無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的新發(fā)展及趨勢(shì)分析

劉 箴，吳馨遠(yuǎn)，許潔心

(西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所，西安 710065)

0 引言

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的新模式，世界軍事強(qiáng)國(guó)利用人工智能及自主技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步提升武器系統(tǒng)的自主化水平，發(fā)展無(wú)人機(jī)協(xié)同及集群編隊(duì)作戰(zhàn)能力。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、自主作戰(zhàn)等人工智能技術(shù)的進(jìn)一步快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目的研究、試驗(yàn)以及演示驗(yàn)證也得到了進(jìn)一步推進(jìn)。

2021年，美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、以色列等國(guó)家在無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)方面進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)，包括無(wú)人機(jī)蜂群和無(wú)人忠誠(chéng)僚機(jī)，為今后無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)和無(wú)人機(jī)自主作戰(zhàn)進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。以美國(guó)“金色部落”項(xiàng)目為代表的彈藥蜂群項(xiàng)目也取得了里程碑式的進(jìn)展，在成功完成實(shí)彈試驗(yàn)之后，后續(xù)工作將轉(zhuǎn)到數(shù)字實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，為彈藥蜂群的發(fā)展打開(kāi)一條嶄新的思路。另外，無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)航、充電等前沿技術(shù)也在積極探索中，為無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)。

1 國(guó)外無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)新發(fā)展

無(wú)人機(jī)集群的特點(diǎn)是去中心化分布式作戰(zhàn)、高度的自主性、網(wǎng)絡(luò)化通信、協(xié)同任務(wù)規(guī)劃等，作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)明顯、成本低、效能高、數(shù)量多、人員傷亡小、補(bǔ)充快、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力強(qiáng)。

美國(guó)最先提出了分布式作戰(zhàn)理念[1]，作戰(zhàn)體系需要部署一定數(shù)量的具備協(xié)同、分布式作戰(zhàn)能力的小型無(wú)人機(jī)，通過(guò)智能、自主、協(xié)同等技術(shù)完成情報(bào)、監(jiān)視、偵察、干擾、打擊等作戰(zhàn)任務(wù)，必要時(shí)只需少量有人平臺(tái)參與；為降低作戰(zhàn)成本，部分無(wú)人機(jī)還可回收和重復(fù)使用，而無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)是美軍分布式作戰(zhàn)思路的典型代表。

無(wú)人機(jī)集群協(xié)同攻擊方式主要有兩種：一種是集群內(nèi)無(wú)人機(jī)相互協(xié)同自主作戰(zhàn)，另一種是無(wú)人機(jī)集群與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，有人機(jī)指揮無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)，提高作戰(zhàn)效能。目前，無(wú)人機(jī)集群獨(dú)立作戰(zhàn)還難以實(shí)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)集群與有人機(jī)相互配合，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，更加有效地完成作戰(zhàn)任務(wù)。因此，有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)將是未來(lái)無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)模式的重要方向[2]。

有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)有兩種模式：有人機(jī)/無(wú)人機(jī)蜂群協(xié)同模式和“忠誠(chéng)僚機(jī)”模式。在有人機(jī)/無(wú)人機(jī)蜂群協(xié)同模式中，無(wú)人機(jī)自主性更強(qiáng)，無(wú)人機(jī)集群在少量有人機(jī)的輔助下完成作戰(zhàn)任務(wù)，對(duì)有人機(jī)要求降低，逐步向無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)過(guò)渡。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，有人機(jī)/無(wú)人機(jī)蜂群協(xié)同模式將是有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的一個(gè)重要發(fā)展方向[3]?！爸艺\(chéng)僚機(jī)”作戰(zhàn)模式是將第5代有人機(jī)與無(wú)人機(jī)編組，有人機(jī)作為長(zhǎng)機(jī)，無(wú)人機(jī)充當(dāng)僚機(jī)，有人機(jī)控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)的模式。“忠誠(chéng)僚機(jī)”模式對(duì)單個(gè)無(wú)人機(jī)平臺(tái)要求較高，造價(jià)相對(duì)昂貴，可執(zhí)行空對(duì)地攻擊、電子戰(zhàn)、偵察誘餌干擾等多種任務(wù)，是無(wú)人機(jī)向主戰(zhàn)方向發(fā)展的代表機(jī)型。

基于以上背景，世界多國(guó)都在積極進(jìn)行無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的研究，并進(jìn)行了多次演示驗(yàn)證試驗(yàn)，包括無(wú)人機(jī)蜂群的演示驗(yàn)證試驗(yàn)和“忠誠(chéng)僚機(jī)”試驗(yàn)，并積極推動(dòng)“忠誠(chéng)僚機(jī)”作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)的發(fā)展。美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、印度、南非等多個(gè)國(guó)家積極推動(dòng)無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)，拓展集群無(wú)人機(jī)發(fā)射平臺(tái)，并在人工智能、通訊與組網(wǎng)等前沿技術(shù)方面進(jìn)行積極探索。

1.1 美國(guó)

美國(guó)在無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，核心理念是分布式作戰(zhàn)，無(wú)人機(jī)可回收和重復(fù)使用。美國(guó)正在開(kāi)展的典型無(wú)人機(jī)蜂群系統(tǒng)項(xiàng)目包括“小精靈”(Gremlins)、“郊狼”(Coyote)、“山鶉”(Perdix)、“蝗蟲(chóng)”(LOCUST)、“進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)”(OFFSET)等。基于以上項(xiàng)目，美國(guó)近期在無(wú)人機(jī)投放與回收、組網(wǎng)與編隊(duì)飛行、蜂群作戰(zhàn)等領(lǐng)域進(jìn)行了重點(diǎn)驗(yàn)證，目前已突破了蜂群空中投放、集群組網(wǎng)與通信、蜂群協(xié)同、智能決策與規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)，正向綜合集成飛行試驗(yàn)轉(zhuǎn)變。

1.1.1 “小精靈”(Gremlins)項(xiàng)目

“小精靈”項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局(DARPA)于2015年9月啟動(dòng)，是由運(yùn)輸飛機(jī)平臺(tái)發(fā)射、可部分回收、價(jià)格低廉的無(wú)人機(jī)蜂群系統(tǒng)，以降低多用途、價(jià)格高昂的空中平臺(tái)在惡劣戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下作戰(zhàn)的風(fēng)險(xiǎn)，并在降低作戰(zhàn)成本的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)的戰(zhàn)術(shù)靈活性。

Dynetics公司獲得“小精靈”項(xiàng)目的研發(fā)合同，開(kāi)展“小精靈”作戰(zhàn)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造，并進(jìn)行演示驗(yàn)證飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證空中發(fā)射和回收無(wú)人機(jī)蜂群的可行性及作戰(zhàn)能力。最初“小精靈”項(xiàng)目研制工作分為3個(gè)階段，由于作戰(zhàn)潛力較大，DARPA和美國(guó)空軍決定增加第4階段，聚焦作戰(zhàn)能力驗(yàn)證，在兩年時(shí)間里使無(wú)人機(jī)能執(zhí)行壓制/摧毀防空任務(wù)。

項(xiàng)目中的X-61“小精靈”無(wú)人機(jī)由Kratos公司研制，主要運(yùn)載和投放平臺(tái)是C-130“大力神”運(yùn)輸機(jī)。

近期，“小精靈”無(wú)人機(jī)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)[4-6]，發(fā)展路線如圖1所示。

圖1 X-61小精靈發(fā)展路線圖

DARPA希望“小精靈”無(wú)人機(jī)能夠執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視、偵察、攻擊目標(biāo)等多種任務(wù)。如圖2所示，Kratos公司計(jì)劃在空中重新武裝“小精靈”無(wú)人機(jī)并重新部署，無(wú)人機(jī)在執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)之后返回母機(jī)，然后加油和重新武裝，執(zhí)行另一次攻擊任務(wù)。在此過(guò)程中，模塊化設(shè)計(jì)使“小精靈”很容易從一個(gè)角色切換到另一個(gè)角色[7]。

