后勤保障在战场上重塑可持续性探讨
尽管后勤和保障在战争中发挥着至关重要的作用,但在军事事务中,后勤和保障始终被放在较低的优先地位,因为人们最关注的是“锐化优势”,即作战系统、武器以及部队和编队的训练。
然而,正如乌克兰战争所强调的那样,维持是一支军队保持有效能力的关键因素,这支军队配备了弹药、能源、淡水、食物、医疗支持和作战部队保持战斗所需的维修,配备了作战系统、人力资源,很快还配备了机器人。
保持作战部队的补给不仅是一项后勤挑战,而且对被支援部队的生存能力、他们使用的运输系统和携带的补给也有影响。还有对指挥、控制和情报的影响。
传统的后勤行动依赖于商业原则——在大型仓库生产、采购和储存物资,并使用船只、运输机、铁路和卡车将物资分配给前方部队,将物资运送到前方配送中心,根据作战计划或需求将物资从那里推送到作战部队,等待部队使用自己的运输工具运送所需物资。加油和重新武装是在补给点进行的,加油车和弹药车将其装载物分配给战车。
这些传统系统已经运行了几十年。到目前为止,维持速度已经决定了部队的作战耐力,完全依赖于他们自己的运输、加油、重新武装和储存能力。打一场全面的战争就是大规模的消费。一支军团规模的部队估计每天需要757万升燃料和足够的食物来维持多达45000名士兵的生活。
在乌克兰,每天的火炮弹药消耗量估计为6000发,约270吨。这些物资必须持续运送,按时到达目的地,有时还要在敌人的炮火中幸存下来。如果不能保持战斗优势,整个战役将在数小时或几天内陷入停顿。
▲俄乌冲突中,乌克兰和俄罗斯在每天的火炮弹药消耗量都是超出万发以上
透明作战空间中的物流竞争
在一个透明的作战空间中,缺乏有效的防空和反炮兵防御,这些分配和补给点可能很快就会成为主要杀伤区,在那里,精确火力和游荡弹药可以有效地消灭完整的编队。因此,规划者应该寻求在有争议的环境中对未来的维持进行彻底改革。
意识到范式的变化,美国陆军最近成立了一个新的跨职能团队(CFT),专注于有争议的后勤,此外还有美国陆军未来司令部于2018年成立的七个CFT。新的CFT代表了四个陆军司令部的团队努力,以更好地理解和定义未来战场上的后勤。它专注于分部及以下级别,目标是在2030年前交付能力。
不断变化的战场景观以及监视卫星和无人机的广泛可用性提供了一个详细而高的视角,使对手能够发现、定位和跟踪每一次移动和变化。由于补给来源通常与大型仓库有关,监测公路或铁路沿线的交通状况可以对此类移动提供早期预警。
提供地面移动目标指示(GMTI)的雷达可以很容易地发现和跟踪满载物资的火车或在数百公里外高速公路上行驶的卡车车队。持续监视的能力为情报分析员提供了“跟踪回顾”和发现前沿供应中心的手段,即使这些中心隐藏在民用仓库或高度伪装的库存中。这种能力在乌克兰人瞄准顿巴斯和扎波里日亚地区前沿弹药库的行动中得到了明显的观察。
▲俄乌冲突中满载物资的补给卡车车队很容易成为火炮重点打击目标
在这样一个“透明的战场”中操作常规运输工具的后果是可怕的,因为远程火力瞄准了前往前线的车队,或者,如果他们到达目的地,他们运送的物资就会被炮火摧毁。寻求克服这一问题的后勤人员可能会找到在经济上不一定最有效的替代方案(如商业后勤,按最低供应成本评级),但考虑到交付物资的生存概率,及时为部队提供最必要的物资,这些替代方案代表了有保障的维持。
在这些参数中,成本是重要的,但可能不是决定因素。卡车或托盘的批量交付可能不是供应一个营的最佳解决方案,但通过自动交付系统直接交付给用户的更小、更轻的包裹可能是更好的解决方案。这些可以提供冗余的补给和可靠的运送,这意味着可以随着时间的推移分阶段对炮兵、坦克或步兵班进行可靠的补给。无人卡车可以从一种运输工具转变为移动存储平台,将重要物资隐藏起来,随时移动,难以锁定目标。
重塑后勤保障可持续性
许多军队正在各种实验计划下研究这些方法,探索使用各种机器人系统进行“直接空中投送”和“最后一英里(Last mile)”维持。这些系统中的大多数使用由无人车队提供的前沿物流中心,运送大量物资,然后根据作战计划和燃料、弹药、能源、水和食品的消耗水平进行预测,分配物资。
