無人機(jī)蜂群空中作戰(zhàn)運(yùn)用研究

李前坤　王國(guó)銘

近年來，世界各國(guó)對(duì)無人機(jī)蜂群空中作戰(zhàn)越來越重視，無人機(jī)蜂群作為一種新型作戰(zhàn)力量，已經(jīng)在實(shí)戰(zhàn)中得以應(yīng)用，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，其作戰(zhàn)模式已逐步從獨(dú)立作戰(zhàn)向協(xié)同作戰(zhàn)領(lǐng)域拓展，通過有人機(jī)與無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)，可使作戰(zhàn)體系更加完善，大幅提升作戰(zhàn)體系的綜合作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。2018年1月5日晚，武裝分子利用蜂群無人機(jī)攻擊了俄軍駐敘利亞軍事基地，13架攻擊無人機(jī)中的6架被俄電子戰(zhàn)部隊(duì)截獲并控制，7架被防空系統(tǒng)摧毀。2019年9月14日，25架蜂群無人機(jī)分兩波襲擊了沙特阿美公司位于阿布凱克和庫(kù)拉伊斯的國(guó)有沙特阿美石油加工設(shè)施。這是蜂群無人機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中的典型運(yùn)用，警示我們現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)方式正在發(fā)生巨大改變，隨著無人機(jī)智能化水平的提高和集群控制技術(shù)的發(fā)展，蜂群無人機(jī)作戰(zhàn)將成為未來空戰(zhàn)的重要作戰(zhàn)方式。

無人機(jī)蜂群空中作戰(zhàn)概念的產(chǎn)生受到了蜜蜂群居生活的啟發(fā)。蜜蜂在成群飛行時(shí)，時(shí)常憑借個(gè)體之間豐富的信息交流排列成一定隊(duì)形，通過形成整體優(yōu)勢(shì)來幫助它們完成復(fù)雜任務(wù)。這種隊(duì)形既可以向蜂群中心靠攏，又可以朝著指定的方向移動(dòng)，個(gè)體之間還能夠保持一定距離。將這種群居生物的協(xié)作行為與信息交互方式應(yīng)用到無人機(jī)作戰(zhàn)領(lǐng)域，便得到了無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的思想。具體來說，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)是由大量單功能或多功能小型無人機(jī)組成，在網(wǎng)絡(luò)的支撐下，其節(jié)點(diǎn)具有交互與反饋、激勵(lì)與響應(yīng)等功能，屬于可通過單個(gè)平臺(tái)行為自主決策和平臺(tái)間行為協(xié)同最終實(shí)現(xiàn)能力涌現(xiàn)的自主式空中作戰(zhàn)體系。它通過分布式智能決策，以去中心化自組網(wǎng)的方式提升了系統(tǒng)高效信息共享、抗毀傷與自愈能力，以功能分布化的方式提高了系統(tǒng)生存。作為一種新型智能空中作戰(zhàn)體系，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的概念和內(nèi)涵與傳統(tǒng)空中作戰(zhàn)體系存在較大差異。從技術(shù)角度講，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)是“云技術(shù)”在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的集中體現(xiàn)。以分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算為代表的“云技術(shù)”體現(xiàn)了當(dāng)今信息時(shí)代的最新技術(shù)成就?！霸萍夹g(shù)”能夠以獨(dú)特的體系構(gòu)建和運(yùn)用方式將分散、獨(dú)立的資源統(tǒng)一到一個(gè)目標(biāo)之下，既不失個(gè)體的靈活性，又能產(chǎn)生最優(yōu)化的整體綜合效益。從作戰(zhàn)角度講，無人機(jī)蜂群空中作戰(zhàn)是新型空中作戰(zhàn)體系構(gòu)建模式的集中體現(xiàn)。新形態(tài)的作戰(zhàn)編組使其具備了大大優(yōu)于傳統(tǒng)空中作戰(zhàn)體系的新特征。

無人機(jī)蜂群是通過模仿蜜蜂集群行動(dòng)，相互感知、信息共享、自主協(xié)同在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)。由于無人機(jī)蜂群?jiǎn)渭軣o人機(jī)體積小，所具備的功能相對(duì)單一，單架無人機(jī)很難獨(dú)立完成復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)，采用集群方式可以利用數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)或功能上的互補(bǔ)，獲得非對(duì)稱優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而提高整體作戰(zhàn)效能。