圖2 DARPA首次試驗(yàn)成功在空中回收一架“小精靈”無(wú)人機(jī)

“小精靈”項(xiàng)目的一個(gè)關(guān)鍵方面是無(wú)人機(jī)可以重復(fù)使用，目標(biāo)是每架“小精靈”無(wú)人機(jī)能夠重復(fù)使用20次，比一次性無(wú)人機(jī)更經(jīng)濟(jì)。X-61“小精靈”無(wú)人機(jī)的有效載荷為65 kg，無(wú)人機(jī)可能攜帶一枚小型炸彈、一架或多架更小型的攻擊無(wú)人機(jī)或巡飛彈藥，這種“俄羅斯套娃”模式日益得到關(guān)注。X-61“小精靈”無(wú)人機(jī)尺寸足夠大，可以攜帶Altius 600無(wú)人機(jī)，而Altius 600可以攜帶一系列進(jìn)攻性有效載荷。Altius 600正在由美國(guó)陸軍為其“空中發(fā)射效應(yīng)”(air launched effects)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，并用先進(jìn)的人工智能技術(shù)進(jìn)行升級(jí)?！靶【`”無(wú)人機(jī)攜帶子無(wú)人機(jī)可增加戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，同時(shí)也可迷惑防御方的雷達(dá)。約20架“小精靈”無(wú)人機(jī)可以一次被齊射，可能分別執(zhí)行偵察、電子戰(zhàn)和打擊無(wú)人機(jī)的任務(wù)。無(wú)人機(jī)蜂群采用集群軟件，以最少的人員有效協(xié)調(diào)無(wú)人機(jī)的行動(dòng)[7]。

DARPA希望未來(lái)“小精靈”無(wú)人機(jī)項(xiàng)目能使轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)或戰(zhàn)斗機(jī)等小型飛機(jī)發(fā)射裝有傳感器的小型無(wú)人機(jī)群，母機(jī)將遠(yuǎn)離敵人的防御范圍，無(wú)人機(jī)蜂群將飛入危險(xiǎn)區(qū)域，執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視、偵察或電子戰(zhàn)等任務(wù)。

1.1.2 “進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)”(OFFSET)項(xiàng)目

DARPA于2017年啟動(dòng)了“進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)”項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)由250個(gè)平臺(tái)組成的自主作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)蜂群，在城市作戰(zhàn)中協(xié)同小型地面部隊(duì)，提供重要的態(tài)勢(shì)感知信息，提高在城市環(huán)境下作戰(zhàn)效能。

OFFSET項(xiàng)目自啟動(dòng)以來(lái)，在全美效能進(jìn)行外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試其能力，近期試驗(yàn)主要包括：

2020年1月，項(xiàng)目進(jìn)行了第3次外場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了250個(gè)異構(gòu)無(wú)人機(jī)蜂群在城區(qū)進(jìn)行突襲作戰(zhàn)任務(wù)。蜂群發(fā)現(xiàn)了建筑物內(nèi)的多個(gè)模擬目標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)了以觸摸屏或手勢(shì)等方式指控?zé)o人蜂群、繪制建筑物內(nèi)地形、以及自動(dòng)分配資源等功能[8]。

2020年9月，項(xiàng)目進(jìn)行了第4次試驗(yàn)，研究人員測(cè)試了自主空中飛行器和地面車(chē)輛集群，并尋求開(kāi)發(fā)大規(guī)模自主系統(tǒng)編隊(duì)，能夠支援地面部隊(duì)在市區(qū)環(huán)境作戰(zhàn)。諾斯羅普·格魯曼任務(wù)系統(tǒng)公司和雷錫恩BBN技術(shù)公司，為OFFSET系統(tǒng)創(chuàng)建蜂群系統(tǒng)架構(gòu)、界面、以及虛擬和物理集群試驗(yàn)臺(tái)，并測(cè)試了其自主平臺(tái)，包括地面車(chē)輛、多旋翼和固定翼飛機(jī)，在一個(gè)多級(jí)、交互式場(chǎng)景中定位和保護(hù)多個(gè)與城市作戰(zhàn)場(chǎng)景相關(guān)的模擬目標(biāo)[9]。

2021年11月，項(xiàng)目進(jìn)行了最后一次外場(chǎng)試驗(yàn),一名操作員可一次操作數(shù)百架無(wú)人機(jī)，檢驗(yàn)了復(fù)雜環(huán)境中多機(jī)器人系統(tǒng)的適應(yīng)性[10]。

DARPA的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于平板電腦及虛擬現(xiàn)實(shí)界面來(lái)控制無(wú)人機(jī)蜂群的技術(shù)，他們使用這些界面部署了100多個(gè)機(jī)器人，繪制出區(qū)域地圖，并在避開(kāi)模擬敵人的同時(shí)識(shí)別高價(jià)值目標(biāo)。OFFSET項(xiàng)目目前可使無(wú)人機(jī)和巡飛彈編隊(duì)，使用連接到操作員界面的數(shù)字庫(kù)進(jìn)行數(shù)十次機(jī)動(dòng)。

1.1.3 “雀鷹”(Sparrowhawk)集群無(wú)人機(jī)

“雀鷹”無(wú)人機(jī)是從通用原子公司競(jìng)爭(zhēng)DARPA“小精靈”項(xiàng)目失敗機(jī)型的迭代設(shè)計(jì)，以降低成本，增加新的任務(wù)能力，是空中發(fā)射和回收的演示機(jī)型，研發(fā)的重點(diǎn)是先進(jìn)戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)的attritableONE技術(shù)[11]，如圖3所示。

圖3 “雀鷹”無(wú)人機(jī)

與“小精靈”的設(shè)計(jì)不同，“雀鷹”無(wú)需有人駕駛飛機(jī)平臺(tái)發(fā)射和回收，而采用了中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)平臺(tái)作為母機(jī)，典型的是MQ-9B“守衛(wèi)者”、MQ-1C“灰鷹”無(wú)人機(jī)，XQ-58A“女武神”無(wú)人機(jī)同樣也具備裝載“雀鷹”的能力，這一重要區(qū)別帶來(lái)了設(shè)計(jì)理念、作戰(zhàn)模式和戰(zhàn)技指標(biāo)方面的巨大差異，可以為更大型無(wú)人機(jī)帶來(lái)“改變游戲規(guī)則”的新能力[12]。

“雀鷹”與“小精靈”無(wú)人機(jī)的性能參數(shù)對(duì)比如表1所示。

表1 X-61“小精靈”和“雀鷹”無(wú)人機(jī)性能參數(shù)對(duì)比[13-14]

2020年9月，通用原子公司進(jìn)行了“雀鷹”無(wú)人機(jī)的首次系留掛載飛行試驗(yàn)，“雀鷹”由MQ-9無(wú)人機(jī)運(yùn)載，但沒(méi)有發(fā)射，試驗(yàn)?zāi)康氖鞘占到y(tǒng)以及發(fā)射平臺(tái)在許多情況下處理飛行應(yīng)力的數(shù)據(jù)，2021年，通用原子公司首次披露“雀鷹”無(wú)人機(jī)在飛行中被回收至MQ-9B無(wú)人機(jī)的細(xì)節(jié)。

MQ-9等大型無(wú)人機(jī)發(fā)射更小型無(wú)人機(jī)，小型無(wú)人機(jī)有可能進(jìn)行半自主合作，甚至成為完全自主集群的一部分?！叭跟棥睙o(wú)人機(jī)擴(kuò)展了MQ-9等大型無(wú)人機(jī)傳感器的性能，增加了情報(bào)、監(jiān)視和偵察范圍，也可進(jìn)行防區(qū)內(nèi)電子戰(zhàn)干擾，甚至前出作戰(zhàn)，充當(dāng)誘餌使敵方綜合防空系統(tǒng)致盲并致其迷惑，并且“雀鷹”的目標(biāo)特征小于MQ-9，這將很大程度增加發(fā)射平臺(tái)的生存能力，甚至為其他有人和無(wú)人機(jī)、以及防區(qū)外打擊導(dǎo)彈開(kāi)辟一條路徑。另外，若配備戰(zhàn)斗部，“雀鷹”還可作為巡飛彈發(fā)揮作用[13]。