运送物资的平台可以带回耗尽的导弹发射单元或疏散伤亡人员,而不会使大型行动暴露在敌人的观察和火力之下,也不会冒着增派部队保护大型车队的风险。这种“轮毂轮廓”方法的一个主要优点是消除了容易成为目标的大型静态轮廓。相反,补给是由移动平台储存和携带的,这使得寻找、打击和销毁大量弹药和补给变得更加困难。开发这种自主车队是为了应对在伊拉克、阿富汗和中非遭遇伏击和简易爆炸装置的风险,但乌克兰战争表明,无人运输可能能够缓解后勤行动面临的新挑战。
在乌克兰,双方都依靠卡车补充前线部队,但与简易爆炸装置和伏击的不对称威胁不同,主要威胁来自火炮、迫击炮和无人机。军用卡车在车队中的常规移动是一个明显的特征,受到攻击的卡车队伍的行为可以预见。与人类驾驶员不同,无人地面车辆(UGV)的车队按照程序运行,它可以根据操作员的意愿进行打包或展开,并沿着不同的道路向给定的汇合点移动,而不会出现通常由人类造成的导航错误。
分布式供应的一个例子是运营较小的无人驾驶汽车(例如5吨卡车),而不是在枢纽之间运输物资的大型重型卡车,这需要经验丰富的司机进行控制,并需要更多的时间来装载和卸载专用设备。小型卡车可以避免编组,因此与重型卡车车队相比,它们不那么成为目标。
此外,无人车队可以被编程为分组或分解成小组,分配补给,以使被敌人间接火力摧毁的可能性最小,并以最快的速度运送到目的地。有效操作这些概念的关键是数据驱动的精确维持,监测每辆车上的弹药和燃料水平,并建议在目前进行的定期维护基础上进行基于条件的维护。
一旦到达目的地,无人车队就可以用作临时移动储存集装箱,隐藏在预制伪装网下,以最大限度地减少暴露在敌人监视下的风险,同时保持警惕,以便在被瞄准时转移到其他地点。卸载物资可以利用车载设备或机器人卸载机。
只有通过自动化的人工智能系统才能有效地管理如此复杂的操作。当这些活动得到充分实施时,可以将欺骗作为作战计划的一个组成部分,使用充气假人模拟执行任务的车辆,或用“补给品”、“填充”的空库存,以分散敌人对跟踪已知地点变化的注意力。
“最后一英里(Last mile)”交付同样具有挑战性。UGV的一些型号可用于携带700–1000公斤的有效载荷,收集供应包以满足特定需求,形成“及时”交付。重型货物将被分配给机器人卡车,而急需的物资将使用无人机运送。这种混合的例子可以包括大量供应的小武器弹药、反坦克导弹、充电电池以及徒步步兵排的食物和水,或者燃料、30毫米加农炮弹药、小武器弹药以及骑兵中队的食物和水中。
后勤系统将指导每辆无人值守地面车辆收集所需物资,规划路线,将其直接运送到部队后勤人员的集合点,并提醒接收部队可以收集物资的时间和地点,从而避免暴露其位置。交付完成后,这些UGV可以自主返回中枢,或作为作战支援部队部署,为其支援的部队提供情报、监视、侦察综合体系(ISR)或火力支援。
一次性空中输送平台
无人维持系统使军队和后勤人员能够探索不同的方法和补给模式。例如,随着低成本滑翔机平台的引入,有人/无人机空中运载变得可行。
▲2023年2月,美国陆军第1特种部队群(空降兵)从一架美国空军C-27J斯巴达式运输机上装载并投掷了沉默之箭(Silent Arrow)GD-2000补给滑翔机
这种方法最初是在美国国防高级研究计划局(DARPA)计划下开发的,主要用于特种作战,但美国海军陆战队也对其进行了测试。这些一次性平台采用胶合板和纸板等低成本材料建造,并使用商用电子产品来降低单位成本。其结果是,滑翔机平台的成本约为基于降落伞的精确运载系统的一半,这些系统也被认为是全面作战中的一次性使用。
这些滑翔机是为了响应美国海军陆战队寻找联合精确空投系统(JPADS)的替代方案而出现的。JPADS使用制导降落伞发射系统,其机动性往往有限,因此精度较低,尤其是在长距离或大风条件下误差更大。
▲沉默之箭GD-2000滑翔机在目的地着陆后被回收(来源:美国空军)
