無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)運(yùn)用分析

胡雷剛 ，李宗璞， 邱占奎

（1，陸軍航空兵學(xué)院無人機(jī)中心 北京 101123;2，空軍工程大學(xué) 西安 710000）

根據(jù)無人機(jī)蜂群研究進(jìn)展，梳理了無人機(jī)蜂群基本特性，在此基礎(chǔ)上歸納了當(dāng)前無人機(jī)蜂群主要的五種作戰(zhàn)運(yùn)用方式，進(jìn)而分析了無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)和薄弱環(huán)節(jié)，為無人機(jī)蜂群的抗擊作戰(zhàn)提供了基本思路。

無人機(jī)蜂群是將一定數(shù)量的低成本、小型化、具有一定智能及相應(yīng)功能模塊的無人機(jī)按程序編成以實(shí)現(xiàn)一定功能的網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)術(shù)集群。其目的在于進(jìn)一步發(fā)揮信息網(wǎng)絡(luò)的聚能集成擴(kuò)大低成本、模塊化、無人化平臺(tái)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，利用具有一定智能的無人平臺(tái)組成體系合力完成復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、高效能的多重目標(biāo)。其以功能相對(duì)單一的低成本單元抵消傳統(tǒng)大型多功能平臺(tái)的非對(duì)稱優(yōu)勢(shì)，獲得了廣泛關(guān)注。外軍，特別是美軍，對(duì)無人機(jī)蜂群進(jìn)行了大量的研究、試驗(yàn)和演示驗(yàn)證，技術(shù)日趨成熟，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)逐步從概念走向現(xiàn)實(shí)。

無人機(jī)蜂群的基本特性

對(duì)外公開的無人機(jī)蜂群研究主要是美軍的“小精靈”、“低成本無人機(jī)集群技術(shù)”、“微型無人機(jī)高速發(fā)射演示”、“近戰(zhàn)隱蔽一次性自主無人機(jī)”等項(xiàng)目，綜合上述項(xiàng)目中無人機(jī)特點(diǎn)，無人機(jī)蜂群呈現(xiàn)以下基本特性：

體積小

無人機(jī)蜂群以微小型無人機(jī)為主，大多體積小，如“低成本無人機(jī)‘蜂群'技術(shù)研究”（Low-Cost Unmanned Aerial Vehicle Swarming Technology，LOCUST，“蝗蟲”）項(xiàng)目“郊狼”無人機(jī)為機(jī)翼和螺旋槳可折疊，長0.79m，高度0.3m，翼展1.47m，成本約1.5萬美元；“微型無人機(jī)高速發(fā)射演示”項(xiàng)目“山鶉（Perdix）”無人機(jī)為全復(fù)合材料、鋰電池推進(jìn)一次性微型無人機(jī)，長約16.5cm，翼展30cm；“近戰(zhàn)隱蔽一次性自主無人機(jī)”（CICADA，“蟬”）為一次性微型無人機(jī)，單機(jī)重65g或更輕，機(jī)身3D打印，自身無動(dòng)力裝置，滑翔比約3.5，每架成本約250美元。

數(shù)量多

無人機(jī)蜂群可投放或發(fā)射的無人機(jī)數(shù)量多，如“郊狼”無人機(jī)2016年進(jìn)行了艦載快速發(fā)射30架規(guī)模的集群試驗(yàn)，已實(shí)現(xiàn)40秒發(fā)射30架“郊狼”無人機(jī)，理想目標(biāo)是6秒發(fā)射30架；“山鶉”無人機(jī)已于2014年9月開始配裝F-16戰(zhàn)斗機(jī)試投，已進(jìn)行數(shù)百次試驗(yàn)；2016年10月3架F/A-18F“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)在0.6Ma飛行中投放103架“山鶉”；“蟬”無人機(jī)2017年4月利用P-3“獵戶座”偵察機(jī)投放最新型號(hào)無人機(jī)進(jìn)行蜂群飛行測試，每個(gè)發(fā)射管可攜帶、釋放32架無人機(jī)。

載荷有限

微小型無人機(jī)自身重量有限，可攜帶載荷重量也有限，如“小精靈”無人機(jī)質(zhì)量約320kg、最低指標(biāo)載荷27.3kg、最佳指標(biāo)設(shè)計(jì)載荷54.5kg，“郊狼”無人機(jī)重5.4～6.4kg、載荷1.8～2.7kg，“山鶉”無人機(jī)重0.3kg，“蟬”無人機(jī)單機(jī)重65g或更輕，機(jī)身3D打印，主要組成部件（包括機(jī)翼）為電路板，亦稱“飛行電路板”，載荷即融在機(jī)身電路板內(nèi)。