“雀鷹”無(wú)人機(jī)采用Metis軟件定義的控制站進(jìn)行控制，該控制站駐留在筆記本電腦上，而不是標(biāo)準(zhǔn)的地面控制站，減少了系統(tǒng)的后勤占用空間。

近年來(lái)通用原子公司一直在探索以大型無(wú)人機(jī)發(fā)射小型無(wú)人機(jī)集群的技術(shù)體系。MQ-1C“灰鷹”ER無(wú)人機(jī)可攜帶20枚巡飛彈，美國(guó)陸軍已經(jīng)選擇MQ-1C作為空射效應(yīng)(ALE)無(wú)人機(jī)集群的搭載平臺(tái)[15]。

1.1.4 “郊狼”(Coyote)巡飛彈

“郊狼”巡飛彈由雷錫恩公司研制，現(xiàn)已形成一個(gè)系列，包括“郊狼”基本型、“郊狼”Block 1B、“郊狼”Block 2，“郊狼”Block 3正在研制中。

基本型“郊狼”巡飛彈長(zhǎng)0.91 m，重5.9 kg，續(xù)航時(shí)間超過(guò)1 h，由電池提供動(dòng)力，最大速度為103 km/h，采用管式發(fā)射裝置發(fā)射[16]，如圖4所示。

圖4 基本型“郊狼”巡飛彈

“郊狼”預(yù)計(jì)將成為海軍、空軍和陸軍眾多后續(xù)行動(dòng)和項(xiàng)目的基礎(chǔ)。美國(guó)軍方已經(jīng)完成了“郊狼”無(wú)人集群技術(shù)的研究，并將其移交給空軍、陸軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)。

美海軍研究辦公室通過(guò)LOCUST無(wú)人機(jī)蜂群項(xiàng)目，已對(duì)“郊狼”巡飛彈開(kāi)展多次編隊(duì)飛行試驗(yàn)，均采用“人在回路”任務(wù)模式。2021年1月和2月，在兩次“金色部落”自主彈藥蜂群技術(shù)演示中，所使用的“小直徑炸彈”(SDB)實(shí)現(xiàn)了彈間通信，達(dá)到了半自主武器的水平；2021年3月，“郊狼”Block 3巡飛彈的自主性模塊已轉(zhuǎn)化到了“先鋒”(Vanguard)計(jì)劃中的“金色部落”項(xiàng)目。

除了作為無(wú)人機(jī)集群的重要組成部分之外，“郊狼”在其它領(lǐng)域也進(jìn)行了功能拓展?！敖祭恰盉lock 2巡飛彈與雷錫恩公司的Ku波段射頻系統(tǒng)相集成，形成美國(guó)陸軍的“呼嘯者”反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。

2021年7月，可重復(fù)使用的“郊狼”Block 3NK改型在美國(guó)陸軍組織的一次試驗(yàn)中演示了摧毀集群無(wú)人機(jī)的能力?！敖祭恰盉lock 3NK采用了非動(dòng)力學(xué)戰(zhàn)斗部消滅敵方的無(wú)人機(jī)，減少附帶毀傷，并且在不離開(kāi)戰(zhàn)場(chǎng)的情況下可以被回收、翻新并重復(fù)使用。實(shí)驗(yàn)中，“郊狼”Block 3NK攻擊和摧毀了10架異構(gòu)無(wú)人機(jī)蜂群，實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)突破：空對(duì)空非動(dòng)力學(xué)摧毀、相同試驗(yàn)中的生存性、回收、翻新和重新使用、從“郊狼”Block 2系統(tǒng)(已由陸軍部署)成功發(fā)射、在增加的航程實(shí)施攻擊、通信和KuRFS雷達(dá)跟蹤[17]。

目前，“郊狼”巡飛彈已實(shí)現(xiàn)彈間聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)還將可與配備情監(jiān)偵傳感器、激光指示器的無(wú)人機(jī)群聯(lián)網(wǎng)，以低成本的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提升機(jī)動(dòng)性和作戰(zhàn)效能。

1.1.5 “天空博格人”(Skyborg)智能無(wú)人僚機(jī)項(xiàng)目

“天空博格人”智能無(wú)人僚機(jī)項(xiàng)目是美國(guó)空軍2030年戰(zhàn)略規(guī)劃3大“先鋒”項(xiàng)目之一[18]，于2018年10月正式啟動(dòng)，是美國(guó)空軍研發(fā)的一種自主操控程序/算法組成的系統(tǒng)，基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)應(yīng)用，開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證無(wú)人機(jī)人工智能自主駕駛、飛行、控制、作戰(zhàn)等一系列技術(shù)的基礎(chǔ)算法和軟件系統(tǒng)。該項(xiàng)目的無(wú)人機(jī)平臺(tái)成本低、可消耗，系統(tǒng)采用模塊化開(kāi)放式架構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)人機(jī)將通過(guò)有人戰(zhàn)機(jī)或人工智能系統(tǒng)引導(dǎo)，執(zhí)行偵察或打擊等任務(wù)，能自動(dòng)規(guī)避障礙物并自動(dòng)起降。2023年之前，“天空博格人”項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)樣機(jī)定型、軟件系統(tǒng)集成和初始作戰(zhàn)能力。

美軍計(jì)劃將“天空博格人”項(xiàng)目的無(wú)人“忠誠(chéng)僚機(jī)”與F-35戰(zhàn)斗機(jī)、F/A-18F“超級(jí)大黃蜂”等戰(zhàn)機(jī)組成一個(gè)空中編隊(duì)?！爸艺\(chéng)僚機(jī)”能有效完成偵察和護(hù)航行動(dòng)，隨時(shí)受F-35等戰(zhàn)機(jī)控制，必要時(shí)還可吸引敵方火力，掩護(hù)己方戰(zhàn)機(jī)。另外，“天空博格人”無(wú)人機(jī)具有獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)的能力，能夠發(fā)射和回收。

圖5為XQ-58A“女武神”(Valkyrie)無(wú)人機(jī)，是美國(guó)“忠誠(chéng)僚機(jī)”最優(yōu)秀的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)型，由Kratos公司與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室合作開(kāi)發(fā)的一種高亞音速、遠(yuǎn)距離攻擊無(wú)人機(jī)，主要用于偵察和遠(yuǎn)程作戰(zhàn)，可提高作戰(zhàn)靈活性和實(shí)用性。

圖5 XQ-58A“女武神”無(wú)人機(jī)

XQ-58A“女武神”[19]是具備人工智能能力的無(wú)人機(jī)綜合系統(tǒng)，采用隱身設(shè)計(jì)，如V形尾翼和S形進(jìn)氣口，飛機(jī)長(zhǎng)8.8 m，翼展6.7 m，最大飛行速度1 050 km/h，有兩個(gè)武器艙，8個(gè)掛點(diǎn)，每個(gè)彈艙有4個(gè)掛點(diǎn)，內(nèi)置彈艙載荷250 kg，助推發(fā)射，傘降回收，雖然能夠常規(guī)起飛和降落，也能從其它發(fā)射模塊發(fā)射，如支援的艦船、運(yùn)輸集裝箱以及半拖掛車(chē)。XQ-58A“女武神”可攜帶JDAM炸彈或GUB-39小直徑炸彈，以及ALTIUS-600小型無(wú)人機(jī)，具備一定的空戰(zhàn)和對(duì)地打擊能力，與F-35搭配，是美軍“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目的理想無(wú)人機(jī)選擇，如圖6所示。

