無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的特點(diǎn)及國(guó)外研究項(xiàng)目分析

贠棟棟，李五洲

陸軍航空兵學(xué)院

無(wú)人機(jī)集群已成為各國(guó)科學(xué)技術(shù)與軍事研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文主要闡述無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的概念、優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，并分析國(guó)外無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目的研究現(xiàn)狀。

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，作戰(zhàn)運(yùn)用日趨成熟，無(wú)人機(jī)已成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的重要武器平臺(tái)，可執(zhí)行偵察監(jiān)視、通信中繼、電子對(duì)抗、目標(biāo)打擊等多種任務(wù)，正在逐步從支援性作戰(zhàn)向新興作戰(zhàn)任務(wù)轉(zhuǎn)變。同時(shí)，人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、微納電子等技術(shù)的發(fā)展，極大推動(dòng)了高性能、低成本無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，世界主要軍事強(qiáng)國(guó)已紛紛啟動(dòng)無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目的研究。近幾年來(lái)，無(wú)人機(jī)集群已在實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮出較高的作戰(zhàn)效能，標(biāo)志著無(wú)人機(jī)集群開(kāi)始走出試驗(yàn)場(chǎng)，飛向戰(zhàn)場(chǎng)。

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)與無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的區(qū)別與聯(lián)系

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)屬于新興作戰(zhàn)樣式，且無(wú)人機(jī)集群技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科，集群系統(tǒng)復(fù)雜多樣。截至目前，國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有成體系的權(quán)威概念，無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)和無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的概念頻頻交叉出現(xiàn)在相關(guān)文獻(xiàn)資料中，極易造成概念混淆。因此，從無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)屬性、特點(diǎn)及規(guī)律入手，對(duì)無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)和無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的相關(guān)概念進(jìn)行客觀地辨析和定義，是深入研究無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)理論的前提和基礎(chǔ)。

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的概念

集群（Cluster）概念最初出現(xiàn)在無(wú)線電通信領(lǐng)域，后來(lái)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。集群是指由多臺(tái)相互獨(dú)立、通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成群體，它們作為一個(gè)整體系統(tǒng)，向用戶提供一組網(wǎng)絡(luò)資源，而群體中的單臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是集群的節(jié)點(diǎn)（Node）。由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)機(jī)載計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備是集群無(wú)人機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的前提和基礎(chǔ)。因此，無(wú)人機(jī)集群可以定義為，共同執(zhí)行某一任務(wù)、接受統(tǒng)一指揮的多架無(wú)人機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)成群體，該群體采取單一系統(tǒng)管理模式，實(shí)現(xiàn)某種特定效果的集合體。而無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)(UAV Cluster Warfare)可以描述為，互聯(lián)互通的無(wú)人機(jī)群體依托通信網(wǎng)絡(luò)，形成整體系統(tǒng)，群體內(nèi)的各架無(wú)人機(jī)相互通聯(lián)，相互配合，最終實(shí)現(xiàn)某種特定效果的協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)。

無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的概念

蜂群的基本釋義是，由蜜蜂組成的一種群體。法國(guó)生物學(xué)家格拉斯（Grasse）在1953年研究昆蟲(chóng)群體行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然螞蟻、蜜蜂等昆蟲(chóng)的個(gè)體行為簡(jiǎn)單、能力有限，但是由它們構(gòu)成的群體卻表現(xiàn)出明顯的群體行為，能夠完成遠(yuǎn)超個(gè)體能力的復(fù)雜任務(wù)。無(wú)人機(jī)蜂群概念是在昆蟲(chóng)群體概念的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，即多架智能無(wú)人機(jī)通過(guò)相互之間的簡(jiǎn)單協(xié)作，表現(xiàn)出智能化集體行為。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)無(wú)人機(jī)蜂群的資料，本文建議將無(wú)人機(jī)蜂群定義為，共同執(zhí)行某一種任務(wù)、接受統(tǒng)一指揮的多架無(wú)人機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)構(gòu)成群體，該復(fù)雜群體具有自組織能力，從而實(shí)現(xiàn)高度智能化自主集合體。根據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群的認(rèn)識(shí)，可以將無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)(UAV Swarm Warfare)概括為，具有一定智能化的多架無(wú)人機(jī)組成群體，該群體采用去中心化管理模式，自主實(shí)現(xiàn)高度智能化協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)。

