無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)問題研究及發(fā)展展望

繼納卡戰(zhàn)爭、也門戰(zhàn)爭、敘利亞戰(zhàn)爭等局部沖突后，俄烏沖突再次把世界目光聚焦到無人機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的運(yùn)用上。

各種類型的無人機(jī)以單體或群體、“無人機(jī)+”等形式投入戰(zhàn)場，創(chuàng)造了大量的成功戰(zhàn)例，隨之帶來對作戰(zhàn)模式的深遠(yuǎn)影響。其中，作為無人作戰(zhàn)的高級形式一一無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)，集合了無人機(jī)作戰(zhàn)和蜂群作戰(zhàn)的特點(diǎn)，具有高密集、低成本、智能協(xié)同等優(yōu)勢，是奪取制空權(quán)、打贏現(xiàn)代戰(zhàn)爭的前沿手段。

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念及優(yōu)劣勢作戰(zhàn)概念

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)是指由特定投送平臺（如特種車輛、飛機(jī)或艦艇）在作戰(zhàn)區(qū)域外投放一定數(shù)量按照作戰(zhàn)要求搭載各類載荷的無人機(jī)，并通過云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)形成自主協(xié)同的蜂群，在任務(wù)規(guī)劃指令的引導(dǎo)下遂行偵察預(yù)警、誘騙干擾、集群攻擊、智能協(xié)同等作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)方式。

作戰(zhàn)優(yōu)勢

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)是指由大量單功能或多功能無人機(jī)組成，在交感網(wǎng)絡(luò)的支撐下，具有交互與反饋、激勵(lì)與響應(yīng)等交感行為，屬于可通過單個(gè)平臺行為自主決策和平臺間行為協(xié)同最終實(shí)現(xiàn)能力涌現(xiàn)的自主式空中作戰(zhàn)體系。小巧而專業(yè)的“蜂”，通過分布式智能決策，大幅增加功能種類和數(shù)量規(guī)模，從而形成復(fù)雜且強(qiáng)大的“群”作戰(zhàn)效能，這一系統(tǒng)構(gòu)成決定了“蜂群”戰(zhàn)術(shù)的作戰(zhàn)優(yōu)勢： ① 戰(zhàn)場生存能力強(qiáng)。蜂群一般由中/小/微型無人機(jī)單機(jī)組成，具有較強(qiáng)的雷達(dá)、光學(xué)、聲學(xué)隱身性，傳統(tǒng)的防空火力打擊效果差；蜂群單機(jī)數(shù)量規(guī)模較大，一般采用“去中心化”的體系結(jié)構(gòu)，部分無人機(jī)損毀或失能不會影響系統(tǒng)的整體效能。 ② 作戰(zhàn)任務(wù)多樣。蜂群可根據(jù)作戰(zhàn)需求靈活搭載如指揮管理通信、電子干擾、偵察預(yù)警、火力打擊等載荷模塊，遂行偵察監(jiān)視、定點(diǎn)打擊、中繼通信、效能評估等多樣化的作戰(zhàn)任務(wù)。③ 指揮控制迅速。蜂群各單機(jī)間、蜂群與指控中心間通常依靠指控系統(tǒng)和通信鏈路自主組網(wǎng)并迅速傳遞作戰(zhàn)指令，能夠有效實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)指揮控制、作戰(zhàn)區(qū)域劃分、作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃，快速形成“偵一控一打一評”循環(huán)鏈路。 ④ 作戰(zhàn)效費(fèi)比高。無人機(jī)單機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，研發(fā)和制造成本較低，如美軍“郊狼”無人機(jī)，其機(jī)身大部分采用復(fù)合材料和模塊化設(shè)計(jì)，單架成本僅1.5萬美元。與有人駕駛飛機(jī)相比，蜂群無須復(fù)雜的操控人員培訓(xùn)，且對地勤、修理的依賴度較低。⑤ 智能協(xié)同度高，基于開放式體系架構(gòu)的無人機(jī)蜂群可以依托信息系統(tǒng)自主感知、融合、處理戰(zhàn)場態(tài)勢，利用實(shí)時(shí)信息交互和人工智能算法實(shí)現(xiàn)自主協(xié)同、編隊(duì)飛行、作戰(zhàn)決策、打擊規(guī)劃、效果評估等一整套作戰(zhàn)流程，具備較強(qiáng)的智能化、協(xié)同化、體系化作戰(zhàn)能力。