圖6 美國(guó)空軍設(shè)想的XQ-58A“女武神”無(wú)人機(jī)未來(lái)使用場(chǎng)景

2019—2020年，XQ-58A“女武神”無(wú)人機(jī)進(jìn)行了一系列飛行試驗(yàn)[20-24]，目的是評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能、空氣動(dòng)力性能以及發(fā)射和回收系統(tǒng)，如圖7所示。

圖7 XQ-58A女武神發(fā)展路線圖

2022年7月，Kratos公司和美國(guó)空軍成功完成了“天空博格人”項(xiàng)目XQ-58A“女武神”無(wú)人機(jī)的系列飛行試驗(yàn)。

“天空博格人”自主核心系統(tǒng)已在兩家不同制造商的平臺(tái)上進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，展示了自主核心技術(shù)的可移植性。最終希望將更先進(jìn)的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)能力集成到“天空博格人”的自主核心系統(tǒng)中。

1.2 俄羅斯

1.2.1 俄羅斯無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)

俄羅斯軍隊(duì)的無(wú)人機(jī)裝備規(guī)模位居世界前列，并且在烏克蘭和敘利亞有豐富的無(wú)人機(jī)操作經(jīng)驗(yàn)和反制經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)，俄羅斯加大了無(wú)人機(jī)的研發(fā)力度，并積極推進(jìn)無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)，進(jìn)行方案測(cè)試和評(píng)估，在軍事演習(xí)中展示無(wú)人機(jī)蜂群的ISR及協(xié)同作戰(zhàn)能力。2020年，俄羅斯首次在軍演中使用“無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)”，重點(diǎn)演練無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)。

2021年，喀瑯施塔得公司(Kronshtadt)開(kāi)始為俄羅斯空天軍研發(fā)“閃電”(Lightning)集群作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，以突破敵方防空系統(tǒng)或配合有人機(jī)開(kāi)展集群電子戰(zhàn)，也可作為獨(dú)立的精確制導(dǎo)彈藥或目標(biāo)指示偵察器使用。2021年3月，該公司公布了其最新研制的“雷霆”(Thunder)無(wú)人機(jī)，“雷霆”由地面控制站控制，由10架“閃電”小型無(wú)人機(jī)組成的無(wú)人機(jī)群的引領(lǐng)飛機(jī)，也是第一種無(wú)人機(jī)群引領(lǐng)飛機(jī)[25]。

圖8為“閃電”無(wú)人機(jī)[26]長(zhǎng)1.5 m，翼展達(dá)1.2 m，配備渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，速度為600～700 km/h，戰(zhàn)斗部或有效載荷重約5～7 kg，控制距離可達(dá)數(shù)百公里。該系統(tǒng)可通過(guò)外部掛載或內(nèi)置于機(jī)艙裝備空天軍各式飛機(jī)。蘇-57戰(zhàn)機(jī)可在機(jī)身內(nèi)部艙室中多達(dá)8架無(wú)人機(jī)，可作為“閃電”系統(tǒng)的運(yùn)載工具。無(wú)人機(jī)采用隱身技術(shù)，包括特殊涂層，一個(gè)扁平噴管和進(jìn)氣道位于機(jī)身頂部，減少雷達(dá)輻射和熱信號(hào)特征。

圖8 “閃電”無(wú)人機(jī)

“閃電”無(wú)人機(jī)以高精度摧毀靜止和機(jī)動(dòng)的地面目標(biāo)以及用作假目標(biāo)壓制敵人的防空系統(tǒng)，創(chuàng)建和控制打擊群的突破帶，快速摧毀突然探測(cè)到的防空目標(biāo)，并在與有人機(jī)一起執(zhí)行任務(wù)時(shí)提供群組電子戰(zhàn)能力。

蜂群中的無(wú)人機(jī)既可回收，也可作為自殺性無(wú)人機(jī)使用。“雷霆”無(wú)人機(jī)作為整個(gè)無(wú)人機(jī)群的“思考中心”運(yùn)作，在一個(gè)任務(wù)過(guò)程中可為機(jī)群的每個(gè)飛機(jī)定制任務(wù)，無(wú)人機(jī)群依靠人工智能技術(shù)相互通信，無(wú)人機(jī)還可以在戰(zhàn)斗行動(dòng)中互換角色。小型“閃電”無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)以高精度摧毀靜止和機(jī)動(dòng)的地面目標(biāo)，以及用作假目標(biāo)而使空中態(tài)勢(shì)復(fù)雜化，壓制敵人的防空系統(tǒng)，創(chuàng)建和控制打擊群的突破帶，快速摧毀突然探測(cè)到的防空目標(biāo)，并在與有人機(jī)一起執(zhí)行任務(wù)時(shí)提供群組電子戰(zhàn)能力[25]。

“雷霆”以集群形式部署“閃電”無(wú)人機(jī)，“閃電”以ISR配置或彈藥配置行動(dòng)，從這種配置可進(jìn)一步洞察俄羅斯空軍未來(lái)對(duì)于這些平臺(tái)的使用、以及人工智能和蜂群技術(shù)的應(yīng)用。

1.2.2 S-70“獵人”(Hunter)無(wú)人“忠誠(chéng)僚機(jī)”

圖9為S-70“獵人”無(wú)人機(jī)[27]，由俄羅斯蘇霍伊航空集團(tuán)和俄羅斯飛機(jī)公司米格設(shè)計(jì)局于2012年開(kāi)始聯(lián)合研制，為第六代飛機(jī)項(xiàng)目，是俄羅斯第一款隱身重型無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)，在2019年莫斯科國(guó)際航空航天展覽會(huì)(MAKS 2019)上首次公開(kāi)亮相，主要作為“忠誠(chéng)僚機(jī)”伴飛Su-57戰(zhàn)機(jī)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)。

圖9 S-70“獵人”無(wú)人機(jī)

S-70無(wú)人機(jī)基于米格設(shè)計(jì)局早期Mikoyan Skat無(wú)人機(jī)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，采用了Su-57第五代噴氣式戰(zhàn)機(jī)的部分技術(shù)，具體性能參數(shù)如表2所示。

表2 XQ-58A“女武神”和S-70“獵人”無(wú)人機(jī)性能參數(shù)對(duì)比[14,19,27]

2017年S-70的樣機(jī)首次推出，2018年11月，無(wú)人機(jī)在跑道上以完全自主模式進(jìn)行了第1次滑行、加速、停機(jī)系列試驗(yàn)。2019年8月，S-70進(jìn)行首飛，無(wú)人機(jī)在機(jī)場(chǎng)上方高度600 m飛行約20 min，并在機(jī)場(chǎng)周?chē)P(pán)旋幾圈。2019年9月，俄羅斯國(guó)防部公布了S-70無(wú)人機(jī)伴飛Su-57首次飛行視頻。2021年2月，另外3架樣機(jī)正在生產(chǎn)，第2架是第1架的改進(jìn)型，改進(jìn)之處與機(jī)載無(wú)線電電子設(shè)備和機(jī)身機(jī)構(gòu)件有關(guān)，第3和第4架樣機(jī)將于系列生產(chǎn)的產(chǎn)品相同。專(zhuān)家預(yù)測(cè)S-70無(wú)人機(jī)將用于未來(lái)23900項(xiàng)目的Ivan Rogov兩棲進(jìn)攻船，能攜帶4架無(wú)人機(jī)執(zhí)行偵察和打擊任務(wù)。

除了伴飛Su-57戰(zhàn)機(jī)，S-70也可獨(dú)立作戰(zhàn)，或與其它作戰(zhàn)單元編隊(duì)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)。俄羅斯升級(jí)的S-70重型無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)的第1個(gè)飛行準(zhǔn)備型號(hào)預(yù)計(jì)2024年投入使用[28]。

1.3 英國(guó)

