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美国低成本可消耗无人机发展脉络分析

Analysis on the Development Context of Low-Cost Expendable UAVs in USA

刘成     2025年06月18日

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在当前迅速演变的全球安全形势下,低成本可消耗无人机的兴起标志着军事技术领域的一次重大进步,这一趋势不仅仅体现为单一领域的突破,而是涵盖政治、经济、军事和技术等多个层面的深刻变革,是多种宏观因素交互作用的结果。上述相互作用在美国低成本可消耗无人机的发展中体现得尤为明显。

 

在21世纪的军事变革中,低成本可消耗无人机的兴起标志着一个新时代的到来。这种技术的推进背后涉及多层次的因素,包括军事需求的演变、技术的快速进步、经济预算的考量、作战理念的更新以及“大国竞争”的压力。特别是在近期的俄乌冲突中,低成本可消耗无人机展示出了前所未有的重要性和影响力。作为全球顶尖的军事强国,美国在无人机发展的历程上已有深远历史,其对低成本可消耗无人机的投入引发了广泛关注和讨论。


政治、经济、军事和技术(PEMT)战略情报分析模型是一种常用的工具,其将宏观环境分为政治、经济、军事和技术4个主要因素,并评估这些相互关联的因素对组织或者企业产生的影响。本文在对美国低成本可消耗无人机及其动力的特点和发展趋势进行简要分析的前提下,借助PEMT战略情报分析模型,从政治、经济、军事和技术等方面剖析发展动机和背后逻辑,并对未来发展方向作出精确认识和合理预测。

 

美国低成本可消耗无人机的概念及发展现状


低成本可消耗无人机是一种专为在对抗性环境中进行有限架次飞行而设计的低成本无人驾驶飞机。随着美国空军的开发和测试,这些飞机整合了各种自主作战能力,主要体现出以下几个特点。


一是低成本。美国空军凭借新式和灵活制造技术,利用小型先进涡轮发动机,模块化部件和其他尖端技术,大大降低了无人机制造的成本和时间(可能低至数周)。并且,无人机不需要像有人飞机一样经常执飞进行训练或保持飞行员的熟练度。


二是可消耗。美国空军使用“可消耗”描述具备低成本、高可靠性和拥有一定的耐久性等特点的新型无人机。与载人战斗机和轰炸机等高价值空中装备不同,可消耗无人机的部件便宜得多,其全生命周期不过数年甚至只有数月。故在低可探测性上的设计要求不高,对机载多源信息整合也并无要求。


三是可重复使用。该特点是指具备有限寿命和有限出动架次的装备。较为著名的可重复使用无人机有XQ-58A“女武神”、忠诚僚机和“小精灵”(Gremlin)。

 

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澳大利亚忠诚僚机概念

  

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C-130发射并回收“小精灵”无人机

  

四是模块化。与传统武器系统(如战斗机和轰炸机)不同,低成本可消耗无人机采用高度集成的传感器、数据链和其他任务系统来执行多种功能。美国空军的目的是部署无人机系统簇,这些无人机可以通过适应性开放式架构和“即插即用”的设计理念进行定制,以满足不同的任务要求。


五是人工智能驱动。人工智能技术的进步将大大增强无人机应对未知威胁和突发情况的能力,这与军队现役的由地面指挥人员控制的远程遥控飞机(RPA)大相径庭,前者可借助人工智能实现自主作战。


鉴于上述特点,其动力系统也随之展现出与之相匹配的发展趋势:小型涡扇发动机、电推进系统和混合动力系统各显其能。小型涡扇发动机被广泛应用于无人机中,如航空喷气-洛克达因(Aerojet Rocketdyne)公司的产品,以其结构简单和高推重比成为理想的选择;与此同时,电推进系统因成本低、维护简单也逐渐用于短程物流无人机,如Zipline公司正在尝试使用电推进系统进行短程、低成本的任务;美国还在研发混合动力系统,利用内燃机提供高推力,并在巡航或低声特征任务中切换为电动,如克雷托斯(Kratos)公司的 XQ-58A “女武神”,采用涡轮发动机履行高亚声速长时间航程任务,具备模块化设计和低成本优势。