作戰(zhàn)劣勢

受構(gòu)造成本、動力組成等條件制約，無人機(jī)蜂群單機(jī)大多速度慢、航程短、防護(hù)差，從而限制了其綜合作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。 ① 制空能力弱?，F(xiàn)有無人機(jī)最大航速一般不超過250km/h，而在突防作戰(zhàn)中較慢的速度則增加了對手防空系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，削弱了集群攻擊優(yōu)勢。② 作戰(zhàn)半徑短。受通信手段、節(jié)能技術(shù)限制，蜂群單機(jī)航程較短，因此，投送/發(fā)射平臺要盡可能靠近作戰(zhàn)區(qū)域投放，增加了平臺被對手探測打擊的風(fēng)險(xiǎn)，給對手從“源頭”上反制蜂群提供了機(jī)會。③ 自身防護(hù)差。在完成作戰(zhàn)任務(wù)的過程中，蜂群需依靠大量的信息交互來執(zhí)行編隊(duì)飛行、任務(wù)分配、航跡規(guī)劃等行動，對通信鏈路的依賴性較高，一旦信息傳輸出現(xiàn)問題，整個(gè)蜂群編組就會遭受毀滅性打擊。

無人機(jī)蜂群的主要作戰(zhàn)樣式

偵察預(yù)警

制信息權(quán)是未來戰(zhàn)爭的關(guān)鍵所在，無人機(jī)蜂群可搭載照相機(jī)、攝像機(jī)、紅外掃描儀等多種偵察載荷，撒網(wǎng)式布設(shè)在可能的作戰(zhàn)空域，對戰(zhàn)場進(jìn)行全方位、長時(shí)間、高精度、多維度的偵察監(jiān)視，彌補(bǔ)大型預(yù)警機(jī)、有人偵察機(jī)、陸基雷達(dá)的偵察預(yù)警盲區(qū)。另外，還可以利用蜂群突防能力強(qiáng)這一特點(diǎn)，使用搭載激光照射裝置的小編組蜂群對遠(yuǎn)域縱深部署的高價(jià)值目標(biāo)實(shí)施潛入式偵察，并通過蜂群間數(shù)據(jù)鏈將情報(bào)中繼回傳，為指揮決策提供翔實(shí)可靠的目標(biāo)指引和數(shù)據(jù)情報(bào)信息。

誘騙干擾

戰(zhàn)術(shù)誘騙、電子干擾將貫穿智能化作戰(zhàn)的全過程。蜂群可以搭載多種電子干擾載荷在戰(zhàn)術(shù)上對對手實(shí)施誘騙干擾，主要有三種方式： ① 利用蜂群搭載電子信號放大設(shè)備模擬不同型號/數(shù)量的有人戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)飛行，誘騙對手防空雷達(dá)開機(jī)，暴露對手防空陣地位置，為隨后的定點(diǎn)打擊創(chuàng)造條件。 ② 利用大量無人機(jī)蜂群作為戰(zhàn)術(shù)誘餌消耗對手防空力量首波次集火攻擊，掩護(hù)主力突擊編隊(duì)成功突防，如海灣戰(zhàn)場中，美軍就曾投放大型空戰(zhàn)誘餌消耗伊軍防空火力。 ③ 將搭載電磁波發(fā)射器、金屬箔條、干擾絲等有/無源干擾載荷的無人機(jī)群組成電子戰(zhàn)編隊(duì)，對對手預(yù)警雷達(dá)、制導(dǎo)武器、通信設(shè)施、光電系統(tǒng)等目標(biāo)進(jìn)行針對性的干擾壓制，使其喪失偵察預(yù)警和指揮控制能力，為后續(xù)作戰(zhàn)創(chuàng)造有利條件。

集群攻擊

集群攻擊樣式依托無人機(jī)蜂群系統(tǒng)較強(qiáng)的自組織、自協(xié)同能力，利用大量搭載攻擊載荷的無人機(jī)組成蜂群，對對手的人員、武器裝備、設(shè)施設(shè)備等目標(biāo)群實(shí)施同時(shí)打擊，或?qū)χ攸c(diǎn)目標(biāo)實(shí)施多批次、多方向、多角度、多陣位的突然飽和式打擊，使對手防御系統(tǒng)難以應(yīng)付。如美軍曾使用無人機(jī)蜂群模擬攻擊阿利·伯克級驅(qū)逐艦，結(jié)果證明后者艦載“宙斯盾”防御系統(tǒng)無法有效阻擋無人機(jī)蜂群的集群攻擊。

協(xié)同作戰(zhàn)

