來源：中國軍網(wǎng)-中國國防報 責(zé)任編輯：孫悅 發(fā)布：2024-10-15 19:12:52
美軍“小精靈”項目使用的X-61A無人機。
美軍“小精靈”項目中載機投放無人機蜂群示意圖。
俄羅斯計劃改裝米-38中型運輸直升機，作為無人機蜂群的指揮控制平臺。
近年來，無人機蜂群作戰(zhàn)作為軍事領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)，受到世界主要軍事強國的高度重視。理論上講，無人機蜂群作戰(zhàn)將以獨特的戰(zhàn)場優(yōu)勢重新定義戰(zhàn)爭形態(tài)，顛覆未來作戰(zhàn)方式。然而，自2000年美國國防高級研究計劃局啟動無人機蜂群作戰(zhàn)研究以來，其真正意義上的作戰(zhàn)效能并未得到實戰(zhàn)驗證。俄烏沖突中，雙方投入大量無人機，但戰(zhàn)場上并未出現(xiàn)蜂群作戰(zhàn)樣式。相反，由于電子系統(tǒng)、控制軟件、導(dǎo)航和氣象等原因，無人機滿天亂撞的報道接連出現(xiàn)。事實上，無人機蜂群作戰(zhàn)在付諸實踐過程中還存在諸多難題，無人機個體技術(shù)特點成為作戰(zhàn)使用難點。無人機蜂群的軟肋在技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)層面兼而有之，也使得蜂群作戰(zhàn)難以付諸實踐。
技術(shù)門檻較高
作為一項前沿技術(shù)，無人機蜂群作戰(zhàn)存在較高的技術(shù)門檻。其一是飛行控制問題，包括對多架無人機的控制和對飛行中的無人機蜂群的間距控制。目前，對單一無人機的控制仍存在一定技術(shù)難度，對多架無人機的控制難度更大。無人機蜂群在空中飛行時，相當(dāng)于人為制造了一種復(fù)雜的天空環(huán)境。在攻擊目標(biāo)時，每架小型無人機之間還需要互相規(guī)避，使得控制算法的難度加大。另外，無人機蜂群執(zhí)行的作戰(zhàn)任務(wù)具有復(fù)雜性和不確定性，導(dǎo)致蜂群決策的難度增大，決策過程放慢，進而影響到蜂群實時協(xié)同等關(guān)鍵行動。
其二是信息交互問題。蜂群內(nèi)部通過信息交互方式，使所有無人機能及時共享戰(zhàn)場態(tài)勢，并對其他無人機提出請求或做出回應(yīng)，這對無人機蜂群的信息交換能力提出較高要求。一是通信速率要快，二是要抗電磁干擾。目前，無人機蜂群雖然可實現(xiàn)成百上千架無人機編隊飛行，但這種編隊飛行總體抗干擾能力較弱，經(jīng)不住導(dǎo)航/通信鏈路被干擾破壞。一旦通信鏈路或關(guān)鍵節(jié)點被摧毀，無人機之間的協(xié)作將很快“崩塌”，戰(zhàn)斗力將消失殆盡。在俄烏沖突中，雙方均有大量無人機折損于電子戰(zhàn)。
其三是人工智能問題。蜂群作戰(zhàn)要求無人機具有較高的自主化與智能化水平，但在現(xiàn)階段乃至今后很長一段時間內(nèi)，無人機飛行仍需控制站的遠程輔助，不僅帶來信號傳輸處理的延遲，而且對無人機的飛行控制、編隊控制、機站間通信、控制站人員指揮控制能力等都提出較高要求。另外，各無人機之間必須實時互交信息，確保有序飛行，以及任務(wù)分配、目標(biāo)選擇等實現(xiàn)，這些功能都需要人工智能系統(tǒng)運作。而人工智能水平越高，對機載計算機的能力要求越高，所需能耗也越高，這對于無人機蜂群而言又是一大挑戰(zhàn)。
其四是能源問題。能源直接影響無人機蜂群的機動能力，進而關(guān)系到作戰(zhàn)效能。受無人機蜂群低成本、輕量化和小型化等要求限制，無人機的機動性、續(xù)航能力和承載能力相對較差，從而限制了單架無人機性能。最理想的情況是無人機配備低能耗機載設(shè)備和大容量的儲能電池，但目前距離這一目標(biāo)為時尚遠。
其五是載荷問題。受無人機蜂群的成本限制，單架無人機的體積、重量和功耗有限，攜帶的載荷有限，導(dǎo)致機載通信、計算和存儲能力相對較低。而載荷性能較低，必然影響到無人機蜂群的毀傷能力。單一的無人機很難對目標(biāo)構(gòu)成致命毀傷，因此需要依靠無人機蜂群實施飽和打擊，以達到擊毀或重創(chuàng)敵方目標(biāo)的目的。
戰(zhàn)術(shù)劣勢明顯
在以上技術(shù)短板影響下，當(dāng)前蜂群作戰(zhàn)主要存在以下戰(zhàn)術(shù)劣勢。