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)主要是將大量低成本小型無人機(jī)，以多元化投送方式快速投送到敵方目標(biāo)區(qū)域開展多樣化軍事任務(wù)，無人機(jī)蜂群可以通過各型平臺(tái)裝載多聯(lián)發(fā)射管連續(xù)發(fā)射，短時(shí)間內(nèi)在指定空域形成數(shù)量較為可觀的無人機(jī)群。主要有3種投射方式，包括：一是由作戰(zhàn)部隊(duì)士兵和地面發(fā)射站使用專用的彈射發(fā)射裝置，連續(xù)快速發(fā)射多架小型無人機(jī)。發(fā)射升空后，無人機(jī)自行展開折疊機(jī)翼飛行。二是由運(yùn)輸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和多用途飛機(jī)的外掛吊艙，從對(duì)敵前沿的安全距離投放;也可由隱身飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈突入敵縱深后迅速投放。三是由艦載干擾彈發(fā)射裝置發(fā)射，每個(gè)干擾彈發(fā)射筒都可裝載1架小型折疊無人機(jī)。

無人機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上大放異彩

當(dāng)前很多武器裝備雖然技術(shù)先進(jìn)、性能好，但采購(gòu)成本高昂，導(dǎo)致其列裝數(shù)量有限。而用于蜂群作戰(zhàn)的小型無人機(jī)系統(tǒng)的平均價(jià)格在數(shù)百到數(shù)千美元之間，可快速生產(chǎn)，形成蜂群數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，成本優(yōu)勢(shì)非常突出。一是生產(chǎn)成本上。小型蜂群無人機(jī)的生產(chǎn)主要采用增材制造和敏捷制造技術(shù)，主要部件采用3D打印，可快速批量生產(chǎn);也可以直接在目前技術(shù)成熟的民用小型無人機(jī)基礎(chǔ)上，加裝蜂群智能控制單元和現(xiàn)成的低成本通信裝置。二是使用成本上。無人機(jī)蜂群以集群的方式投入戰(zhàn)場(chǎng)，可大大減少成本昂貴的有人航空裝備的使用;可大量替代有人作戰(zhàn)力量執(zhí)行繁重的日常巡邏、偵察值班等任務(wù)，以及進(jìn)入危險(xiǎn)地帶和敵情不明區(qū)域，確保被擊落、俘獲也不會(huì)造成人員傷亡。三是戰(zhàn)損成本上。一方面是無人機(jī)蜂群系統(tǒng)具備無人作戰(zhàn)系統(tǒng)人員零傷亡的天然優(yōu)勢(shì)，另一方面，由于其數(shù)量上的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，可以大量消耗敵方的高價(jià)值武器裝備，其自身價(jià)值與其毀傷效能有很高的效費(fèi)比，為消耗敵方彈藥提供巨大優(yōu)勢(shì)。

無人機(jī)蜂群大多采用微型或小型無人機(jī)，機(jī)體尺寸小，大多采用復(fù)合材料，有效截面積小，不易被雷達(dá)探測(cè)發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，由于采用微型發(fā)動(dòng)機(jī)或鋰電池作為推進(jìn)動(dòng)力，其聲音、光學(xué)和紅外特征較弱，不易被地面人員發(fā)覺。當(dāng)采用隱蔽運(yùn)載突防或集群突防時(shí)，可以短時(shí)間內(nèi)在作戰(zhàn)區(qū)域形成大量部署，達(dá)成突然、高效的突防效果。在聯(lián)合渡海登陸（島）作戰(zhàn)中，雖然作戰(zhàn)企圖和行動(dòng)時(shí)機(jī)很難完全瞞過敵方，但并不妨礙在作戰(zhàn)進(jìn)行過程中，利用無人機(jī)蜂群突防力強(qiáng)的特點(diǎn)發(fā)起對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的突然性攻擊，達(dá)到以點(diǎn)帶面，推動(dòng)整個(gè)戰(zhàn)局向有利方向發(fā)展。也可以充分利用無人機(jī)蜂群隱蔽性好的優(yōu)勢(shì)，通過自適應(yīng)編隊(duì)和自主控制，采用靈活機(jī)動(dòng)的偵搜模式，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境隨機(jī)拆分為若干小組，從多方向多角度進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)滲透和抵近偵察，相比單個(gè)無人機(jī)或一般的無人機(jī)偵察編隊(duì)效率更高，安全性更有保障，一線情報(bào)通過蜂群無人機(jī)之間的鏈路通信以中繼方式實(shí)時(shí)回傳，有助于指揮機(jī)構(gòu)加強(qiáng)對(duì)整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的信息掌控，牢牢把握戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。

