美国空军杀伤链的未来发展
“杀伤链”描述了军队在战场上用以攻击目标的过程。美军方作战中的决定性优势长期以来依赖于其针对对手的杀伤链优势。2023年5月,美国米切尔航空航天研究所发布了《规模、范围、速度和生存能力:赢得杀伤链竞争》研究报告,旨在为美国空军提升威慑力和战斗力提供指导。根据该报告,美空军杀伤链优势已经岌岌可危,对抗美军杀伤链的作战策略逐步被提出,对手通过干扰美军数据链和通信,降级或摧毁美军各作战域的传感器和发射器等手段,迫使美军和联军只能在对手的反介入/区域拒止范围外作战。为此,美空军必须继续优化发展其杀伤链。
该报告认为,21世纪中期以来,美国空军拥有的作战飞机是自1947年美国空军成为独立军种以来数量最少且机型最旧的。为了适应这种缩减,美空军必须快速部署新的能力并开发新的作战概念,以创建更灵活、更具韧性且更致命的杀伤链。实时确定、构建和执行这些杀伤链是美空军先进作战管理项目(ABMS)的主要目标。ABMS将通过连接和快速共享传感器和平台组成的大型网络信息,增加不同作战域中可能的杀伤链路径数量。与单条或线性杀伤链不同的是,ABMS可以帮助创造“杀伤网”,其运作方式很像自愈网状网。线性杀伤链中损失一个节点或数据链就可能会导致任务失败,而杀伤网中的多个节点、数据链和其他可用能力为完成发现、定位、跟踪、瞄准和打击过程创造了多个选择。此外,使用这种方式分解杀伤链将为作战人员创造更多机会去使用来自多个军种和跨域的传感器、平台和武器,从而达成战场作战效果。这进一步降低了整个作战系统的可预测性,可以挫败对手的一些反制措施,从而提高美军杀伤链作战的有效性。
尽管空军正在积极努力为ABMS开发技术、作战概念、体系结构和其他使能因素,但它们仍然不成熟。此外,即使当ABMS支持的分散式杀伤链成熟时,也面临运行复杂的问题,需要专门处理,并且难以以对等冲突中所需的速度和规模来管理。这种网络仍然容易受到攻击。由第五代和第六代战斗机组成的未来部队可能会降低出现这类问题的风险,并且能在远程网络、指挥和控制或其他外部支持杀伤链能力被降级或拒止时,增加美军在局部对抗环境作战的任务灵活性。这意味着美空军仍然需要像第五代和第六代隐形战机这样的能力,它们可以在高度对抗环境中独立地闭合杀伤链,以实现其更加分散、多样化杀伤链作战的更广泛愿景。
本文对美国米切尔航空航天研究所2023年5月发布报告的主要内容进行梳理。该报告分析了美军杀伤链当前面临的挑战与存在的局限性,阐述了未来作战中提供决定性优势的杀伤链特征,从规模、范围、速度和生存能力四个方面提出美空军建立未来杀伤链优势的思路,并强调了美空军第五代战在未来杀伤链中发挥的重要作用,最后针对美空军在未来高度对抗环境下作战给出了近中期及中长期发展建议。
1、杀伤链的运行
20世纪90年代末以来,美空军使用发现、定位、跟踪、瞄准、打击和评估(F2T2EA)过程来描述杀伤链,它能够解释杀伤链的各步骤以及这些步骤如何与物理传感器、平台或实现战场效果所需的其他能力相关联。
发现。任何杀伤链的第一步都是发现阶段,它包括对战场进行广泛监视以探测和描述潜在目标的行动。用于发现目标的传感器应该与目标的特征、探测机会窗口和环境相匹配。
定位。分为两步:首先确定一个潜在目标相对于战场其余部分的位置,然后以足够的保真度确认它是一个期望的目标,以发动武器打击。目标定位是指使用一个或多个传感器获取打击目标所需的足够精确的目标位置信息。然后,传感器必须准确识别目标,并确定它是否是敌方作战人员。
跟踪。跟踪目标需要保持并更新其位置和身份之间的紧密关联,这就是作战人员通常所说的保持对目标的“积极监管”。如果失去了对目标的积极监管,杀伤链就会中断,杀伤链过程会恢复到更早的步骤。
瞄准。目标瞄准步骤需要做出深思熟虑的决定,将目标分配到最佳的可用武器投放平台,为攻击做准备。做出这些决定的指挥官或战斗管理者必须考虑多个变量,包括可用的平台和武器,这些武器是否在期望目标射程内,想要对目标造成的影响,目标打击时间和机会窗口、威胁环境,用于攻击目标的平台的生存能力、成功概率和可能的后续行动。
打击。对目标进行打击包括对其进行动能或非动能攻击的决定和后续行动。这不仅仅是简单地向武器提供目标数据并释放武器。不管是动能还是非动能的相匹配武器,都必须在一个合适的打击作战区域来完成攻击。不同的武器有不同的物理打击区域和制导要求。如果武器释放到射程外,或者其制导方式被中断、被反击或不正确,则杀伤链失败。
评估。当武器击中目标时,杀伤链并没有结束。传感器必须评估打击的结果,以确定是否有必要再次打击,或者是否有必要采取其他后续行动。战损评估(BDA)能够确定部队任务的优先顺序以及在战场上实时调动部队、管理武器库储备、改变战场优先级并规划后续任务。如果杀伤链没有反馈到当前的任务线程执行或指挥官的计划周期内,它就是不完整的。
