無人機集群作戰系統的新發展及趨勢分析

劉 箴，吳馨遠，許潔心

(西安現代控制技術研究所，西安 710065)

0 引言

無人機集群作戰是未來戰爭的新模式，世界軍事強國利用人工智能及自主技術的快速發展，進一步提升武器系統的自主化水平，發展無人機協同及集群編隊作戰能力。隨著機器學習、自主作戰等人工智能技術的進一步快速發展，無人機集群項目的研究、試驗以及演示驗證也得到了進一步推進。

2021年，美國、俄羅斯、英國、以色列等國家在無人機集群作戰系統方面進行了廣泛的試驗，包括無人機蜂群和無人忠誠僚機，為今后無人機/有人機協同作戰和無人機自主作戰進行技術儲備。以美國“金色部落”項目為代表的彈藥蜂群項目也取得了里程碑式的進展，在成功完成實彈試驗之后，后續工作將轉到數字實驗室進行，為彈藥蜂群的發展打開一條嶄新的思路。另外，無人機網絡、導航、充電等前沿技術也在積極探索中，為無人機集群作戰奠定基礎。

1 國外無人機集群作戰系統新發展

無人機集群的特點是去中心化分布式作戰、高度的自主性、網絡化通信、協同任務規劃等，作戰優勢明顯、成本低、效能高、數量多、人員傷亡小、補充快、戰場生存能力強。

美國最先提出了分布式作戰理念[1]，作戰體系需要部署一定數量的具備協同、分布式作戰能力的小型無人機，通過智能、自主、協同等技術完成情報、監視、偵察、干擾、打擊等作戰任務，必要時只需少量有人平臺參與；為降低作戰成本，部分無人機還可回收和重復使用，而無人機集群作戰是美軍分布式作戰思路的典型代表。

無人機集群協同攻擊方式主要有兩種：一種是集群內無人機相互協同自主作戰，另一種是無人機集群與有人機協同作戰，有人機指揮無人機作戰，提高作戰效能。目前，無人機集群獨立作戰還難以實現，無人機集群與有人機相互配合，可以充分發揮兩者的優勢，取長補短，更加有效地完成作戰任務。因此，有人/無人協同作戰將是未來無人作戰系統作戰模式的重要方向[2]。

有人/無人協同作戰有兩種模式：有人機/無人機蜂群協同模式和“忠誠僚機”模式。在有人機/無人機蜂群協同模式中，無人機自主性更強，無人機集群在少量有人機的輔助下完成作戰任務，對有人機要求降低，逐步向無人機集群作戰過渡。未來一段時間內，有人機/無人機蜂群協同模式將是有人/無人機協同作戰的一個重要發展方向[3]。“忠誠僚機”作戰模式是將第5代有人機與無人機編組，有人機作為長機，無人機充當僚機，有人機控制無人機進行協同作戰的模式。“忠誠僚機”模式對單個無人機平臺要求較高，造價相對昂貴，可執行空對地攻擊、電子戰、偵察誘餌干擾等多種任務，是無人機向主戰方向發展的代表機型。

基于以上背景，世界多國都在積極進行無人機集群作戰系統的研究，并進行了多次演示驗證試驗，包括無人機蜂群的演示驗證試驗和“忠誠僚機”試驗，并積極推動“忠誠僚機”作戰無人機的發展。美國、俄羅斯、英國、印度、南非等多個國家積極推動無人機蜂群技術，拓展集群無人機發射平臺，并在人工智能、通訊與組網等前沿技術方面進行積極探索。

1.1 美國

美國在無人機集群作戰領域處于世界領先地位，核心理念是分布式作戰，無人機可回收和重復使用。美國正在開展的典型無人機蜂群系統項目包括“小精靈”(Gremlins)、“郊狼”(Coyote)、“山鶉”(Perdix)、“蝗蟲”(LOCUST)、“進攻性蜂群使能戰術”(OFFSET)等。基于以上項目，美國近期在無人機投放與回收、組網與編隊飛行、蜂群作戰等領域進行了重點驗證，目前已突破了蜂群空中投放、集群組網與通信、蜂群協同、智能決策與規劃等關鍵技術，正向綜合集成飛行試驗轉變。

1.1.1 “小精靈”(Gremlins)項目

“小精靈”項目由美國國防預先研究計劃局(DARPA)于2015年9月啟動，是由運輸飛機平臺發射、可部分回收、價格低廉的無人機蜂群系統，以降低多用途、價格高昂的空中平臺在惡劣戰場環境下作戰的風險，并在降低作戰成本的基礎上，進一步提高無人機的戰術靈活性。

Dynetics公司獲得“小精靈”項目的研發合同，開展“小精靈”作戰系統的詳細設計和制造，并進行演示驗證飛行試驗，驗證空中發射和回收無人機蜂群的可行性及作戰能力。最初“小精靈”項目研制工作分為3個階段，由于作戰潛力較大，DARPA和美國空軍決定增加第4階段，聚焦作戰能力驗證，在兩年時間里使無人機能執行壓制/摧毀防空任務。