 

政治上:美国研发低成本可消耗无人机是适应大国竞争的“务实”选择


冷战结束以来,美国的全球安全利益面临着越来越严峻的挑战。朝鲜和伊朗不断追求远程战略导弹的能力,对区域乃至全球安全构成了潜在威胁。同时,所谓的“伊斯兰国”(IS)、基地组织以及其他非国家行为体以不同形式继续策划对美国及其盟友的袭击。这些挑战无疑令其担忧,但在当前地缘政治格局中,美国最大的关切仍然集中于中国和俄罗斯这两个战略对手。在台湾海峡和波罗的海等关键地缘战略地区,中国和俄罗斯通过部署复杂的反介入/区域拒止(A2/AD)武器系统,正在显著改变地区的军事力量平衡,其强大的本土防御能力使得美国在施展空中和海上力量时面临重重障碍。


因此,尽管部署下一代战斗机、轰炸机,以及其他先进军事力量对于抵消这种战略威胁至关重要,但美国实际上面临着诸多限制。随着部队规模的逐步削减,加上经济制约下的现代化资金不足,美国军方在过去几十年中未能完全实现其所需的军备和战术转型,因此,研发和部署低成本、可消耗的无人机成为一种务实的选择。这并非仅仅是技术上的创新,更是一种适应多变地缘政治形势的战略调整,意在填补传统力量投射中的空白。


在俄乌冲突中,无人机技术已成为军事战略中的核心要素。2023年8月,美国国防部启动“复制器”项目,计划于2年内部署数千个低成本、可消耗的无人作战平台。这一战略实际上是美国意在应对印度—太平洋地区的挑战,特别是中国的数量优势。该项目标志着美国军事策略的转变,通过快速开发和部署无人机系统,维持全球竞赛中的主动权,到2025年,美军预计将部署千架“弹簧刀”600型自杀式无人机。

 

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“弹簧刀”600型自杀式无人机

  

通过引入这些灵活的无人战斗平台,美国有望在有限预算内增强其全球投射能力,提升战略响应的灵活性,以更好地维护其在全球的安全利益。这样的举措不仅能在一定程度上破解中俄的本土优势,也为美军提供了多重威胁环境下的操作弹性,使其在未来的军事对抗中更加游刃有余。

 

经济上:美国研发低成本可消耗无人机是预算受限的“折中”之举


历史上,美国应对战略对手带来的压力主要依靠两种方法:一是在和平时期进行断续的军备建设,二是在面临危机时依靠美国工业界的紧急“产能爬坡”来快速解决问题。然而,现代战斗机和其他高端军事装备的生产复杂性极高,这种产能爬坡需要花费数月甚至数年才能实现。因此,单纯依靠这种突发性生产来填补美国空军现有装备的不足显然是不可行的。


以F-35战斗机为例,其生产周期长、技术要求高,即便是运作成熟的洛克希德-马丁(洛马)公司,在新冠疫情前的年产量也仅能达到约130架,而疫情的影响进一步加剧了这一问题,导致航空工业整体供应链的延误和中断。据美国国防部数据显示,受疫情影响,供应链瓶颈导致某些关键零部件的交付滞后,直接影响了生产进度。更重要的是,美国国会在疫情后振兴方案中的国防预算上止步不前,使得两种传统应对手段都显得不再可靠。


在此背景下,美国军方不得不探索新的战略路径,即“折中”之路。在现有预算框架内,通过优化资源配置、研发低成本无人机,不仅可以维持军队的当前战斗力,还能逐步增强其力量投射能力。这些无人机系统的成本效益模式使其在数量和灵活性方面具有显著优势,可以在高对抗环境中补充和倍增现有的战斗力。


