羅海龍 武 劍 許乾坤
(1.中國人民解放軍66133部隊;2.軍事科學院研究生院)
無人機系統的發展大致經歷了靶機、無人偵察機、一次性攻擊 無人機、察打一體無人機、無人作戰飛機和無人機集群等階段,可遂行情報偵察、中繼通信、電子對抗和精確打擊等多種任務,已成為影響作戰進程的重要力量。無人機蜂群是在集群作戰基礎上發展的一種以無人技術為主導、可遂行分布式打擊和智能化作戰任務的新型武器系統。其主要作戰方法是運用大量低成本小型無人機,根據作戰任務自行編組,形成攻擊蜂群,協同對作戰目標實施攻擊。
“蜂群”戰法的核心是以小取勝、以量取勝,主要特征是系統有人、平臺無人,能力基礎是協同交互、集群智能,無人機蜂群特有的個體、系統、集群功能特征,使其體現出獨有的技術和戰法優勢。
“蜂群”主要采用低成本的微型/小型無人機,配以各型模塊化的載荷,實現多種異構功能,其主要有3個典型的單體特征。
一是機體小型化。無人機蜂群一般由雷達有效截面積較小的微型和小型無人機組成,所以不易被雷達探測發現。同時,由于其飛行動力依靠微型發動機或鋰電池來支持,在聲、光等方面體現出較好的隱身性能。
二是載荷模塊化。小型蜂群無人機根據不同的任務需要,選擇加裝不同的控制單元、通信裝置、導航定位、偵查探測、火力打擊等載荷模塊,其載荷具有典型的模塊化特征。
三是功能差異化。無人機蜂群將大型無人機的功能分布于大量小型、廉價的機體平臺,由于體積限制和模塊不同,每個單體無人機只具有一項或少數幾項功能,每項功能按照集群規模和任務需求由群內的數架無人機承擔,數個異構的無人機進行協同,以實現更高層次的功能需求。
與有人機系統相比,無人機蜂群系統的構成相對簡單,主要由發射系統、無人機、管控系統3個部分組成,具有發射平臺多樣、戰法靈活、控制適應性強等特征。
一是發射平臺多樣。無人機蜂群發射系統在靜態下通常部署在飛機、艦艇和車輛等平臺上;執行任務時,可按照預設指令靈活機動地部署至作戰地域或發射地域,并根據指令連續發射不同類型和數量的無人機。
二是戰法靈活。小型無人機發射后,折疊機翼可迅速展開,并通過機上配置的各型載荷,執行偵察監視、精確打擊、效果評估等任務。
三是控制適應性強。無人機蜂群管控系統一般能安裝在多種作戰平臺上,具有對無人機蜂群實施指揮控制、任務規劃、管理調度、群間通信、空域分配和航路規劃等功能。
當前,無人機蜂群還處于單一平臺類型集群編組階段,因此主要按照單體無人機的類型進行分類。
一是按無人機單體體積不同,分為微型無人機蜂群、小型無人機蜂群和中型無人機蜂群。微型無人機蜂群主要由空軍戰斗機空射,以執行低空態勢感知和干擾任務;小型無人機蜂群主要是艦船或岸灘發射,以實施偵察監視或對陸、對海攻擊;中型無人機蜂群主要是在強對抗環境中使用,在作戰一線與高端有人/無人平臺協同執行任務。
二是按無人機動力方式不同,分為滑翔無人機蜂群、多旋翼無人機蜂群和固定翼無人機蜂群。滑翔無人機蜂群主要由高空拋灑,無動力滑翔進入預定區域,用于完成一次性的探測偵察任務。多旋翼無人機蜂群類似于小型直升機集群,其續航時間短、速度慢,但是結構簡單、成本低廉,可空中懸停,因此其蜂群起降快捷、控制簡單、協同容易。固定翼無人機蜂群續航時間長、速度快、飛行距離遠,可攜帶更重的載荷,但由于其非靜穩態的特點,在編隊時在集群協同、傳感與避障和通信組網等方面更復雜。