項目中的X-61“小精靈”無人機由Kratos公司研制，主要運載和投放平臺是C-130“大力神”運輸機。

近期，“小精靈”無人機進行了一系列的試驗[4-6]，發展路線如圖1所示。

圖1 X-61小精靈發展路線圖

DARPA希望“小精靈”無人機能夠執行情報、監視、偵察、攻擊目標等多種任務。如圖2所示，Kratos公司計劃在空中重新武裝“小精靈”無人機并重新部署，無人機在執行完一個任務之后返回母機，然后加油和重新武裝，執行另一次攻擊任務。在此過程中，模塊化設計使“小精靈”很容易從一個角色切換到另一個角色[7]。

圖2 DARPA首次試驗成功在空中回收一架“小精靈”無人機

“小精靈”項目的一個關鍵方面是無人機可以重復使用，目標是每架“小精靈”無人機能夠重復使用20次，比一次性無人機更經濟。X-61“小精靈”無人機的有效載荷為65 kg，無人機可能攜帶一枚小型炸彈、一架或多架更小型的攻擊無人機或巡飛彈藥，這種“俄羅斯套娃”模式日益得到關注。X-61“小精靈”無人機尺寸足夠大，可以攜帶Altius 600無人機，而Altius 600可以攜帶一系列進攻性有效載荷。Altius 600正在由美國陸軍為其“空中發射效應”(air launched effects)項目開發，并用先進的人工智能技術進行升級。“小精靈”無人機攜帶子無人機可增加戰場生存能力，同時也可迷惑防御方的雷達。約20架“小精靈”無人機可以一次被齊射，可能分別執行偵察、電子戰和打擊無人機的任務。無人機蜂群采用集群軟件，以最少的人員有效協調無人機的行動[7]。

DARPA希望未來“小精靈”無人機項目能使轟炸機、運輸機或戰斗機等小型飛機發射裝有傳感器的小型無人機群，母機將遠離敵人的防御范圍，無人機蜂群將飛入危險區域，執行情報、監視、偵察或電子戰等任務。

1.1.2 “進攻性蜂群使能戰術”(OFFSET)項目

DARPA于2017年啟動了“進攻性蜂群使能戰術”項目，開發由250個平臺組成的自主作戰無人機蜂群，在城市作戰中協同小型地面部隊，提供重要的態勢感知信息，提高在城市環境下作戰效能。

OFFSET項目自啟動以來，在全美效能進行外場實驗來測試其能力，近期試驗主要包括：

2020年1月，項目進行了第3次外場試驗，驗證了250個異構無人機蜂群在城區進行突襲作戰任務。蜂群發現了建筑物內的多個模擬目標，并實現了以觸摸屏或手勢等方式指控無人蜂群、繪制建筑物內地形、以及自動分配資源等功能[8]。

2020年9月，項目進行了第4次試驗，研究人員測試了自主空中飛行器和地面車輛集群，并尋求開發大規模自主系統編隊，能夠支援地面部隊在市區環境作戰。諾斯羅普·格魯曼任務系統公司和雷錫恩BBN技術公司，為OFFSET系統創建蜂群系統架構、界面、以及虛擬和物理集群試驗臺，并測試了其自主平臺，包括地面車輛、多旋翼和固定翼飛機，在一個多級、交互式場景中定位和保護多個與城市作戰場景相關的模擬目標[9]。

2021年11月，項目進行了最后一次外場試驗,一名操作員可一次操作數百架無人機，檢驗了復雜環境中多機器人系統的適應性[10]。

DARPA的研究人員已經開發了基于平板電腦及虛擬現實界面來控制無人機蜂群的技術，他們使用這些界面部署了100多個機器人，繪制出區域地圖，并在避開模擬敵人的同時識別高價值目標。OFFSET項目目前可使無人機和巡飛彈編隊，使用連接到操作員界面的數字庫進行數十次機動。

1.1.3 “雀鷹”(Sparrowhawk)集群無人機

“雀鷹”無人機是從通用原子公司競爭DARPA“小精靈”項目失敗機型的迭代設計，以降低成本，增加新的任務能力，是空中發射和回收的演示機型，研發的重點是先進戰斗管理系統的attritableONE技術[11]，如圖3所示。

圖3 “雀鷹”無人機

與“小精靈”的設計不同，“雀鷹”無需有人駕駛飛機平臺發射和回收，而采用了中空長航時無人機平臺作為母機，典型的是MQ-9B“守衛者”、MQ-1C“灰鷹”無人機，XQ-58A“女武神”無人機同樣也具備裝載“雀鷹”的能力，這一重要區別帶來了設計理念、作戰模式和戰技指標方面的巨大差異，可以為更大型無人機帶來“改變游戲規則”的新能力[12]。

“雀鷹”與“小精靈”無人機的性能參數對比如表1所示。

表1 X-61“小精靈”和“雀鷹”無人機性能參數對比[13-14]

2020年9月，通用原子公司進行了“雀鷹”無人機的首次系留掛載飛行試驗，“雀鷹”由MQ-9無人機運載，但沒有發射，試驗目的是收集系統以及發射平臺在許多情況下處理飛行應力的數據，2021年，通用原子公司首次披露“雀鷹”無人機在飛行中被回收至MQ-9B無人機的細節。

MQ-9等大型無人機發射更小型無人機，小型無人機有可能進行半自主合作，甚至成為完全自主集群的一部分。“雀鷹”無人機擴展了MQ-9等大型無人機傳感器的性能，增加了情報、監視和偵察范圍，也可進行防區內電子戰干擾，甚至前出作戰，充當誘餌使敵方綜合防空系統致盲并致其迷惑，并且“雀鷹”的目標特征小于MQ-9，這將很大程度增加發射平臺的生存能力，甚至為其他有人和無人機、以及防區外打擊導彈開辟一條路徑。另外，若配備戰斗部，“雀鷹”還可作為巡飛彈發揮作用[13]。