1.3.1 英國(guó)無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)

英國(guó)于2019年啟動(dòng)了“多架無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)效能提升”(many drones make light work)項(xiàng)目，發(fā)展由單人控制的20架小型無(wú)人機(jī)蜂群，探索技術(shù)的可行性和軍事用途。2020年4月，英國(guó)皇家空軍組建了第216試驗(yàn)中隊(duì)，以進(jìn)一步發(fā)展無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)并把這種作戰(zhàn)能力引入部隊(duì)。

英國(guó)在無(wú)人機(jī)蜂群領(lǐng)域已進(jìn)行了一些試驗(yàn)，檢測(cè)最新技術(shù)并對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估：

2020年4月，藍(lán)熊系統(tǒng)公司演示了無(wú)人機(jī)蜂群的超視距全自主飛行技術(shù)。2020年10月，藍(lán)熊系統(tǒng)公司宣布使用20架異構(gòu)固定翼無(wú)人機(jī)蜂群，開(kāi)展了超視距飛行試驗(yàn)。

2021年2月，英國(guó)對(duì)5種不同類(lèi)型的20架無(wú)人機(jī)進(jìn)行了無(wú)人機(jī)蜂群評(píng)估試驗(yàn)[29]，并對(duì)皇家空軍派出的220架次飛行進(jìn)行了評(píng)估。多年來(lái)，英國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(Dstl)一直在推動(dòng)跨越不同平臺(tái)和領(lǐng)域的自主系統(tǒng)研究，此次試驗(yàn)代表了Dstl的“多架無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)效能提升”項(xiàng)目所做的工作達(dá)到了一個(gè)新高度。在無(wú)人機(jī)蜂群中，5種不同的固定翼無(wú)人機(jī)攜帶6種不同的載荷，在3個(gè)操作員的控制下，使用藍(lán)熊公司的移動(dòng)指揮與控制系統(tǒng)(MCCS)執(zhí)行代表性的任務(wù)，完成了英國(guó)有史以來(lái)最復(fù)雜的自主飛行器試驗(yàn)。在評(píng)估過(guò)程中，無(wú)人機(jī)群還使用了藍(lán)熊公司的“空域反沖突層”(ADL)技術(shù)來(lái)協(xié)助自主超視距反沖突作戰(zhàn)，并跟蹤與蜂群在同一區(qū)域作戰(zhàn)的第三方飛機(jī)。

英國(guó)軍方的無(wú)人機(jī)蜂群部隊(duì)將執(zhí)行包括在敵人防區(qū)內(nèi)的自殺任務(wù)和壓制敵防空系統(tǒng)等任務(wù)。英國(guó)軍方已準(zhǔn)備好“無(wú)人機(jī)蜂群”用于多域云作戰(zhàn)，皇家空軍的集群無(wú)人機(jī)技術(shù)已接近作戰(zhàn)狀態(tài)[30]。

1.3.2 “蚊子”(Mosquito)無(wú)人“忠誠(chéng)僚機(jī)”[29，31]

2021年1月，英國(guó)皇家空軍與美國(guó)Spirit航空系統(tǒng)公司簽訂合同，將設(shè)計(jì)制造新型高速“蚊子”無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)樣機(jī)，并在2023年進(jìn)行全面飛行試驗(yàn)，如圖10所示。

圖10 英國(guó)皇家空軍的LANCA概念圖

2015年，英國(guó)國(guó)防部科技實(shí)驗(yàn)室(Dstl)執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)了“輕量化可負(fù)擔(dān)新型戰(zhàn)斗機(jī)”(LANCA)概念項(xiàng)目，旨在了解創(chuàng)新的戰(zhàn)斗航空技術(shù)和概念，從根本上減少成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間?！拔米印睙o(wú)人機(jī)項(xiàng)目是LANCA概念的一部分，將利用LANCA概念大幅降低傳統(tǒng)無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間，甚至可通過(guò)一個(gè)全面的飛行器飛行試驗(yàn)項(xiàng)目建立一個(gè)未來(lái)無(wú)人作戰(zhàn)空中機(jī)隊(duì)。

“蚊子”無(wú)人僚機(jī)被設(shè)計(jì)成能對(duì)敵機(jī)發(fā)動(dòng)進(jìn)攻、或甚至攔截面對(duì)空導(dǎo)彈的“忠誠(chéng)僚機(jī)”，伴飛有人噴氣式戰(zhàn)機(jī)，以較低的成本增加戰(zhàn)斗規(guī)模。此項(xiàng)目將加速英國(guó)未來(lái)空中力量的發(fā)展，保持其在新興技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。

“蚊子”無(wú)人僚機(jī)可以與配備導(dǎo)彈和電子戰(zhàn)技術(shù)的歐洲戰(zhàn)機(jī)“臺(tái)風(fēng)”或F-35等戰(zhàn)機(jī)一起部署，與戰(zhàn)斗機(jī)一起高速飛行，并攜帶導(dǎo)彈、監(jiān)視和電子戰(zhàn)裝備，完全有能力探測(cè)敵防空系統(tǒng)，即使受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，也能夠繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，瞄準(zhǔn)和擊落敵機(jī)，并避開(kāi)防空導(dǎo)彈的襲擊?！拔米印睙o(wú)人僚機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以快速重組，以執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察、電子戰(zhàn)和打擊任務(wù)。

1.4 以色列

以色列在全球集群無(wú)人機(jī)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。2021年5月，以色列國(guó)防軍首次在戰(zhàn)斗中使用無(wú)人機(jī)蜂群創(chuàng)造了歷史[32]，在應(yīng)對(duì)巴勒斯坦從加沙發(fā)射的火箭彈而發(fā)起的“城墻守護(hù)者”(guardian of the walls)行動(dòng)中，以色列國(guó)防軍使用了多軸無(wú)人直升機(jī)蜂群來(lái)定位、識(shí)別和打擊對(duì)方，非常有效，主要是在對(duì)方發(fā)射火箭彈逃跑之前尋找并摧毀目標(biāo)。

除了等待火箭發(fā)射并對(duì)其做出反應(yīng)之外，蜂群也在積極尋找攻擊機(jī)會(huì)，一種方法是將無(wú)人機(jī)降落在某個(gè)區(qū)域，然后進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視，必要時(shí)可更換電池。蜂群無(wú)人機(jī)配日間攝像機(jī)、精確定位火箭發(fā)射器或炮火的熱成像傳感器、以及可能的聲傳感器。蜂群可能包括更多新裝備，如“蜘蛛俠”(Spiderman)無(wú)人機(jī)，這種無(wú)人機(jī)附著于墻面上，可能會(huì)使用穿墻傳感器。

由于采用了開(kāi)放式的“即插即用”的架構(gòu)，蜂群可根據(jù)需要增加任何新的組成部分。以色列國(guó)防軍的蜂群與“火炬”(Torch)750指揮控制系統(tǒng)緊密集成，具有很高的通信速度。目標(biāo)數(shù)據(jù)可以與以色列國(guó)防軍的VISINT 9900部隊(duì)快速共享，該部隊(duì)負(fù)責(zé)處理視覺(jué)情報(bào)、繪圖和解讀圖像，并確定目標(biāo)是否有效。蜂群中的無(wú)人機(jī)可攜帶戰(zhàn)斗載荷攻擊目標(biāo)，或作為數(shù)據(jù)傳輸中繼執(zhí)行任務(wù)，無(wú)縫通信可以使蜂群與火炮、導(dǎo)彈、更大型的無(wú)人機(jī)、空中打擊武器和其它裝備組成網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)聯(lián)合的殺傷網(wǎng)。以色列國(guó)防軍現(xiàn)將這種無(wú)人機(jī)蜂群的應(yīng)用推廣。