无人机的应用和部署在现代战争中展现了巨大的潜力。根据一份来自兰德公司的报告预测,到2030年,无人机领域的投入将达到全球军费支出的10%左右。在美国,尽管面临预算压力,但仅在2020财年就有高达40亿美元拨款专门用于研发和采购无人系统。这种投入不仅能在短期内提升作战效能,更能在未来提供技术创新和战术转型的基础,以应对日益复杂的全球安全环境。


通过精准的战略投资,美国有望在不超支的情况下,保持甚至加强其全球军事优势,进而在瞬息万变的国际局势中,灵活应对来自中国、俄罗斯等国的挑战。

 

技术上:美国研发低成本可消耗无人机是“颠覆创新”之举


美国在低成本可消耗无人机的研发中,充分利用了多项技术的突破与集成,显著提升了无人机的性能与作战能力。首先,传感技术的进步赋予无人机强大的感知能力。现代无人机配备了光学、红外、雷达等先进传感器,能够在复杂且多变的战场环境中精准识别目标并执行任务。不仅如此,高效的通信系统和自主的网络技术使无人机能够实现群体协同作战,通过网络互联实现数据的快速共享与决策,显著提高了任务的实时性和准确性。


同时,材料科学和动力系统的创新为无人机的发展提供了有力支持。新型复合材料和轻量化材料的应用提高了无人机的续航能力,并降低了整体造价,使其更加经济和实用。在电源和推进系统方面,电池技术的提升和推进系统的优化使得无人机的飞行时间和航程得到了显著增加,这对于长时间作战或执行远程任务尤为关键。


此外,自动化制造与精益生产技术的应用有效降低了制造成本和周期。通过模块化设计,无人机的部件更易于替换和升级,提高了维修效率和适应不同任务的能力。这些技术的协同创新,促进了无人机系统在现代军事中的重要地位,使其成为不可或缺的作战力量关键环节。

 

军事上:美国研发低成本可消耗无人机是军事理论和未来作战模式演变的产物


低成本可消耗飞行器是未来构建质量与数量并优的空中优势能力的重要基础,是军事理论与未来作战模式演变的产物。美国空军在开发低成本可消耗无人机过程中主要运用了非对称集群作战和马赛克战两种战略思想。


非对称集群作战思路:兵势之大小,胜负之关键


卡尔·冯·克劳塞维茨的《战争论》被誉为西方近代军事理论的经典之作,对近代西方军事思想的形成和发展起了重大的作用。克劳维茨提出了军事艺术最一般的原则是兵力数量上的优势。美国空军在《认识天空博格计划和低成本可重复使用无人飞行器前景》战略报告中指出,“我们得牢记,战斗规模是战争的一个重要原则,我们必须把大量的军备投放到飞行员的手中,这样才能实现主宰。”


无人机的成本够低,故可部分解决建设美国空军战斗规模带来的赤字问题。虽然无人机无法取代第五代隐身战斗机,但是空军也不太可能承担得起所需的全部高端军备。而且,数量本身也很重要,只要实现大规模部署,美军指挥官就可以同时在战场的多个区域使用无人机,来破坏敌军战斗节奏、压制防空力量、阻碍兵力集结。


利用小型化、低成本的无人设备集群作战,是典型的非对称作战思路,可以弥补传统作战能力的不足。美军近年来在小型化、低成本无人设备技术上投入了大量资源,以加强其战场作战能力。其中一个显著的例子是“蜂群无人机”项目,该项目旨在利用众多廉价的小型无人机进行协同作战。2017年,美军进行了一次测试,利用超过百架微型无人机组成的蜂群成功展示了自主编队、集体决策和自我修复功能。这些无人机能够独立识别目标并执行复杂任务,体现了美军在利用无人集群技术应对未来战场挑战方面的创新。


此外,美军在“陆军远征战斗车”计划中也集成了小型无人设备。这些无人机系统被设计用于提高地面部队的作战灵活性和态势感知能力,通过遥控和自主操作方式,增强士兵在城市和险恶地形中的情报收集和侦察能力。小型无人机提供的实时情报不仅缩短了决策时间,还提高了任务的总体安全性和成功率。这些技术的发展显示出美军在现代作战中对低成本、高效益无人设备解决方案的重视。


