CCA的指控:听从有人战机还是指挥中心?

文摘   2024-11-15 07:00   山西  

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摘要2024年10月29日,美国战略与国际研究中心(CSIS)发布一篇题为《驾驶舱还是指挥中心?协同作战飞机的指控选项》的报告。报告指出,在未来,有人和无人飞行器组成的作战网络将会主导空域。而如何指挥控制这一作战网络则至关重要。下文主要分析了在三种作战场景中,协同作战飞机的指控选择及其对整体作战效能和战术响应力的权衡。


关键词:CCA,协同作战飞机,指控,C2,美国空军



在未来五年内,美国空军计划投资数十亿美元用于组建一支由超过1000架协同作战飞机(Collaborative Combat Aircraft,下文简称CCA)组成的部队。这一计划包括与盟国和伙伴国合作,将有人驾驶战斗机与CCA配对,构建能够快速适应战场变化的分布式空中作战网络。


将无人作战飞行器与传统有人飞行器配对的概念可以追溯到第三次“抵消战略”(The Third Offset)和“忠诚僚机”的概念。第三次“抵消战略”提议美国利用技术优势来抵消其他大国集结大规模战斗资源的能力。作为该战略的一部分,美国国防分析人士设想了一种新的无人“忠诚僚机”,可以提高第四代和第五代战斗机的性能。许多初期的“忠诚僚机”测试都涉及将第四代战斗机改装为远程遥控飞行器。CCA的概念已经从改造第四代平台发展到与美国的条约盟国建造全新的无人驾驶飞行器。在过去的一年里,有五家公司提交了CCA设计,其中通用原子公司和安杜里尔工业公司的设计正在被美国空军评估。两家公司都有利用软件来优化硬件性能和互操作性的愿景。根据这一愿景,CCA不仅将提高有人驾驶飞行器的生存能力,还将通过启用软件定义的杀伤网来提高杀伤力。


图1.先进作战管理系统


世界多国都采取多项举措推进CCA的发展。这些举措展现出一个共同趋势:在多域网络中增加无人驾驶飞行器作为关键节点,用于执行传统的空战任务,如制空作战、遮断和近距空中支援。这种有人和无人系统的结合使指挥控制至关重要,通过算法引导自主系统执行任务命令则成为优先事项。



指挥控制


报告指出,在塑造未来的空中力量上,围绕CCA的指控架构几乎肯定与飞机系统本身一样重要。美军需要一个明确的任务指挥概念来管理自主飞行器,这个概念应能适用于多域作战网络,并针对不同的任务类型进行调整。然而,在未来的空战中,军事组织将如何指挥控制CCA的分布式网络?CCA会和“忠诚僚机”一样,只服从驾驶舱内飞行员的战术命令,还是听从指挥中心的命令?


而在选择驾驶舱或是指挥中心的指控形式时,实际上是在快速响应战术需求和实现整体作战效能之间做出取舍。在任务需要紧急战术调整时,CCA的指控应以任务指挥官为中心,并确保飞行员拥有高带宽、低延迟通信和人因优化软件(human-factor-optimized software),以帮助他们应对空战中的混乱和复杂场景。在任务需要集中力量和统一行动时,CCA的指控应集中于指挥中心指导的作战计划和任务执行流程。


报告指出,作战一致性必须适应战术作战的变化性。如果没有战术灵活性,集中式指控可能会导致系统极其脆弱。美国多个军种的条令都强调,需要在集中式控制和分散式执行之间取得平衡。例如,美国空军条令规定通过“集中式指挥、分布式控制和分散式执行”(CC-DC-DE)进行作战。相应地,美国海军陆战队的防空作战中则提出集中式指挥和分散式控制的原则。这两种观点都围绕着任务式指挥的概念。任务式指挥的核心是一种相互信任的文化,各层级人员都能基于指挥官的意图有纪律地进行自主决策与行动。美国陆军和海军陆战队的条令都将任务式指挥的概念建立在一种理念之上,即战争本质上是一场混乱的竞赛,特征是“摩擦、不确定性和流动性”。因此,战斗人员必须在作战同步与战术调整之间取得平衡。作战同步即大部队在特定的时机和地点进行移动以开展决定性战斗;战术调整允许下属能够自主预测和应对不断变化的环境。