分布協(xié)同

無人機(jī)蜂群數(shù)量多，單無人機(jī)載荷有限，為完成復(fù)雜任務(wù)通常采用組合多種載荷模塊，分布協(xié)同，如“小精靈”無人機(jī)可由空中平臺(tái)防區(qū)外發(fā)射，快速滲透進(jìn)入敵防區(qū)，攜帶偵察、監(jiān)視或電子戰(zhàn)載荷，分布式協(xié)同遂行任務(wù)；2016年10月“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)投放103架試驗(yàn)中，“山鶉”無人機(jī)演示了集體決策、自修正和自適應(yīng)編隊(duì)飛行；“蟬”無人機(jī)攜帶天氣、溫度、濕度、氣壓傳感器或聲學(xué)探測、生化探測等微型電子設(shè)備，可由空中平臺(tái)“布撒”投放，降落地面后通過數(shù)據(jù)鏈互連成自組織網(wǎng)絡(luò)，在指定區(qū)域形成穩(wěn)定的“無人探測蜂群”。

無人機(jī)蜂群的運(yùn)用方式

無人機(jī)蜂群可有效提升己方通信、指揮、情報(bào)偵察、態(tài)勢(shì)感知能力和攻擊能力，同時(shí)能壓制和阻塞敵方的通信網(wǎng)絡(luò)、防空系統(tǒng)，毀傷敵方，未來作戰(zhàn)中可能擔(dān)負(fù)的主要作戰(zhàn)任務(wù)有：

潛入式偵察

無人機(jī)蜂群以微小型無人機(jī)為主，發(fā)揮其低探測、低空/超低空飛行等隱身性，可有效突破敵方防空體系，滲透潛入敵方重點(diǎn)、要害區(qū)域，利用各種偵察探測設(shè)備開展前沿偵察、監(jiān)視。例如“小精靈”無人機(jī)可從防區(qū)外發(fā)射，實(shí)施快速滲透偵察；“蟬”無人機(jī)可以無線電靜默滑翔飛行3.5倍投放高度，落地后隱蔽組網(wǎng)偵察。

先導(dǎo)式突防

無人機(jī)蜂群成本較低，自身可作為誘餌或者模擬假目標(biāo)，引誘敵方防空探測設(shè)備開機(jī)暴露自身位置及無線電信息，無人機(jī)可將誘騙偵測到的情報(bào)反饋至己方進(jìn)行打擊，或者直接由無人機(jī)蜂群配備的反輻射武器實(shí)施攻擊。無人機(jī)蜂群成本較低可承受大量損耗，可主動(dòng)暴露自身佯動(dòng)威脅目標(biāo)或直接攻擊目標(biāo)，誘騙、迫使對(duì)方防御，吸引防空火力，消耗敵方高價(jià)值武器，為后續(xù)突防或攻擊減少威脅。如1982年貝卡谷空戰(zhàn)中，以色列撒播誘餌無人機(jī)誘騙敘利亞防空雷達(dá)開機(jī)，獲取敵方防空情報(bào)信息，經(jīng)預(yù)警機(jī)傳遞給以色列戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)起有針對(duì)性攻擊，短時(shí)間瓦解了敘利亞防空體系。

飽和式攻擊

無人機(jī)蜂群憑借其隱蔽性、數(shù)量、成本優(yōu)勢(shì)，可對(duì)敵防空系統(tǒng)或空中目標(biāo)發(fā)起飽和攻擊，規(guī)模超出敵預(yù)警系統(tǒng)探測、跟蹤或攻擊能力，突破其防御體系，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)武器難以達(dá)到的作戰(zhàn)意圖。如，在用“郊狼”無人機(jī)蜂群模擬突防“宙斯盾”系統(tǒng)中，若將8架增加到20架、50架，則將有更多數(shù)量無人機(jī)突破“宙斯盾”系統(tǒng)；在俄羅斯駐敘利亞基地遭受無人機(jī)蜂群襲擊中，若恐怖分子加大無人機(jī)數(shù)量規(guī)模，則較大概率對(duì)俄基地造成毀傷。

