無人機集群作戰的特點及國外研究項目分析

贠棟棟，李五洲

陸軍航空兵學院

無人機集群已成為各國科學技術與軍事研究領域的熱點。本文主要闡述無人機集群作戰的概念、優勢與劣勢，并分析國外無人機集群項目的研究現狀。

當前，無人機技術發展迅速，作戰運用日趨成熟，無人機已成為現代戰場的重要武器平臺，可執行偵察監視、通信中繼、電子對抗、目標打擊等多種任務，正在逐步從支援性作戰向新興作戰任務轉變。同時，人工智能、網絡通信、微納電子等技術的發展，極大推動了高性能、低成本無人機集群系統的發展進程，世界主要軍事強國已紛紛啟動無人機集群項目的研究。近幾年來，無人機集群已在實戰中發揮出較高的作戰效能，標志著無人機集群開始走出試驗場，飛向戰場。

無人機集群作戰與無人機蜂群作戰的區別與聯系

無人機集群作戰屬于新興作戰樣式，且無人機集群技術涉及多個學科，集群系統復雜多樣。截至目前，國內外并沒有成體系的權威概念，無人機集群作戰和無人機蜂群作戰的概念頻頻交叉出現在相關文獻資料中，極易造成概念混淆。因此，從無人機作戰屬性、特點及規律入手，對無人機集群作戰和無人機蜂群作戰的相關概念進行客觀地辨析和定義，是深入研究無人機集群作戰理論的前提和基礎。

無人機集群作戰的概念

集群（Cluster）概念最初出現在無線電通信領域，后來在計算機領域廣泛應用。集群是指由多臺相互獨立、通過高速網絡互聯的計算機構成群體，它們作為一個整體系統，向用戶提供一組網絡資源，而群體中的單臺計算機系統就是集群的節點（Node）。由此可見，無人機機載計算機和網絡通信設備是集群無人機之間實現互聯互通的前提和基礎。因此，無人機集群可以定義為，共同執行某一任務、接受統一指揮的多架無人機，通過網絡相互聯結，從而構成群體，該群體采取單一系統管理模式，實現某種特定效果的集合體。而無人機集群作戰(UAV Cluster Warfare)可以描述為，互聯互通的無人機群體依托通信網絡，形成整體系統，群體內的各架無人機相互通聯，相互配合，最終實現某種特定效果的協同作戰任務。

無人機蜂群作戰的概念

蜂群的基本釋義是，由蜜蜂組成的一種群體。法國生物學家格拉斯（Grasse）在1953年研究昆蟲群體行為時發現，雖然螞蟻、蜜蜂等昆蟲的個體行為簡單、能力有限，但是由它們構成的群體卻表現出明顯的群體行為，能夠完成遠超個體能力的復雜任務。無人機蜂群概念是在昆蟲群體概念的基礎上發展而來，即多架智能無人機通過相互之間的簡單協作，表現出智能化集體行為。

根據國內外有關無人機蜂群的資料，本文建議將無人機蜂群定義為，共同執行某一種任務、接受統一指揮的多架無人機，通過網絡互聯構成群體，該復雜群體具有自組織能力，從而實現高度智能化自主集合體。根據對無人機蜂群的認識，可以將無人機蜂群作戰(UAV Swarm Warfare)概括為，具有一定智能化的多架無人機組成群體，該群體采用去中心化管理模式，自主實現高度智能化協同作戰任務。

由上述內容可知，無人機集群作戰和無人機蜂群作戰的概念是一個從低級到高級，從粗放到精準，從信息化到智能化的發展過程，兩者之間既相互關聯，又具有各自不同的特征。所以，從嚴格意義上講，近幾年局部戰爭和沖突所運用的無人機群體作戰方式，只能屬于無人機集群作戰運用的典型樣式，距無人機蜂群高度智能化作戰樣式還有一定差距。

無人機集群作戰的優勢與劣勢

無人機集群作戰的優勢

一是目標特征隱蔽，突防能力較強。相比于有人作戰飛機，無人機集群中的單機尺寸較小，機體大多采用復合材料制成，發動機功率小，尾焰溫度低，雷達截面積小，紅外信號特征低，可有效躲避防空雷達的探測和識別，具有一定隱身性。同時，無人機集群具有多中心性，單機損毀不會對集群系統造成毀滅性損壞，生存能力較強，突防行動的成功率高。

