2009年3月13日星期五

未来作战系统初探





美国陆军为宣传 FCS 而设计的海报
美国陆军供图
美国陆军为宣传未来作战系统

而设计的海报。
未来作战系统(FCS)计划是一项重大军事技术,旨在让美国陆军为现代战争做好准备。当前规划表明它将是美国历史上开支最大的一项军事计划,设计与完成这项计划需要几十年的时间。为了使FCS可以运转,必须开发各种硬件、软件、网络和集成方案,这是一项极为复杂的工程。

陆军希望在整个战场(包括陆、海、空)占据主导地位。为了实现这一目标,陆军需要各种类型的装备。陆军必须将这项计划的运作与其他军事部门联系起来,其他国家/地区的军队也可能会加入这项计划。


FCS是“系统的系统”,因为它实际上由18个单独的系统构成。每个系统都是一种类型的装备,如无人操纵炮车、有人操纵坦克或指挥和控制车辆。有时也将FCS称为“18+1+1”,其中的两个“+1”分别代表网络和将使用这些系统的士兵。如果陆军只是简单地修复一下军事硬件,然后设计出18种新型作战和后勤装备,那么只能称之为一项大工程。从头开始设计所有18种装备以及将所有装备联系起来的架构,这一点才使FCS成为真正的开创性方案。


那么,为何陆军要承担如此浩大的一个工程呢?军事专家认为,这是由于战争的性质正在发生变化。类似于二战期间爆发的大规模领土作战将会消失。军队可能面临分布于广泛区域的叛乱和小规模冲突。未来的军队需要具备尽快部署和重新部署的能力。为了达到这一目的,FCS有四个主要目标:



  1. 提高战略机动性
    携带大型笨重装备的军队需要数月才能部署完毕,因此无法快速地做出反应或处理所有紧急的问题。有些军事分析家称这种现象为“钱包中装满了面值为20美元的钞票,而碰到的却是许多只需5美元就可以解决的问题”。
  2. 缩减后勤规模
    后勤规模指维持部队运转所需的支持人员、燃料、部件和弹药等。长供应链、大型燃料补给车辆以及设立大型维修场的需求都不利于机动性的发挥,从而使得军队易受到攻击。
  3. 降低运转和维护成本
    开发基于同一基础结构的多种装备,这样便于替换部件并使得维护人员在接受同等培训的情况下可以修理更多类型的装备。这还有助于缩减后勤规模并增加机动性。

    陆军关注更小、更轻的运载工具,因为这些运载工具更快捷、机动性更好。这些装备不再使用笨重的装甲,而是采用隐形策略和较小的外形来减少伤亡。较轻的运载工具更易于运输,耗费的燃料也更少。陆军将与其他军事部门和其他国家/地区合作,共同研制这一系统。这使得与盟军通信的能力成为未来战争的关键因素。


  4. 提高杀伤力和生存能力
    未来的士兵需要摧毁目标并在战斗中求得更大的生存几率。这可以减少任何特定战斗中所需的装备数量,降低对大量增援部队的需求,并且可以减轻医疗和维修单位的负担。

接下来,我们将介绍陆军是如何计划应对这些问题的。
网络是未来作战系统的核心。它可以使每个作战单位与其他作战单位共享实时信息、协调行动并迅速、准确地对战场情况做出反应。以网络为中心的战争是一个相对较新的概念,它将FCS的其他要素所带来的一切优势整合起来。例如,对于一个可以迅速部署和快速行动的坦克排,如果所发出的命令被延误或者不够明确,或者指挥者缺乏充分的信息以在最短的时间内做出正确决定,那么此坦克排在战争中将没有丝毫优势可言。网络正可以保证命令的迅速传达。


以网络为中心的战争改变了指挥者观察其军队的方式,即不再强调数量上的竞争(我方由3,000名士兵组成的部队可以击败你方仅由1,000名士兵组成的部队)——美国陆军将成为许多部分可以轮换并适应迅速变化形势的实体。它可以在整个网络中实现信息共享。







联合战术无线电技术


网络由多个部分组成。联合战术无线电系统(JTRS,通常称为“Jitters”),设计用来取代使用各种频率和加密方法的庞杂无线电系统。它使得美军的所有部门可以使用同一系统从陆海空实现彼此之间的交流。不过,批评人士发现取代旧的模拟无线电技术(其中许多技术根本不旧,刚刚采购用来在中东执行军事行动)的JTRS计划过于雄心勃勃,几乎无法实现。如今,作为追加的通信项目,JTRS仍处于研制阶段,它将作为士兵通往整个FCS网络的“网关”。