由上述內(nèi)容可知，無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)和無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的概念是一個(gè)從低級(jí)到高級(jí)，從粗放到精準(zhǔn)，從信息化到智能化的發(fā)展過(guò)程，兩者之間既相互關(guān)聯(lián)，又具有各自不同的特征。所以，從嚴(yán)格意義上講，近幾年局部戰(zhàn)爭(zhēng)和沖突所運(yùn)用的無(wú)人機(jī)群體作戰(zhàn)方式，只能屬于無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)運(yùn)用的典型樣式，距無(wú)人機(jī)蜂群高度智能化作戰(zhàn)樣式還有一定差距。

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)

一是目標(biāo)特征隱蔽，突防能力較強(qiáng)。相比于有人作戰(zhàn)飛機(jī)，無(wú)人機(jī)集群中的單機(jī)尺寸較小，機(jī)體大多采用復(fù)合材料制成，發(fā)動(dòng)機(jī)功率小，尾焰溫度低，雷達(dá)截面積小，紅外信號(hào)特征低，可有效躲避防空雷達(dá)的探測(cè)和識(shí)別，具有一定隱身性。同時(shí)，無(wú)人機(jī)集群具有多中心性，單機(jī)損毀不會(huì)對(duì)集群系統(tǒng)造成毀滅性損壞，生存能力較強(qiáng)，突防行動(dòng)的成功率高。

二是可執(zhí)行多樣化作戰(zhàn)任務(wù)。不同功能的各型無(wú)人機(jī)可組成異構(gòu)無(wú)人機(jī)集群，相同型號(hào)的無(wú)人機(jī)搭載不同任務(wù)載荷，也可組成同構(gòu)無(wú)人機(jī)集群。相比于大型察打一體無(wú)人機(jī)，集群無(wú)人機(jī)可分別擔(dān)負(fù)目標(biāo)偵察、火力打擊、電子干擾和通信中繼等多種作戰(zhàn)任務(wù)，無(wú)人機(jī)集群內(nèi)部互聯(lián)互通，單機(jī)協(xié)同配合，展現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合作戰(zhàn)能力。

三是發(fā)射快捷，成本低。無(wú)人機(jī)集群對(duì)搭載平臺(tái)要求較低，搭載平臺(tái)可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射數(shù)量較多的集群無(wú)人機(jī)，有利于部隊(duì)在瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)中搶占先機(jī)。另外，集群無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本低，可重復(fù)使用，使得無(wú)人機(jī)集群的作戰(zhàn)成本遠(yuǎn)低于對(duì)手的防御成本。在作戰(zhàn)中，無(wú)人機(jī)集群具有較高的效費(fèi)比和極高的作戰(zhàn)效能。

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的劣勢(shì)

一是集群密度較大，易被探測(cè)。雖然單架無(wú)人機(jī)的目標(biāo)特征較為隱蔽，但為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的突防攻擊能力，無(wú)人機(jī)集群通常要將數(shù)十架、數(shù)百架，乃至更多的無(wú)人機(jī)集中使用。無(wú)人機(jī)數(shù)量越多，集群密度越大，從而增大了被探測(cè)、識(shí)別和攔截的概率。

二是集群的通信網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，易被干擾。無(wú)人機(jī)集群與地面控制站之間的遙控遙測(cè)信息傳輸，以及集群內(nèi)部各單機(jī)之間的信息交互，都須要強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐，對(duì)數(shù)據(jù)鏈的通信能力要求較高。因此，數(shù)量較多的通信節(jié)點(diǎn)和錯(cuò)綜復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)，很容易成為敵方干擾和破壞的對(duì)象。

