軍事無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

劉丹丹，姜志敏

(空軍預(yù)警學(xué)院,湖北 武漢 430019)

0 引 言

軍事無(wú)人機(jī)(UAV)自研制開發(fā)以來(lái)，先后在海灣、科索沃、阿富汗以及伊拉克等多次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中展露鋒芒[1]。無(wú)人機(jī)能夠靈活執(zhí)行各類戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略任務(wù)，在如今復(fù)雜的現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場(chǎng)中，其機(jī)動(dòng)性好、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)逐漸凸顯，作為空中軍事力量的一種全新作戰(zhàn)模式，其儼然成為各軍事強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的軍事技術(shù)熱點(diǎn)之一。

1 軍事無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)種類

當(dāng)前美無(wú)人機(jī)技術(shù)高居世界前沿，已涵蓋低空—高空、近程—遠(yuǎn)程以及輕型—重型所有類型無(wú)人機(jī)，譜系齊全，其現(xiàn)役無(wú)人機(jī)可達(dá)數(shù)十種型號(hào)，能夠在不同戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中遂行各項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)。軍事無(wú)人機(jī)可主要根據(jù)功能用途、氣動(dòng)結(jié)構(gòu)以及任務(wù)級(jí)別進(jìn)行如下分類。

(1) 按照功能用途，無(wú)人機(jī)可分為殺傷型與非殺傷型。殺傷型無(wú)人機(jī)通常搭載各型火力武器，主要可遂行精確制導(dǎo)、察打一體等各項(xiàng)火力打擊作戰(zhàn)任務(wù)，主要包括美MQ-1C“灰鷹”、MQ-1B“捕食者”、 MQ-9 A“死神”以及我國(guó)彩虹-4、翼龍-1等[2]；非殺傷型無(wú)人機(jī)則主要執(zhí)行情報(bào)搜集、電戰(zhàn)干擾、中繼通信以及態(tài)勢(shì)評(píng)估等其它戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)，主要包括美RQ-7B“影子200”、RQ-4“全球鷹”、MQ-8“火力偵察兵”以及我國(guó)“翔龍”等。

(2) 按照無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，可分為撲翼、旋翼和固定翼無(wú)人機(jī)，如圖1所示。固定翼無(wú)人機(jī)具有機(jī)翼，需通過(guò)專用跑道或者彈射裝置進(jìn)行發(fā)射起飛[3]，具有巡航速度快、續(xù)航能力強(qiáng)的性能優(yōu)勢(shì)；旋翼無(wú)人機(jī)具有主旋翼、尾旋翼以及同軸旋翼等類似直升機(jī)結(jié)構(gòu)，具有空中懸停和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，美MQ-8“火力偵察兵”無(wú)人直升機(jī)便是其典型代表；撲翼無(wú)人機(jī)則主要根據(jù)仿生學(xué)設(shè)計(jì)出具有靈活多樣的機(jī)翼，具有噪聲低、隱蔽性好的優(yōu)點(diǎn)，但目前還在起步研究階段[4]。

圖1 不同氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的無(wú)人機(jī)實(shí)圖

(3) 按照無(wú)人機(jī)的任務(wù)級(jí)別，可分為任務(wù)型、戰(zhàn)術(shù)型和戰(zhàn)略型無(wú)人機(jī)。任務(wù)型無(wú)人機(jī)通常在視距范圍內(nèi)執(zhí)行偵察或支援等單一作戰(zhàn)任務(wù)，具有成本低、體積小等作戰(zhàn)優(yōu)點(diǎn)，其中影子200就是典型的任務(wù)型無(wú)人機(jī)代表；戰(zhàn)術(shù)型無(wú)人機(jī)遂行任務(wù)范圍較廣，除配置視距通信外，還支持衛(wèi)星通信與短波通信，可作為察打一體化空基平臺(tái)，具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性能和快速反應(yīng)能力，如捕食者系類無(wú)人機(jī)[5]；戰(zhàn)略無(wú)人機(jī)主要包括高速遠(yuǎn)程機(jī)以及中高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，具有一定的戰(zhàn)略威懾能力，類似的機(jī)型有全球鷹、蒼鷺等無(wú)人機(jī)。圖2為不同任務(wù)級(jí)別的無(wú)人機(jī)實(shí)圖，表1為其技術(shù)指標(biāo)。