“雀鷹”無人機采用Metis軟件定義的控制站進行控制，該控制站駐留在筆記本電腦上，而不是標準的地面控制站，減少了系統的后勤占用空間。

近年來通用原子公司一直在探索以大型無人機發射小型無人機集群的技術體系。MQ-1C“灰鷹”ER無人機可攜帶20枚巡飛彈，美國陸軍已經選擇MQ-1C作為空射效應(ALE)無人機集群的搭載平臺[15]。

1.1.4 “郊狼”(Coyote)巡飛彈

“郊狼”巡飛彈由雷錫恩公司研制，現已形成一個系列，包括“郊狼”基本型、“郊狼”Block 1B、“郊狼”Block 2，“郊狼”Block 3正在研制中。

基本型“郊狼”巡飛彈長0.91 m，重5.9 kg，續航時間超過1 h，由電池提供動力，最大速度為103 km/h，采用管式發射裝置發射[16]，如圖4所示。

圖4 基本型“郊狼”巡飛彈

“郊狼”預計將成為海軍、空軍和陸軍眾多后續行動和項目的基礎。美國軍方已經完成了“郊狼”無人集群技術的研究，并將其移交給空軍、陸軍、海軍和海軍陸戰隊。

美海軍研究辦公室通過LOCUST無人機蜂群項目，已對“郊狼”巡飛彈開展多次編隊飛行試驗，均采用“人在回路”任務模式。2021年1月和2月，在兩次“金色部落”自主彈藥蜂群技術演示中，所使用的“小直徑炸彈”(SDB)實現了彈間通信，達到了半自主武器的水平；2021年3月，“郊狼”Block 3巡飛彈的自主性模塊已轉化到了“先鋒”(Vanguard)計劃中的“金色部落”項目。

除了作為無人機集群的重要組成部分之外，“郊狼”在其它領域也進行了功能拓展。“郊狼”Block 2巡飛彈與雷錫恩公司的Ku波段射頻系統相集成，形成美國陸軍的“呼嘯者”反無人機系統。

2021年7月，可重復使用的“郊狼”Block 3NK改型在美國陸軍組織的一次試驗中演示了摧毀集群無人機的能力。“郊狼”Block 3NK采用了非動力學戰斗部消滅敵方的無人機，減少附帶毀傷，并且在不離開戰場的情況下可以被回收、翻新并重復使用。實驗中，“郊狼”Block 3NK攻擊和摧毀了10架異構無人機蜂群，實現了幾個突破：空對空非動力學摧毀、相同試驗中的生存性、回收、翻新和重新使用、從“郊狼”Block 2系統(已由陸軍部署)成功發射、在增加的航程實施攻擊、通信和KuRFS雷達跟蹤[17]。

目前，“郊狼”巡飛彈已實現彈間聯網，未來還將可與配備情監偵傳感器、激光指示器的無人機群聯網，以低成本的優勢進一步提升機動性和作戰效能。

1.1.5 “天空博格人”(Skyborg)智能無人僚機項目

“天空博格人”智能無人僚機項目是美國空軍2030年戰略規劃3大“先鋒”項目之一[18]，于2018年10月正式啟動，是美國空軍研發的一種自主操控程序/算法組成的系統，基于無人機平臺應用，開發和驗證無人機人工智能自主駕駛、飛行、控制、作戰等一系列技術的基礎算法和軟件系統。該項目的無人機平臺成本低、可消耗，系統采用模塊化開放式架構設計，無人機將通過有人戰機或人工智能系統引導，執行偵察或打擊等任務，能自動規避障礙物并自動起降。2023年之前，“天空博格人”項目將實現無人機樣機定型、軟件系統集成和初始作戰能力。

美軍計劃將“天空博格人”項目的無人“忠誠僚機”與F-35戰斗機、F/A-18F“超級大黃蜂”等戰機組成一個空中編隊。“忠誠僚機”能有效完成偵察和護航行動，隨時受F-35等戰機控制，必要時還可吸引敵方火力，掩護己方戰機。另外，“天空博格人”無人機具有獨立執行任務的能力，能夠發射和回收。

圖5為XQ-58A“女武神”(Valkyrie)無人機，是美國“忠誠僚機”最優秀的競爭機型，由Kratos公司與美國空軍研究實驗室合作開發的一種高亞音速、遠距離攻擊無人機，主要用于偵察和遠程作戰，可提高作戰靈活性和實用性。

圖5 XQ-58A“女武神”無人機

XQ-58A“女武神”[19]是具備人工智能能力的無人機綜合系統，采用隱身設計，如V形尾翼和S形進氣口，飛機長8.8 m，翼展6.7 m，最大飛行速度1 050 km/h，有兩個武器艙，8個掛點，每個彈艙有4個掛點，內置彈艙載荷250 kg，助推發射，傘降回收，雖然能夠常規起飛和降落，也能從其它發射模塊發射，如支援的艦船、運輸集裝箱以及半拖掛車。XQ-58A“女武神”可攜帶JDAM炸彈或GUB-39小直徑炸彈，以及ALTIUS-600小型無人機，具備一定的空戰和對地打擊能力，與F-35搭配，是美軍“忠誠僚機”項目的理想無人機選擇，如圖6所示。