三是任務(wù)規(guī)劃簡(jiǎn)單，易被攔截。雖然無(wú)人機(jī)集群中的單機(jī)具有一定的自主協(xié)同功能，但是在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)過(guò)程中，主要按照地面指揮員預(yù)先設(shè)置的作戰(zhàn)指令和任務(wù)規(guī)劃完成任務(wù)，無(wú)法自主調(diào)整作戰(zhàn)計(jì)劃，更無(wú)法有效應(yīng)對(duì)敵方突然調(diào)整的防御部署。同時(shí)，集群無(wú)人機(jī)一般飛行高度低、飛行速度較慢，易被敵方防空武器攔截。

總的來(lái)看，當(dāng)前無(wú)人機(jī)集群仍存在較大技術(shù)短板，但是其作戰(zhàn)運(yùn)用優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐步得到世界各國(guó)的認(rèn)可和重視，并成為世界強(qiáng)國(guó)之間軍備競(jìng)爭(zhēng)所使用的重要準(zhǔn)備。

國(guó)外無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目概況

美國(guó)無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目

美國(guó)是最早將無(wú)人機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的國(guó)家之一。早在2005年，美國(guó)國(guó)防部發(fā)布的《2005—2030無(wú)人機(jī)系統(tǒng)路線圖》就已將全自主無(wú)人機(jī)集群列為最終發(fā)展目標(biāo)。2015年9月，美國(guó)空軍發(fā)布《空軍未來(lái)作戰(zhàn)概念》頂層戰(zhàn)略文件，2016年5月，美國(guó)空軍又正式發(fā)布《2016—2036年小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行規(guī)劃》。這些文件均提出了無(wú)人機(jī)集群的作戰(zhàn)概念。2019年2月12日，美國(guó)國(guó)防部公布《2018年國(guó)防部人工智能戰(zhàn)略摘要》，再次強(qiáng)調(diào)了無(wú)人機(jī)集群的重要性，并把無(wú)人機(jī)集群技術(shù)列為“第三次抵消戰(zhàn)略”的五大支撐技術(shù)之一，甚至宣稱該技術(shù)是繼核武器技術(shù)之后，軍事技術(shù)領(lǐng)域中最重要的發(fā)明。

目前，美軍“灰山鶉”“小精靈”“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”“快速輕量自主”和“集群智能攻擊戰(zhàn)術(shù)”等多個(gè)無(wú)人機(jī)集群研發(fā)項(xiàng)目開(kāi)展了真實(shí)環(huán)境下無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)飛行試驗(yàn)。其中，美國(guó)國(guó)防部戰(zhàn)略能力辦公室開(kāi)展了上百架次的試飛，用3架F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)在空中快速發(fā)射103架“灰山鶉”微型無(wú)人機(jī)，然后無(wú)人機(jī)集群完成編隊(duì)飛行；海軍研究辦公室利用管狀發(fā)射裝置，在地面完成30s內(nèi)發(fā)射30架小型無(wú)人機(jī)的試驗(yàn)，驗(yàn)證了編隊(duì)飛行、隊(duì)形變換、協(xié)同飛行能力；面對(duì)強(qiáng)對(duì)抗作戰(zhàn)環(huán)境，美國(guó)國(guó)防預(yù)研局布局了包括無(wú)人機(jī)集群空中發(fā)射與回收、強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境協(xié)同算法、集群作戰(zhàn)體系架構(gòu)、集群作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)、小型多功能射頻任務(wù)載荷在內(nèi)的項(xiàng)目群，并即將開(kāi)展一系列飛行驗(yàn)證；2021年10月，美國(guó)國(guó)防部宣布，“小精靈”項(xiàng)目首次完成X-61A無(wú)人機(jī)空中回收試驗(yàn)，成為該項(xiàng)目發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志未來(lái)低成本、網(wǎng)絡(luò)化、高自主性無(wú)人機(jī)集群的作戰(zhàn)技術(shù)日益成熟。