2、美军杀伤链的局限性
在战场上,对等大国正通过摧毁关键节点和效应器,阻碍网络、数据链和其他通信方式来减缓或降级美军的行动,导致不同美军部队之间行动的混乱和延误。在低强度冲突与约束较少的作战环境下具备极大优势的美军杀伤链,在高度对抗的对等大国冲突中不太可能取得胜利甚至生存。美空军目前杀伤链的明显弱点在于:
• 易受节点攻击影响。目前的美军杀伤链不具备抗损能力。例如,美空军过度依赖小型多功能机队飞机支持多条杀伤链,使得这些杀伤链极易受到一些关键节点损失的影响。此外,空军的小型机队无法提供足够的传感器、飞机、平台或武器来覆盖对等冲突所需的杀伤链规模和范围。
• 依赖于脆弱且经常是不兼容的网络。美军当前的杀伤链是僵化的,在有限的传感器、飞机或武器之间共享信息,信息共享手段选择范围狭窄且可预测。如果广泛应用的Link-16等美军数据链受到攻击,可能对多个杀伤链的完整性产生巨大影响。
• 不具备适应性。美军杀伤链功能节点(完成杀伤链步骤的物理平台)之间的关系相当固定,如果这些节点丢失或数据链中断,杀伤链将无法应用。
• 不适用于现代对等冲突。过去20年美军作战特征是集中化决策,这种方式无法应对现代对等冲突。当前的空中作战计划和任务流程可能会滞后于实时组合并指挥资产以创建杀伤链的需求。
3、未来作战中提供决定性优势的杀伤链特征
尽管美空军当前的杀伤链存在一些弱点,但它仍可以应对动态目标的挑战并为未来继续发展提供思路。如携带简易爆炸装置(IED)的移动地面车辆之类的移动目标只有短暂的易受攻击时间。美空军使用数据链将联合监视目标攻击雷达系统(JSTARS)之类的传感器连接到F-16之类的射手上,针对这种移动目标及时快速地构建和闭合杀伤链。这些时间敏感目标瞄准(TST)战术有效地开创了使用数据链和机对机数据交换实现优势的分散式杀伤链。
分解F2T2EA杀伤链过程的每一个步骤有助于空军计划人员了解独立的传感器、平台或能力如何以不同的方式联网,以创建协同杀伤链作战。诸如计算机处理、数据链和机对机数据交换等先进技术进一步提升了杀伤链作战速度,改善了目标监控,减少了误差并提高了效果精度。通过这些战术和技术,美空军能够将从最初发现时间敏感目标到实施打击的时间压缩到几分钟。
美国空军在开发分散式时间敏感目标瞄准杀伤链的同时,也在开发一个综合杀伤节点,即MQ-9“死神”无人机。通过将整个杀伤链集中到一个平台,MQ-9可以大大压缩完成打击的时间,挫败其目标逃避探测和作战的努力。为支持MQ-9作战而建立的特别情报团队和作战概念使该战机能够通过人员分析、交战规则和最终交战决策授权过程快速推进杀伤链。
美国空军要保持其杀伤链优势,就必须继续发展杀伤链,以对抗对手破坏美军杀伤链的关键节点、网络、关系和节奏的策略。对抗这种策略要求美空军研究如何在所有威胁环境下构建各种杀伤链。
对立的杀伤链代表两个交战方之间的竞争,而杀伤链优势取决于不同冲突的情况。此外,提供杀伤链优势的属性通常分为两类:一类是应对一系列不同情况下的各种挑战所必需的,另一类是保护杀伤链不受对手攻击的。
首先,杀伤链必须与物理战场空间、目标设置和敌方能力相关。如果军队没有合适的能力来解决这些作战问题,就无法闭合杀伤链。这些考虑因素与军队的兵力设计、战役战略、目标规划和作战概念密切相关。
第二,杀伤链还必须能够抵挡对手发起的毁坏、瘫痪或致使杀伤链失效的各种攻击。美军面临的杀伤链的攻击可以分为防御与进攻两种。防御手段可以包括:反介入/区域拒止(A2/AD)威胁,它迫使美军非隐身平台离开传感或武器投送的有效范围;伪装及诱骗,可能导致美军武器浪费;或是采用“射击并快速移动”的战术使美军杀伤链操作员无法获取精确的目标位置数据。进攻手段能够破坏美军杀伤链的攻击,可能包括致盲低地球轨道(LEO)空间星座,摧毁关键的多功能节点(如战斗和空中预警控制系统AWAC)或干扰Link-16以及其他数据链,以孤立美国平台,防止其共享信息来推进杀伤链进程。
为了克服这些不断发展的进攻和防御挑战,美空军必须提高其杀伤链的规模、范围、速度和生存能力。在实践中,美空军必须确定这四项需求下具体的能力目标。
杀伤链规模。规模是指作战系统在任何时间点生成和闭合必要数量的同时运行的杀伤链的能力。规模是两个因素作用的结果:一是作战空间中节点的绝对数量,二是它们如何整合以创建多个杀伤链。如果杀伤链是线性的,即单个节点一次只能支持一个杀伤链,那么作战系统的扩展能力就会受到限制。如果单个节点和效应器可以同时协作并支持多个杀伤链,杀伤链的数量将会显著增加。