速度慢、航程短，增射程與保安全存在兩難。目前，絕大多數(shù)蜂群無人機采用小型機體+電驅(qū)螺旋槳設(shè)計，飛行速度慢，且航程較短。這意味著攜帶無人機群的發(fā)射載機必須盡可能地靠近前沿，才能讓無人機有足夠航程，而這勢必要求載機前出至對方火力威脅范圍內(nèi)。例如，美軍“小精靈”項目使用的是X-61A無人機，作戰(zhàn)半徑550至900千米，載機為C-130、B-1B等大型平臺，因此待投射區(qū)通常較遠。而“灰山鶉”“郊狼”等小型無人機航程偏短、飛行速度慢，需要發(fā)射平臺抵近目標(biāo)區(qū)域投放，發(fā)射區(qū)位置距離任務(wù)目標(biāo)相對較近。目前國外普遍認(rèn)為，蜂群無人機的核心優(yōu)勢是“蜂群”，擅長以量取勝的“飽和式”作戰(zhàn)，通過數(shù)量規(guī)模的疊加效應(yīng)，形成局部壓倒性優(yōu)勢，達到提高突防概率和摧毀目標(biāo)的目的。也有觀點認(rèn)為，蜂群無人機較慢的飛行速度將為敵防空系統(tǒng)“創(chuàng)造”更多攔截機會，即使擁有明顯的數(shù)量優(yōu)勢，其突防效率也將不可避免地下降。
運行中樞“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”復(fù)雜，作戰(zhàn)控制面臨重重難關(guān)。20世紀(jì)90年代末美軍提出無人作戰(zhàn)蜂群戰(zhàn)術(shù)，歷經(jīng)20多年發(fā)展，直到2021年1月成功演示無人機蜂群突破伯克級驅(qū)逐艦的“宙斯盾”防空系統(tǒng)，才標(biāo)志著無人機蜂群戰(zhàn)術(shù)初步成熟。在未來無人機蜂群作戰(zhàn)中，成百上千的無人機協(xié)同作戰(zhàn)將對決策控制系統(tǒng)提出更高要求。每架無人機都要通過集群算法，完成數(shù)據(jù)收集、匯總，空中編隊切換與執(zhí)行攻擊指令等一系列任務(wù)。另外，有些國家還在嘗試研制能夠直接使用強電磁攻擊的反無人機武器，在無人機蜂群所處空域?qū)嵤┐疟寵C載電子設(shè)備陷入癱瘓，進而使無人機喪失戰(zhàn)斗力甚至墜毀。高度復(fù)雜的控制系統(tǒng)和日益強大的反制武器，將給無人機作戰(zhàn)控制帶來更大挑戰(zhàn)。
“空中大腦”突防能力弱，實戰(zhàn)運用約束多，戰(zhàn)場劣勢明顯。目前的無人機在航程超過一定距離后，受地形、磁場、信息傳輸?shù)纫蛩赜绊憰?，僅靠地面控制站很難完成任務(wù)。為此，科研人員提出空中指揮所模式，希望通過前移控制站強化對無人機的控制。
美軍曾嘗試將直升機作為空中指揮所的載機，跟隨無人機協(xié)同作戰(zhàn)，但這一設(shè)想遭到否決。因為直升機升限低、機動性差，在作戰(zhàn)行動中無異于“活靶子”。俄羅斯提出兩種方案，方案一是改裝伊爾-76MD-90A大型軍用運輸機，用于大中型察打一體無人機及無人戰(zhàn)斗攻擊機的指揮控制，同時承擔(dān)空中作戰(zhàn)、遠程空地精確打擊、戰(zhàn)略偵察監(jiān)視等任務(wù)。方案二是改裝米-38中型運輸直升機，負(fù)責(zé)中小型無人機的指揮控制，主要面向低空、超低空的空地作戰(zhàn)。這些方案的有效性有待驗證。
難關(guān)有待打通
目前來看，無人機蜂群作戰(zhàn)需要打通三道難關(guān)，才能完成作戰(zhàn)任務(wù)。
第一關(guān)，建立“控制中樞”。以母機作為“蜂窩”，投放一定規(guī)模數(shù)量的無人機蜂群，進行編隊飛行。母機的集成控制中樞要將控制指令實時、并行地傳輸給多架無人機，指揮無人機群完成作戰(zhàn)任務(wù)，對目標(biāo)實施精確打擊。目前，這一技術(shù)仍面臨難題。例如，能夠大規(guī)模承載無人機的平臺屈指可數(shù)，一架母機可攜帶的無人機數(shù)量有限，而無人機數(shù)量過少，則無法對敵方進行有效打擊。
第二關(guān)，打通“關(guān)鍵鏈路”。在瞬息萬變的戰(zhàn)場態(tài)勢下，無人機與控制中樞能否做到緊密聯(lián)通尤為重要。要完成作戰(zhàn)控制，必須及時準(zhǔn)確地獲取有效目標(biāo)信息，并通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)綗o人機上，令其作出及時應(yīng)對。想要實時獲取信息，并通過控制中樞傳輸?shù)矫恳患軣o人機上，需要數(shù)據(jù)鏈路具有較強的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
第三關(guān)，實現(xiàn)“實時共享”。讓蜂群中每架無人機更快、更全面地掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，相當(dāng)于擁有更多的“耳目”，有利于在戰(zhàn)場上搶占先機。然而，在作戰(zhàn)過程中，無人機絕大多數(shù)時間在進行快速移動，通信系統(tǒng)整體上處于實時動態(tài)、反復(fù)打破再重組的狀態(tài)，通信質(zhì)量也會受到影響。同時，無人機之間的頻繁通信容易導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)過載，超出系統(tǒng)處理極限，導(dǎo)致重要信息無法及時傳達乃至貽誤戰(zhàn)機。