俄羅斯無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目

圖1 無(wú)人機(jī)集群內(nèi)部互聯(lián)互通，單機(jī)協(xié)同配合，集群系統(tǒng)展現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合作戰(zhàn)能力。

在烏克蘭和敘利亞戰(zhàn)場(chǎng)上，俄羅斯獲得了豐富的無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。過(guò)去10年，俄羅斯加大了無(wú)人機(jī)的研發(fā)力度，目標(biāo)是2025年之前，在軍隊(duì)中引進(jìn)一大批無(wú)人機(jī)。其中，“群體”-93（Flock-93）計(jì)劃提出的技術(shù)構(gòu)想是，由100架無(wú)人機(jī)組成無(wú)人機(jī)集群，每架無(wú)人機(jī)裝載2.5kg戰(zhàn)斗部，能以英寸為單位的測(cè)量精度對(duì)地面裝甲車輛實(shí)施打擊。2021年8月，俄羅斯卡拉什尼科夫集團(tuán)研制的新式小型無(wú)人機(jī)在俄羅斯“2021軍隊(duì)”國(guó)際軍事技術(shù)論壇上公開(kāi)亮相，該機(jī)型可由發(fā)射裝置同時(shí)發(fā)射15架無(wú)人機(jī)，每架無(wú)人機(jī)可攜帶3kg炸彈，能在空中停留數(shù)小時(shí)，并完成目標(biāo)打擊任務(wù)。據(jù)俄羅斯塔斯社報(bào)道，俄羅斯下一代戰(zhàn)斗機(jī)“米格”-41將于2025年后迎來(lái)首飛，該型戰(zhàn)斗機(jī)飛行速度可達(dá)Ma4 ～5，并且能同時(shí)指揮控制5 ～10架裝載高頻電磁炮的無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)。另外，在“2020高加索”演習(xí)中，俄羅斯測(cè)試了一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)控制異構(gòu)無(wú)人機(jī)集群，連續(xù)完成目標(biāo)偵察、電子干擾和打擊等系列作戰(zhàn)任務(wù)。俄羅斯已經(jīng)意識(shí)到美國(guó)無(wú)人機(jī)集群自主作戰(zhàn)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，正在加緊產(chǎn)品研發(fā)，期望未來(lái)10年內(nèi)縮小差距。

以色列無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目

以色列無(wú)人機(jī)技術(shù)非常先進(jìn)，并歷經(jīng)了實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)。在中東戰(zhàn)爭(zhēng)中，以色列僅以一國(guó)之力，與敘利亞、埃及、黎巴嫩等多個(gè)國(guó)家同時(shí)開(kāi)戰(zhàn)，聲名顯赫。為了減少人員傷亡和作戰(zhàn)損失，以色列開(kāi)始研發(fā)無(wú)人機(jī)。以色列無(wú)人機(jī)在作戰(zhàn)中取得的輝煌戰(zhàn)果，促進(jìn)了世界無(wú)人機(jī)裝備及技術(shù)的迅猛發(fā)展。

以色列非常重視以人工智能技術(shù)引導(dǎo)無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)。目前，以色列研制的基于人工智能技術(shù)的無(wú)人機(jī)集群主要是“雷神”（THOR）多旋翼無(wú)人機(jī)和巡飛彈。該類無(wú)人機(jī)集群可在幾分鐘之內(nèi)完成復(fù)雜環(huán)境中的敵方位置定位、目標(biāo)指示、作戰(zhàn)毀傷評(píng)估（BDA）。