杀伤链范围。范围是杀伤链系统跨越空间和时间的物理能力。杀伤链必须保证在必要的范围和整个战场区域内有效,并且要在要求的任务持续时间内有效。例如,在太平洋战区考虑到范围问题,需要使用轰炸机等远程打击平台而不是陆基火炮等短程平台。
杀伤链速度。速度指的是杀伤链能够先于对手拒止、干扰或破坏对方作战系统。在对手破坏之前完成从最初的探测到有效闭环的杀伤链过程。影响速度的因素包括传感精度、数据链延迟、处理能力、物理距离和节点空速。
杀伤链生存能力。生存能力是指杀伤链在受到攻击时保持其完整性和有效性的能力,能够抵抗敌方破坏,并且仍然能完成目标攻击。生存能力可能取决于单个效应器和节点,如隐形飞机和强大的通信链路,或者依靠其他策略来保持节点和链路丢失时杀伤链的韧性。
4、美空军建立未来杀伤链优势的思路
联合全域指挥控制(JADC2)是美国防部的一项计划,旨在发展美国针对其对手国家的杀伤链优势。为推动这一计划,相关人员在美空军部的作战网络下进行了一系列努力。作战网络是传感器、平台和武器相互连接形成作战系统的物理架构。美空军部作战网络包括指挥控制通信与作战管理(C3BM)企业,而先进作战管理系统(ABMS)则在C3BM体系之内。
美空军参谋长CQ Brown将ABMS描述为一个联合杀伤链,ABMS将“获取数据并放入云中,然后通过应用而不是按军种业务来访问数据”,这样,杀伤链就没有军种之分。具有适当的数据链和互操作能力,这种通用性可以为来自任何域与军种建制的任何传感器、平台、武器或其他能力创造机会,为杀伤链过程做出贡献。
在这个分布式或分散的作战网络中,F2T2EA流程的每一步可能由不同域的不同平台执行。例如,卫星传感器最初可能会探测并发现一个潜在目标,然后将该信息传递给机载传感器;机载传感器可以定位和跟踪目标,更新和维护目标位置和身份信息,然后将数据传递给地面作战管理节点;该地面节点将任务分配给一个武器系统,比如一架轰炸机,使其用适当武器攻击目标;在这种情况下,不同的传感器卫星甚至可以引导轰炸机武器到指定目标;最后,机载传感器可以进行作战损伤评估,帮助作战管理人员确定目标是否被摧毁或是否需要再次打击。
建立一个能够流畅打击目标的系统,需要部队规划者对战场空间物理及作战问题的判断,技术专家对作战网络的正确洞察,以及战斗管理者将一切整合在一起的经验。想要在对等对手冲突中取胜,联合全域指挥控制(JADC2)架构需要跨军种连接传感器、平台和武器,从而创建一个杀伤链“系统之系统”,并在规模、范围、速度和生存能力方面更具优势。
图1 未来杀伤链“系统之系统”方案
(1)规模
为了保持对对等对手作战的杀伤链优势,美空军需要增加其包括传感器、平台和武器在内的关键节点的数量和互操作性,以确保部队能够在高度对抗环境中将其杀伤链作战扩展到所需的水平。
增加节点数量。简单地增加空军在战场上可以投射和维持节点的数量和功能,就为其部队创造了增加杀伤链数量的机会。美国防部长肯德尔已经要求空军采购至少1000架无人机(协同作战飞机(CCA))和200架下一代空中优势(NGAD)战斗机用以未来作战。美空军部还应积极开发发射由数十甚至数百颗小型传感器和通信卫星组成的低轨星座,以进一步提高杀伤链的可扩展性。将美空军杀伤链系统与其他军种的传感器和平台更广泛地连接起来,将进一步增加支持跨军种杀伤链的潜在节点数量。但是,针对目标使用的实际弹药是不同的情况。虽然传感器和平台节点可能能够支持多个杀伤链,但空对空和空对地导弹、炸弹和其他武器通常专用于单个杀伤链。空军必须增加其武器生产和库存,以确保有足够的武器来实施对等冲突所需的数千个杀伤链。
提高跨杀伤链的互操作性。美空军作战网络不需要将在战场上作战的一切都连接到一起,或者与每个平台和作战人员共享所有数据。例如,地面移动目标通用作战图不一定需要与发射空对空导弹的作战人员共享。远程威胁的位置不需要共享给威胁范围外的无关战机。美空军部需要了解的是哪些节点与哪些任务相关,哪些数据必须在杀伤链节点间共享,以达成杀伤链作战所需的规模,而不会产生过多的冗余和浪费。
这意味着美空军的ABMS团队必须努力了解传感器、平台和武器的属性和功能,以确定它们与未来特定杀伤链的相关性。这就需要进行分析,将部队规划者、作战规划者和技术专家聚集在一起,确定美空军如何在未来战场上最大限度地增加杀伤链的数量。这类分析应确定哪些杀伤链资产将为其他杀伤链提供有用信息,以及它们应如何相互连接。空军还应该致力于建立机对机数据链,以连接杀伤链中的适当节点,从而增加杀伤链的数量。
图2 ABMS团队任务线程分解示例,其中,战斗机和协同作战飞机不一定服务于一条杀伤链
(2)范围