圖2 不同任務(wù)級(jí)別的無(wú)人機(jī)實(shí)圖

類型機(jī)型名稱類屬國(guó)家飛行高度/m巡航速度/(km/h)巡航時(shí)間/h最大有效載荷量/kg最大航程/km任務(wù)無(wú)人機(jī)影子200美國(guó)4 200200728125偵察兵美國(guó)6 100201991410戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)捕食者美國(guó)7 620217243608 800彩虹-4中國(guó)7 200235403455 000戰(zhàn)略無(wú)人機(jī)全球鷹美國(guó)18 0006354290026 000蒼鷺以色列12 000370521 00019 200

2 軍事無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)應(yīng)用

2.1 無(wú)人靶機(jī)

無(wú)人靶機(jī)通常模擬空中想定目標(biāo)，在作戰(zhàn)部隊(duì)演習(xí)演練以及對(duì)空武器裝備的作戰(zhàn)性能檢驗(yàn)評(píng)估等方面發(fā)揮重要作用。隨著各國(guó)第五代戰(zhàn)機(jī)的列裝部署，使得研究高機(jī)動(dòng)性、高隱身性等無(wú)人靶機(jī)顯得非常關(guān)鍵。為應(yīng)對(duì)我國(guó)殲-20和俄羅斯的蘇-35等隱身戰(zhàn)機(jī)，美空軍已啟動(dòng)了名為5GAT的第五代全尺寸隱身靶機(jī)項(xiàng)目[6]。

針對(duì)不同武器的測(cè)試需求，無(wú)人靶機(jī)可分為實(shí)體靶機(jī)、旋翼靶機(jī)和巡航靶機(jī)，其中巡航靶機(jī)又可以分為低速靶機(jī)、亞音速靶機(jī)和超音速靶機(jī)。實(shí)體靶機(jī)主要用于針對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)的訓(xùn)練，評(píng)估對(duì)手作戰(zhàn)能力，主要有美 QF-4和QF-16靶機(jī)，其分別由退役的F-4“鬼怪”和F-16“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機(jī)改造而成，內(nèi)部搭載偵察和干擾設(shè)備以及脫靶測(cè)量系統(tǒng)；旋翼靶機(jī)主要用于對(duì)武裝直升機(jī)研制的測(cè)試靶機(jī)，美QH4-3G與Mi-4UM靶機(jī)是其中典型代表，主要用于遂行反偵擦和反介入訓(xùn)練；巡航靶機(jī)主要模擬地空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈以及反艦導(dǎo)彈等的測(cè)試靶標(biāo)，低速靶機(jī)主要有美MQM33/36和我國(guó)B-7型靶機(jī)，亞音速靶機(jī)主要有美BQM-74“石雞”靶機(jī)，而超音速靶機(jī)主要有美GQM-163 A“郊狼”和AQM-81“火弩 ”，其具有高突防性和低可探測(cè)性，圖3為不同類型靶機(jī)的樣圖。

圖3 不同類型的無(wú)人靶機(jī)實(shí)圖

2.2 察打一體

察打一體無(wú)人機(jī)是一種集獲取情報(bào)、監(jiān)視與偵察(ISR)數(shù)據(jù)和實(shí)施目標(biāo)精確打擊于一體的無(wú)人機(jī)，具備偵察探測(cè)、跟蹤定位、精確制導(dǎo)、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估等多種功能。戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知和精確制導(dǎo)打擊的有機(jī)結(jié)合，使其能夠適應(yīng)現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)節(jié)奏快、強(qiáng)度高的要求，已成為無(wú)人機(jī)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

從捕食者無(wú)人機(jī)奇襲“基地”二號(hào)人物默罕默德，到死神無(wú)人機(jī)擊斃伊朗上將蘇萊曼尼上將[7]，美國(guó)已多次利用察打一體無(wú)人機(jī)執(zhí)行“定點(diǎn)清除”、“斬首行動(dòng)”等作戰(zhàn)任務(wù)。捕食者系列無(wú)人機(jī)是美軍實(shí)戰(zhàn)次數(shù)最多、性能最優(yōu)的察打無(wú)人機(jī)，主要包括MQ-1捕食者無(wú)人機(jī)、MQ-9死神無(wú)人機(jī)以及復(fù)仇者ER無(wú)人機(jī)，其通常在搭載光學(xué)設(shè)備、紅外系統(tǒng)、電視攝像以及合成孔徑雷達(dá)等偵察探測(cè)設(shè)備的同時(shí)配備各型武器[8]，具備較強(qiáng)的ISR獲取能力和火力打擊能力。