蜂群作戰(zhàn)體系可遂行多種任務(wù)

無人機(jī)蜂群空中作戰(zhàn)的特征在于體系的分布性、單元自主性以及去中心化特征，蜂群中的無人機(jī)均未處于中心控制地位，在單一無人機(jī)受損后仍可協(xié)同作戰(zhàn)，所以蜂群作戰(zhàn)具有極佳的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力和任務(wù)完成能力，可完成抵近偵察、誘騙干擾、偵察打擊一體化、有人無人協(xié)同打擊等空中作戰(zhàn)任務(wù)。

無人機(jī)蜂群個(gè)體較小、雷達(dá)照射面積小、隱蔽性強(qiáng)，有利于突破敵防空體系，對(duì)目標(biāo)實(shí)施全方位無死角的抵近偵察，再通過無人機(jī)之間通信鏈路中繼，以接力形式向戰(zhàn)場(chǎng)指揮部傳回情報(bào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)偵察。無人機(jī)蜂群分布式偵察是通過大量搭載光電、紅外、電磁等傳感器的微型無人機(jī)組成分布式網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)蜂群，抵近敵目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全方位的情報(bào)偵察和監(jiān)視，利用蜂群無人機(jī)之間搭載的各類傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別及跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知。相較于傳統(tǒng)偵察模式，無人機(jī)蜂群分布式偵察基于蜂群無人機(jī)的良好隱身特性以及低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，搭載各類傳感器的無人機(jī)蜂群可抵近敵前沿或深入敵縱深實(shí)施點(diǎn)多面廣的近距偵察，既提高了情報(bào)偵察的效率和準(zhǔn)確性，又降低了風(fēng)險(xiǎn)成本。比如美軍的狼群項(xiàng)目、低成本無人機(jī)集群技術(shù)項(xiàng)目和近距離隱蔽自主無人機(jī)項(xiàng)目均可執(zhí)行大批量抵近偵察任務(wù)。在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上，美軍已經(jīng)大量使用小型無人機(jī)開展偵察任務(wù)。

無人機(jī)蜂群飽和式干擾就是使用大量隱身性好、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的小型無人機(jī)，通過搭載電子干擾設(shè)備，實(shí)施飽和式干擾作戰(zhàn)。相較于傳統(tǒng)基于大型集中式平臺(tái)的干擾作戰(zhàn)，其機(jī)動(dòng)性能更強(qiáng)、抗毀傷性更好，而且可對(duì)敵縱深內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行近距離多方位干擾，干擾效果更佳、干擾區(qū)域更廣。無人機(jī)蜂群可以充當(dāng)誘餌，先行進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)，引誘敵方雷達(dá)設(shè)備開機(jī)工作從而暴露敵方陣地。同時(shí)無人機(jī)蜂群可攜帶電子干擾設(shè)備，對(duì)敵方雷達(dá)、制導(dǎo)武器等進(jìn)行電磁干擾和壓制。一方面可以吸引防空火力，導(dǎo)致敵防空火力暴露;另一方面通過干擾壓制，可使敵防空火力失能，無法對(duì)我方目標(biāo)進(jìn)行有效打擊，為后續(xù)空中作戰(zhàn)力量進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)開辟通道。比如美軍的小精靈項(xiàng)目、灰山鶉項(xiàng)目和微型空射誘餌項(xiàng)目均具備此功能。隨著戰(zhàn)場(chǎng)智能化的不斷發(fā)展，電磁波作為各類信息獲取、傳輸、共享的載體，其應(yīng)用的深度、廣度日益增加，電磁空間正成為繼陸、海、空、天、網(wǎng)之后的第六空間，電磁空間安全已成為戰(zhàn)場(chǎng)安全的重要組成部分。未來作戰(zhàn)將首先在電磁空間進(jìn)行，而利用無人機(jī)蜂群開展飽和式電磁干擾，將是最基本的作戰(zhàn)樣式之一，直接影響戰(zhàn)爭(zhēng)的勝敗。