大量开发和获取远程武器系统与其他能力也将增加美国空军杀伤链的范围。设计用于战区作战任务的杀伤链要求将物理平台、武器和数据链的范围、任务持续时间和其他属性与战区规模相匹配,随后大量采买应用,为战区指挥官提供所需的杀伤链覆盖范围。这些数量对于实现和确保杀伤链作战的适当范围至关重要,尤其是在像印度-太平洋这种大型战区。即使单个平台可以支持多个杀伤链,平台数量不足也会限制杀伤链作战的范围,增加依赖于单个节点杀伤链的脆弱性。如果像第五代飞机这样的多功能节点没有部署足够的数量,它们将成为对手非常高价值的目标,并会严重削弱更大的作战系统。
增加物理杀伤链平台的数量和范围。美空军必须大量采买远程能力。数量是扩大杀伤链作战范围的关键,因为像战斗机一样的杀伤链系统,不能同时出现在多个地方。距离是杀伤链作战的另一个重要考虑因素,杀伤链作战必须跨越像印太这样大的战区范围。美国防分析人士预计,美空军新型B-21轰炸机不用补充燃油情况下,航程能够达到大约6000海里。根据美米切尔研究所对兵力设计要求的评估,美空军应该采购至少225架这种远程突防轰炸机,以达到在印度-太平洋地区作战所需的杀伤链作战范围。美国空军的NGAD空中优势战斗机部队也应具有足够的数量以及航程,使其能够攻击对手A2/AD保护伞之外的目标。B-21和NGAD将由无人驾驶和半自主CCA僚机伴随。CCA与B-21和NGAD合作构建和闭合杀伤链可以扩大B-21和NGAD的覆盖范围。这些平台每架次将携带多种武器,以进一步增加美军杀伤链的范围和规模。
实现可负担的大规模武器部署。更大的武器射程也增加了杀伤链可以覆盖的区域,有效扩展了其运载平台的覆盖范围。但美空军应该追求远程和中程武器的组合。射程为750~1000海里的远程武器对某些高价值对手目标非常有效,如固定的雷达站。然而,极远程的“敌防空区外发射的”导弹可能非常昂贵且是消耗品。美米切尔研究所的分析表明,射程在50~250海里之间的精确制导弹药可以由可重复使用的隐形战斗机和轰炸机大量投放,将有助于扩展美空军杀伤链作战的范围,压缩杀伤链时间,并实现对大型目标集的“可负担的大规模”打击。此外,与单目标、单用途地对地导弹相比,突防飞机使用中程武器可以覆盖的区域范围更大,因为单目标、单用途地对地导弹缺乏打击对抗区域深处目标的射程。
广泛扩展天基传感和网络。卫星和其他空间能力可以跨越地理范围和时间限制扩展杀伤链的范围。太空星座的独特属性之一是具有跨全球能力,可以为作战人员提供不受飞机航程和运行时间限制的战场视野。建立这些天基星座可以提供重要的空中移动或地面移动目标指示感测,以支持作战杀伤链,而且它们可以通过提供持续监视的方式做到这一点。例如,低轨星座中的大量卫星(节点)还可以与其他星座和轨道中的卫星合作,以确保对某个区域的持久覆盖。除了将杀伤链的发现、定位和跟踪功能扩展到地球上的任何区域,天基资产还可以提供连接杀伤链中所有节点所需的数据链,并根据需要在杀伤链之间共享信息。由于美国防部对通过通信卫星和其他空间资产提供实时连接的需求急剧增长,美空军已经决定在2024~2028财年投入12亿美元来开发这些能力。一旦进入轨道并与机载平台集成,美空军的天基传感器、通信资产和其他能力将成为其在高度对抗环境中进行空对空和空对地打击的远程杀伤链的支柱。
(3)速度
美空军还必须提高其杀伤链节点、网络、效应器和整个流程的速度,以保持相对于对手的优势。杀伤链速度就是杀伤链在从开始“发现”特定目标到“评估”打击效果的整个流程中的实施速度。闭合杀伤链所需的时间取决于其物理和信息组件以及流程的速度。在物理方面,这意味着一个平台或武器能够以多快的速度到达目标,或者传感器能够以多快的速度到达能够探测到潜在目标的位置。在信息方面,杀伤链速度指的是计算机处理数据的速度或数据链向适当的杀伤链节点发送信息的速度。在高度对抗的对等冲突中,战斗管理者需要确定所需的武器-目标配对,以及他们能够以多快的速度用可用资源构建一个ad hoc杀伤链,这可能比杀伤链的物理属性速度更重要。
在具有挑战性的行动中,提高杀伤链的速度对于成功打击高速机动的动态目标至关重要,针对这种时间敏感目标启动和闭合杀伤链的窗口可能在几分钟之内。速度之差直接决定杀伤链竞赛中作战的成败。
加快物理杀伤链节点的速度。在可行情况下,美空军应该继续通过提升物理组件速度来提高其闭合杀伤链的能力。下一代空射导弹的速度将比目前空对空或空对地导弹更快。F-35和B-21突防战斗机是加速杀伤链的另一种方式。因为突防战斗机可以在更靠近对抗地区的目标区域作战,它们可能比由敌防区外非隐形地面发射平台或飞机投射的远程武器更快地闭合更多杀伤链。