圖6 美國空軍設想的XQ-58A“女武神”無人機未來使用場景

2019—2020年，XQ-58A“女武神”無人機進行了一系列飛行試驗[20-24]，目的是評價系統功能、空氣動力性能以及發射和回收系統，如圖7所示。

圖7 XQ-58A女武神發展路線圖

2022年7月，Kratos公司和美國空軍成功完成了“天空博格人”項目XQ-58A“女武神”無人機的系列飛行試驗。

“天空博格人”自主核心系統已在兩家不同制造商的平臺上進行了飛行試驗，展示了自主核心技術的可移植性。最終希望將更先進的人工智能和機器學習能力集成到“天空博格人”的自主核心系統中。

1.2 俄羅斯

1.2.1 俄羅斯無人機蜂群作戰系統

俄羅斯軍隊的無人機裝備規模位居世界前列，并且在烏克蘭和敘利亞有豐富的無人機操作經驗和反制經驗。近年來，俄羅斯加大了無人機的研發力度，并積極推進無人機蜂群技術，進行方案測試和評估，在軍事演習中展示無人機蜂群的ISR及協同作戰能力。2020年，俄羅斯首次在軍演中使用“無人機蜂群作戰系統”，重點演練無人機作戰。

2021年，喀瑯施塔得公司(Kronshtadt)開始為俄羅斯空天軍研發“閃電”(Lightning)集群作戰無人機系統，以突破敵方防空系統或配合有人機開展集群電子戰，也可作為獨立的精確制導彈藥或目標指示偵察器使用。2021年3月，該公司公布了其最新研制的“雷霆”(Thunder)無人機，“雷霆”由地面控制站控制，由10架“閃電”小型無人機組成的無人機群的引領飛機，也是第一種無人機群引領飛機[25]。

圖8為“閃電”無人機[26]長1.5 m，翼展達1.2 m，配備渦輪噴氣發動機，速度為600～700 km/h，戰斗部或有效載荷重約5～7 kg，控制距離可達數百公里。該系統可通過外部掛載或內置于機艙裝備空天軍各式飛機。蘇-57戰機可在機身內部艙室中多達8架無人機，可作為“閃電”系統的運載工具。無人機采用隱身技術，包括特殊涂層，一個扁平噴管和進氣道位于機身頂部，減少雷達輻射和熱信號特征。

圖8 “閃電”無人機

“閃電”無人機以高精度摧毀靜止和機動的地面目標以及用作假目標壓制敵人的防空系統，創建和控制打擊群的突破帶，快速摧毀突然探測到的防空目標，并在與有人機一起執行任務時提供群組電子戰能力。

蜂群中的無人機既可回收，也可作為自殺性無人機使用。“雷霆”無人機作為整個無人機群的“思考中心”運作，在一個任務過程中可為機群的每個飛機定制任務，無人機群依靠人工智能技術相互通信，無人機還可以在戰斗行動中互換角色。小型“閃電”無人機設計以高精度摧毀靜止和機動的地面目標，以及用作假目標而使空中態勢復雜化，壓制敵人的防空系統，創建和控制打擊群的突破帶，快速摧毀突然探測到的防空目標，并在與有人機一起執行任務時提供群組電子戰能力[25]。

“雷霆”以集群形式部署“閃電”無人機，“閃電”以ISR配置或彈藥配置行動，從這種配置可進一步洞察俄羅斯空軍未來對于這些平臺的使用、以及人工智能和蜂群技術的應用。

1.2.2 S-70“獵人”(Hunter)無人“忠誠僚機”

圖9為S-70“獵人”無人機[27]，由俄羅斯蘇霍伊航空集團和俄羅斯飛機公司米格設計局于2012年開始聯合研制，為第六代飛機項目，是俄羅斯第一款隱身重型無人作戰飛機，在2019年莫斯科國際航空航天展覽會(MAKS 2019)上首次公開亮相，主要作為“忠誠僚機”伴飛Su-57戰機協同執行任務。

圖9 S-70“獵人”無人機

S-70無人機基于米格設計局早期Mikoyan Skat無人機項目的數據，采用了Su-57第五代噴氣式戰機的部分技術，具體性能參數如表2所示。

表2 XQ-58A“女武神”和S-70“獵人”無人機性能參數對比[14,19,27]

2017年S-70的樣機首次推出，2018年11月，無人機在跑道上以完全自主模式進行了第1次滑行、加速、停機系列試驗。2019年8月，S-70進行首飛，無人機在機場上方高度600 m飛行約20 min，并在機場周圍盤旋幾圈。2019年9月，俄羅斯國防部公布了S-70無人機伴飛Su-57首次飛行視頻。2021年2月，另外3架樣機正在生產，第2架是第1架的改進型，改進之處與機載無線電電子設備和機身機構件有關，第3和第4架樣機將于系列生產的產品相同。專家預測S-70無人機將用于未來23900項目的Ivan Rogov兩棲進攻船，能攜帶4架無人機執行偵察和打擊任務。

除了伴飛Su-57戰機，S-70也可獨立作戰，或與其它作戰單元編隊協同執行任務。俄羅斯升級的S-70重型無人戰斗機的第1個飛行準備型號預計2024年投入使用[28]。