2021年11月15日，以色列埃爾比特系統(tǒng)公司(Elbit Systems)在以色列北部向荷蘭皇家陸軍的“機(jī)器人自主系統(tǒng)”(RAS)概念開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目演示了該公司的RAS能力[33]，利用異構(gòu)自主蜂群執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)，此次演示的重點(diǎn)是自主蜂群利用成熟綜合的人工智能和算法的能力，部署了包括PROBOT無(wú)人地面車(chē)輛以及包括THOR在內(nèi)的兩種垂直起降(VTOL)微型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。

1.5 其它國(guó)家

1.5.1 韓國(guó)[34-36]

2021年，韓國(guó)加快了無(wú)人集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。2021年4月，韓國(guó)陸軍宣布正在加快部署基于無(wú)人機(jī)機(jī)器人的戰(zhàn)斗系統(tǒng)，計(jì)劃到2030年建立多個(gè)無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)部隊(duì)和一個(gè)陸軍師，人機(jī)作戰(zhàn)部隊(duì)將使用小型集群無(wú)人機(jī)集中進(jìn)行偵察和監(jiān)視，也有可能具備大規(guī)模攻擊能力。

2021年10月，在韓國(guó)舉辦的2021年國(guó)際航空與防務(wù)展(ADEX)上，韓國(guó)航空航天工業(yè)公司(KAI)展示了一種有人/無(wú)人編隊(duì)(MUM-T)無(wú)人機(jī)的全尺寸復(fù)制品(圖11)，MUM-T無(wú)人機(jī)將具有與美國(guó)正在研制的空射效應(yīng)飛行器類(lèi)似的能力，與MAH有人駕駛攻擊直升機(jī)協(xié)同使用，直升機(jī)飛行員和地面人員將能夠與無(wú)人機(jī)通信。MUM-T無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間為2 h，最大速度為150 km/h。它有4個(gè)不同的模塊以執(zhí)行不同的任務(wù)，包括偵察、電子戰(zhàn)、欺騙和自殺式任務(wù)。如果需要，可以在無(wú)人機(jī)上裝載3 kg的彈藥對(duì)目標(biāo)實(shí)施攻擊。MAH直升機(jī)可安裝17個(gè)HUM-T無(wú)人機(jī)：武器掛架下的2×4發(fā)射管加上MAH機(jī)身一側(cè)的另外9個(gè)發(fā)射裝置。未來(lái)，KAI計(jì)劃根據(jù)韓國(guó)軍方和客戶(hù)的需求，確定是否回收無(wú)人機(jī)以重復(fù)使用。

圖11 MUM-T無(wú)人機(jī)發(fā)射裝置安裝于MAH直升

1.5.2 印度

印度自2019年以來(lái)開(kāi)始研發(fā)無(wú)人機(jī)蜂群，在無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)開(kāi)發(fā)方面一直致力于技術(shù)原創(chuàng)。

2021年1月，印度在世界上首次公開(kāi)展示了異構(gòu)蜂群[37]，部署了75架無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)最開(kāi)始被編程執(zhí)行攻擊任務(wù)，以自殺式攻擊模式摧毀了一系列模擬的靜止目標(biāo)。目前尚不清楚該系統(tǒng)在實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境中如何更好發(fā)揮作用，無(wú)人機(jī)需要適應(yīng)快速變化、復(fù)雜的環(huán)境和機(jī)動(dòng)目標(biāo)。印度的無(wú)人機(jī)群可能使用了3種類(lèi)型的無(wú)人機(jī)：用于感應(yīng)的四軸飛行器、六旋翼的無(wú)人母機(jī)以及裝有炸藥的小型四軸飛行器。印度的無(wú)人機(jī)蜂群與美國(guó)的無(wú)人機(jī)蜂群有所不同，美國(guó)關(guān)注大型的同構(gòu)蜂群，但印度則認(rèn)為擁有不同鮮明特點(diǎn)的無(wú)人機(jī)組合可能在戰(zhàn)場(chǎng)上更靈活、更有能力，比同構(gòu)無(wú)人機(jī)蜂群表現(xiàn)更好。

2021年2月，印度斯坦航空有限公司(HAL)在該年印度航空展上展示了“戰(zhàn)斗空中編隊(duì)系統(tǒng)”(CATS)家族的實(shí)體模型[38]，其中包括“光輝”戰(zhàn)機(jī)的“忠誠(chéng)僚機(jī)”——“貓勇士”無(wú)人機(jī)，“貓”家族通過(guò)保密數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行溝通交流和指揮控制，承擔(dān)戰(zhàn)術(shù)偵察、對(duì)地攻擊、電子干擾等任務(wù)?！柏堄率俊睙o(wú)人機(jī)最大航程為700 km，作戰(zhàn)半徑300 km，裝備一套光電/紅外有效載荷、主動(dòng)電子掃描陣列(AESA)雷達(dá)、慣性導(dǎo)航裝置和一個(gè)用于情報(bào)、監(jiān)視和偵察(ISR)及作戰(zhàn)行動(dòng)的干擾機(jī)，最多可以攜帶4枚彈藥，包括跑道摧毀炸彈、空對(duì)地導(dǎo)彈和制導(dǎo)炸彈等?！柏堄率俊睙o(wú)人機(jī)系統(tǒng)將在2024—2025年完成首飛，與母機(jī)的集成將在一兩年后完成。

1.5.3 南非

2021年2月，在阿布扎比國(guó)際防務(wù)展，南非派拉蒙集團(tuán)公布了基于其新型N-Raven無(wú)人機(jī)的新的集群無(wú)人機(jī)技術(shù)。

N-Raven無(wú)人機(jī)重41 kg，巡航速度約為180 km/h，巡飛續(xù)航時(shí)間大約2 h，能攜帶10～15 kg的有效載荷飛至250 km，如圖12所示。N-Raven無(wú)人機(jī)能配備多種傳感器，包括光電/紅外和激光半主動(dòng)傳感器進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和跟蹤，幫助操作員獲取戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖像。無(wú)人機(jī)可以從陸地、海洋和空中平臺(tái)發(fā)射，增加了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程打擊能力[39]。

圖12 N-Raven集群無(wú)人系統(tǒng)部署為一個(gè)巡飛彈藥部隊(duì)或加強(qiáng)的傳感器小組

1.5.4 波蘭[40]

2021年9月14日，在第29屆國(guó)際防務(wù)工業(yè)展覽會(huì)(MSPO)期間，波蘭WB集團(tuán)首次展出了“多層多用途任務(wù)智能空中蜂群”(multilayer multipurpose intelligent air swarm)W2MPIR系統(tǒng)，如圖13所示。

圖13 展出的W2MPIR系統(tǒng)

W2MPIR是一種創(chuàng)新的打擊/偵察系統(tǒng)，設(shè)計(jì)在反進(jìn)入/區(qū)域拒止(A2/AD)的強(qiáng)烈對(duì)抗及飽和條件下實(shí)施突破，旨在壓制敵人的空中/導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。

W2MPIR是由“飛眼”(FlyEye)和FT-5“駝鹿”無(wú)人偵察機(jī)、Warmate 1(3.0)和Warmate 2巡飛彈組成的一個(gè)智能蜂群，由集成的“靜默網(wǎng)絡(luò)”(silent network)通信系統(tǒng)連接，在ZZKO Topaz火控系統(tǒng)控制下作戰(zhàn)，并與U-Gate網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的前方觀察員合作，能夠探測(cè)、定位和干擾電子傳感器及雷達(dá)。