精確化獵殺

無人機(jī)蜂群功能可組合搭配，可根據(jù)需要靈活配備偵察探測、目標(biāo)識(shí)別、火力攻擊等載荷，或部分無人機(jī)直接加裝戰(zhàn)斗部，滲透突破敵防空體系，深入敵方核心區(qū)域，對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)或威脅目標(biāo)實(shí)施一體化偵察打擊，相比于大中型無人機(jī)察打一體，具有靈活精準(zhǔn)、突破能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。如，2017年11月有公開演示形似“殺人蜂”微型無人機(jī)攜帶3g高能炸藥通過人臉識(shí)別精準(zhǔn)殺傷目標(biāo)，若成功應(yīng)用于無人機(jī)蜂群，可在城市建筑間或人群中定點(diǎn)清除、精準(zhǔn)攻擊，達(dá)到常規(guī)武器無法產(chǎn)生的效果。

蜂群間對(duì)抗

未來，隨著無人機(jī)機(jī)動(dòng)性能、智能水平的提高，可采用無人機(jī)蜂群反制敵方無人機(jī)或蜂群，利用蜂群低成本、分布式優(yōu)勢(shì)及察打配合能力，獨(dú)立或輔助傳統(tǒng)防空系統(tǒng)進(jìn)行防空探測，避免過早暴露防空探測系統(tǒng)，適時(shí)對(duì)敵無人機(jī)實(shí)施打擊，或者對(duì)多目標(biāo)蜂群分配任務(wù)同時(shí)打擊，替代部分高價(jià)值防空導(dǎo)彈，提高應(yīng)對(duì)飽和攻擊的防御和反制能力。

綜上，無人機(jī)蜂群可與有人機(jī)、艦艇或地面作戰(zhàn)單元等實(shí)施廣泛深入的協(xié)同，一方面能進(jìn)入高危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行任務(wù)，或消耗敵方武器，降低高價(jià)值武器或人員威脅損失；另一方面能配備各類任務(wù)載荷，拓展偵察、攻擊能力，或分擔(dān)部分任務(wù)，或掩護(hù)高價(jià)值武器、有生力量安全，提高體系作戰(zhàn)能力。無人機(jī)蜂群可將單一無人機(jī)的近距情報(bào)偵察、目標(biāo)定位指示、通信中繼、電子戰(zhàn)等單一任務(wù)擴(kuò)展到反介入/區(qū)域拒止高對(duì)抗環(huán)境下的超視距偵察監(jiān)視、防空壓制、協(xié)同攻擊、反無人機(jī)、空中組網(wǎng)等。

無人機(jī)蜂群的優(yōu)勢(shì)與弱點(diǎn)

無人機(jī)蜂群的優(yōu)勢(shì)

由于數(shù)量多、靈活編隊(duì)、協(xié)同作戰(zhàn)、低探測性、低成本、易生產(chǎn)等特點(diǎn)，無人機(jī)蜂群具有很強(qiáng)的隱蔽性、攻擊性和強(qiáng)健性，可滿足未來戰(zhàn)爭中機(jī)動(dòng)、靈活、多樣的作戰(zhàn)需求，具有顯著的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

（1）可探測性低，突防能力強(qiáng)

無人機(jī)蜂群分布式自組織編隊(duì)，可以低空/超低空飛行，能夠重新編隊(duì)、智能分組躲避障礙物，有些無人機(jī)能靜默飛行/滑翔，都加大了敵方預(yù)警系統(tǒng)探測難度，“蟬”無人機(jī)降落地面后，甚至可脫離防空系統(tǒng)監(jiān)視。無人機(jī)蜂群節(jié)點(diǎn)平臺(tái)大多體積小、雷達(dá)反射面積小，敵方難以遠(yuǎn)距離探測，可壓縮敵反應(yīng)時(shí)間。如“郊狼”以250km/h速度攻擊，“宙斯盾”系統(tǒng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)后，僅有15s攔截時(shí)間。2018年1月俄羅斯駐敘利亞基地遭受無人機(jī)蜂群襲擊，即是恐怖分子從50km外發(fā)起的襲擊，雖然不是嚴(yán)格意義上由高端AI平臺(tái)組網(wǎng)構(gòu)成的無人蜂群，也未造成俄地面力量的重大損失。但至少說明，利用民用電子技術(shù)、簡單材料、初級(jí)編程也可有效實(shí)施遠(yuǎn)距離（100km左右發(fā)射）突防并在一定程度上達(dá)成集群攻擊效果。