提升杀伤链网络速度。天基通信可以大大提高杀伤链运行速度,尤其是当杀伤链节点位于彼此视距之外时。美国空军未来的低轨卫星传输层将成为未来高度对抗战场上加速杀伤链进程的系统体系的重要骨干。扩散型低轨星座可以提供天基通信网络,支持远程和短程局部杀伤链作战。尽管低轨通信星座延迟不能像Link-16等视距数据链一样仅有数毫秒,但也不会发生地球同步卫星通信的秒级延迟问题。此外,先进的网络架构、激光通信和低轨星座处理能力可提供高达350 Mbps的瞬时带宽来支持杀伤链运行。相比之下,Link-16终端的瞬时带宽当前最大仅为14 Mbps。美军的首要任务是加速低轨通信星座的开发和部署,同时确保关键的远程传感器、平台和武器集成合适的硬件和软件来利用这种能力。
加快杀伤链流程进展速度。定位和识别目标,将其与正确的平台和武器配对,随后批准打击,这一流程速度取决于杀伤链的技术和人员组成。这些技术组件包括协助战斗管理者和指挥官的工具,如机载预警控制系统(AWACS)上的显示图或蓝军跟踪系统提供的通用作战图。杀伤链的人为因素速度可能取决于一些因素,如作战人员接受的条令和训练、其目标交战决策权的跨度、需要遵守的交战规则,以及战区指挥官的风险承受能力。
为了在对等冲突中加快杀伤链的速度,美空军应该开发自动化工具,为其空战管理人员提供融合、准确、及时的通用作战图,促进目标-武器配对和杀伤链构建。现今的空战管理人员面临着信息饱和风险。自动化杀伤链功能,如识别威胁和目标并对其进行优先排序,在考虑杀伤概率、威胁接近程度、燃料和武器剩余量等要素的基础上将目标和武器配对,可以大大降低空战管理人员的任务饱和程度。美空军ABMS团队应该与空战管理人员一起加快试验,开发他们在对等冲突中所需的工具和决策辅助手段,以及加速杀伤链过程所需的底层体系结构和作战网络能力。
改进杀伤链中的人为因素比改进他们所依赖的技术要困难得多,美空军需要协调组织成员关系,并制定适当的条令、训练、组织和政策来减少人为摩擦。
(4)生存能力
美空军需要增强其杀伤链的生存能力,以对抗对手破坏、削弱和击败杀伤链的努力。提高节点和网络的生存性与风险承受度是实现对等冲突所需的杀伤链韧性的两种方法。
提升节点和网络的生存能力。节点和网络的生存能力对美国杀伤链至关重要。在高度对抗环境中,要达到所需的生存能力,意味着杀伤链传感器、武器平台和弹药必须具有低可侦测性。需要减弱在对抗区域作战的雷达能量、热信号和其它平台辐射,以避免被对手预警和瞄准系统发现。为此,美空军使其隐形飞机和武器能够偏转雷达能量,在其表面涂抹雷达吸收材料,并采用巧妙的战术来确保其避开高风险威胁。除了这些隐形属性之外,杀伤链平台还可以利用速度、机动性和电子攻击来避免被发现并干扰对手的对抗措施。具有低截获概率/低检测概率(LPI/LPD)特性的数据链网络将成为高度对抗环境下韧性杀伤链的基线。同样,定向数据链、功率调制、跳频,甚至激光通信等不同介质或量子射频等不同技术,都可以增强整个网络的生存能力。
增加节点和网络耗损容限。美军未来杀伤链必须能够在对抗环境中生存,即使有一些节点或网络降级或丢失。增加杀伤链节点的数量和创建“自愈”网络是实现这一目标的关键。首先,一个有效的杀伤链系统必须有足够的冗余快速替换或绕开由于设备故障或对手攻击导致丢失的节点。这意味着在对抗战场上必须有冗余的节点可用。此外,替换节点必须是正确的类型,可与多个不同系统互操作,处于正确的物理位置,并连接到其他杀伤链节点和效应器。第二,自愈网络还必须是一个网状网,能够在备用网络路径上跳转数据,以确保杀伤链节点接收到闭合杀伤链所需的数据。
必须注意的是,网络可能是分散式杀伤链的致命弱点。尽管分散式杀伤链在规模、范围、速度和生存能力方面具有显著优势,但这种系统对数据链的依赖性极强。美空军必须发展适应对抗环境的韧性通信。美军及其盟军不能仅仅依靠强化数据链和通信链来确保杀伤链的优势,这一点虽然很重要,但也可能导致网络僵化、脆弱或变慢。在对抗战场空间中,第五代和第六代飞机将是确保杀伤链优势的关键,因为它们可以作为综合杀伤链节点,独立或作为分散式系统的一部分灵活地启动和闭合杀伤链。
5、美空军第五代战机在创建持久杀伤链优势中的作用
在冷战期间,美空军整合了其杀伤链,并增加了对一些先进技术平台的依赖,这些平台能够独立启动和闭合杀伤链,减少了对外部资产的依赖。例如,拥有先进有源电子扫描阵列(AESA)雷达的战斗机并不依赖机载预警控制系统(AWACS)来发现敌机,其敌我识别询问器和非合作目标识别能力能够明确识别雷达接触。美空军升级了其战斗机任务软件,以对抗对手的电子欺骗,先进战斗机携带的主动雷达制导导弹可以抢在对手发动反击之前完成打击,闭合杀伤链。虽然联合监视目标攻击雷达系统(JSTARS)和AWACS等其他系统增强了联合部队杀伤链的作战效能,但现代战斗机和其他作战飞机能够作为综合杀伤节点,极大提高了空军打击行动的韧性。