二是可執行多樣化作戰任務。不同功能的各型無人機可組成異構無人機集群，相同型號的無人機搭載不同任務載荷，也可組成同構無人機集群。相比于大型察打一體無人機，集群無人機可分別擔負目標偵察、火力打擊、電子干擾和通信中繼等多種作戰任務，無人機集群內部互聯互通，單機協同配合，展現出較強的綜合作戰能力。

三是發射快捷，成本低。無人機集群對搭載平臺要求較低，搭載平臺可在短時間內發射數量較多的集群無人機，有利于部隊在瞬息萬變的戰場態勢中搶占先機。另外，集群無人機結構較為簡單，成本低，可重復使用，使得無人機集群的作戰成本遠低于對手的防御成本。在作戰中，無人機集群具有較高的效費比和極高的作戰效能。

無人機集群作戰的劣勢

一是集群密度較大，易被探測。雖然單架無人機的目標特征較為隱蔽，但為了實現預期的突防攻擊能力，無人機集群通常要將數十架、數百架，乃至更多的無人機集中使用。無人機數量越多，集群密度越大，從而增大了被探測、識別和攔截的概率。

二是集群的通信網絡復雜，易被干擾。無人機集群與地面控制站之間的遙控遙測信息傳輸，以及集群內部各單機之間的信息交互，都須要強大的通信網絡作為支撐，對數據鏈的通信能力要求較高。因此，數量較多的通信節點和錯綜復雜的通信網絡，很容易成為敵方干擾和破壞的對象。

三是任務規劃簡單，易被攔截。雖然無人機集群中的單機具有一定的自主協同功能，但是在執行作戰任務過程中，主要按照地面指揮員預先設置的作戰指令和任務規劃完成任務，無法自主調整作戰計劃，更無法有效應對敵方突然調整的防御部署。同時，集群無人機一般飛行高度低、飛行速度較慢，易被敵方防空武器攔截。

總的來看，當前無人機集群仍存在較大技術短板，但是其作戰運用優勢已經逐步得到世界各國的認可和重視，并成為世界強國之間軍備競爭所使用的重要準備。

國外無人機集群項目概況

美國無人機集群項目

美國是最早將無人機技術廣泛應用于軍事領域的國家之一。早在2005年，美國國防部發布的《2005—2030無人機系統路線圖》就已將全自主無人機集群列為最終發展目標。2015年9月，美國空軍發布《空軍未來作戰概念》頂層戰略文件，2016年5月，美國空軍又正式發布《2016—2036年小型無人機系統飛行規劃》。這些文件均提出了無人機集群的作戰概念。2019年2月12日，美國國防部公布《2018年國防部人工智能戰略摘要》，再次強調了無人機集群的重要性，并把無人機集群技術列為“第三次抵消戰略”的五大支撐技術之一，甚至宣稱該技術是繼核武器技術之后，軍事技術領域中最重要的發明。

目前，美軍“灰山鶉”“小精靈”“拒止環境中協同作戰”“快速輕量自主”和“集群智能攻擊戰術”等多個無人機集群研發項目開展了真實環境下無人機集群編隊飛行試驗。其中，美國國防部戰略能力辦公室開展了上百架次的試飛，用3架F/A-18戰斗機在空中快速發射103架“灰山鶉”微型無人機，然后無人機集群完成編隊飛行；海軍研究辦公室利用管狀發射裝置，在地面完成30s內發射30架小型無人機的試驗，驗證了編隊飛行、隊形變換、協同飛行能力；面對強對抗作戰環境，美國國防預研局布局了包括無人機集群空中發射與回收、強對抗環境協同算法、集群作戰體系架構、集群作戰戰術、小型多功能射頻任務載荷在內的項目群，并即將開展一系列飛行驗證；2021年10月，美國國防部宣布，“小精靈”項目首次完成X-61A無人機空中回收試驗，成為該項目發展史上一個重要里程碑，標志未來低成本、網絡化、高自主性無人機集群的作戰技術日益成熟。