高效能誘餌是充分發(fā)揮蜂群無人機(jī)的低成本優(yōu)勢(shì)，在對(duì)方意想不到的時(shí)間和位置施放這些低成本的無人機(jī)，用于發(fā)射無線電信號(hào)或反射大量雷達(dá)回波，進(jìn)而偽裝成戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等高威脅目標(biāo)抵近敵目標(biāo)區(qū)域，制造空襲假象。一方面可用于隱蔽攻擊時(shí)間和主攻方向;另一方面可誘使敵方雷達(dá)開機(jī)，既暴露敵方雷達(dá)工作頻率和雷達(dá)所處位置，又占用了雷達(dá)探測(cè)和瞄準(zhǔn)通道，迫使其防空火力應(yīng)對(duì)處置，可謂一舉多得，為后續(xù)作戰(zhàn)力量進(jìn)入提供安全保障，作戰(zhàn)效能十分優(yōu)越。

無人機(jī)蜂群可以根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)，在蜂群內(nèi)部各個(gè)平臺(tái)上安裝不同的任務(wù)載荷，比如偵察探測(cè)、電子干擾、火力打擊等載荷，可形成偵察打擊一體化的蜂群架構(gòu)，對(duì)核心目標(biāo)、核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)偵察打擊，比如美軍的低成本無人機(jī)集群技術(shù)項(xiàng)目正大力發(fā)展偵察打擊一體化?？梢酝茰y(cè)，上百架無人機(jī)構(gòu)成蜂群，可分組成為偵察小蜂群、干擾小蜂群和火力打擊小蜂群等各種小蜂群，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，便可實(shí)施電磁干擾，甚至直接摧毀目標(biāo)。無人機(jī)蜂群將像蜜蜂一樣在戰(zhàn)場(chǎng)上空游蕩，隨時(shí)對(duì)有價(jià)值目標(biāo)實(shí)現(xiàn)突襲。

由于蜂群無人機(jī)的單個(gè)平臺(tái)載重十分有限，在對(duì)敵方目標(biāo)實(shí)施攻擊時(shí)，為取得較好的作戰(zhàn)效果，主要采取兩種攻擊模式：一是智能精確攻擊模式，蜂群內(nèi)部互相協(xié)作，偵察干擾打擊一體，自主選擇重點(diǎn)目標(biāo)及關(guān)鍵要害部位進(jìn)行近距離精確攻擊，以小火力實(shí)現(xiàn)“四兩撥千斤”的效果;二是全向式集群攻擊模式，蜂群無人機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，同步對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行多次大規(guī)模集群攻擊，提升殺傷威力，實(shí)現(xiàn)以量取勝的作戰(zhàn)效果。

無人機(jī)蜂群可以由有人機(jī)控制，可成為整個(gè)作戰(zhàn)編隊(duì)的前沿作戰(zhàn)力量，一方面為有人機(jī)進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)掃清火力障礙，另一方面可以主動(dòng)提供敵方目標(biāo)，為有人機(jī)打擊對(duì)方目標(biāo)提供方位信息，實(shí)現(xiàn)有人-無人協(xié)同攻擊。比如美軍小精靈項(xiàng)目就是典型的有人-無人協(xié)同打擊模式。有人機(jī)控制多架無人機(jī)，無人機(jī)前出戰(zhàn)場(chǎng)，收集情報(bào)，干擾雷達(dá)、吸引防空火力，為有人機(jī)提供全面的戰(zhàn)場(chǎng)信息，還可以為有人機(jī)實(shí)施火力打擊掃清障礙，實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、低消耗協(xié)同打擊。

責(zé)任編輯：劉靖鑫