马赛克战:散则成网,聚则成刃,以变应变,制敌机先


马赛克战是美军近年来提出的一个革命性作战概念,突出强调分布式作战和多域统合运用。这个概念将各类作战要素视为马赛克碎片,这些碎片不仅仅包括传统的武器平台和兵力编队,还涵盖了先进的传感器和智能指控系统。通过构建一个动态且弹性的通信网络,这些碎片能够实现信息共享和协同行动,形成一个灵活机动的作战网络。这种网络不仅强调不同作战单元之间的功能耦合,还力求在物理和功能层面上实现高度的分散化和自治性,以应对不断变化的战场环境。这种创新的作战方式旨在提升己方力量的适应性和生存能力,同时增加敌方在决策时所面临的复杂性和不确定性,使其难以有效应对。


在实际应用中,马赛克战试图打破传统作战体系的固定编组和刚性结构,强调利用小型、低成本的平台进行关键任务的部署和执行。美国空军研究实验室(AFRL)在2020年6月发布的“天空博格人”概念视频中,首次亮相了这种作战模式的实际应用。视频展示了有人驾驶飞机在后方进行控制指挥,而在前方和中间则部署可消耗的忠诚僚机以及消耗型无人机集群。这些无人机集群在任务执行中充当先锋,承担最危险的任务,使得有人平台能够在较为安全的距离进行指挥,这种配置大大提高了任务的成功率和平台的生存能力。


实际上,马赛克战这一概念的提出和发展,深刻反映了美军在面对未来战场的复杂挑战时所采取的创新战略。2017年,美国国防预先研究计划局(DARPA)首先提出了马赛克战的概念,旨在打破传统的合成作战模式,通过灵活自主的作战单元来应对敌人的非对称威胁。从那时起,美国各军种不断在不同领域内推进这一概念的应用,通过在不同作战领域分散作战功能,形成模块化的作战单元,美军力图将迅捷的联合多域作战能力转化为实际战场优势。这样的发展不仅使得部队能够更为快速地响应突发情况,还提升了整体作战效能,成为美军保持全球军事优势的重要一步。

 

结束语


低成本可消耗无人机不仅仅是美国“科技树”上的一个分支,而是其综合作战能力建设中的重要组成部分,反映了美国对未来军事冲突形态的思考和准备。低成本可消耗无人机在美军未来作战体系中的强势崛起体现了以下两方面的军队建设思路的博弈:“少而复杂”与“多而简单”。越南战争以后,美国一直倾向于优先考虑“昂贵而精致”的系统,以最大限度发挥功能最强大的平台的效能,而“复制器”这样的计划专注于“多而简单”的小型无人平台,定位于小型、智能、便宜且可以大量装备。但是这并不意味着美国在全面转向更轻便灵活的小型无人作战平台,美国仍然受益于大型、精致、昂贵且数量少的平台,两者是相互补充、相互配合的关系。


对于我国而言,从美军的发展策略中可以获取诸多启示。首先,应充分认识到无人机和无人平台在现代战争中的重要角色。然而,同样重要的是,需要辩证地看待其所构成的威胁。无人机的确在战术层面提供了新的可能性,但在“大国冲突”背景下,真正决胜的往往是综合国力,尤其是先进的工业制造能力。因此,中国需要在保持技术追赶的同时,重视构建完备而强大的工业基础能力,以在多种作战形式中形成全面对抗优势。因此,务实的策略应包括对无人机系统的合理评估与发展,以补足当前军事力量体系的短板,并通过强大的工业与技术基础提升整体作战能力。面对国际军事技术竞争,既要警惕“照搬”美军策略中可能的陷阱,也要避免对技术发展路线盲目乐观,这种辩证、谨慎的态度将有助于我国在复杂多变的国际博弈中保持长久竞争力。


(刘成,中国航发四川燃气涡轮研究院,工程师,主要从事航空发动机科技情报研究)

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