将这一理念应用于CCA,即意味着自主飞行器网络必须在作战效能和战术响应力之间取得平衡。报告指出,任务式指挥必须集成到CCA的算法中,使飞行员无论是在地面指挥中心还是空中预警机中,都能将空对空作战的一些任务委托给无人机,并对来自战场边缘的反馈做出反应。


下文将分析CCA在三种空中作战行动——制空作战、遮断作战,以及近距空中支援作战中的指控特征,并评估不同指控形式对作战效能与战术响应力的权衡。


图2.三种空中作战行动


敌方在三种情境中保持一致——假设其是一个与美国实力相当的竞争者,能够在多个领域与美国的力量对抗。其他主要假设包括:

  1. 美国正在作为一个更大联盟的一部分与伙伴和盟友共同作战;

  2. 这场冲突涉及核大国,但尚未达到任何一方为了实现战略或作战目标而使用核武器的临界点;

  3. 尽管在太空和网络空间中有过大量交锋,但各方仍保有通过太空和网络能力支持空中、地面和海上作战的能力。



作战场景与指控选择


报告提出假设:在20XX年,美国作为一个联盟的一部分参与了一场地区战争。经过最初30天在太空、网络、空中和海上等领域进行作战后,现在已经形成了部队前沿线(FLOT),美国正在为盟军地面部队提供空中支援,同时其他军种部队也在陆续动员。随着战斗的进行,各方在空中、海上和陆地交战,目的都是在部队前沿线上争取有利地位。在规划下一阶段并确定如何最好地安排主要作战行动以实现目标时,联盟联合特遣部队(CJTF)正在探索三种不同的空战方案:制空作战、遮断作战、近距空中支援。


1. 制空作战

制空作战将优先夺取空中优势,从而为地面或海上反攻创造条件。目前,双方处于空中均势,且尚未削弱对方的防空网络或消耗足够的敌方空军力量以确立空中优势。这种空中均势使得在地面作战中很难取得超过战术层面的突破,也很难将海军水面作战舰艇向前部署以参与联盟联合特遣部队的作战行动。这导致部队前沿线静态化,且通信线路拉长,消耗战备状态并有可能造成持久冲突。在进行其他领域的主要作战行动之前,制空作战将投入所有可用的空中力量,以建立空中控制(如果不是空中支配的话)。


(1)指控权衡

制空作战将结合进攻性和防御性制空行动,以夺取空中优势。在持续时间较长且涉及多场重大作战行动的战役环境中,规划者必须关注消耗率,并思考如何诱使敌方不断投入资源进行空战,从而消耗敌方资源。若敌方每次出击都造成超出任务本身价值的损失,那么这些损失则削弱了敌方产生空中力量的能力,从而改变其作战方式,并减少己方夺取空中优势所需的时间和空间。


进攻性制空作战:战术响应力

进攻性制空行动几乎肯定会依赖于对敌防空压制和战场空中扫荡相结合的方式来建立空中优势。建立空中优势首先需要“致盲”敌人,摧毁敌军跟踪和瞄准己方及友军飞行器的能力。其次,如果敌方飞行器无法从地面摧毁(地面是摧毁飞行器的最佳位置),那么就必须通过一系列作战行动来改变空中力量的平衡。

 

即使在情报上占优势的情况下,要完成这些任务也可能需要更具战术响应能力的CCA加以辅助。空对空作战和应对敌方防空系统往往是动态的,这就需要己方具备识别和响应战术环境变化的能力。在这些情况下,对CCA的任务式指挥表现为飞行员根据环境变化直接调整任务。为了实现这种灵活应变,需要预先构建一些任务集,以便飞行员在威胁环境变化时能够快速指派合适的任务。例如,为了完成一个战场空中扫荡任务出动了两架F-35战斗机,每架配备四架CCA,并混合使用电子对抗措施和空对空武器。飞行指挥官收到信息,确认敌方飞行器数量比预期更多,且有效载荷无法应付。此时飞行指挥官可以重新指派CCA去干扰敌方的空中巡逻行动,同时撤回有人战斗机进行重组,并与空中预警机和/或指挥中心一起评估战况。在这里,分散式执行表现为飞行员能够将任务分配给联网的CCA,从而为其腾出时间和空间,以做出调整来应对新变化。


