無人機(jī)蜂群空中作戰(zhàn)運(yùn)用研究

李前坤 王國銘

近年來，世界各國對無人機(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拉伊斯的國有沙特阿美石油加工設(shè)施。這是蜂群無人機(jī)在實戰(zhàn)中的典型運(yùn)用，警示我們現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(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)的概念與內(nèi)涵

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，時常憑借個體之間豐富的信息交流排列成一定隊形，通過形成整體優(yōu)勢來幫助它們完成復(fù)雜任務(wù)。這種隊形既可以向蜂群中心靠攏，又可以朝著指定的方向移動，個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、激勵與響應(yīng)等功能，屬于可通過單個平臺行為自主決策和平臺間行為協(xié)同最終實現(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)格計算為代表的“云技術(shù)”體現(xiàn)了當(dāng)今信息時代的最新技術(shù)成就。“云技術(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)一到一個目標(biāo)之下，既不失個體的靈活性，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)蜂群的空中作戰(zhàn)優(yōu)勢

無人機(jī)蜂群是通過模仿蜜蜂集群行動，相互感知、信息共享、自主協(xié)同在復(fù)雜戰(zhàn)場完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)。由于無人機(jī)蜂群單架無人機(jī)體積小，所具備的功能相對單一，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)勢或功能上的互補(bǔ)，獲得非對稱優(yōu)勢，進(jìn)而提高整體作戰(zhàn)效能。

無人機(jī)在戰(zhàn)場上大放異彩

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裝載多聯(lián)發(fā)射管連續(xù)發(fā)射，短時間內(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，每個干擾彈發(fā)射筒都可裝載1架小型折疊無人機(jī)。

當(dāng)前很多武器裝備雖然技術(shù)先進(jìn)、性能好，但采購成本高昂，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)量優(yōu)勢，成本優(yōu)勢非常突出。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，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)入危險地帶和敵情不明區(qū)域，確保被擊落、俘獲也不會造成人員傷亡。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，另一方面，由于其數(shù)量上的規(guī)模優(yōu)勢，可以大量消耗敵方的高價值武器裝備，其自身價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。

蜂群作戰(zhàn)體系可遂行多種任務(wù)

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)探測發(fā)現(xiàn)。同時，由于采用微型發(fā)動機(jī)或鋰電池作為推進(jìn)動力，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，可以短時間內(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)企圖和行動時機(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)起對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的突然性攻擊，達(dá)到以點(diǎn)帶面，推動整個戰(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，通過自適應(yīng)編隊和自主控制，采用靈活機(jī)動的偵搜模式，根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境隨機(jī)拆分為若干小組，從多方向多角度進(jìn)行戰(zhàn)場滲透和抵近偵察，相比單個無人機(jī)或一般的無人機(jī)偵察編隊效率更高，安全性更有保障，一線情報通過蜂群無人機(jī)之間的鏈路通信以中繼方式實時回傳，有助于指揮機(jī)構(gòu)加強(qiáng)對整個戰(zhàn)場的信息掌控，牢牢把握戰(zhàn)爭的主動權(quán)。

無人機(jī)蜂群的空中作戰(zhàn)運(yùn)用

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，對目標(biāo)實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)場指揮部傳回情報，可實現(xiàn)對戰(zhàn)場的實時偵察。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現(xiàn)對敵方目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、識別及跟蹤，進(jìn)而實現(xiàn)實時戰(zhàn)場態(tài)勢感知。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)險的技術(shù)優(yōu)勢，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施點(diǎn)多面廣的近距偵察，既提高了情報偵察的效率和準(zhǔn)確性，又降低了風(fēng)險成本。比如美軍的狼群項目、低成本無人機(jī)集群技術(shù)項目和近距離隱蔽自主無人機(jī)項目均可執(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)動性強(qiáng)的小型無人機(jī)，通過搭載電子干擾設(shè)備，實施飽和式干擾作戰(zhàn)。相較于傳統(tǒng)基于大型集中式平臺的干擾作戰(zhàn)，其機(jī)動性能更強(qiáng)、抗毀傷性更好，而且可對敵縱深內(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，引誘敵方雷達(dá)設(shè)備開機(jī)工作從而暴露敵方陣地。同時無人機(jī)蜂群可攜帶電子干擾設(shè)備，對敵方雷達(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)場開辟通道。比如美軍的小精靈項目、灰山鶉項目和微型空射誘餌項目均具備此功能。隨著戰(zhàn)場智能化的不斷發(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，在對方意想不到的時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)探測和瞄準(zhǔn)通道，迫使其防空火力應(yīng)對處置，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。

地面發(fā)射的郊狼無人機(jī)

無人機(jī)蜂群可以根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)，在蜂群內(nèi)部各個平臺上安裝不同的任務(wù)載荷，比如偵察探測、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)，對核心目標(biāo)、核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實時偵察打擊，比如美軍的低成本無人機(jī)集群技術(shù)項目正大力發(fā)展偵察打擊一體化?？梢酝茰y，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)場上空游蕩，隨時對有價值目標(biāo)實現(xiàn)突襲。

由于蜂群無人機(jī)的單個平臺載重十分有限，在對敵方目標(biāo)實施攻擊時，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，可成為整個作戰(zhàn)編隊的前沿作戰(zhàn)力量，一方面為有人機(jī)進(jìn)入戰(zhàn)場掃清火力障礙，另一方面可以主動提供敵方目標(biāo)，為有人機(jī)打擊對方目標(biāo)提供方位信息，實現(xiàn)有人-無人協(xié)同攻擊。比如美軍小精靈項目就是典型的有人-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，收集情報，干擾雷達(dá)、吸引防空火力，為有人機(jī)提供全面的戰(zhàn)場信息，還可以為有人機(jī)實施火力打擊掃清障礙，實現(xiàn)高效率、高精度、低消耗協(xié)同打擊。