2021年,美国空军获得了15架沉默之箭精确制导集束(SA-PGB)部队。这些系统最初是作为一种自主的一次性交付滑翔机开发的,但根据美国空军的合同,这些系统被增强为更宽的机身,当从12.2公里(40000英尺)的高度释放时,能够在50公里内交付750公斤货物,从而使运输机或直升机能够留在有争议的空域之外,超短程或中程防空系统的射程。多达80架沉默之箭GD-2000滑翔机可以放入12.2米(40英尺)的ISO集装箱,用于运输到战区,而多达20架沉默之箭GD-2000滑翔机可以放入C-130运输机,用于多次空投任务。
另一家提供一次性交付系统的公司是后勤滑翔机股份有限公司,该公司提供LG-1K TACAD,其开发由海军陆战队作战实验室(MCWL)赞助,能够携带320公斤的有效载荷,机翼展弦比为15.5:1,滑翔比为12:1。该公司还提供更大的LG-2K滑翔机,其有效载荷可达725公斤,机翼展弦比为18.1:1,滑翔比为13.6:1。LG-1K和LG-2K都在开发新的机翼,将滑翔率分别提高到13.5:1和15.5:1。当从7.6公里(25000英尺)的高度降落时,新机翼应使LG-1K的射程达到103公里,LG-2K的射程为118公里,使用降落伞着陆时,圆误差(CEP)着陆精度可能约为15.2米(50英尺)或91.4米(300英尺)。
▲LG-1K滑翔机能够将有效载荷携带到103公里外,并在距离目标15.2米的范围内着陆
虽然木制滑翔机的设计是为了能够在有争议的地区为部队提供空中支援,但澳大利亚Corvo公司开发了精确有效载荷输送系统(PPDS),使用纸板制成的一次性无人机从一点到另一点输送几公斤物资。PPDS以760×510毫米的扁平包装交付,包括电池在内,重量仅为2公斤。组装后,无人机既可以手动发射,也可以使用弹射器发射。
其飞行完全自主,巡航速度为60公里/小时,并通过全球导航卫星系统导航;一旦到达目的地,无人机就会进行腹部着陆。最大射程从40公里到120公里不等,具体取决于有效载荷重量和所用电池的组合。每架PPDS纸板无人机最多可携带3公斤物资,该公司还提供更大的PPDS-HL(重型升力)变体,可携带6公斤有效载荷至80公里,或3公斤有效载荷达200公里。考虑到重型炮弹弹药或燃料供应,这两种有效载荷都相对较小,但都超过了一名士兵携带的弹药量。因此,这种微型后勤补给对弹药不足和与敌人接触的地面部队和小型部队来说意义重大。
▲精确有效载荷交付系统(PPDS)纸板无人机提供几公斤的点对点“微型交付”
重型装载无人机
虽然上述一次性滑翔机的设计目的是为数十公里或数百公里以下的前线部队提供补给,但基于无人机的平台正被考虑在较短的距离内为部队提供支持,仅在几公里内运送补给,并将前线部队与当地枢纽连接起来。作为一种业余爱好和商业平台,多旋翼无人机已经发展成为灵活的货运工具,其中一些最新型号能够运载数百公斤货物。然而,这些平台尚未被评定为军事用途。
这一领域的先驱之一是总部位于英国的马洛伊(Malloy)航空公司,该公司提供三类货运无人机——TRV80(30公斤有效载荷)、TRV150(68公斤有效载荷)。马洛伊(Malloy)航空公司的T400是该系列中最重的型号,使用八个转子,同轴安装在四个臂架上,由可拆卸电池供电。该无人机的射程超过70公里,巡航速度为35米/秒(126公里/小时),根据有效载荷的不同而不同。
美国海军陆战队已经在为其战术补给无人飞机系统(TRUAS)评估TRV150。TRUAS旨在为在有争议的环境中作战的小型部队提供快速、有保障、高度自动化的空中分配,它将实现灵活、快速的紧急补给、常规分配和持续的物资推拉,以确保部署部队的持续供应状态。TRUAS只需要两名海军陆战队士兵就可以操作该系统,并且能够在14公里的射程内携带大约70公斤的有效载荷。
▲TRUAS能够在14公里的射程内携带大约70公斤的物资,如电池、医疗用品、食品和弹药
马洛伊(Malloy)航空公司和BAE系统公司也在研发一款更大的T-650概念无人机,其有效载荷可达300公斤,距离可达30公里。这种无人机适用于陆地和海上应用,包括补给、伤员疏散和各种海上任务,包括反潜战(携带Sting Ray轻型鱼雷)和海上水雷对抗任务(携带箭鱼(Archerfish)一次性水雷中和器)。
机器人骡子(Robotic Mules)