（2）個(gè)體數(shù)量多，規(guī)模優(yōu)勢(shì)大

無人機(jī)蜂群可組織較大規(guī)模行動(dòng)，無人機(jī)數(shù)量超出敵方預(yù)警系統(tǒng)探測、跟蹤、鎖定門限，能有效突破防空，實(shí)施飽和攻擊。在“郊狼”無人機(jī)蜂群模擬突防“宙斯盾”系統(tǒng)中，若以更大規(guī)模蜂群突防攻擊，或者配合其他武器協(xié)同攻擊，可產(chǎn)生更高的毀傷效果。俄羅斯駐敘利亞基地部署電子戰(zhàn)部隊(duì)和“鎧甲-S1”防空系統(tǒng)。“鎧甲-S1”包括12枚射程為20km地空導(dǎo)彈和2門30mm口徑自動(dòng)火炮，可同時(shí)跟蹤20個(gè)目標(biāo)、對(duì)其中4個(gè)目標(biāo)實(shí)施打擊。2018年1月遭受無人機(jī)蜂群襲擊時(shí)，電子戰(zhàn)部隊(duì)只能控制6架，其余7架只能通過“鎧甲-S1”防空系統(tǒng)擊落，若數(shù)量超過20架，則超出了其跟蹤能力。而在通信等基本條件滿足的情況下，億航GHOSTDRONE 2.0等商業(yè)無人機(jī)可由“一個(gè)工程師一臺(tái)電腦一鍵啟動(dòng)”即可實(shí)現(xiàn)千架規(guī)模的編隊(duì)復(fù)雜表演。在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用中，如果進(jìn)一步采取多個(gè)方向集群協(xié)同進(jìn)攻、或輔以其他遠(yuǎn)程精確打擊手段、或由空中電子戰(zhàn)力量實(shí)施電子對(duì)抗/防輻射攻擊相配合，則防空方將在預(yù)警偵察、跟蹤識(shí)別、攔截抗擊等作戰(zhàn)全過程、多環(huán)節(jié)處于劣勢(shì)。

（3）作戰(zhàn)運(yùn)用活，體系效能高

無人機(jī)蜂群的理念是將復(fù)雜、多功能的大型系統(tǒng)分解為大量低成本的模塊，無人機(jī)蜂群編隊(duì)內(nèi)部可協(xié)同工作，組合不同的載荷模塊，完成較復(fù)雜任務(wù)；無人機(jī)蜂群可與有人機(jī)、艦艇或地面部隊(duì)等作戰(zhàn)體系內(nèi)各所需節(jié)點(diǎn)建立靈活的協(xié)同關(guān)系，通過靈活的戰(zhàn)術(shù)配合，提高戰(zhàn)場感知能力形成體系力量，牽制消耗敵方資源應(yīng)對(duì)蜂群干擾、威脅，智能交互、協(xié)同作戰(zhàn)，延展有人機(jī)、艦艇或地面部隊(duì)的能力，提升體系作戰(zhàn)效能，同時(shí)可降低人員及高價(jià)值裝備的風(fēng)險(xiǎn)。美軍微型空射誘餌（Miniature Air Launch Decoy，MALD）可以模擬戰(zhàn)機(jī)信號(hào)配合MALD-J（Miniature Air Launch Decoy Jammer）直接實(shí)施干擾，同時(shí)掩護(hù)有人戰(zhàn)機(jī)實(shí)施縱深打擊。

（4）載荷類型多，功能覆蓋廣

無人機(jī)蜂群任務(wù)載荷模塊化，可根據(jù)需求靈活配置；發(fā)射方式多樣，可由人手動(dòng)發(fā)射，或車輛、艦艇、飛機(jī)、無人機(jī)搭載發(fā)射；功能可覆蓋偵察、監(jiān)視、探測、攻擊等方面，作戰(zhàn)空間覆蓋城市、空中、海面、電磁、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。無人機(jī)蜂群自身靈活性，加上任務(wù)載荷的多樣性，戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用具有很大創(chuàng)新空間，例如，若在任務(wù)載荷中配備目標(biāo)特征模擬裝置可以模擬假目標(biāo)實(shí)施誘騙干擾，配備電磁干擾裝置或定向能武器就可具備攔截能力，已有公開報(bào)道美軍特種作戰(zhàn)司令部計(jì)劃借助蜂群無人機(jī)開展心理戰(zhàn)。

（5）生產(chǎn)成本低，補(bǔ)充能力強(qiáng)

