前言
伴随着小型无人机（SUAS，其起飞重量低于600千克）技术的突飞猛进，现有空域及空域控制将被彻底改变。2016年，美国空军发布了首个专门针对小型无人机系统的飞行规划《小型无人机系统飞行规划：2016－2036年》，明确表明了利用小型无人机提供高端空战能力的设想。未来二十年里，小型无人机将不断补充并支撑传统飞机在近距离空中支援（CAS）、侦察、防空、通信以及补给任务方面的能力。空中平台的小型化趋势将使指挥官能够以更佳的费效比拆分和分配空中力量，通过在低级别梯队实行控制并加强对能力的拆分来缓解空中力量不足的问题。日益增多的小型空中系统将使空中力量更加充足，然而，达成持续的空域控制也将比以往任何时候都更加困难。
小型无人机与第四代和第五代飞机之间的能力差距可能会导致两种截然不同的争夺空中控制的对抗：传统的空中优势战斗机和防空系统之间的对抗，以及在低海拔高度上廉价无人机和近程防空系统（TAC）之间的对抗。
美军认为，对手将利用美国目前在高端空战能力上的差距，发展小型无人系统能力，危及美国实现空中控制的能力。因此，美国需要增加对小型无人机开发的投资，防止竞争对手利用能够执行大量常规空中任务的小型无人系统制造与美军之间的能力差距。美军应加大对反无人机（C-UAS）技术和近程防空（SHORAD）的投资。此外，如果小型无人机继续增强其有效执行各种传统空中任务的能力，美军将需要投资专门用于针对小型无人机的防空机载平台和空对空弹药系统。
一、美军空中力量面临的问题
（一）空中力量不足
美军及全世界军队始终面临空中力量稀缺的问题，造成这一问题的主要原因有空中资产持续作战能力有限、联合部队对空中力量的需求远大于目前已有能力、建设与维护空中力量代价高昂、机场及跑道等专用支持能力受限等。
1、空中资产持续作战能力有限
如果没有空中加油，大多数第四代和第五代战斗机的作战半径都不到700英里。即使通过空中加油实现了更长的飞行时间，战斗机和攻击机可携带的弹药也相对较少；此外，飞机操作非常复杂，除特殊情况外，美国空军要求飞行员每次执行任务前都要保证12个小时的休息时间，这些都限制了飞机的持续作战时间。历史记载的最长空袭持续了44个小时，远远落后于海上和路地任务的持续时间。
2、部队对空中力量的需求远超现有能力
空中力量的天然优势，决定了联合部队对其始终保持着旺盛的需求。伊拉克或阿富汗的每个步兵连都需要空中力量的掩护，每个海军远征打击群都希望P-8“海神”侦察机来防御敌方潜艇。空中力量的观测范围广泛，扩大了武器系统和传感器的作用范围。这些优势使得地面和海军部队对近距离空中支援、进攻性防空（OCA）、机动性和机载侦察有大量需求，现有的传统飞机难以满足。
P-8多任务海上巡逻机
3、建设与维护空中力量代价高昂
现代飞机的建造和维护费用昂贵，飞行员需要经过长时间、耗资不菲的培训才能有效地操作空中平台。这限制了部队在作战中能够提供的飞机数量以及飞机更换的速度。采购一支由12架F-35A“闪电”II战斗机组成的中队需要向美国政府支付超过11亿美元的费用。每架喷气式战斗机的装配需要超过20个工作人员工作一年，将来自1100家供应商的近30万个零部件组装起来，总计需耗费4万3千工时。据统计，2011年，每位美国空军飞行员需要进行一到两年的培训，根据他们驾驶的不同飞行平台，培训费用高达60万至260万美元不等。最近，美国空军副总参谋长Gina M. Grosso中将表示，培训一名第五代战斗机飞行员的费用可能高达1100万美元。现代军用飞机还需要巨大的维护和燃料费用。每小时飞行成本（CPFH）从A-10C Warthog的约5千美元到B-2A Spirit的近6万美元不等，F-35A的每小时飞行成本超过1万7千美元。全世界每年只有大约15个国家在国防上的支出超过200亿美元，建立和维护一支现代化空中力量只能是极少数富有国家的特权。