協(xié)同作戰(zhàn)樣式主要可以分為機(jī)一機(jī)協(xié)同、人一機(jī)協(xié)同兩類。機(jī)一機(jī)協(xié)同指搭載多種作戰(zhàn)任務(wù)載荷的無人機(jī)組成優(yōu)勢互補(bǔ)的混合編隊(duì)，綜合作戰(zhàn)進(jìn)程、武器配置、任務(wù)流程，通過內(nèi)部消息交互自主協(xié)同完成作戰(zhàn)任務(wù)。人一機(jī)協(xié)同即有人/無人平臺混合編組，編組方式包括： ① 有人駕駛飛機(jī)在后方指揮前端無人機(jī)蜂群編隊(duì)對危險(xiǎn)作戰(zhàn)區(qū)域的目標(biāo)進(jìn)行偵察監(jiān)視。 ② 將蜂群與多種武器系統(tǒng)相互配合，發(fā)揮其數(shù)量大、體積小、費(fèi)效比低的優(yōu)勢，對對手重點(diǎn)目標(biāo)的關(guān)鍵部位進(jìn)行打擊，為其他武器系統(tǒng)的縱深攻擊奠定基礎(chǔ)。

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)未來發(fā)展趨勢探析

技術(shù)發(fā)展推動能力升級

隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展迭代，可以預(yù)見，未來無人機(jī)蜂群在諸多作戰(zhàn)性能指標(biāo)上都將有較大提升。一是模塊化、功能化設(shè)計(jì)理念將更加豐富無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)任務(wù)載荷；二是基于3D打印技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式和投放/回收技術(shù)將大幅降低無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)成本；三是以大功率蓄電池、小型渦扇發(fā)動機(jī)為代表的新能源/動力技術(shù)將持續(xù)提升無人機(jī)蜂群的航程/速度；四是反輻射偽裝材料和電磁防護(hù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用將強(qiáng)化無人機(jī)蜂群的隱身能力；五是集群通信和組網(wǎng)技術(shù)的更新將不斷擴(kuò)大無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)規(guī)模。

戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用不斷創(chuàng)新拓展

“技術(shù)決定戰(zhàn)術(shù)”是戰(zhàn)爭的基本規(guī)律，無人機(jī)蜂群性能指標(biāo)的躍升必將推動戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法的不斷創(chuàng)新。未來無人機(jī)蜂群在該層面將呈現(xiàn)以下發(fā)展方向。一是有/無人協(xié)同成為基本戰(zhàn)術(shù)體系，未來無人機(jī)蜂群將融入聯(lián)合作戰(zhàn)體系，以基本作戰(zhàn)要素的形式與有人駕駛飛機(jī)、地面作戰(zhàn)力量、水面艦艇、偵察衛(wèi)星等組網(wǎng)，形成態(tài)勢共享、協(xié)同決策、整體聯(lián)動的作戰(zhàn)效果；二是大規(guī)模異構(gòu)蜂群成為基礎(chǔ)戰(zhàn)術(shù)編組，未來無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)分工將更加明確，其根據(jù)具體作戰(zhàn)場景配置對應(yīng)載荷，編組形成集多個(gè)任務(wù)分群為一體的戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)蜂群主導(dǎo)的作戰(zhàn)構(gòu)想；三是蜂群對抗成為主要戰(zhàn)法樣式，由于無人機(jī)蜂群的技戰(zhàn)術(shù)性能不斷提升，遂行任務(wù)種類不斷豐富，交戰(zhàn)雙方都可以使用蜂群作為主要作戰(zhàn)力量投入戰(zhàn)場，顯然以蜂群對抗蜂群的戰(zhàn)法樣式會在未來戰(zhàn)爭中陸續(xù)實(shí)現(xiàn)。

指揮決策進(jìn)一步智能自主

當(dāng)前無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)指揮決策基本遵循“人在回路”模式，即蜂群按照決策者的任務(wù)規(guī)劃和指令執(zhí)行具體作戰(zhàn)任務(wù)，但未來戰(zhàn)爭具有強(qiáng)對抗、高機(jī)動、快節(jié)奏等特性，“人在回路”的指控模式在時(shí)效性、可靠性、精準(zhǔn)性等方面與作戰(zhàn)實(shí)際都有較大差距。因此，未來無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)將以人工智能技術(shù)為基點(diǎn)，具備一定程度的“作戰(zhàn)意識”，能夠?qū)崿F(xiàn)對作戰(zhàn)目標(biāo)的自主判定、識別、打擊，最終按照“人在回路”一“人在回路外”的發(fā)展脈絡(luò)階次實(shí)現(xiàn)完全智能的自主指揮決策。