W2MPIR系統(tǒng)設(shè)定有4個(gè)目標(biāo)：1)創(chuàng)建一個(gè)價(jià)格低廉的精確打擊裝備，具有成本效益；2)達(dá)到自主級(jí)別，允許系統(tǒng)自行壓制指定目標(biāo)；能夠使用幾個(gè)平臺(tái)攻擊單個(gè)目標(biāo)/群組目標(biāo)(過(guò)飽和)；3)為價(jià)格低廉的射頻發(fā)射傳感器創(chuàng)建一個(gè)攜載平臺(tái)；4)通過(guò)制造HVA誘餌、探測(cè)發(fā)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)壓制天線陣列、以及為遠(yuǎn)程/防區(qū)外打擊裝備指定目標(biāo)，來(lái)壓制反介入/區(qū)域拒止系統(tǒng)。這些目標(biāo)通過(guò)眾多無(wú)人系統(tǒng)的合作、并通過(guò)在打擊和偵察裝備之間建立系統(tǒng)聯(lián)系來(lái)實(shí)現(xiàn)?！帮w眼”和FT-5“駝鹿”為其它平臺(tái)提供超視距通信，同時(shí)提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并充當(dāng)巡飛彈的激光目標(biāo)指示裝置，而多枚Warmate巡飛彈則組成大量蜂群實(shí)施攻擊。Warmate巡飛彈系統(tǒng)于2012年推出，Warmate 2巡飛彈是一個(gè)更大的改型，用于摧毀裝甲車(chē)輛、指揮前哨站、或其它受保護(hù)的目標(biāo)，配有3種戰(zhàn)斗部：“高爆”(HE)、“燃料空氣炸藥”(FAE)和“破甲”(HEAT)，由3名人員從車(chē)載平臺(tái)發(fā)射。

2 國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)在無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)研究方面起步較晚，但近些年來(lái)無(wú)論從理論研究還是在工程技術(shù)方面均加大了力度，取得了一些技術(shù)突破。比較典型的是由中國(guó)電子科技集團(tuán)自行研制的新型陸空協(xié)同固定翼無(wú)人機(jī)蜂群系統(tǒng)[41]，已經(jīng)完成部分相關(guān)實(shí)驗(yàn)飛行工作，是我國(guó)第一種實(shí)用的無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)，未來(lái)有望進(jìn)入部隊(duì)服役。

該蜂群系統(tǒng)的地面發(fā)射系統(tǒng)由地面發(fā)射車(chē)和一個(gè)4×12單元的傾斜無(wú)人機(jī)發(fā)射箱組成，無(wú)人機(jī)以1架/2 s的速度從發(fā)射管中飛出，大約1 min 30 s內(nèi)所有無(wú)人機(jī)全部發(fā)射完畢，然后發(fā)射車(chē)迅速轉(zhuǎn)移陣地，實(shí)現(xiàn)“打了就跑”。

圖14 中國(guó)電子科技集團(tuán)研制固定翼無(wú)人機(jī)蜂群地面發(fā)射系統(tǒng)

一個(gè)無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)單元(一個(gè)無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)連)一般由3～4輛發(fā)射車(chē)以及若干通訊指揮車(chē)、后勤保障車(chē)組成，可一次性發(fā)射超過(guò)200架無(wú)人機(jī)，在不到10 min內(nèi)，可在敵方前沿?zé)o人機(jī)蜂群空中編隊(duì)，對(duì)敵方實(shí)施蜂群作戰(zhàn)行動(dòng)。

無(wú)人機(jī)的機(jī)身設(shè)計(jì)為圓柱狀，類(lèi)似于巡飛彈，也可以作為偵察作戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)使用，實(shí)現(xiàn)了低成本化、彈藥化和多用途化。

中國(guó)電子科技集團(tuán)研制固定翼無(wú)人機(jī)蜂群的研發(fā)情況如圖15所示。

圖15 中國(guó)電子科技集團(tuán)新型陸空協(xié)同固定翼無(wú)人機(jī)蜂群系統(tǒng)發(fā)展路線圖

該蜂群無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，可以數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行高密度偵察和飽和式打擊，理想狀態(tài)下，數(shù)十分鐘內(nèi)，多個(gè)發(fā)射連可在不到10 min組成上千架無(wú)人機(jī)蜂群，這種驚人的數(shù)量再通過(guò)低空突防、編隊(duì)協(xié)作等手段給敵防空作戰(zhàn)造成巨大威脅。中國(guó)電子科技集團(tuán)在無(wú)人機(jī)集群方面所展示的能力說(shuō)明我國(guó)在無(wú)人平臺(tái)作戰(zhàn)領(lǐng)域有質(zhì)的飛躍，尤其在無(wú)人機(jī)集群技術(shù)方面，處于世界前列。

3 無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 集群無(wú)人機(jī)系統(tǒng)向多平臺(tái)應(yīng)用發(fā)展

除了空中投放平臺(tái)，集群無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和平臺(tái)也得到積極拓展，美國(guó)海軍計(jì)劃從無(wú)人潛艇和無(wú)人艦艇上發(fā)射無(wú)人機(jī)蜂群。美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)計(jì)劃步兵攜帶致命集群無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)，并批準(zhǔn)了“攜帶武裝蜂群無(wú)人機(jī)的自主艦艇”計(jì)劃。美國(guó)陸軍瞄準(zhǔn)無(wú)人發(fā)射卡車(chē)，能夠發(fā)射裝載集群彈藥的導(dǎo)彈，子彈藥為自殺式無(wú)人機(jī)，形成網(wǎng)絡(luò)蜂群。俄羅斯米-28NM武裝直升機(jī)能夠發(fā)射無(wú)人機(jī)，俄羅斯軍方也在考慮將無(wú)人機(jī)與無(wú)人地面車(chē)輛協(xié)調(diào)應(yīng)用，包括使用地面機(jī)器人作為無(wú)人機(jī)運(yùn)載器，以及讓無(wú)人機(jī)為機(jī)器人坦克定位目標(biāo)。

未來(lái)精確無(wú)人機(jī)系統(tǒng)將用于海陸空，多平臺(tái)部署，多領(lǐng)域作戰(zhàn)，從而增強(qiáng)作戰(zhàn)能力，使作戰(zhàn)方式更加靈活多變，多平臺(tái)應(yīng)用將是無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的一個(gè)重要方向。

3.2 集群無(wú)人機(jī)的有效載荷以模塊化發(fā)展，配合執(zhí)行多種任務(wù)

集群無(wú)人機(jī)通常采用模塊化設(shè)計(jì)，為特定任務(wù)而裝載不同的有效載荷，當(dāng)成千上百架無(wú)人機(jī)被發(fā)射到空中集群作戰(zhàn)時(shí)，它們協(xié)同作戰(zhàn)，執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視、偵察、作戰(zhàn)毀傷評(píng)估、打擊等任務(wù)，組成集誘、偵、擾、打功能為一體的異構(gòu)蜂群，形成一個(gè)完善的作戰(zhàn)體系。

具有代表性的“小精靈”無(wú)人機(jī)被大量發(fā)射后，無(wú)人機(jī)蜂群可以是偵察、電子戰(zhàn)和打擊無(wú)人機(jī)的組合，而無(wú)人機(jī)被回收后還可重新更換有效載荷，發(fā)射執(zhí)行另外不同的任務(wù)，在降低成本的同時(shí)大大增加作戰(zhàn)的靈活性。

3.3 基于無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)的彈藥蜂群技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展

彈藥蜂群是無(wú)人機(jī)蜂群的技術(shù)轉(zhuǎn)化，主要執(zhí)行對(duì)目標(biāo)的精確攻擊任務(wù)?！敖鹕柯洹?Golden Horde)項(xiàng)目是全球彈藥蜂群的代表項(xiàng)目，將GBU-39/B“小直徑炸彈”(SDB)、AGM-158“聯(lián)合空對(duì)面防區(qū)外導(dǎo)彈”(JASSM)，ADM-160“小型空射誘餌彈”(MALD)等各種精確制導(dǎo)彈藥組網(wǎng)形成蜂群。