圖2 印度無(wú)人機(jī)集群在陸軍建軍節(jié)閱兵式上亮相。

以色列是世界上較早利用人工智能技術(shù)指揮無(wú)人機(jī)蜂群在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)上作戰(zhàn)的國(guó)家。2021年5月，在對(duì)加沙地帶的哈馬斯組織發(fā)動(dòng)空襲和導(dǎo)彈打擊期間，以色列使用了基于人工智能技術(shù)的無(wú)人機(jī)集群。在作戰(zhàn)中，無(wú)人機(jī)集群建立了自組網(wǎng)通信，可精確定位目標(biāo)，并能協(xié)助地面部隊(duì)或其他無(wú)人機(jī)對(duì)目標(biāo)實(shí)施攻擊。以色列每一個(gè)作戰(zhàn)旅已經(jīng)開(kāi)始建立一個(gè)人工智能無(wú)人機(jī)集群連。裝備了無(wú)人機(jī)集群、精確武器和C4I綜合電子信息系統(tǒng)的連隊(duì)，甚至可以代替陸軍和空軍完成很大一部分作戰(zhàn)任務(wù)，在復(fù)雜環(huán)境地區(qū)獨(dú)立和快速地執(zhí)行搜索、鎖定、評(píng)估和打擊等任務(wù)。

印度無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目

自2019年以來(lái)，印度空軍實(shí)施“梅赫巴巴”（Meher Baba）計(jì)劃，開(kāi)創(chuàng)了印度無(wú)人機(jī)集群型號(hào)研發(fā)的先河。該型無(wú)人機(jī)集群起初主要在人道主義援助和應(yīng)急救援行動(dòng)中執(zhí)行任務(wù)。2021年1月，印度陸軍在印度首都新德里市舉辦的陸軍建軍節(jié)閱兵式上，75架多旋翼自殺式無(wú)人機(jī)組成無(wú)人機(jī)集群，在演示中摧毀了建筑物、敵方坦克等模擬目標(biāo)。據(jù)印度方面稱，該無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)能夠在作戰(zhàn)半徑100km內(nèi)摧毀敵軍雷達(dá)陣地、重要建筑等目標(biāo)，也能承擔(dān)一定的運(yùn)輸任務(wù)。

除此之外，印度斯坦航空公司（HAL）已推出空射無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)，作為印度“空戰(zhàn)編隊(duì)系統(tǒng)”（CATS）計(jì)劃的項(xiàng)目組成，該型集群系統(tǒng)通過(guò)載機(jī)在空中發(fā)射蜂群?jiǎn)螜C(jī)，然后單機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)滲透到作戰(zhàn)空域。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室正在與印度就空射無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行合作。印度“空戰(zhàn)編隊(duì)系統(tǒng)”計(jì)劃還包括斯坦航空公司“勇士”無(wú)人僚機(jī)項(xiàng)目，“勇士”無(wú)人僚機(jī)主要面向防空和攻擊任務(wù)。值得注意的是，印度很好地推動(dòng)了本土研究力量與制造業(yè)的融合，為掌握無(wú)人機(jī)集群技術(shù)付出了很多努力。

總結(jié)

目前，世界眾多國(guó)家已意識(shí)到無(wú)人機(jī)集群具有較高的作戰(zhàn)效能，并將無(wú)人機(jī)集群技術(shù)作為前沿課題開(kāi)展大量研究。歐洲和美國(guó)設(shè)立了多個(gè)無(wú)人機(jī)集群重點(diǎn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目涵蓋了作戰(zhàn)概念研究、關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)驗(yàn)證等內(nèi)容，涉及各型集群無(wú)人機(jī)，并取得了不少突破性成果，正在穩(wěn)步向?qū)崙?zhàn)化應(yīng)用邁進(jìn)。在目前從事無(wú)人機(jī)集群研制的國(guó)家中，即使處于技術(shù)領(lǐng)先地位的美國(guó)，其無(wú)人機(jī)集群運(yùn)用也還在起步階段，距離真正投入復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境使用還有很大差距，一系列關(guān)鍵技術(shù)仍須要攻關(guān)。

因此，我們務(wù)必要對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)變化趨勢(shì)和制勝機(jī)理進(jìn)行前瞻性研究，搶占顛覆性技術(shù)的制高點(diǎn)，加強(qiáng)戰(zhàn)略預(yù)置和技術(shù)儲(chǔ)備，尤其要加強(qiáng)無(wú)人機(jī)集群裝備建設(shè)及作戰(zhàn)運(yùn)用研究，以防在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中戰(zhàn)而無(wú)備，措手不及。 ■