俄羅斯無人機集群項目

圖1 無人機集群內部互聯互通，單機協同配合，集群系統展現出較強的綜合作戰能力。

在烏克蘭和敘利亞戰場上，俄羅斯獲得了豐富的無人機實戰經驗和反無人機作戰經驗。過去10年，俄羅斯加大了無人機的研發力度，目標是2025年之前，在軍隊中引進一大批無人機。其中，“群體”-93（Flock-93）計劃提出的技術構想是，由100架無人機組成無人機集群，每架無人機裝載2.5kg戰斗部，能以英寸為單位的測量精度對地面裝甲車輛實施打擊。2021年8月，俄羅斯卡拉什尼科夫集團研制的新式小型無人機在俄羅斯“2021軍隊”國際軍事技術論壇上公開亮相，該機型可由發射裝置同時發射15架無人機，每架無人機可攜帶3kg炸彈，能在空中停留數小時，并完成目標打擊任務。據俄羅斯塔斯社報道，俄羅斯下一代戰斗機“米格”-41將于2025年后迎來首飛，該型戰斗機飛行速度可達Ma4 ～5，并且能同時指揮控制5 ～10架裝載高頻電磁炮的無人機集群作戰。另外，在“2020高加索”演習中，俄羅斯測試了一種控制系統，該系統能夠實時控制異構無人機集群，連續完成目標偵察、電子干擾和打擊等系列作戰任務。俄羅斯已經意識到美國無人機集群自主作戰的領先優勢，正在加緊產品研發，期望未來10年內縮小差距。

以色列無人機集群項目

以色列無人機技術非常先進，并歷經了實戰考驗。在中東戰爭中，以色列僅以一國之力，與敘利亞、埃及、黎巴嫩等多個國家同時開戰，聲名顯赫。為了減少人員傷亡和作戰損失，以色列開始研發無人機。以色列無人機在作戰中取得的輝煌戰果，促進了世界無人機裝備及技術的迅猛發展。

以色列非常重視以人工智能技術引導無人機集群作戰。目前，以色列研制的基于人工智能技術的無人機集群主要是“雷神”（THOR）多旋翼無人機和巡飛彈。該類無人機集群可在幾分鐘之內完成復雜環境中的敵方位置定位、目標指示、作戰毀傷評估（BDA）。

圖2 印度無人機集群在陸軍建軍節閱兵式上亮相。

以色列是世界上較早利用人工智能技術指揮無人機蜂群在實際戰場上作戰的國家。2021年5月，在對加沙地帶的哈馬斯組織發動空襲和導彈打擊期間，以色列使用了基于人工智能技術的無人機集群。在作戰中，無人機集群建立了自組網通信，可精確定位目標，并能協助地面部隊或其他無人機對目標實施攻擊。以色列每一個作戰旅已經開始建立一個人工智能無人機集群連。裝備了無人機集群、精確武器和C4I綜合電子信息系統的連隊，甚至可以代替陸軍和空軍完成很大一部分作戰任務，在復雜環境地區獨立和快速地執行搜索、鎖定、評估和打擊等任務。

印度無人機集群項目

自2019年以來，印度空軍實施“梅赫巴巴”（Meher Baba）計劃，開創了印度無人機集群型號研發的先河。該型無人機集群起初主要在人道主義援助和應急救援行動中執行任務。2021年1月，印度陸軍在印度首都新德里市舉辦的陸軍建軍節閱兵式上，75架多旋翼自殺式無人機組成無人機集群，在演示中摧毀了建筑物、敵方坦克等模擬目標。據印度方面稱，該無人機集群系統能夠在作戰半徑100km內摧毀敵軍雷達陣地、重要建筑等目標，也能承擔一定的運輸任務。

除此之外，印度斯坦航空公司（HAL）已推出空射無人機集群系統，作為印度“空戰編隊系統”（CATS）計劃的項目組成，該型集群系統通過載機在空中發射蜂群單機，然后單機組成網絡滲透到作戰空域。美國空軍研究實驗室正在與印度就空射無人機集群系統的各個方面進行合作。印度“空戰編隊系統”計劃還包括斯坦航空公司“勇士”無人僚機項目，“勇士”無人僚機主要面向防空和攻擊任務。值得注意的是，印度很好地推動了本土研究力量與制造業的融合，為掌握無人機集群技術付出了很多努力。

總結

目前，世界眾多國家已意識到無人機集群具有較高的作戰效能，并將無人機集群技術作為前沿課題開展大量研究。歐洲和美國設立了多個無人機集群重點項目，這些項目涵蓋了作戰概念研究、關鍵技術開發、技術驗證等內容，涉及各型集群無人機，并取得了不少突破性成果，正在穩步向實戰化應用邁進。在目前從事無人機集群研制的國家中，即使處于技術領先地位的美國，其無人機集群運用也還在起步階段，距離真正投入復雜戰場環境使用還有很大差距，一系列關鍵技術仍須要攻關。

因此，我們務必要對戰爭變化趨勢和制勝機理進行前瞻性研究，搶占顛覆性技術的制高點，加強戰略預置和技術儲備，尤其要加強無人機集群裝備建設及作戰運用研究，以防在未來戰爭中戰而無備，措手不及。 ■