1.3 英國

1.3.1 英國無人機蜂群作戰系統

英國于2019年啟動了“多架無人機作戰效能提升”(many drones make light work)項目，發展由單人控制的20架小型無人機蜂群，探索技術的可行性和軍事用途。2020年4月，英國皇家空軍組建了第216試驗中隊，以進一步發展無人機蜂群技術并把這種作戰能力引入部隊。

英國在無人機蜂群領域已進行了一些試驗，檢測最新技術并對方案進行評估：

2020年4月，藍熊系統公司演示了無人機蜂群的超視距全自主飛行技術。2020年10月，藍熊系統公司宣布使用20架異構固定翼無人機蜂群，開展了超視距飛行試驗。

2021年2月，英國對5種不同類型的20架無人機進行了無人機蜂群評估試驗[29]，并對皇家空軍派出的220架次飛行進行了評估。多年來，英國國防科學技術實驗室(Dstl)一直在推動跨越不同平臺和領域的自主系統研究，此次試驗代表了Dstl的“多架無人機作戰效能提升”項目所做的工作達到了一個新高度。在無人機蜂群中，5種不同的固定翼無人機攜帶6種不同的載荷，在3個操作員的控制下，使用藍熊公司的移動指揮與控制系統(MCCS)執行代表性的任務，完成了英國有史以來最復雜的自主飛行器試驗。在評估過程中，無人機群還使用了藍熊公司的“空域反沖突層”(ADL)技術來協助自主超視距反沖突作戰，并跟蹤與蜂群在同一區域作戰的第三方飛機。

英國軍方的無人機蜂群部隊將執行包括在敵人防區內的自殺任務和壓制敵防空系統等任務。英國軍方已準備好“無人機蜂群”用于多域云作戰，皇家空軍的集群無人機技術已接近作戰狀態[30]。

1.3.2 “蚊子”(Mosquito)無人“忠誠僚機”[29，31]

2021年1月，英國皇家空軍與美國Spirit航空系統公司簽訂合同，將設計制造新型高速“蚊子”無人戰斗機樣機，并在2023年進行全面飛行試驗，如圖10所示。

圖10 英國皇家空軍的LANCA概念圖

2015年，英國國防部科技實驗室(Dstl)執行機構啟動了“輕量化可負擔新型戰斗機”(LANCA)概念項目，旨在了解創新的戰斗航空技術和概念，從根本上減少成本和開發時間。“蚊子”無人機項目是LANCA概念的一部分，將利用LANCA概念大幅降低傳統無人作戰系統的開發成本和時間，甚至可通過一個全面的飛行器飛行試驗項目建立一個未來無人作戰空中機隊。

“蚊子”無人僚機被設計成能對敵機發動進攻、或甚至攔截面對空導彈的“忠誠僚機”，伴飛有人噴氣式戰機，以較低的成本增加戰斗規模。此項目將加速英國未來空中力量的發展，保持其在新興技術領域的世界領先地位。

“蚊子”無人僚機可以與配備導彈和電子戰技術的歐洲戰機“臺風”或F-35等戰機一起部署，與戰斗機一起高速飛行，并攜帶導彈、監視和電子戰裝備，完全有能力探測敵防空系統，即使受到網絡攻擊，也能夠繼續執行任務，瞄準和擊落敵機，并避開防空導彈的襲擊。“蚊子”無人僚機采用模塊化設計，可以快速重組，以執行情報、監視和偵察、電子戰和打擊任務。

1.4 以色列

以色列在全球集群無人機領域處于領先地位。2021年5月，以色列國防軍首次在戰斗中使用無人機蜂群創造了歷史[32]，在應對巴勒斯坦從加沙發射的火箭彈而發起的“城墻守護者”(guardian of the walls)行動中，以色列國防軍使用了多軸無人直升機蜂群來定位、識別和打擊對方，非常有效，主要是在對方發射火箭彈逃跑之前尋找并摧毀目標。

除了等待火箭發射并對其做出反應之外，蜂群也在積極尋找攻擊機會，一種方法是將無人機降落在某個區域，然后進行持續監視，必要時可更換電池。蜂群無人機配日間攝像機、精確定位火箭發射器或炮火的熱成像傳感器、以及可能的聲傳感器。蜂群可能包括更多新裝備，如“蜘蛛俠”(Spiderman)無人機，這種無人機附著于墻面上，可能會使用穿墻傳感器。

由于采用了開放式的“即插即用”的架構，蜂群可根據需要增加任何新的組成部分。以色列國防軍的蜂群與“火炬”(Torch)750指揮控制系統緊密集成，具有很高的通信速度。目標數據可以與以色列國防軍的VISINT 9900部隊快速共享，該部隊負責處理視覺情報、繪圖和解讀圖像，并確定目標是否有效。蜂群中的無人機可攜帶戰斗載荷攻擊目標，或作為數據傳輸中繼執行任務，無縫通信可以使蜂群與火炮、導彈、更大型的無人機、空中打擊武器和其它裝備組成網絡，形成一個聯合的殺傷網。以色列國防軍現將這種無人機蜂群的應用推廣。