在20世纪90年代和21世纪初,美空军通过升级其战斗机,继续提高其杀伤链的规模、范围、速度和生存能力。例如,B-2的远程、大载荷和隐形能力允许其机组人员创造出前所未有的杀伤范围、速度和生存能力。F-22以超音速飞行的超巡航能力、强大的传感器、快速融合来自多个传感器信息的能力以及隐身能力使其飞行员在对敌闭合杀伤链时具有先手优势。但美国防部在20世纪90年代和21世纪初受预算的影响决定停止空军采办足够数量的F-22和B-2战机。
实际上,这种方案不应被放弃。第五代和第六代飞机会在现在和未来战场上提供关键优势。这些飞机能够在更大的作战系统中联网,第五代飞机将作为多功能节点,增加空军杀伤链的规模、范围、速度和生存能力。随着F-35和B-21战机加速生产,美空军应该维持其B-2和F-22战机并继续其现代化升级。简而言之,第五代飞机将成为美空军未来更大的作战系统的一部分,继续扩大杀伤链的优势。
(1)美空军应在近中期内寻求提高第五代飞机杀伤链规模的方法
为了增加未来10到15年内第五代飞机能够闭合的杀伤链的数量,美空军应该加速采购F-35和B-21战机,同时维持所有的F-22和B-2战机;使用适用于第五代飞机的更小、更先进的弹药;提高其数据链的互操作性;并快速部署协同作战飞机(CCA)以增加每架次战斗中可用的武器数量。
• 数量=规模。第四代飞机无法在一定风险程度下生存和运行,但第五代隐形飞机可以在对抗环境中闭合杀伤链。当这些先进的飞机作为综合杀伤节点运行时,它们在战场上可以提供的杀伤链的规模是线性的:杀伤链的数量相当于战场上飞机的数量以及每架飞机可以同时使用的武器数量。数量和可用性很重要。增加F-35和B-21的生产率和总数量将直接增加空军作战杀伤链系统的规模。
• 更小型的武器=更多杀伤链。一架飞机内部携带的武器越多,每架次飞机能闭合的杀伤链就越多。增加每架次的目标可能会对作战时机和结果有主要或潜在的决定性影响,特别是考虑到空军作战规模缩小的情况。然而,传统弹药体积庞大,弹头单一,这意味着每架次行动可携带武器数量较少,而且每件武器只能击中一个目标。通过开发和集成可以由第五代飞机内部携带的较小武器,空军可以增加单架飞机的总杀伤力。
• 提高数据链互操作性。第五代飞机共享信息,但其传送离机信息的数据链通常仅限于编队内。F-22的LPI/LPD机间飞行数据链(IFDL)和F-35的多功能先进数据链(MADL)信息共享仅限于各自编队内的少数成员,不能在战场上广泛共享信息。虽然F-35可以在Link-16上共享信息,但F-22只能通过Link-16接收信息。美空军长期以来一直希望增强B-2、F-22和F-35的连通性。将这些飞机的离机信息传送到对抗战场上或附近的其他飞机,对于增加这些飞机所能支持的离机杀伤链数量至关重要。
• 协同作战飞机(CCA)可以为第五代飞机提供额外武器
第五代飞机必须在内部携带武器以保持隐形,这限制了其每架次能够完成的杀伤链数量。美国防部长肯德尔打算在十年内开始大规模部署CCA,其中一些CCA可以作为“武器卡车”增加杀伤链的数量,以满足战场上战区指挥官的任务需求。
(2)美空军应积极开发采购先进的空对空和空对地弹药,并充分利用第五代飞机数据链来扩大杀伤链的范围
开发先进的空对空和空对地弹药对于增加第五代飞机可以闭合的杀伤链的距离、区域及持续时间至关重要。更小的中程(50~250海里)下一代精确制导弹药可以大幅增加第五代飞机的建制杀伤链范围。为了优化杀伤链的作用范围,第五代飞机还必须能够支持建制内杀伤链和机外杀伤链,甚至远程杀伤链。计划中的空军F-35战机Block 4升级将为这些分布式杀伤链提供所需的数据链连接。
• 部署可负担的大量武器。除了开发先进弹药,美军高层还应该考虑武器组合使用以提供所需的最优杀伤链范围。优先采购成本效益高的敌防区内/外发射的武器,是克服印度-太平洋地区距离限制、在大面积区域内实现必要杀伤链集中以及在对等冲突期间维持可负担的杀伤链的关键。
• 利用第五代飞机作为杀伤链突防节点。第五代飞机在对抗环境中响应实时事件的导航和机动能力,使它们能够填补杀伤链覆盖范围的空白,并弥补其他类型平台的不足,特别是在通信连接受到冲击的冲突早期阶段。在更脆弱的复杂远程杀伤链中断的情况下,它们也可以作为远程武器的备用方案。
(3)只有第五代飞机能够在全球范围和对抗环境中以作战相关速度闭合杀伤链
第五代飞机作战响应速度使其能够在全球范围内以相应的速度闭合常规杀伤链。例如,如果有必要,B-2可以从其作战基地出发在几个小时内在地球另一端闭合杀伤链,很少有其他军事能力能有这样的速度。在战役级,这些隐形飞机的敌防区内能力、先进感知和信息优势可以加速杀伤链的每一个步骤。