2.3 中繼通信

戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸通常受限于視距通信，對(duì)于非視距通信通常采用短波電臺(tái)通信與微波衛(wèi)星通信，但二者通信設(shè)備部署易受限制且抗干擾性能一般[9]。無(wú)人機(jī)中繼通信工作原理與衛(wèi)星通信原理相近，但其機(jī)動(dòng)性能更好，部署更加靈活多變，如升航高度可達(dá)兩萬(wàn)多米的全球鷹無(wú)人機(jī)，再到飛行高度僅有幾十米的RQ-11B烏鴉無(wú)人機(jī)，均搭載中繼載荷，可滿足不同高度層的中繼通信任務(wù)。

無(wú)人機(jī)中繼通信可解決作戰(zhàn)部隊(duì)超視距通信問(wèn)題，通過(guò)提供實(shí)時(shí)ISR數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步提高單兵戰(zhàn)時(shí)情報(bào)搜集能力，如美軍在阿富汗與伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，使用大量批次的影子200無(wú)人機(jī)提供士兵語(yǔ)音、圖像等重要戰(zhàn)場(chǎng)信息。由于單個(gè)小型無(wú)人機(jī)中繼能力有限，而基于先進(jìn)通信系統(tǒng)的協(xié)同蜂群無(wú)人機(jī)中繼通信，通過(guò)給不同的無(wú)人機(jī)搭載不同的光電、雷達(dá)和成像傳感器等設(shè)備，可執(zhí)行復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)，目前ad hoc蜂群無(wú)人機(jī)中繼通信網(wǎng)絡(luò)正在起步研究中[10]。此外，當(dāng)前各國(guó)的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)大多都是獨(dú)立的，而以中繼無(wú)人機(jī)作為協(xié)議轉(zhuǎn)換平臺(tái)則可以彌補(bǔ)該問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)不同戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息交互。

2.4 電戰(zhàn)干擾

在復(fù)雜電磁戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，電子戰(zhàn)無(wú)人機(jī)能夠扮演舉足輕重的角色。早在中東戰(zhàn)爭(zhēng)中的貝卡谷地之戰(zhàn)[11]，電子戰(zhàn)無(wú)人機(jī)的強(qiáng)悍性能已嶄露頭角。電子戰(zhàn)無(wú)人機(jī)具有低慢小目標(biāo)特點(diǎn)，同時(shí)受地球曲率的影響，無(wú)人機(jī)可以充分發(fā)揮隱蔽性能好、機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)編隊(duì)飛行可對(duì)敵方實(shí)施立體化、大縱深、全天候的電子摧毀與防空壓制。

電子戰(zhàn)無(wú)人機(jī)主要可遂行遠(yuǎn)距離支援干擾、抵近式電子干擾以及非致命性攻擊等作戰(zhàn)模式。遠(yuǎn)距離支援干擾是指無(wú)人機(jī)搭載各類電子戰(zhàn)載荷，如潘多拉系統(tǒng)與NERO系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在雷達(dá)探測(cè)威力外對(duì)雷達(dá)實(shí)施遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)干擾。抵近式電子干擾又可以分為2種形式，一是使用小型無(wú)人機(jī)直接抵近目標(biāo)實(shí)施干擾，為戰(zhàn)斗機(jī)突防提供戰(zhàn)術(shù)掩護(hù)，如美軍先鋒和獵人無(wú)人機(jī)[12]；二是使用中大型加掛空射電子誘餌的無(wú)人機(jī)，通過(guò)釋放大量具有與戰(zhàn)機(jī)相似飛行信號(hào)的電子誘餌，從而迷惑敵人防空系統(tǒng)。非致命性攻擊則主要以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)，通過(guò)配備定向能武器、高功率微波武器等裝備，擴(kuò)大其作戰(zhàn)范圍，實(shí)現(xiàn)敵方電子設(shè)備的癱瘓瓦解，但通常對(duì)基建設(shè)施和人不造成致命打擊。圖4為無(wú)人機(jī)遂行多功能作戰(zhàn)任務(wù)示意圖。

3 軍事無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 更加隱蔽的隱身技術(shù)

隱身無(wú)人機(jī)具有更強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，能夠降低自身的可探測(cè)性和拉長(zhǎng)敵戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知時(shí)間，從而獲取盡遠(yuǎn)殲敵、速戰(zhàn)速?zèng)Q的攻防優(yōu)勢(shì)。隱身技術(shù)的強(qiáng)大作戰(zhàn)效能，使得各類無(wú)人機(jī)在研發(fā)過(guò)程中展現(xiàn)出舉足輕重的作用，如美軍X-47B、英軍雷神以及歐盟成員國(guó)共同研制的神經(jīng)元等先進(jìn)隱形無(wú)人機(jī)將是未來(lái)無(wú)人機(jī)的研究發(fā)展方向[13]，另一方面，為提高無(wú)人機(jī)研制的消費(fèi)比，采用升級(jí)改造的研究思路也將是不錯(cuò)的選擇，如復(fù)仇者ER無(wú)人機(jī)便是在MQ-9死神無(wú)人機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)升級(jí)，但其隱身性能更加凸顯。