目前已突破了組網(wǎng)、彈間通信、目標(biāo)更新識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)，取得了里程碑式的結(jié)果，將為美國(guó)空軍未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化武器系統(tǒng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)?！敖鹕柯洹表?xiàng)目在很多前沿方面都突破了極限，包括制造、安全規(guī)劃、試驗(yàn)執(zhí)行，甚至預(yù)算限制，現(xiàn)在已轉(zhuǎn)向數(shù)字領(lǐng)域，開(kāi)啟一個(gè)開(kāi)放式的協(xié)同自主架構(gòu)階段，讓更多的競(jìng)爭(zhēng)者參與自主協(xié)同武器的競(jìng)爭(zhēng)，以加快彈藥蜂群武器的發(fā)展。

“金色部落”彈藥蜂群項(xiàng)目將代表未來(lái)彈藥的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同和自主作戰(zhàn)能力的發(fā)展方向，美國(guó)以此項(xiàng)目為基礎(chǔ)，后續(xù)會(huì)將成熟的技術(shù)用于現(xiàn)役武器和新研型號(hào)，為彈藥蜂群的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用拓寬了思路。

國(guó)內(nèi)在彈藥蜂群領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。在2021年10月舉辦的中國(guó)珠海航展上，4架GJ-11“利劍”(Sharp Sword)隱身無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)演示在空中部署空射誘餌彈，成群包圍了兩艘水面艦艇，并向戰(zhàn)艦發(fā)出光束，此次演示說(shuō)明國(guó)內(nèi)彈藥蜂群已具備了組網(wǎng)、通信、協(xié)同能力。

彈藥蜂群將是未來(lái)高端戰(zhàn)爭(zhēng)精確打擊作戰(zhàn)的顛覆性模式，也得到軍事強(qiáng)國(guó)更多的關(guān)注和投入，相信未來(lái)還會(huì)有更多的彈藥蜂群項(xiàng)目得到發(fā)展。

3.4 無(wú)人機(jī)單體低成本發(fā)展，發(fā)揮集群作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)

俄烏沖突的一個(gè)最重要的啟示就是，因戰(zhàn)事延長(zhǎng)而大量消耗彈藥會(huì)促使低成本彈藥的發(fā)展。而集群作戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是價(jià)格低廉，利用組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)可在可在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、敵防區(qū)外、甚至在反介入/區(qū)域拒止區(qū)域組網(wǎng)行動(dòng)，代替有人機(jī)執(zhí)行多種行動(dòng)，作戰(zhàn)靈活性高，維護(hù)成本低。

正在開(kāi)發(fā)的“小精靈”無(wú)人機(jī)是低成本發(fā)展的典型代表。與其它一次性使用的無(wú)人機(jī)不同，每架“小精靈”無(wú)人機(jī)至少重復(fù)使用20次，回收后可重新武裝執(zhí)行另一次任務(wù)，比一次性使用更經(jīng)濟(jì)，能進(jìn)一步降低作戰(zhàn)成本，代表了集群無(wú)人機(jī)的低成本發(fā)展方向。

3.5 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)前沿技術(shù)的發(fā)展將更進(jìn)一步推動(dòng)集群無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)的進(jìn)步

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)涉及許多沿技術(shù)，近幾年來(lái)，多國(guó)在人工智能、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自主控制、自主導(dǎo)航、無(wú)人機(jī)充電等前沿科技領(lǐng)域積極探索，突破創(chuàng)新。

美國(guó)利用“自主集群彈性戰(zhàn)術(shù)組網(wǎng)”項(xiàng)目將通過(guò)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)為未來(lái)蜂群無(wú)人機(jī)尋求新的網(wǎng)絡(luò)模式和新的技術(shù)，使現(xiàn)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈能用于無(wú)人機(jī)蜂群組網(wǎng)，包括分布式網(wǎng)絡(luò)形成技術(shù)[42]。韓國(guó)開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)自主無(wú)人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)，可使無(wú)人機(jī)在到達(dá)目的地的同時(shí)自主規(guī)避威脅和障礙[43]。另外還公布了無(wú)人機(jī)隱身技術(shù)的開(kāi)發(fā)成果，包括將無(wú)人機(jī)雷達(dá)散射截面(RCS)最小化的關(guān)鍵技術(shù)，如“空中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”和“飛行控制算法”[44]。德國(guó)Skycharge公司宣布了一項(xiàng)新的無(wú)人機(jī)和自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV)充電技術(shù)，是目前市場(chǎng)上最輕量級(jí)的系統(tǒng)，在充電的同時(shí)還可建立數(shù)據(jù)鏈，為世界首創(chuàng)[45]。美國(guó)擬開(kāi)發(fā)一種用于飛行中無(wú)人機(jī)的無(wú)線功率發(fā)射器，探索在飛行途中為無(wú)人機(jī)無(wú)線充電的方法，將為無(wú)人機(jī)蜂群供電[46]。

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的快速發(fā)展離不開(kāi)前沿技術(shù)，相信未來(lái)還會(huì)不斷有新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)探索，以此為支撐，無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)才能不斷創(chuàng)新，以應(yīng)對(duì)未來(lái)復(fù)雜的作戰(zhàn)需求。

3.6 無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)催生反無(wú)人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展

無(wú)人機(jī)體積小，作戰(zhàn)靈活，傳統(tǒng)的防空系統(tǒng)武器難以對(duì)其實(shí)施精準(zhǔn)打擊，不能有效對(duì)付無(wú)人機(jī)的集群攻擊，因此反無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用而生，并且隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)、特別是蜂群無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而快速發(fā)展，以制約無(wú)人機(jī)的大量應(yīng)用。

當(dāng)前反無(wú)人機(jī)技術(shù)主要涉及探測(cè)跟蹤系統(tǒng)和反制系統(tǒng)。近幾年，在作戰(zhàn)需求和反無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展的雙重作用下，美國(guó)、俄羅斯以及歐洲的主要防務(wù)公司都在積極發(fā)展反無(wú)人機(jī)技術(shù)。

美國(guó)國(guó)防部明確提出了開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉、具有地面發(fā)射能力和手持式反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的需求，旨在摧毀小型無(wú)人機(jī)。主要開(kāi)發(fā)的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)包括高功率微波系統(tǒng)、高能激光器(HEL)、自動(dòng)化360°探測(cè)挫敗型反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、具有先進(jìn)的空域感知(ADA)和反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)(C-UAS)能力的新型“輕型車(chē)輛監(jiān)視系統(tǒng)”(LVSS)。

俄羅斯在2021年迪拜航展上推出了無(wú)人機(jī)蜂群控制系統(tǒng)，并于2022年發(fā)布了一種反無(wú)人機(jī)蜂群系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以噴射大量碎片彈藥摧毀來(lái)襲威脅。法國(guó)與澳大利亞將合作共同應(yīng)對(duì)全球無(wú)人機(jī)部署日益增長(zhǎng)的威脅。英國(guó)在2022年世界防務(wù)展(WDS)展出了一種新型反無(wú)人機(jī)技術(shù)，采用一種可重復(fù)使用的電動(dòng)飛行器進(jìn)行攔截。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)全球多次沖突中，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的使用呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，未來(lái)無(wú)人機(jī)蜂群投入戰(zhàn)場(chǎng)是大勢(shì)所趨，成本低、數(shù)量多、組網(wǎng)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)，將會(huì)對(duì)未來(lái)的作戰(zhàn)模式產(chǎn)生顛覆性的影響。隨著網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能、大數(shù)據(jù)、自主導(dǎo)航與控制、協(xié)同任務(wù)規(guī)劃等技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)將會(huì)日趨成熟，并向有效載荷模塊化換裝、多平臺(tái)應(yīng)用、無(wú)人機(jī)單體低成本化發(fā)展、以及推動(dòng)前沿技術(shù)、推動(dòng)彈藥蜂群技術(shù)等方面發(fā)展，以進(jìn)一步加快裝備使用。此外，無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)也催生反無(wú)人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，隨著技術(shù)的進(jìn)步和無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展，會(huì)有更多的國(guó)家參與反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的研制，并提供更多先進(jìn)的反無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，對(duì)抗無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的應(yīng)用。