◾ 防御性制空:作战效能

防御性制空侧重于主动和被动防御相结合的措施。在现代战争中,这些防御手段跨越多个领域,涵盖从空基传感器到“宙斯盾”驱逐舰和“爱国者”导弹系统等的各类设备。飞行器在防御性制空中发挥的作用包括击落巡航导弹和巡飞弹,但作用往往是辅助性的。这种动态变化特性使整体作战效能以及赋予防空指挥官权力以整合防空反导手段变得至关重要,包括运用更多的陆基平台(如地空导弹、雷达、定向能武器、高功率微波武器)和海上平台(如海军巡洋舰、驱逐舰和护卫舰)与有人和无人飞行器组成的空中网络协同作战等。任务式指挥也适用于这种情况,但大范围管理空中和导弹威胁需要更多的集中控制措施——无论是通过空中预警机还是地面指挥中心。


2. 遮断作战

遮断作战将优先打击沿海地区的纵深目标,使敌方系统陷入混乱,并为局部反攻创造条件。该作战任务将建立临时空中控制,以打击敌方的通信线路和位于部队前沿线之后的后勤节点,这些节点对在沿海地区投射力量至关重要。通过扼制敌方并将其引导到联合火力区域内的一系列“杀伤盒”中,遮断作战将为地空同步反攻创造条件。遮断作战侧重于地空协同作战,这种对同时性的强调,将遮断作战与制空作战的分阶段和按顺序进行的方式区分开来。


(1)指控权衡

遮断作战将结合对地和对海空战,重点是阻止敌人在陆海空交汇处投射力量。在美国“联合条令”(U.S. Joint Doctrine)中,这种濒海区包括“那些尤其容易受到可能深入到内陆的海上力量影响与攻击的陆地区域(及其邻近的海域和相关空域)。”遮断作战最可能打击的目标是后勤节点和通讯线路。通过削弱敌方供应链来削弱其作战能力,从而为己方进攻行动创造更有利的兵力对比,或者限制敌方的力量投射能力。


◾ 空中遮断:作战效能

空中遮断需要在作战层面进行协调,并精心选择目标。这些任务自然而然地需要一个通过指挥中心执行任务式指挥的指控架构。CCA可以成为更大规模联合火力方案的一部分,执行切断通讯线路的任务;其可以携带混合的电子攻击有效载荷和空地(或空海)弹药,并与当前由美国海军陆战队濒海团(Marine Littoral Regiment)和美国陆军多域作战特遣部队部署的远程打击武器协同作战。此外,CCA还可以充当护航机,保护打击敌方海军后勤舰艇和两栖运输舰艇的远程打击弹药,以免这些弹药在敌方空中巡逻过程中被击落。假设一个美国陆军多域特遣部队的“堤丰”连和一艘“宙斯盾”驱逐舰针对一个关键目标发射了一波“战斧”导弹。通过联合火力协调,战斗空中作战小组(CAOG)可以指派待命的CCA携带不同类型的有效载荷来支持打击任务,从而解放人类飞行员以执行其他任务。尽管有人和无人飞行器的配合也可以从战术层面完成这一支援行动,但CCA在战区层面更容易形成火力同步,更符合旨在提升整体作战效能的指控系统的要求。


◾ 打击协调与侦察:战术响应力

但在遮断作战中,打击协调与侦察(SCAR)更注重战术响应力。打击协调与侦察相当于遮断作战中的接敌行动。其任务目的是侦测并瞄准“已知或怀疑有潜在目标,或敌方机动地面部队因地面战斗而重新部署”的特定地理区域。该任务的不确定性和变化性使战术响应能力尤为重要。有人和无人飞行器网络可以轮番派出多个攻击机群飞跃目标区域,并提供优先目标指引和敌方防空动态更新,以最大化每次出击的效果。在这种情况下,任务式指挥通过驾驶舱下达到CCA,实现分散式执行,而机队领队则需要应对意外的变化。例如,一架F-15X或F-35战斗机配备10架CCA一同飞行时,其不仅能利用自身传感器的探测,还能借助联合及跨机构的更广泛网络来识别和干扰敌方目标。与制空作战类似,执行遮断任务的CCA也需要预先规划的任务配置文件,以支持自主执行。人类仍将处于决策环节,通过编码确保任务符合交战规则并避免任务冲突。