三是按無人機是否重復使用,分為不可回收蜂群、部分可回收蜂群和可回收無人機蜂群。不可回收蜂群主要為造價低廉的高空無動力滑翔無人機蜂群或攜帶彈藥執行火力打擊任務的無人機蜂群。部分可回收蜂群是在無人機蜂群完成作戰任務后,在動力、航程允許的條件下,可自行飛抵預設回收平臺。可回收無人機具有相對高的生產造價、較長的航程,以及重要技術和軍事保密要求,主要是與大型有人/無人平臺配合執行任務,任務完畢后由大型飛機運載回收,或自動放出降落傘降落后由地面力量組織回收。
無人機蜂群的作戰模式主要為集群作戰,既可依托多平臺集群智能進行自主作戰,也可根據任務需求和蜂群數量執行輔助作戰任務,而更常用的是與有人平臺進行協同作戰。
無人機蜂群自主作戰主要依托集群中各型功能平臺,通過相互的信息交互和分工協作所產生的集群智能優勢,形成集“偵—控—打—評”功能于一體的自主作戰系統,進行自主感知、認知、分析、計劃、決策和執行。該系統可適應戰場環境的變化,自動選擇攻擊目標,并完成單架無人機載荷及位置等信息的配置,并按照“目標—載荷”匹配原則,指派最合適的無人機執行任務。人作為蜂群系統的控制者,主要負責系統維護管理、資源配置、任務下達和戰術指導,以及必要時實行人工干預,確保協同任務的完成。
一是輔助探測偵察。無人機蜂群由于尺寸較小不易被探測發現,可以抵近前沿進行低空態勢感知,搜集空中的電磁、氣象等環境信息,按照作戰需要輔助主要作戰力量和主要偵察手段,對目標區域上空空域進行精細化態勢感知。
二是輔助干擾誘騙。無人機蜂群可以配備在各型電子發射機上,對敵方雷達系統實施干擾壓制;另外,可作為有源智能誘餌迷惑敵人的防空系統,當主要作戰飛機遭遇導彈襲擊時,蜂群無人機可作為雷達“空射誘餌”,模擬遭襲戰機的電磁、光學和熱力等屬性,將敵方來襲導彈誘離目標戰機,保證戰機安全。
三是輔助效果評估。無人機蜂群可進入危險的作戰地域環境,實時探測敵方兵力裝備部署情況,測試評估敵防空火力系統的作戰效能,并對毀傷效果進行輔助評估。
有人/無人機編組協同作戰方式可充分發揮有人機高速機動、指揮決策、火力效能,以及無人機誘餌伴飛、集群智能、分布式打擊的優勢,實現作戰效益最大化。
一是協同機動突防。利用隱身飛機運載無人機蜂群突防。在隱身飛機突破敵方防空系統后,布撒無人機蜂群組成“忠誠僚機”,進行空中打擊作戰,無人機蜂群作為餌機伴飛突防。有人多機型編隊突防時,可采用無人機蜂群作為誘餌伴飛,干擾迷惑敵空防系統,使敵預警防空系統的探測跟蹤通道飽和,以至于無法實施精準有效的打擊毀傷,提高突防概率。
二是協同決策指揮。無人機蜂群可實現分布式的抵近探測和廣域監視,以及快速的態勢感知和運算分析,輔助飛行員進行戰場任務管理和快速決策。但是,其不能及時準確地判斷識別真假、敵我目標,且極易受到敵方電子干擾和通信阻斷,需要有人戰機進行協同指揮控制。
三是協同火力打擊。針對大量多型目標的打擊,由具有高效毀傷能力的有人戰機對堅固掩體目標、大型裝甲目標、快速機動目標進行打擊,并對無人機蜂群進行必要的火力支援和防衛掩護;無人機蜂群攜帶高爆炸藥對敵方人員、慢速移動目標、輕裝甲和分散目標實施打擊,發揮最優火力效能。