• 无可匹敌的响应时间。美空军的突防轰炸机在全球范围提供了战略杀伤链速度。隐形轰炸机作战半径超过3000海里,可以在几个小时内做出反应以震慑威胁或在战区产生效果。这种杀伤链速度在和平时期非常重要,因为没有其他能力预先部署到战区。
• 独特的敌防区内能力。第五代飞机能够穿透高威胁区域减少了战区指挥官的反应时间。穿透能力降低了其对目标区域的射程压力,减少了物理上闭合杀伤链所需的时间。这种属性尤其适用于打击移动和其他类型的短时目标。与这些目标的物理距离也很重要,因为投放后的武器飞行时间必须小于目标离开其位置或采取其他对抗措施的时间。
• 高效态势感知。战场感知直接影响杀伤链的速度。第五代飞机具有极其复杂的传感器、信息融合和极先进的人-机接口(PVI),加速了杀伤链的每个步骤,包括目标打击决策的认知要素。高保真、高可信度的战场感知使作战人员能够理解信息、做出决策、执行机动和打击行动。
(4)美空军应该推进第五代飞机现代化,以确保现在和未来杀伤链生存能力
作为可以独立启动和闭合杀伤链的综合杀伤节点,第五代飞机可以在高威胁和对抗战场上提供可生存的杀伤链。为了保持这种比较优势,美空军需要继续投资和改进其第五代飞机技术。
• 提高飞机的生存能力。空军应该继续投资于第五代飞机生存能力现代化,以确保它们能保持未来综合杀伤链节点能力,平台的生存能力意味着其杀伤链的生存能力。
• 提高武器的生存能力。尽管第五代飞机非常有效,但在武器投放后,这些武器在对抗战场上生存能力较低。提高武器的生存能力可能需要提高其速度,在设计中采用低侦测性材料和形状,并提高它们的机动能力,使敌人拦截它们的能力复杂化。无论是空对空还是空对地,提高弹药生存能力是当前和未来杀伤链生存能力的关键。
(5)第五代飞机有利于区域杀伤链和任务执行
作为独立、综合且网络化的杀伤节点,第五代和第六代飞机具备独特的能力来促进战场前沿区域杀伤链和任务执行。F-22在2000年代中期部署后不久就开始开创这些战术。美空军还使用F-22及其卓越的态势感知能力,在类似“北方边缘2021”作战演习中引导第四代战斗机指向目标并远离威胁。这些早期战术是通过VHF无线电进行协调的,F-22能够促进区域杀伤链和任务执行,提高了整个部队的杀伤力和生存能力。
美空军未来应该探索如何利用第五代和第六代飞机独特的物理、信息和组网特性,作为所有联合部队作战的杀伤链力量倍增器。就像当前F-22和F-35与第四代战斗机和E-3 AWACS配合使用一样,第五/六代飞机可以与F-15EX、E-7和空军ABMS中的其他能力配合使用,在对抗环境作战。只有第五代飞机可以在频谱降级或区域拒止时闭合杀伤链,能够在未来部队中继续保持韧性和决定性能力,在高度对抗战场上提供杀伤链优势。通信连接现代化项目可以进一步增强它们对杀伤链竞争的贡献。
(6)第五代战斗机是向下一代空中优势(NGAD)战斗机转型的桥梁
第五代战斗机将作为连接NGAD系统的桥梁,对美国空军的整体兵力设计非常重要。像NGAD这样的革命性新项目很少按计划进行,承包商还没有获得这一基础能力的生产合同。B-21轰炸机项目从合同授予到公开也花费了7年时间。因而,美空军需要保留其整个F-22兵力并推进其现代化,直到完全运行的NGAD系统以有效数量加入部队。由于F-35仍在生产,也应加速采办来增加其数量,以确保空军将提供战区指挥官需要的杀伤链能力,特别是在对抗区域。
尽管NGAD系统的许多信息都是保密的,但美国防部长肯德尔等发表的公开声明表明,NGAD可能不像以前的敏捷隐形战斗机那样是一个综合杀伤链。NGAD可能成为一个真正的多功能节点,它优先考虑连通性、信息融合、区域任务和杀伤链执行而不是综合杀伤链功能。第五代战斗机将继续开拓塑造NGAD作战所需的作战关系、依赖要素和战术。在正确的现代化道路上,继续发展F-22和F-35作战可以降低发展NGAD作战重要因素的风险,包括CCA应用概念和其他战术、技术和程序,有可能加速NGAD整合到部队中。
6、结论与建议
随着美空军向更加分散兵力设计发展,第五代/第六代飞机将是确保韧性杀伤链闭环的关键,因为它们能够在频谱对抗环境中独立完成F2T2EA流程。未来最有效的兵力结构并不是完全分散或完全统一的,而是由分散的系统混合组成,这些系统联网构成由ABMS管理的分布式杀伤链。作为该作战系统的一部分,第五代和第六代飞机将继续作为关键的多功能节点和综合的独立杀伤链闭合者。这种混合兵力将提供复杂性和韧性之间的最佳平衡。
虽然美空军目前的杀伤链在过去20年低强度冲突中证明了其有效性,但想在未来近对等冲突中取胜,必须发展其作战系统,以创建具有规模、范围、速度和生存能力优势的杀伤链。在未来,对手可能通过瞄准关键节点和网络、扰乱杀伤链的作战关系、延迟杀伤链闭环以超过美军战区指挥官的作战速度来实现作战目标。