系统通用操作环境系统SOSCOE)是一款使各种系统可以无缝运行的软件。需要大约3,500万行代码才能正确编写出SOSCOE。此操作系统专门为陆军研制,是Linux和一款基于Intel的操作系统的混合体。


WIN-T系统是一个将连接到FCS系统上的数据传输系统。WIN-T将使用激光卫星和更多传统地面网络。WIN-T系统基本上是一个战术互联网,它可以保证快速运动的作战单位与军事行动的领导者之间的通信。WIN-T不仅必须提供大量带宽来传输FCS将生成的所有信息,还必须非常坚固耐用,足以应对战场上的严酷环境(参考)。


不断变化的需求


战术机动性需求使陆军开始关注如何设计出更轻、更快速的作战工具。当今的主战坦克M1 Abrams的重量为65到70吨,具体数值取决于它的配置。其前装甲可以阻挡任何现有反坦克武器的攻击。但是,下一代弹道武器的攻击力将非常巨大。陆军不希望为坦克配上更厚的装甲,导致坦克变得更重、更缓慢,而是倾向于设计出重20吨的坦克。这些未来的坦克将使用超现代技术(有些技术实际上尚未出现)来对抗反坦克武器。


新型装甲材料是该计划的一部分,而且坦克还将具有小信号——这一特点将使坦克更难被发现和击中。主动悬架系统使坦克可以“蹲伏”到一个非常低的位置。部队将采用主动对抗措施,例如通过烟幕来模糊敌方视线,或者采用可拦截敌方炮弹的小火箭弹。







M1 坦克
美国国防部供图
M1坦克的重量在65到70吨之间,其前装甲可抵御大多数反坦克弹的攻击。但是,陆军希望建造更轻、更小的坦克,这样无需厚重的装甲就可以避开敌方。


根据新闻报道,“陆军转变的需求包括能够在96小时内将一个具有作战能力的旅部署到世界上任何地点、在120小时内将一个师、在30天内将5个师部署到位”(参考)。提高战略机动性的一种方式是让更少的士兵完成更多的工作。这将延续已持续数世纪的一种趋势。在葛底斯堡战役中,盟军阵线有数公里之长,并有约6个兵团驻守。一位普通的游客只需一个下午就可以从阵线的一端走到另一端。而在冷战期间,大约同等数量的北大西洋公约组织(NATO)军队(和特殊兵种)却遍及了整个德国内部边境——当然不可能在一个下午的时间内走完这样的距离。


FCS通过使用无人操纵运载工具、无人操纵武器平台和机器人哨兵,可以在更大范围内部署军队。有人操纵运载工具需要的人员数量将会减少——FCS坦克将只需要两名人员,而M1需要4名,二者形成了鲜明对比。







勇士 UAV
美国陆军供图
勇士(Warrior)无人操纵飞机的原型是一款柴油动力飞机,

无需特殊燃料。


陆军希望将装备所需的燃料量减少30%。例如,为M1 Abrams提供动力的燃气轮机使M1 Abrams具有强劲动力和接近72公里/小时的速度,但它消耗的燃料也是相当惊人的。为FCS研制的运载工具和坦克将可能采用某种电子混合发动机,这样可以同时提高扭矩和燃料效率。


在下一部分中,我们将了解有关这些运载工具以及为FCS规划的其他运载工具的更多内容。FCS项目包括多种空中和地面运载工具的设计和开发,其中许多属于无人操纵和自行控制。这些运载工具中的大多数目前还不存在,但是承包商已经开始研制并展示了一些原型。其中有几款工具已经在伊拉克投入使用,承担处理炸药和执行市内侦察的任务。


无人看管地面传感器(UGS)


这些小传感器阵列类似于《星球大战》中的机器人(Droid),只是它们的机动性没有那么好。在士兵或者机器人运载工具部署这些传感器之后,它们能够停留在适当位置并开始工作。这些工作可以包括保卫周边地区、检测化学药品或者放射性材料、在通信链中提供链路、锁定其他作战单位要攻击的目标,以及通过引导人们朝某个方向前进来协助拥挤控制。此外,还可以打开或关闭这些设备,以方便友军通过该地区。







Swarmbot是iRobot与DARPA联合开发的UGS原型。这些自行操作的机器人可彼此交流并作为一个团队来执行作战任务。
iRobot Corporation供图
Swarmbot是iRobot与DARPA联合开发的UGS原型。这些自行操作的机器人可彼此交流并作为一个团队来执行作战任务。