微小型無人機(jī)平臺(tái)成本低，部分可回收重復(fù)使用，相比于傳統(tǒng)飛機(jī)、武器全壽命周期費(fèi)用低，如一枚“魚叉”導(dǎo)彈120萬美元可購買80架“郊狼”無人機(jī)，且不需要長時(shí)間服役的維修費(fèi)用；“郊狼”、“山鶉”、“蟬”等無人機(jī)采用3D打印制造部件，組裝生產(chǎn)速度快，一方面可滿足戰(zhàn)場高損耗、高消耗要求，另一方面可快速消耗敵方防空導(dǎo)彈、高效摧毀敵方雷達(dá)等高價(jià)值武器裝備，具有非對(duì)稱作戰(zhàn)成本優(yōu)勢(shì)。

無人機(jī)蜂群的弱點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)武器或大中型無人機(jī)，無人機(jī)蜂群具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和作戰(zhàn)應(yīng)用潛力，但同時(shí)因其自身和戰(zhàn)術(shù)也存在薄弱環(huán)節(jié)：

一是遠(yuǎn)程機(jī)動(dòng)弱。無人機(jī)蜂群大多為微小型無人機(jī)，速度較慢、航程較短、飛行高度有限，如“山鶉”無人機(jī)最高速度111km/h、飛行時(shí)間僅20min左右，面對(duì)相對(duì)速度較快的防空彈丸、導(dǎo)彈等動(dòng)能武器及激光武器、電磁脈沖武器攻擊時(shí)，機(jī)動(dòng)能力弱。“小精靈”無人機(jī)雖然可在防區(qū)外發(fā)射、飛行距離較遠(yuǎn)，但自身機(jī)動(dòng)能力也有限。

“郊狼”（Coyote）小型無人機(jī)

“山鶉”

二是依賴通信導(dǎo)航。目前，無人機(jī)蜂群智能水平有限，尚未實(shí)現(xiàn)完全自主偵察、攻擊，如“山鶉”無人機(jī)集體決策、自修正和自適應(yīng)編隊(duì)飛行也僅在演示階段，很長一段時(shí)間內(nèi)仍需要“人工指揮+蜂群無人機(jī)”方式應(yīng)用，作戰(zhàn)應(yīng)用要依賴導(dǎo)航飛行、定位，如“郊狼”、“蟬”主要依據(jù)預(yù)定參數(shù)按GPS導(dǎo)航飛行；消費(fèi)級(jí)或商用無人機(jī)依賴無線鏈路控制，甚至通過開放鏈路傳輸指令；通過干擾導(dǎo)航或操控信號(hào)，可使無人機(jī)迷失或失去控制。

三是電磁防護(hù)弱。相比于傳統(tǒng)導(dǎo)彈、彈丸，無人機(jī)蜂群的操控、編隊(duì)和自主能力完全建立在通信模塊、飛行控制模塊等機(jī)載電子設(shè)備基礎(chǔ)上，甚至“蟬”無人機(jī)機(jī)身即為電路板，機(jī)載電子設(shè)備失效或被入侵，會(huì)直接導(dǎo)致無人機(jī)失去喪失飛行控制和執(zhí)行任務(wù)能力，因此電子設(shè)備是無人機(jī)集群、智能的基礎(chǔ)，也是其軟肋。特別是商用無人機(jī)，極易受通信條件和電磁環(huán)境影響。

四是應(yīng)變能力有限。目前，無人機(jī)自主能力、集群智能有限，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍要依靠人在回路實(shí)施分析決策，對(duì)戰(zhàn)場環(huán)境中復(fù)雜、突變狀況應(yīng)對(duì)能力有限，且無人機(jī)蜂群的指揮控制中接收遙控指令、指令分發(fā)、編隊(duì)自適應(yīng)控制等環(huán)節(jié)，涉及響應(yīng)優(yōu)先級(jí)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、數(shù)據(jù)運(yùn)算等因素，使得蜂群對(duì)敵方的反制措施反應(yīng)存在延遲，都導(dǎo)致無人機(jī)蜂群應(yīng)對(duì)戰(zhàn)場快速變化能力較弱。目前無人機(jī)蜂群技術(shù)集中研究的近戰(zhàn)、聚合、機(jī)動(dòng)和群集等4種技戰(zhàn)術(shù)形態(tài)尚未完善，難以完全無人編組下對(duì)空中目標(biāo)的制空作戰(zhàn)。■

（參考文獻(xiàn)：略。如有需要，請(qǐng)聯(lián)系編輯部。）