圖4 無(wú)人機(jī)遂行多功能作戰(zhàn)任務(wù)示意圖

3.2 更加協(xié)同的集群技術(shù)

在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日趨復(fù)雜的情況下，單無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)易受載荷、續(xù)航、通信等影響，難以形成持續(xù)的打擊威力。隨著對(duì)生物智能集群的深入研究，通過(guò)模擬蜂群、鳥群、狼群等群體行為可構(gòu)建無(wú)人機(jī)仿生智能編隊(duì)[14]。無(wú)人機(jī)集群能夠通過(guò)智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自主決策部署、自主任務(wù)協(xié)同、自主信息共享以及編隊(duì)隊(duì)形與變換等集群協(xié)同效應(yīng)，能夠提高整體的載荷能力和信息感知處理能力。2017年6月，中國(guó)電子科技集團(tuán)便成功完成 119 架小型固定翼無(wú)人機(jī)集群飛行試驗(yàn)[15]。隨著云應(yīng)用、5G技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理和人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)必將成為未來(lái)空中軍事力量的一種全新作戰(zhàn)方式。

3.3 更加一體的互通技術(shù)

現(xiàn)代空天戰(zhàn)場(chǎng)更加注重體系作戰(zhàn)，聯(lián)合協(xié)同作戰(zhàn)不僅能夠生成作戰(zhàn)合力，還能增加更靈活多變的作戰(zhàn)應(yīng)用模式，因此使不同類型的無(wú)人機(jī)或者有人機(jī)實(shí)現(xiàn)快速有效的互通互聯(lián)，對(duì)于提高整個(gè)飛行編隊(duì)作戰(zhàn)效能具有重要意義。通過(guò)采用統(tǒng)一的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，建立高效的共享實(shí)時(shí)通訊鏈，利用通用的地面或空中指控站完成對(duì)各類型無(wú)人機(jī)的指揮控制，加強(qiáng)武器裝備之間的互通性。在未來(lái)日益復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境下，無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)模式必然更加注重多平臺(tái)聯(lián)合作戰(zhàn)的互通性發(fā)展。

3.4 更加智能的決策技術(shù)

當(dāng)前的無(wú)人機(jī)不能算是真正意義上的無(wú)人機(jī)，其僅僅是無(wú)人駕駛，仍需數(shù)十人對(duì)其進(jìn)行人工操控[21]，從而導(dǎo)致無(wú)人機(jī)遂行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)略顯臃腫笨拙，因此研發(fā)具備智能控制、智能決策以及智能評(píng)估的無(wú)人機(jī)顯得尤為重要。隨著人工智能的快速發(fā)展，基于AI系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)能夠在更加復(fù)雜的環(huán)境中執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自主避障、自主導(dǎo)航、自主協(xié)同以及自主識(shí)別等多項(xiàng)功能，大幅提高智能無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)效能和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，因此智能化無(wú)人機(jī)將是未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展方向之一。

3.5 更加完善的戰(zhàn)技性能

追求更加強(qiáng)大的戰(zhàn)技性能是武器裝備發(fā)展、升級(jí)過(guò)程中的不變主題。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，未來(lái)多功能一體化無(wú)人機(jī)將是未來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，通過(guò)兼容偵察預(yù)警、欺騙干擾以及武器系統(tǒng)等各類設(shè)備，使其具有更大的任務(wù)覆蓋范圍和持續(xù)作戰(zhàn)能力，同時(shí)在矢量噴流技術(shù)、高超聲速技術(shù)、變軌技術(shù)、智能控制技術(shù)和智能變體技術(shù)等新技術(shù)的推動(dòng)下，超高續(xù)航的太陽(yáng)能偵察無(wú)人機(jī)、高超聲速突防無(wú)人轟炸機(jī)、水陸兩用無(wú)人機(jī)、臨近空間無(wú)人機(jī)等新型專業(yè)特種無(wú)人機(jī)也將嶄露頭角。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)地總結(jié)了軍事無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)種類，總結(jié)了軍事無(wú)人機(jī)的不同作戰(zhàn)應(yīng)用，并對(duì)軍事無(wú)人機(jī)的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。隨著人工智能、數(shù)據(jù)處理、新型材料等各類高新技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)效能必將得到空前拓展，其必將成為影響未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素。