机器人还将支持地面“最后一英里”的维持。尽管十多年来,许多人一直考虑将无人值守地面传感器用作“机器人骡子”,但这些工具尚未广泛集成,主要是由于缺乏战斗编队内的集成,因为这些机器人仍然需要一个“领导者”来可靠地运作。正在考虑的方法包括使用语音命令甚至纯语言命令来控制机器人。
包括美国Primordial Labs和以色列Third Eye Systems在内的几家初创公司已经展示了运营商如何通过语音指挥无人机。很快,类似的能力也可以帮助部队指挥地面机器人。
首批作战平台之一,米尔雷姆(Milrem)的THeMIS Cargo,旨在通过携带士兵通常携带的一切来支持徒步部队,使他们能够集中精力执行任务。THeMIS Cargo在中非的运营和载人-无人团队的众多运营评估中展示了其作为装载机和支持平台的多功能性,但尚未成为运营单位的组成部分。基地平台的模块化结构有一个货物甲板,可以根据需要对其进行改装,运送货物、疏散伤亡人员或运输81毫米迫击炮和弹药等武器系统,从而能够在短距离射击任务后立即进行快速重新部署。
货物甲板还可以配备各种系紧装置和约束装置,以防止负载转移。每个平台可以承载725公斤至1200公斤的重量,由电动机和柴油发电机提供动力,柴油发电机可以用来延长任务的续航时间。大量的实验使Milrem成熟了一个专有的智能功能集成工具包(MIFIK)。THeMIS UGV可以使用航路点导航、远程控制或跟随带领它行进的人自主驾驶。目前正在开发在一组中使用多个UGV的能力。
▲米尔雷姆(Milrem)的THeMIS Cargo履带式机器人为部队提供物资补给
MIFIK包括为实现任何平台(包括传统车辆)的完全无人控制和安全功能所需的所有硬件和软件修改。MIFIK提供用于远程控制的安全战术MIMO Mesh IP无线电,支持直接或超视距控制、平台和有效载荷行为、了解环境、任务规划、安全和机队管理。
莱茵金属公司(Rheinmetall)的Mission Master平台系列设计用于承载相对较重的载荷,从Mission Master SP的600公斤到Mission Master CXT和Mission Master XT的1000公斤不等。Mission Master SP最近在2023年6月28日至29日于爱沙尼亚莱斯纳举行的无人值守地面车辆自主试验中展示了越野避障、机动性和机动性。
Mission Master SP是一款全电动UGV,采用了莱茵金属公司的人工智能自主和PATH导航系统。任务主SP是一个模块化系统,用于支持小型徒步步兵部队,可以重新配置以承担不同的角色,包括载具、携带机枪或导弹的火力支持平台、使用ISR传感器的无人侦察机或伤亡疏散平台。
▲莱茵金属的任务大师(Mission Master)XT UGV设计用于越野和越野重载
更大、面向越野的Mission Master XT最近在芬兰完成了一系列具有挑战性的北极机动试验,证明了即使在北极条件下,车辆的自主性和机动性也是值得信赖的。尽管环境充满挑战,温度低至-30℃,但该车还是成功地穿越了结冰的河流,爬上了湿滑的河岸。试验证明了该无人地面车辆能够满足用户的运营需求,在这些试验之后,挪威已订购该车辆以支持冬季运营。这种自主无人值守地面车辆重达2217公斤,可以让部队将1000公斤的装备运送到难以到达的地方。柴油发动机可以在不加油的情况下行驶750公里,而内部电池可以实现长达6小时的静音值守。莱茵金属的Mission Master XT的另一个关键功能是其中央轮胎充气系统(CTIS),该系统可根据地形调整轮胎压力。
展望未来
后勤和维持是关键问题,但后勤车辆在现代透明作战空间中很容易受到精确打击。本文探讨了军队如何利用自主无人系统重塑物流,以及机器人无人值守无人值守无人飞行器、无人机和人工智能如何实现分布式弹性供应网络,在这种网络中,模块化无人值守无人直升机充当移动仓库,随时存放必需品。通过灵活的无人值守团队,这些新系统有望在最后一英里的战术距离内提供高效且可生存的补给,以支持作战部队。通过将自主系统联网,军队可以在最小的风险下维持作战部队,即使在持续的监视下,也可以在敌人火力范围内。