美国空军的武器功能分解和杀伤链
2021-06-10
来源: 网电空间战
美国太平洋舰队无人系统集成战斗(UxS IBP) 21 的照片,此模式集成了有人和无人能力以产生作战优势。
在我之前的文章中,我可能给你留下的印象是,以我们今天拥有的技术,将所有 ISR(情报、监视和侦察)和武器系统连接到一个无缝、多军种、多域的战斗网络中应该很简单。 从技术上讲,这是可以实现的。但在操作上,存在严重的复杂权衡,使决策变得困难。让我们在这里看看其中的一些问题,以便您更好地了解为什么构建 Kill Web 需要一些时间、大量测试和持续更新才能使其正常运行。
我们以空军为例。就在第二次世界大战(WWII)之前,英国首相斯坦利·鲍德温说:“轰炸机总能达到目标。” 他的意思是“……如果你派出足够多的轰炸机来压制敌人的防空系统”,但这个条件是隐含的。二战期间,根据泊松概率分布,108架空军轰炸机,使用Norden投弹瞄准器投下近千枚炸弹,摧毁德国军用物资工厂的概率可以达到99.9%。要让 108 架轰炸机飞越目标,预计飞机的损失率为 15%,您需要派出 127 架轰炸机,并预测在飞机投下弹药之前就会损失 19 架。鲍德温提倡的是数量学说——许多低技术平台携带大量低技术炸弹。
1991 年 1 月 17 日,伊拉克海湾战争开始时,有十架 F-117 夜鹰隐形轰炸机飞越巴格达,仅用几枚精确制导炸弹就在几分钟内摧毁了多个军事目标。由于炸弹的准确性,没有飞机损失并且它们不受泊松概率分布的影响。在这个案例中使用的原则是武器的质量:一些携带一些高科技炸弹的高科技平台。很明显,在二战和冷战结束、中东战争开始后,美国的军事学说从数量转向质量。
今天,我们军队的使命正在从打击恐怖主义转向大国冲突,主要是与俄罗斯或中国的冲突。这将需要更多包含一定质量水平(先进技术)的平台。美国空军正试图找出这种数量与质量如何权衡的答案。
作为更深入的说明,美国空军如何使用他们的 AWACS(机载预警和控制系统)和 JSTARS(联合监视和攻击雷达系统)平台?两者都使用旧的波音 707 机身,RCS(雷达横截面)约为 50 平方米 (m2)。两者都无法在 A2/AD 区域(反介入/区域拒止)对抗中国或俄罗斯的先进防空雷达和导弹。如果 RCS 约为 100 平方米,如B-52 轰炸机的情况可能会更糟。
AWACS 是一种高度集成的飞机,包含雷达、红外 (IR) 和光电 (EO) 传感器、射频信号接收器(用于在战区寻找和跟踪敌机)以及指挥与控制 (C2) 通信链路空域指挥。JSTARS 是一种高度集成的飞机,包含雷达、红外和光电传感器以及射频信号接收器,用于在地面上寻找和跟踪敌方作战单元。它们还包含与战场指挥官的 C2 通信链接。2019 年,JSTARS 升级的资金被终止。AWACS平台的计划是在该平台报废之前一直飞行到 2030 年。
美国空军是否应该设计一些大型隐身(低 RCS)高度集成的飞机来取代 AWACS 和 JSTARS?不,这只是中东反恐行动中使用的基于质量的理论的延续。在美国空军 ABMS 计划(高级战斗管理系统)下,他们将把这些子系统(雷达、IR/EO、RF 拦截和 C2 通信)转移到多架有人和无人驾驶飞机上,这一过程称为“分解”。然后,他们将通过射频通信网状网络将这些多架飞机连接在一起。
现在考虑美国空军将如何使用 EC-130罗盘呼叫(Compass Call)和 EC-37 电子战飞机 (EW)。EC-130 是基于 C-130 货机平台,RCS 为 80 平方米,EC-37 是湾流 G550 公务机,其 RCS 可能至少为 15 或 20 平方米。我们目前的战斗机的 RCS 为 5 平方米(F-16),如今已降至 0.0001 平方米(F-22),而且中国和俄罗斯的防空雷达系统会对其产生威胁。EC-130 现已退役,下一个平台是 EC-37。这些飞机上的电子战系统必须分解到多个有人和无人平台上。