高昂的造价、较长的生产周期和漫长的训练周期迫使联合部队指挥官（JFC）在分配空中力量时只能确保它支持最高优先级的任务，特别是在最初尝试建立空中霸权或优势时。
4、受限的专用支持
不同于陆军和海军，空战人员无法在其作战领域内获得补给，飞机必须经常返回机场加油、重整军备、换员和维修。可供空中作业的机场数目有限，而作用在飞机上的重力和飞行过程中的机械故障使飞机的维护需求比其他平台更加频繁，这进一步限制了空中力量的可用性。
（二）高端空中资产欠缺灵活性
尽管五代机如F-35的隐身特性、先进的传感器组件和电子战/通信套件在空对空作战或涉及穿透复杂防空的打击任务中提供了必要的优势，但它们在低威胁环境中用处不大。一架F-35A可以携带大约1.8万磅的空对地武器完成一次近距离空中支援请求。但以同样的成本，5架F-4可以携带7.5万磅的火药同时支持五个不同战场上的交战。这种高精尖飞机上高度能力集成使得指挥官无法在需要时将其能力拆分至不同的战场。步兵连提供的战斗力可以细分为排和班，但现代飞机提供的情报、近距离空中支援、打击或运输能力都与不可拆分的昂贵平台紧密耦合，造成了巨大的任务成本。
二、小型无人机能够缓解空中力量的不足并提供灵活性
未来的小型无人机平台能够满足相当一部分的小型空中力量的需求。营级及以下的部队将不再依赖少量的高精尖装备来支持对地作战，而是直接控制成本较低的小型无人机平台以补充传统飞机的能力。未来10年，计算机感知和认知能力的改善将使小型无人机系统在没有人类控制和引导的情况下独立执行更多任务。计算机视觉等新兴技术使自治装备能够实现战场上的自我导航和目标识别，并根据人类设定的规则与这些目标交互。廉价的商用无人机已经可以使用卫星导航在没有人工控制的情况下在不同地点之间穿梭，无人机爱好者们已经开始使用YOLO（You Only Look Once）这样的免费计算机视觉算法，以不到1000美元的投入实现了无人机的物体识别能力。随着小型无人机传感器算法的不断改进，再加上训练算法的数据由于无人机的扩散而变得更易获取和积累，无人机开源算法的效率将会大幅提高。国家级别的投资也将进一步加快小型无人机计算机视觉领域的成熟。2017年，美国国防部通过启动Maven项目已经迈出了第一步，该项目将实现情报、监视与侦察（ISR）平台的计算机视觉能力。
2017年4月，美国防部副部长签发了关于成立“算法战跨职能小组”（MAVEN）的备忘录
政府资助的私营部门和大学研究人员正在努力改进空中平台的机-机器通信。2015年7月，美国海军研究生院开展了一项研究，由一名控制员同时发射50架小型无人机，这些无人机能够通过Wi-Fi通信，进而协同行动。2018年，英特尔公司为超级碗中场秀（Super Bowl halftime show）开发了300架小型无人机协作飞行的程序。此类技术一旦应用于军事任务，就能够减少所需飞行员的人数，减少飞行员培训时间。
由于预计小型无人机将在战场上发挥越来越大的作用，国防承包商已经开始将武器、情报和电子战有效载荷小型化以用于小型无人机。雷声公司的Pyros是一种6公斤重的滑翔式炸弹，具有GPS惯性激光制导能力，能够配备在小型无人机上。洛克希德·马丁公司的“阴影鹰”（Shadow Hawk），也是一种类似的微型精确制导弹药（PGM），重量仅11磅。商业无人机如DJI MG-1能够轻松携带这两种武器系统。地面部队可以携带配备精确制导弹药的商用无人机进入战场，并迅速部署以用于动态空中支援。
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：小型无人机在战术空中控制中的应用分析