美空军需要将其杀伤链发展成为一个能够在高强度对等冲突中取胜的作战系统。这并不意味着简单地强化或增加现有的杀伤链。当高级领导人和部队规划者考虑开发新的兵力设计、技术和作战概念时,需要重视杀伤链优势原则。杀伤链的规模和范围对于在空军必须作战时间内、在大范围战场上打击大量目标至关重要。规模和范围意味着这支未来部队的某些物理属性。航程范围、有效载荷、持久性和数量也是空军应该寻求最大化的属性。杀伤链速度是美空军必须考虑的另一个因素,这不仅意味着闭合杀伤链(从探测到实施和评估)所需的时间,还意味着空军可以连接和构建针对目标的实时ad hoc杀伤链的速度。简而言之,速度不仅包括执行,还包括构建。花费数年时间通过延长现代化周期构建杀伤链无法在竞争中超越对手。杀伤链必须能够抵御对手攻击。虽然平台、网络和武器的生存能力在这方面都发挥了作用,但杀伤链本身必须设计成在损耗和网络降级的情况下也能生存,特别是对于综合杀伤链或多功能节点的设计。
美空军应该在近期到中期以及更长期的兵力设计转型过程中采取一些行动来确保杀伤链优势。
(1)对空军的近中期建议
• 最大限度地提高F-35和B-21的生产率。F-35是美国目前唯一在生产的第五代飞机,现在和未来都可以提供杀伤链优势。为了在十年内实现杀伤链的规模和范围并降低风险,空军应该最大限度地提升采购F-35A的速度。B-21随后也需要类似的考虑。
• 积极投资于F-35和F-22现代化,提高其航程范围和生存能力,用其作为向下一代空中优势(NGAD)战机转型的桥梁。通过对所有F-22和F-35进行关键投资,空军可以提高其杀伤链的生存能力及其覆盖范围。美空军目前需要先进的杀伤链能力,为NGAD研发开创关键概念并推动这些概念的成熟化。
• 投资开发和大量生产适用于第五代和第六代作战飞机的先进、可生存的空对空和空对地武器。发展先进的、生存力强的武器将极大地影响美军杀伤链的规模和生存能力。增加第五代飞机每架次能够完成的杀伤链数量将对战役作战的时机和任务效率产生直接影响。提高这些武器的生存能力将解决杀伤链中最脆弱的部分,因为为过去非对抗环境设计的传统武器越来越容易受到先进空中力量和导弹防御的攻击。
• 规划并连接适当的传感器、平台和武器,以实现任务部队内部和跨部队之间的高效杀伤链。不是所有资产都需要一直连接在一起。当前的杀伤链是次优化的,因为这些杀伤链任务线程没有被很好地理解,并且经常没有被连接。空军应该更好地理解并把其部队连接成一个作战系统,这样就能增加杀伤链的规模、范围和生存能力。
• 发展先进的网络,投资于整个部队的通信连接能力。增强第五代飞机与其他飞机的连接和整个部队的打击能力,将使它们成为综合多功能节点,增加战区指挥官杀伤链作战的规模、范围和速度。
(2)对空军的中长期建议
• 创建自动化工具,支持空战管理者快速识别、验证、评估和构建杀伤链。分散式杀伤链给战斗管理者带来了巨大的复杂性,尤其是当每个节点的物理、位置和信息特征都在起作用时。在高度动态的战场空间中,作战管理者需要自动化或智能化的工具来帮助杀伤链做出选择,以实时明确目标-武器配对。没有这样的工具,杀伤链将是僵化、能力有限且缓慢的,无法在不断变化和对抗环境中做出反应。
• 加速协同作战飞机(CCA)的开发和部署,作为第五代和第六代飞机作战系统的一部分。通过增加战场上平台的绝对数量,CCA有潜力增加空军第五代和第六代杀伤链的数量和范围。数量也为这些杀伤链提供了生存能力,因为这些系统系列编队可以通过轻度或中度损耗来保持杀伤链的连续性。
• 开发并发射天基传感和数据传输层。高度扩散型低轨传感和通信层对于赢得与对手的杀伤链竞争至关重要。太空域分布有大量传感和通信星座卫星所带来的独特能力,可以极大地提高空基杀伤链的规模、范围、速度和生存能力。
• 加速下一代空中优势(NGAD)战机的发展,使其成为高度对抗战场上先进的多功能节点,并快速和大量采购该系统。NGAD系统将成为美国空军未来部队和作战行动的基石,它将增强实现杀伤链优势的所有要素。目前来看,美空军针对此项目的投资不容乐观,需要大量开发和部署NGAD系列系统以及F-35和B-21。
上述建议指出了美空军部应该继续努力的方向,以提高美空军今天及未来的杀伤链杀伤力。这些建议并不是简单地通过替换现有军力就能实现的“快速解决”方案,美国防部高级领导人在发展未来兵力设计时,必须考虑如果丧失杀伤链优势,可能会对美国及其盟国的国家安全带来长期的灾难性影响。
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