非瞄准线发射系统(NLOS-LS)


这些系统将随设施齐全的预装件一起提供,包括一台计算机、一个用来与网络连接的通信系统,以及15枚导弹。士兵可以通过遥控方式向导弹发出发射命令,并可在导弹发射后进一步修正目标定位。


智能弹药系统


类似于无人看管地面传感器,这些机器人作战单位可部署到某个地区并利用压制性武器来守卫该地区。这样可以为分散部队提供帮助,有助于组织战场并迫使敌方部队进入己方希望其进入的位置。


无人操纵飞行器


FCS计划设计四种不同级别的无人操纵飞行器(UAV):



  • I级UAV的重量不到7公斤,可垂直起飞和着陆,并可提供情报、监视和通信中继功能。它可以遥控且便于携带。






    2005年9月21日在马里兰州的阿伯丁举办的FCS表演期间,一位无人操纵飞行器操作员正在为I级UAV的起飞做准备。
    摄影师:Steve Harding
    美国陆军供图

    2005年9月21日在马里兰州的阿伯丁举办的FCS表演期间,一位无人操纵飞行器操作员正在为I级UAV的起飞做准备。


  • II级将从运载工具上部署,可在空中逗留2小时,活动范围约为16公里。根据陆军的FCS网站,II级UAV可“利用侦察、安全/预警、目标捕获和指示来支持步兵和机动作战系统连队指挥者”。
  • III级UAV将看起来像一个小型简化飞机。它无需专用机场即可起飞和着陆,并且飞行时间和飞行距离均超过I级和II级UAV。
  • IV级将是无人操纵直升机,可在空中停留并在最多24小时的时间内负责75公里范围内的监视。






Fire Scout Apache,一款自行控制的IV级UAV,由诺斯罗普·格鲁曼公司为美国陆军的FCS计划研制。
诺斯罗普·格鲁曼公司供图
Fire Scout Apache,一款自行控制的IV级UAV,由诺斯罗普·格鲁曼公司为美国陆军的FCS计划研制。


装甲机器人运载工具(ARV)


采用这些机器人坦克是FCS最具开创性的工作之一。这些装备将通过遥控来执行任务并可提供有人操纵坦克装备的许多功能。它们将为部队提供直接火力、反坦克火力和视野外火力支持。ARV还将提高部队的疏散能力。


小型无人操纵地面运载工具(SUGV)


这些作战装备已在伊拉克战场上投入使用了。Talon机器人和Packbot曾参与炸药处理和执行城市侦察任务等重大行动,未来的型号将具备攻击能力。







“Talon”于2005年1月6日由驻扎在伊拉克巴格达的184th EOD Robotics Team首次使用。
摄影师:专业军士Jonathan Montgomery
美国陆军供图

“Talon”于2005年1月6日由驻扎在伊拉克巴格达的184th EOD Robotics Team首次使用。


多功能实用工具/后勤设备(MULE)


MULE将是FCS中广泛应用的设备。这辆两吨半重的卡车可以遥控,也可作为前面受控运载工具的从动装备。除牵引设备之外,MULE还有扫雷配置和轻型攻击配置。


Crusher,一台自行控制的无人操纵地面运载工具,由卡内基·梅隆大学研制,从本质上讲,它是一个MULE原型。它可携带武器并在载有3,600公斤货物的情况下从1.2米高的垂直墙面上越过。若要了解详细信息,请查看破碎机介绍


机动战斗系统(MCS)


除了网络之外,MCS可能是FCS中最重要的硬件部分。MCS将替代M1 Abrams主战坦克,并利用速度、态势感知和超长射程的120毫米口径的武器(可避免近距离对抗)来保持相对较高的存活率。其20吨的重量意味着许多MCS装备都可通过C-130运输机来运送。如有必要,它们也可通过帆伞运送到目标位置。


在减少运行和维护成本的同时丰富车(舰)队的功能:



  • 步兵运载车(ICV)
    除两名工作人员外,ICV还可以将9名士兵运至战场。它可以携带这些士兵的所有装备,提供网络连接,并利用一个口径为40毫米的武器来保护自己。
  • 非瞄准线火炮(NLOS-C)
    此装备将是一个可移动的远程大炮。
  • 非瞄准线迫击炮(NLOS-M)
    此装备类似于NLOS-C,但它将使用迫击炮而不是远程大炮作为武器。这将使其可以为步兵提供近距离支持,并利用精确射击来摧毁极度危险的目标。