2021年11月15日，以色列埃爾比特系統公司(Elbit Systems)在以色列北部向荷蘭皇家陸軍的“機器人自主系統”(RAS)概念開發實驗項目演示了該公司的RAS能力[33]，利用異構自主蜂群執行情報、監視和偵察任務，此次演示的重點是自主蜂群利用成熟綜合的人工智能和算法的能力，部署了包括PROBOT無人地面車輛以及包括THOR在內的兩種垂直起降(VTOL)微型無人機系統。

1.5 其它國家

1.5.1 韓國[34-36]

2021年，韓國加快了無人集群作戰系統的開發。2021年4月，韓國陸軍宣布正在加快部署基于無人機機器人的戰斗系統，計劃到2030年建立多個無人機作戰部隊和一個陸軍師，人機作戰部隊將使用小型集群無人機集中進行偵察和監視，也有可能具備大規模攻擊能力。

2021年10月，在韓國舉辦的2021年國際航空與防務展(ADEX)上，韓國航空航天工業公司(KAI)展示了一種有人/無人編隊(MUM-T)無人機的全尺寸復制品(圖11)，MUM-T無人機將具有與美國正在研制的空射效應飛行器類似的能力，與MAH有人駕駛攻擊直升機協同使用，直升機飛行員和地面人員將能夠與無人機通信。MUM-T無人機續航時間為2 h，最大速度為150 km/h。它有4個不同的模塊以執行不同的任務，包括偵察、電子戰、欺騙和自殺式任務。如果需要，可以在無人機上裝載3 kg的彈藥對目標實施攻擊。MAH直升機可安裝17個HUM-T無人機：武器掛架下的2×4發射管加上MAH機身一側的另外9個發射裝置。未來，KAI計劃根據韓國軍方和客戶的需求，確定是否回收無人機以重復使用。

圖11 MUM-T無人機發射裝置安裝于MAH直升

1.5.2 印度

印度自2019年以來開始研發無人機蜂群，在無人機蜂群技術開發方面一直致力于技術原創。

2021年1月，印度在世界上首次公開展示了異構蜂群[37]，部署了75架無人機，無人機最開始被編程執行攻擊任務，以自殺式攻擊模式摧毀了一系列模擬的靜止目標。目前尚不清楚該系統在實際作戰環境中如何更好發揮作用，無人機需要適應快速變化、復雜的環境和機動目標。印度的無人機群可能使用了3種類型的無人機：用于感應的四軸飛行器、六旋翼的無人母機以及裝有炸藥的小型四軸飛行器。印度的無人機蜂群與美國的無人機蜂群有所不同，美國關注大型的同構蜂群，但印度則認為擁有不同鮮明特點的無人機組合可能在戰場上更靈活、更有能力，比同構無人機蜂群表現更好。

2021年2月，印度斯坦航空有限公司(HAL)在該年印度航空展上展示了“戰斗空中編隊系統”(CATS)家族的實體模型[38]，其中包括“光輝”戰機的“忠誠僚機”——“貓勇士”無人機，“貓”家族通過保密數據鏈進行溝通交流和指揮控制，承擔戰術偵察、對地攻擊、電子干擾等任務。“貓勇士”無人機最大航程為700 km，作戰半徑300 km，裝備一套光電/紅外有效載荷、主動電子掃描陣列(AESA)雷達、慣性導航裝置和一個用于情報、監視和偵察(ISR)及作戰行動的干擾機，最多可以攜帶4枚彈藥，包括跑道摧毀炸彈、空對地導彈和制導炸彈等。“貓勇士”無人機系統將在2024—2025年完成首飛，與母機的集成將在一兩年后完成。

1.5.3 南非

2021年2月，在阿布扎比國際防務展，南非派拉蒙集團公布了基于其新型N-Raven無人機的新的集群無人機技術。

N-Raven無人機重41 kg，巡航速度約為180 km/h，巡飛續航時間大約2 h，能攜帶10～15 kg的有效載荷飛至250 km，如圖12所示。N-Raven無人機能配備多種傳感器，包括光電/紅外和激光半主動傳感器進行目標識別和跟蹤，幫助操作員獲取戰場環境圖像。無人機可以從陸地、海洋和空中平臺發射，增加了系統的遠程打擊能力[39]。

圖12 N-Raven集群無人系統部署為一個巡飛彈藥部隊或加強的傳感器小組

1.5.4 波蘭[40]

2021年9月14日，在第29屆國際防務工業展覽會(MSPO)期間，波蘭WB集團首次展出了“多層多用途任務智能空中蜂群”(multilayer multipurpose intelligent air swarm)W2MPIR系統，如圖13所示。

圖13 展出的W2MPIR系統

W2MPIR是一種創新的打擊/偵察系統，設計在反進入/區域拒止(A2/AD)的強烈對抗及飽和條件下實施突破，旨在壓制敵人的空中/導彈防御系統。

W2MPIR是由“飛眼”(FlyEye)和FT-5“駝鹿”無人偵察機、Warmate 1(3.0)和Warmate 2巡飛彈組成的一個智能蜂群，由集成的“靜默網絡”(silent network)通信系統連接，在ZZKO Topaz火控系統控制下作戰，并與U-Gate網絡內的前方觀察員合作，能夠探測、定位和干擾電子傳感器及雷達。

