持续发展。

2020 年9 月，美陆军发布了《小型无人机系统战略》，该战略通过近期（2020—2023）、中期（2024—2028）和远期（2029—2035）三个阶段推进小型无人机系统发展与作战应用，以实现“提高全域态势感知能力，减小士兵身体和认知工作负荷，增强部队保障，促进跨域火力与机动作战，加强部队防护”五大关键目标。

2016 年5 月，美空军发布了未来20 年小型无人机系统路线图——《2016—2036年小型无人机系统发展计划》［21］，希望构建横跨空、天、网三大作战领域的小型无人机系统，并在2036 年实现无人机系统集群作战。美空军重点发展小型无人机是基于成本因素与未来风险的考量，保证美国在未来战争中以低成本代价获取较大的作战优势。这一想法在目前正在进行的俄乌冲突中得以验证，从目前交战情况看，大型无人机在强大的防空系统面前作战应用受到一定限制，小型无人机与火炮的配合发挥了巨大的作用。

显然，美国军方各主要部门在无人系统技术领域都进行了体系设计和长远规划，但美国防部的无人系统愿景是美军无人系统发展的总体战略指导，各军种无人系统的目标和发展方向都要与该愿景保持一致，以减少重复工作和无效投资，促进各领域合作和技术进步。而美国各军种则在国防部无人系统路线图的统一框架下，重点解决最紧迫的作战需求，在各自现有装备基础上广泛地开发了无人机系统以提高自身作战能力，更关注自身的可持续发展和战斗力提升。

3 结束语

经过20 年的发展演变，美国无人系统路线图越来越朝着智能化、自主化方向发展，注重系统的互用性和人机协同。早期路线图对当时已经服役和正在研制的各种无人机系统开发背景和技术性能做了简要的介绍；到2007 年则分为海、陆、空三部分无人系统进行简要介绍；而第八版则不再总结任何现有无人装备。在关键技术方面，最初是针对构成无人装备本身的关键技术，如处理器技术、通信技术、机体和有效载荷技术等；后面则是考虑整个作战系统所需的关键技术，如标准化、模块化、互操作性、自主性和人机界面等。作战方面的介绍也是从有到无的一个过程，开始几版从作战需求、人员培训、方案制定以及武器投放逐一介绍，到最后一版则全部省略。

从美军的无人系统发展路线图可以看出［22-23］，美军越来越重视无人系统在整个作战系统中的实战化应用。未来发展方向主要是加快实现系统模块的互用性［14-19］，来提升无人系统在体系作战中的融入；发展无人系统全自主性，增强无人系统自主作战能力；加强信息网络安全，增大杀伤效能；强化人机协同，支撑有人-无人协同体系化作战的实现。

综上所述，本文回顾了美国防部8版无人系统路线图的发布背景和目的，分析了综合路线图的主要发展变化，研究了无人系统不断扩展的作战任务和日益完善的组织领导架构，从中可以看到美国无人系统技术从无序到有序、从单一无人飞行器到综合无人系统、从人在回路中到人在回路外、从单一作战任务到整个战争环节的发展过程。美国防部无人系统综合路线图旨在从顶层设计、长远规划、统筹安排等方面，协调各方力量，为其无人系统领域的长足发展提供保障。

除美国外，俄罗斯、以色列、土耳其等国家也在加快发展无人系统，利用人工智能、大数据、云计算、物联网等先进技术重塑作战体系，推动信息化智能化战争进程，促使战争形态发生根本性变化。毫无疑问，无人系统在未来战争中将扮演越来越重要的角色，很可能会充当战场的主角，无人系统发展水平会是未来战场的制胜关键因素。