    FCS 非瞄准线迫击炮 (NLOS-M)
    美国陆军供图
    非瞄准线迫击炮


  • 侦察和监视车(RSV)
    RSV是一款高科技侦察设备,配有许多传感器、无线电频率拦截器、化学检测器和通信连接装置。
  • 指挥和控制车(C2V)
    C2V是供军队指挥者使用的移动战场总部装备。此运载工具可为战场指挥者即时提供做出决定所需的全部网络连接和情报分析工具。
  • 医疗车——治疗(MV-T)和撤退(MV-E)
    通过这些运载工具,医疗人员和外伤专家将可以随作战单位一同调遣,这样他们可以更接近战斗,从而能够更迅速地为受伤士兵提供治疗和让受伤士兵安全撤离。






     FCS 恢复和维护车 (FRMV)
    美国陆军供图
    FCS恢复和维护车(FRMV)


  • FCS 恢复和维护车(FRMV)
    FRMV将主要用来运送修理和维护人员。它们还具有一定的能力,可以在战场上抢修受损设备和抢救受伤人员。

未来部队战士系统


单个士兵构成FCS的最后一环。使用最先进的身体护甲­、一台车载电脑以及内置网络连接,未来的士兵在任何战场上都将具有令人惊叹的态势感知能力,从而能够更高效地完成任务。有关详细信息,请查看未来部队战士系统揭秘


接下来,我们将介绍FCS的一些潜在问题。


陆军正在通过螺旋式开发来研制FCS。不再是从整个项目的开始做到结束,直到所有工作都完成才能进行部署,相反,承包商采用增量方式开发系统。子系统完成之后立即进行部署,以便测试。在这些设备中发现的问题可以随陆军继续添加系统而得以克服,陆军也还可以改进和升级早期系统。


陆军在不断提前FCS的启动日期,因为他们希望尽早将这项技术运用于战场。陆军计划在2008年部署一个试验装备,然后每隔两年发布一些系统,直至2014年结束。到那时,将会有32个旅配备FCS。陆军希望到2016年能为所有旅配备功能齐全的FCS系统。之后,还需要几年的时间才能为整个陆军配备该系统。







美国陆军所设想的FCS网络将不同系统连接到一起的方式。
美国陆军供图
美国陆军所设想的FCS网络将不同系统连接到一起的方式。


与任何复杂的设计项目一样,FCS也难免存在问题。主要矛头指向以下几个方面:



  • 成本
    所有军事研究和开发项目都会面临成本问题。起初,FCS的研发费用预计为1,000亿美元。2003年,这个数字升至1,750亿美元(参考)。最新的评估表明,该项目将耗资约3,000亿美元,从而成为美国历史上耗资最大的军事项目。由于国会威胁要削减一些FCS预算,开发该项目的承包商们也采取了一些积极应对措施,他们已在一系列研讨会上证明了开发FCS的必要性。这似乎起到了效果,因为从2006年开始,只分四年时间从波音公司的FCS预算中削减了一小笔资金——2 亿3,600万美元(参考)。但是,未来继续削减预算的可能性仍然存在。
  • 成本加定价
    政府合同通常采用成本加定价方式。采用这种方式时,对于与项目有关的任何材料价格、人员工资和其他直接成本,承包商均可列在账单上并要求政府支付。然后,政府基于这些直接成本的百分比来向承包商支付费用。这种方法可能会鼓励承包商以高价采购并任由项目成本逐步上升,因为他们花的钱越多,他们获得的利润就越高。
  • 对轻型装甲的依赖
    批评用20吨坦克来代替M1 Abrams坦克这种做法的人士认为,现代化的轻型坦克无疑将在近距离战斗中遭遇重型装甲,这将使它们显得极为脆弱。他们担心抛弃重型坦克设计将使陆军的战斗力迅速下滑。至少,陆军应改进原有的M1,让M1仍作为重型装甲车服役。

FCS计划过于雄心勃勃,以致在某些情况下,还不存在足以实现它的技术。JTRS系统的修正(有些人说是失败)就是这样一个例子:我们现有的能力实际上还无法使该系统进行工作。先进的弹道装甲、机器人遥控系统、自动化传感器和高带宽网络都是潜在问题区域。可能有些FCS系统永远都不会具备完整的功能,那么需要对当前设备和技术进行改进和升级,使之适合该计划的要求。

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