隨著控制技術、信息技術、智能技術的迅猛發展,無人機蜂群在空襲作戰、城市巷戰、精準打擊方面擁有普通作戰人員和平臺系統無法比擬的作戰能力。
當今世界,由于各種防空反導武器系統逐漸發展成熟,傳統導彈攻擊和航空突擊的突防效果遭到極大削弱。而采用無人機蜂群實施分布式多維打擊,成為空襲突防作戰的重要戰法。
一是持續襲擾消耗。在空襲作戰之前,利用低成本無人機蜂群進行持續偵察襲擾,測試敵防空火力系統,探明敵防空火力網的薄弱點,消耗敵人大量高成本防空彈藥,消磨敵人作戰意志。
二是集群突防打擊。無人機蜂群的集群突防戰術更容易突破敵防空火力網,可增加戰場探測傳感器和攻擊武器數量,提高局部空中戰場的裝備數量優勢。無人機蜂群攜帶高爆炸藥可有效打擊指揮控制中心和防空反導系統等目標,為后續常規打擊兵器突防創造條件。
三是干擾誘騙掩護。無人機蜂群的載彈量小、殺傷效果低,應與大威力的高速巡航彈、對地攻擊飛機等主戰武器協同作戰。由無人機蜂群對敵防空系統實施干擾和誘騙,削弱敵防空系統的多目標處理能力,掩護主要攻擊武器突破敵防空火力網。
城市作戰環境具有復雜性、動態性、限制性等特征,傳統作戰力量在機動、供給、保障、防護等方面面臨嚴峻挑戰,利用無人機蜂群實施集群智能作戰可發揮不可替代的重要作用。
一是依托無人機蜂群進行態勢感知。城市地形復雜,基礎設施密集,潛在威脅不明。守敵可利用高大建筑物和四通八達的工程設施構筑堅固堡壘,布設多重障礙。因此,進攻部隊應利用無人機蜂群實施偵察布控,及時察明敵方部署、動向等信息,為作戰籌劃、指揮控制提供實時情報信息保障。
二是依托無人機蜂群進行中繼通信。城市作戰中,地面無線通信容易受高大建筑物的遮擋,以及由于聲、光、電、磁干擾,使得通信信號不佳。因此,應利用無人機蜂群組成中繼通信網,提供遠距離、機動式、大容量、無死角的指揮通信,保障指令信息及時傳遞。
三是依托無人機蜂群進行火力支援。城市中高樓林立,街道縱橫,空中和遠程打擊力量很難發揮效能。但是,防守一方卻居高臨下、控點遏面,可組織交叉火力,實施偵察狙擊。因此,進攻一方應利用無人機蜂群的集群突擊能力和分布式作戰能力,對守敵防御工事進行重點打擊,追剿據守、藏匿、逃竄之敵,以較小的傷亡代價達成作戰目的。
反恐作戰具有作戰對象不定、作戰環境多變、指揮協同困難、跟蹤追擊危險度高、偵察情報時效性強等鮮明特點。據此,應充分發揮無人機蜂群的分布式作戰能力,便于提升反恐作戰效果。
一是精準探測。無人機蜂群更易近距離融入復雜的作戰環境,其配備的高質量傳感器可精準探測、持續監視任務目標的各種特征、活動信息,并進行多方位融合判斷,提取形成精準情報信息。
二是察打一體。在發現敵首腦和大量恐怖分子后,蜂群系統能夠迅速組成打擊編組,自動選擇攻擊目標,并完成單架無人機載荷及位置等信息的配置,同時按照“目標—載荷”匹配原則,指派最適合的無人機執行任務,確保迅速完成打擊任務。
三是低附帶損傷。與大型察打一體無人機相比,無人機蜂群可實施近距離打擊,必要時還可進行人工干預指揮,其造成的附帶損傷小,也可避免我方人員傷亡和高價值武器系統毀傷。