携带这些 ISR 和 EW 元素的飞机会是什么样子?其中一些子系统已被装备到 F-35 隐形战斗机中,其 RCS 为 0.005 平方米。这是一个很好的临时解决方案。最终,我们可以看到在 Kratos XQ-58 Valkyrie 和波音 ATS(空中力量组合系统,或“忠诚僚机”)上飞行的电子战、雷达、IR/EO、RF 拦截和 C2 通信元件。这两个平台都是 UCAV(无人作战飞行器),比旧的 AWACS 和 JSTARS 707 机身更小、更隐蔽。也许他们会在像隐身的 RQ-180 无人机或其他尚未设计的机身上飞行。XQ-58、ATS 和 RQ-180 的 RCS 数值由于显而易见的原因尚未发布。
波音公司似乎在 ATS 上找到了这种分解概念。这架自主飞机的机头长 8.5 英尺。而且,该机头部分(9,000 立方英寸的空间)旨在在几分钟内拆除和更换。因此,他们只需构建配置有电子战、雷达、IR/EO、RF 拦截或 C2 通信设备的不同机头部分,将它们安装到任何 ATS 机身上,您就可以在几分钟内准备好飞行。波音似乎明白形式服从功能的道理。
美国空军需要多少架 XQ-58 或 ATS 飞机?一架 AWACS 飞机耗资约 2.7 亿美元,一架 JSTARS 飞机耗资 2.44 亿美元。假设它们平均每架飞机的成本约为 2.5 亿美元。XQ-58 和波音 ATS 各耗资约 200 万美元。一旦你把先进的电子产品装备到它们,假设它们每个售价 300 万美元。因此,粗略地说,您可以为每架 AWACS 或 JSTARS 飞机购买大约 83 架 XQ-58 或 ATS。83:1 的比例是放弃大型高度集成飞机的一个非常令人信服的理由。根据 ABMS 的计划,我们将看到数百架这样的 UCAV 在未来的战场上空飞行。
AWACS 和 JSTARS 的功能需要分解到多个平台上还有另一个原因:梅特卡夫定律。他说网络的价值(可以完成的工作量)与连接到网络的平台数量的平方成正比。另一个优势是,在 ISR 和 EW 系统的网状网络中,如果多个平台被敌方防空系统击落,该网络将继续与其余平台一起运行。这就是冗余的好处。分解所有携带武器的飞机也有类似的优势,但那是另一回事了。如果您认为“分解”一词是“数量”的军事术语,那么您是对的。
我们将如何发展成具有成百上千个 ISR 和武器平台连接在一起的全功能 RF 网状杀伤网络?美国海军少将韦恩迈耶说得最好:“建造一点,测试一点,学到很多。” 正如我们在美国陆军的项目融合(Project Convergence)和美国海军最近的 UxS IBP 21演习中看到的那样,某些部分将迅速整合在一起(参见上面的美国海军照片)。其他元素将需要更多的时间、软件和工程。
以另一种方式看待分解:平台思维纯粹是战术性的(系统做什么)。杀伤链思维(Kill Web-thinking)是可操作的(如何使用系统)。Kill Web 将瞄准 (ISR) 和爆炸性武器交付视为对作战指挥官的支持,而不是特定平台。瞄准和爆炸性武器来自哪里并不重要,只要它们在检测后几分钟击中目标即可。这将我们拖入另一个讨论:基于效果的作战 (EBO) 的指挥与控制学说。这就是五角大楼的 JADC2 项目(联合全域指挥和控制)试图定义的内容。该战略文件SECDEF(国防部长)已经签署。
关于数量与质量的权衡,我在这里几乎没有触及,但现在您对美国空军在空中领域面临的问题有了一个大致的了解。美国陆军在陆地领域也有类似的权衡。美国海军面临更大的问题,因为他们在空中、海面和海底以及与海军陆战队和海豹突击队一起在陆地领域作战。我们将在未来检查这些。如果你想更深入地挖掘这个话题,我建议你阅读克里斯蒂安·布罗斯的新书《杀伤链》(2020)。