W2MPIR系統設定有4個目標：1)創建一個價格低廉的精確打擊裝備，具有成本效益；2)達到自主級別，允許系統自行壓制指定目標；能夠使用幾個平臺攻擊單個目標/群組目標(過飽和)；3)為價格低廉的射頻發射傳感器創建一個攜載平臺；4)通過制造HVA誘餌、探測發現雷達系統、動力學壓制天線陣列、以及為遠程/防區外打擊裝備指定目標，來壓制反介入/區域拒止系統。這些目標通過眾多無人系統的合作、并通過在打擊和偵察裝備之間建立系統聯系來實現。“飛眼”和FT-5“駝鹿”為其它平臺提供超視距通信，同時提供導航數據，并充當巡飛彈的激光目標指示裝置，而多枚Warmate巡飛彈則組成大量蜂群實施攻擊。Warmate巡飛彈系統于2012年推出，Warmate 2巡飛彈是一個更大的改型，用于摧毀裝甲車輛、指揮前哨站、或其它受保護的目標，配有3種戰斗部：“高爆”(HE)、“燃料空氣炸藥”(FAE)和“破甲”(HEAT)，由3名人員從車載平臺發射。

2 國內無人機集群作戰系統研究現狀

國內在無人機集群作戰系統研究方面起步較晚，但近些年來無論從理論研究還是在工程技術方面均加大了力度，取得了一些技術突破。比較典型的是由中國電子科技集團自行研制的新型陸空協同固定翼無人機蜂群系統[41]，已經完成部分相關實驗飛行工作，是我國第一種實用的無人機蜂群作戰系統，未來有望進入部隊服役。

該蜂群系統的地面發射系統由地面發射車和一個4×12單元的傾斜無人機發射箱組成，無人機以1架/2 s的速度從發射管中飛出，大約1 min 30 s內所有無人機全部發射完畢，然后發射車迅速轉移陣地，實現“打了就跑”。

圖14 中國電子科技集團研制固定翼無人機蜂群地面發射系統

一個無人機蜂群作戰單元(一個無人機作戰連)一般由3～4輛發射車以及若干通訊指揮車、后勤保障車組成，可一次性發射超過200架無人機，在不到10 min內，可在敵方前沿無人機蜂群空中編隊，對敵方實施蜂群作戰行動。

無人機的機身設計為圓柱狀，類似于巡飛彈，也可以作為偵察作戰的無人機節點使用，實現了低成本化、彈藥化和多用途化。

中國電子科技集團研制固定翼無人機蜂群的研發情況如圖15所示。

圖15 中國電子科技集團新型陸空協同固定翼無人機蜂群系統發展路線圖

該蜂群無人機系統，可以數量優勢對目標區域進行高密度偵察和飽和式打擊，理想狀態下，數十分鐘內，多個發射連可在不到10 min組成上千架無人機蜂群，這種驚人的數量再通過低空突防、編隊協作等手段給敵防空作戰造成巨大威脅。中國電子科技集團在無人機集群方面所展示的能力說明我國在無人平臺作戰領域有質的飛躍，尤其在無人機集群技術方面，處于世界前列。

3 無人機集群作戰系統的發展趨勢

3.1 集群無人機系統向多平臺應用發展

除了空中投放平臺，集群無人機的應用領域和平臺也得到積極拓展，美國海軍計劃從無人潛艇和無人艦艇上發射無人機蜂群。美國海軍陸戰隊計劃步兵攜帶致命集群無人機作戰，并批準了“攜帶武裝蜂群無人機的自主艦艇”計劃。美國陸軍瞄準無人發射卡車，能夠發射裝載集群彈藥的導彈，子彈藥為自殺式無人機，形成網絡蜂群。俄羅斯米-28NM武裝直升機能夠發射無人機，俄羅斯軍方也在考慮將無人機與無人地面車輛協調應用，包括使用地面機器人作為無人機運載器，以及讓無人機為機器人坦克定位目標。

未來精確無人機系統將用于海陸空，多平臺部署，多領域作戰，從而增強作戰能力，使作戰方式更加靈活多變，多平臺應用將是無人機集群作戰的一個重要方向。

3.2 集群無人機的有效載荷以模塊化發展，配合執行多種任務

集群無人機通常采用模塊化設計，為特定任務而裝載不同的有效載荷，當成千上百架無人機被發射到空中集群作戰時，它們協同作戰，執行情報、監視、偵察、作戰毀傷評估、打擊等任務，組成集誘、偵、擾、打功能為一體的異構蜂群，形成一個完善的作戰體系。

具有代表性的“小精靈”無人機被大量發射后，無人機蜂群可以是偵察、電子戰和打擊無人機的組合，而無人機被回收后還可重新更換有效載荷，發射執行另外不同的任務，在降低成本的同時大大增加作戰的靈活性。

3.3 基于無人機蜂群技術的彈藥蜂群技術將會進一步發展

彈藥蜂群是無人機蜂群的技術轉化，主要執行對目標的精確攻擊任務。“金色部落”(Golden Horde)項目是全球彈藥蜂群的代表項目，將GBU-39/B“小直徑炸彈”(SDB)、AGM-158“聯合空對面防區外導彈”(JASSM)，ADM-160“小型空射誘餌彈”(MALD)等各種精確制導彈藥組網形成蜂群。

目前已突破了組網、彈間通信、目標更新識別等關鍵技術，取得了里程碑式的結果，將為美國空軍未來網絡化武器系統發展的重要基礎。“金色部落”項目在很多前沿方面都突破了極限，包括制造、安全規劃、試驗執行，甚至預算限制，現在已轉向數字領域，開啟一個開放式的協同自主架構階段，讓更多的競爭者參與自主協同武器的競爭，以加快彈藥蜂群武器的發展。