3. 近距空中支援作战

近距空中支援作战将优先在部队前沿线上产生影响,从而为作战突破提供支持。与遮断作战不同,近距空中支援作战的空中控制重点是部队前沿线以及确保能够执行终端攻击控制(TAC)。终端攻击控制则基于地面指挥官给联合终端攻击控制人员(JTAC)的指示。近距空中支援作战确保联盟地面部队和飞行器之间紧密协调。通过协调空地打击,并集中空中火力打击关键的地面目标,可以为沿部队前沿线实施作战包围创造条件。与遮断作战一样,近距空中支援作战也强调空地同步作战。但不同的是,近距空中支援作战将侧重于目标和集结的原则,运用紧密配合的空地作战手段,包括在濒海地区使用攻击直升机和巡飞弹,以支持决定性的地面机动。


(1)指控权衡

◾ 近距空中支援:战术响应力

将空中力量集中在前沿部队线将需要深度的空地一体化行动。在近距空中支援作战中,战况瞬息万变,要想迅速调整原定的作战任务以充分利用新的地面形势,需要极高的灵活性。这就使指控架构应以迅速响应战术需求为重。地面的联合终端攻击控制人员(JTAC)成为了某种意义的“驾驶舱”。

 

CCA的引入能推动近距空中支援概念和作战条令的发展,从而体现更密切的跨军种协调。换句话说,CCA的设计特征以及美国空军条令应该与美国陆军、海军以及海军陆战队的概念相整合,推动各军种联合条令的更改。CCA不仅能执行制空任务,还应在各种军种的协作中发挥更多作用。

 

CCA的作战潜力可能会催生出新的程序——地面的联合终端攻击控制员将控制CCA执行近距空中支援并调解空域冲突,从而将对关键目标的联合打击效果最大化。设想敌方部队试图突破己方海滩登陆点并占领一个机场;为此,敌方很可能将大量火炮和防空力量靠前部署以支持地面部队,并且使用空中力量和巡飞弹作为前锋部队。己方要遏制敌人的突破则需要前线的联合终端攻击控制员协调近距空中支援和其他联合火力支援,以摧毁、干扰、压制、锁定、骚扰、击毁或阻滞敌军推进的梯队,从而支持地面指挥官的防御计划。地面战斗中的“迷雾、摩擦和混乱”削弱了整体作战效能,在这种情景中,战术响应能力的重要性更为凸显。在一场大规模的地面战役中,联合火力作战需要关注后勤支援,以及建立一个能够支持动态目标瞄准和覆盖作战范围的C5ISR-T网络(指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察和目标)。


图3.三种作战场景的指控权衡



建议


通过分析以上三种虚拟作战情景,可以更好地理解未来CCA的指控需求。如图2所示,未来的空中力量和任务式指挥将组合系统和程序,以满足战术响应力和作战效能的双重需求。仅构建通过简单接口响应机队领队的无人平台是不够的,这只会让本就拥挤的战斗机驾驶舱更加混乱。即使是最简单的指挥接口,也需要对认知超载进行详细的人因工程研究,以确保CCA不会让人类飞行员不堪重负。这将需要在动态环境中(如“红旗”军演)测试不同的驾驶舱指控接口,以及在美国空军新指挥联队中引入增强仿真能力。模拟制空、打击协调与侦察、和近距空中支援等任务的压力将是评估最佳驾驶舱指控结构的唯一方法,以便结合飞行员的优势与CCA的功能。


同时,还需要开展新的实验来测试当前的规划和空中任务分配周期,理想情况是通过推演来推动新概念的发展,并为通过指挥所给CCA分配任务的条令提供依据。这些推演应与当前进行的实验同时进行,如“全球信息主导实验”(GIDE)和“融合”项目(Project Convergence)。越多军种和联盟伙伴参与对当前规划和协调联合效果实现方法的压力测试,所获得的见解就会越深入。这些新实验为测试从联合作战概念及相关优先事项到各军种层面的部队设计和发展倡议等新兴概念提供了宝贵平台。多种形式的演习、推演,甚至是学习小组可以作为发展新概念和能力的孵化器。通过这些实验,可能会形成一种增强联合作战效能的全新规划和任务派遣流程,从而提升战略威慑力。这些实验还需要首先对新软件架构连接网络和评估不同来源数据流的能力进行压力测试。其次,还应“普及化”和“数字化”指控系统,以便能够快速上传和传输来自各类民用和军事传感器网络的数据包。


报告指出,由于现代战斗的发生离不开复杂的战斗网络,因此,集中式指挥和分散式执行必须通过算法来实现。21世纪作战的挑战在于如何最好地将人类判断与机器的精确性和速度相结合。因此,报告认为,确定“通过CCA网络执行任务式指挥的最优指控架构”应成为美国国家安全的优先事项。


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