“金色部落”彈藥蜂群項目將代表未來彈藥的網絡化、協同和自主作戰能力的發展方向，美國以此項目為基礎，后續會將成熟的技術用于現役武器和新研型號，為彈藥蜂群的進一步發展應用拓寬了思路。

國內在彈藥蜂群領域也取得了長足的發展。在2021年10月舉辦的中國珠海航展上，4架GJ-11“利劍”(Sharp Sword)隱身無人戰斗機演示在空中部署空射誘餌彈，成群包圍了兩艘水面艦艇，并向戰艦發出光束，此次演示說明國內彈藥蜂群已具備了組網、通信、協同能力。

彈藥蜂群將是未來高端戰爭精確打擊作戰的顛覆性模式，也得到軍事強國更多的關注和投入，相信未來還會有更多的彈藥蜂群項目得到發展。

3.4 無人機單體低成本發展，發揮集群作戰優勢

俄烏沖突的一個最重要的啟示就是，因戰事延長而大量消耗彈藥會促使低成本彈藥的發展。而集群作戰的無人機的一個顯著特點就是價格低廉，利用組網優勢可在可在高風險區域、敵防區外、甚至在反介入/區域拒止區域組網行動，代替有人機執行多種行動，作戰靈活性高，維護成本低。

正在開發的“小精靈”無人機是低成本發展的典型代表。與其它一次性使用的無人機不同，每架“小精靈”無人機至少重復使用20次，回收后可重新武裝執行另一次任務，比一次性使用更經濟，能進一步降低作戰成本，代表了集群無人機的低成本發展方向。

3.5 無人機系統前沿技術的發展將更進一步推動集群無人機作戰系統的進步

無人機集群作戰系統涉及許多沿技術，近幾年來，多國在人工智能、大數據、網絡技術、自主控制、自主導航、無人機充電等前沿科技領域積極探索，突破創新。

美國利用“自主集群彈性戰術組網”項目將通過戰術網絡為未來蜂群無人機尋求新的網絡模式和新的技術，使現有點對點數據鏈能用于無人機蜂群組網，包括分布式網絡形成技術[42]。韓國開發了一項自主無人機導航技術，可使無人機在到達目的地的同時自主規避威脅和障礙[43]。另外還公布了無人機隱身技術的開發成果，包括將無人機雷達散射截面(RCS)最小化的關鍵技術，如“空中結構設計”和“飛行控制算法”[44]。德國Skycharge公司宣布了一項新的無人機和自動導引車(AGV)充電技術，是目前市場上最輕量級的系統，在充電的同時還可建立數據鏈，為世界首創[45]。美國擬開發一種用于飛行中無人機的無線功率發射器，探索在飛行途中為無人機無線充電的方法，將為無人機蜂群供電[46]。

無人機集群作戰系統的快速發展離不開前沿技術，相信未來還會不斷有新技術進行試驗探索，以此為支撐，無人機集群作戰系統才能不斷創新，以應對未來復雜的作戰需求。

3.6 無人機集群作戰催生反無人機技術快速發展

無人機體積小，作戰靈活，傳統的防空系統武器難以對其實施精準打擊，不能有效對付無人機的集群攻擊，因此反無人機技術應用而生，并且隨著無人機技術、特別是蜂群無人機技術的進步而快速發展，以制約無人機的大量應用。

當前反無人機技術主要涉及探測跟蹤系統和反制系統。近幾年，在作戰需求和反無人機技術發展的雙重作用下，美國、俄羅斯以及歐洲的主要防務公司都在積極發展反無人機技術。

美國國防部明確提出了開發價格低廉、具有地面發射能力和手持式反無人機系統的需求，旨在摧毀小型無人機。主要開發的反無人機系統包括高功率微波系統、高能激光器(HEL)、自動化360°探測挫敗型反無人機系統、具有先進的空域感知(ADA)和反無人機系統(C-UAS)能力的新型“輕型車輛監視系統”(LVSS)。

俄羅斯在2021年迪拜航展上推出了無人機蜂群控制系統，并于2022年發布了一種反無人機蜂群系統設計，可以噴射大量碎片彈藥摧毀來襲威脅。法國與澳大利亞將合作共同應對全球無人機部署日益增長的威脅。英國在2022年世界防務展(WDS)展出了一種新型反無人機技術，采用一種可重復使用的電動飛行器進行攔截。

4 結束語

近年來全球多次沖突中，無人機系統的使用呈指數級增長，未來無人機蜂群投入戰場是大勢所趨，成本低、數量多、組網協同執行任務，將會對未來的作戰模式產生顛覆性的影響。隨著網絡通信、人工智能、大數據、自主導航與控制、協同任務規劃等技術的不斷發展和進步，無人機集群作戰系統將會日趨成熟，并向有效載荷模塊化換裝、多平臺應用、無人機單體低成本化發展、以及推動前沿技術、推動彈藥蜂群技術等方面發展，以進一步加快裝備使用。此外，無人機集群作戰也催生反無人機技術快速發展，隨著技術的進步和無人機集群作戰系統的發展，會有更多的國家參與反無人機系統的研制，并提供更多先進的反無人機產品，對抗無人機集群作戰系統的應用。