一種新型空基無人偵察作戰模式的構想

卞新豪，王 濤，蔣 明，孫海浪，段元丕

（中國航天科工集團8511 研究所，江蘇 南京 210007）

0 引言

在現代非對稱作戰中，敵方遠程防空力量被摧毀和壓制后，仍會具備較強的低空和便攜式防空力量，如何在戰場環境中進行實時動態的信息更新，減少高價值作戰平臺的損失，已成為現代戰爭的一個重要研究課題。2022 年俄烏戰爭初期，俄軍第一時間摧毀烏軍地面固定防空力量，但烏軍保存了部分移動式對空防御裝備，影響了俄軍的持續進攻能力，打破了俄軍短期戰爭的設定。

現今對情報信息實時更新最有效的手段之一為無人機偵察，隨著無人機的迅速發展，國內外對無人偵察模式的研究正在逐步深入，在無人機組網及有人/無人協同作戰方面取得了顯著成果。相比有人作戰，無人作戰平臺優勢在于簡單化、模塊化、小型化，可以代替作戰人員完成高難度高危險的任務，具有制造成本低、偵察能力強、預警時間短、分辨率高、作戰損失小的特點，效費比高。

本文提出了一種利用導彈作為運輸載體，快速抵達作戰區域，展開戰場環境實時監控的空射型旋翼無人機偵察模式，在提高實時戰場感知能力的同時，能有效減少人員及作戰裝備的損失，實現超視距對敵偵察打擊，大大提高作戰裝備的戰場生存能力，是一種新型的戰場偵察模式。

1 國內外空基無人偵察系統發展簡介

目前各國一般選用中大型無人機進行情報偵察，造價高、速度慢，作為高價值目標，容易成為敵方反制對象。未來無人偵察作戰應具備以下幾種能力：

1） 超長續航時間［1］；

2） 超強部署能力，可快速抵達預設戰場，對戰場環境展開實時監控；

3） 小型化、微型化的能力；

4） 低成本，可根據實際情況自由搭配多種類載荷；

5） 具備與有人機協同作戰的能力。

空射型旋翼偵察無人機能滿足以上大部分作戰需求，可前出作戰區域進行懸停實時偵察，建立空中臨時戰場監控站。國內外曾作過類似的研究，但大都采用炮射或彈射的方式，使用導彈空射方式尚未見諸報道，例如，美國海軍曾于2009 年研制了2 款空射型無人機： STL“山狗”無人機與AT-3“貓頭鷹”無人機（分別如圖1—2 所示），其中STL“山狗”無人機可從美海軍的P-3C 巡邏機、SH-60 直升機攜帶的聲吶浮標管內發射，攜帶光電/紅外攝像機和數據傳輸裝置，執行偵察、監視和情報任務；AT-3“貓頭鷹”無人機可裝備至F-18E、P-8A、E-2C 等平臺，搭載光電載荷，擴大巡邏機的監視區域［2］。

圖1 折疊狀態的STL “山狗”和展開狀態

圖2 AT-3“貓頭鷹”無人機

美國于2008 年在炮射無人飛行器的基礎上研發了一款名為“彈簧刀”的巡飛彈無人機，可以從各種空中、海上和地面平臺發射，給操作員提供實時視頻，亦可進行信息收集、定位或特征/對象識別。美國于2022 年3 月16 日軍援烏克蘭100 架“彈簧刀”無人機，給俄軍造成了極大的損失。“彈簧刀”巡飛彈無人機和“彈簧刀-300”巡飛彈無人機分別如圖3—4所示。

圖3 “彈簧刀”巡飛彈無人機

圖4 “彈簧刀-300”巡飛彈無人機

俄羅斯陸軍于2005 年裝備了一款“R-90”巡飛彈無人機，如圖5 所示，該無人機可折疊在火箭彈套筒中，利用旋風300 mm 火箭彈發射到空中，以所獲得的能量投放巡飛載荷，發射初始段和普通火箭彈無異，當飛行到彈道最高處時彈體前后級脫離，拋棄后段火箭發動機，前端中部和后部的折疊式彈翼自動張開，由脈沖式噴氣發動機推動，按照事先指定的方向飛行，可快速達到所期望的空域、高度和速度，適用于對關鍵目標的監視任務［3］。

圖5 “R-90”巡飛彈無人機

國內目前可查詢到的類似研究，是中國航天科技集團于2017 年4 月在馬來西亞主辦的亞洲防務展上公布的CH-901 小型無人機，如圖6 所示。該無人機類似美國“折刀”巡飛彈概念，可攜帶小型搜索跟蹤攝像機，搜索2 km 內的目標，采用電動發動機具備“低噪音”特點，有利于隱蔽。該無人機裝有一臺電子光學攝像機，可對1.2 英里范圍內目標進行偵察。在必要情況下它能撞向敵方目標，引爆機載彈頭。

圖6 CH-901 小型無人機

2 導彈載空射型旋翼無人機協同作戰模式及其關鍵技術

傳統空基無人偵察主要立足于中大型無人平臺遠距飛抵偵察，或通過非作戰有人機投放小型無人機的方式進行近距偵察，具有自身突防能力差、無法遠程投送抵近協同作戰的劣勢，針對遠距離投放、快速突防、抵近作戰的軍事需求，本文提出一種使用有人機或浮空器平臺投放導彈，利用導彈的快速突防，抵達戰場上空再投放無人機的新型空基作戰模式。

2.1 新型作戰模式下協同作戰使用模式想定

空射型旋翼偵察無人機可搭載低成本、小型化的電子傳感器，平時呈折疊狀態，置于彈型裝置內，戰時由有人機或浮空器平臺搭載，至作戰區域附近時由平臺空射，快速抵達戰場，與空中作戰編隊協同作戰：

1） 作為遠程傳感器，建立戰場臨時空基偵察自主拓撲網，增強有人戰機的態勢感知能力。

在戰斗機或對地攻擊機遂行攻擊任務中，作戰初期空中編隊位于視距范圍外，受限于機載雷達的偵察距離，無法第一時間獲取預定區域的戰場信息，利用導彈空射的便捷性及快速部署性，空射型旋翼無人機在作戰區域上空臨時組建偵察自主拓撲網，在戰場上執行偵察、監視、評估等任務，并將獲取的信息發送給有人作戰飛機，使有人機偵察范圍外延，大大擴展了有人戰機的感知范圍，降低戰機突防的風險。

作戰場景假定：由2 架戰斗機、4 架轟炸機組成空中戰斗編隊，前出執行作戰任務，其中一架戰機搭載2枚內置空射型旋翼偵察無人機的偵察導彈，在距作戰區域300 km 外，先期發射偵察導彈至作戰區域上空遂行偵察，對敵防空陣地、機場或臨時指揮所等高價值目標進行信息收集、定位或特征對象識別，由戰機根據戰場實時信息，在敵防空導彈射程范圍外發射對地攻擊導彈，由旋翼偵察無人機進行引導攻擊，在視距外掃清地面威脅，保障火力投射平臺的安全，其作戰想定圖如圖7 所示。

圖7 協同空中編隊作戰模式想定圖

2）作為有人機的空中控制中繼平臺，掩護有人機，并協調無人機蜂群發動飽和式攻擊。

無人機協同作戰是分布式作戰理念的重要體現［4］，可將有人戰機作為空中指揮中心、空射型旋翼無人機作為偵察平臺兼控制中繼平臺、無人機蜂群作為攻擊僚機，密切協同進行編隊空戰。空射型旋翼無人機上根據需求搭載電子戰、傳感器以及數據鏈等功能載荷，由空中指揮中心（有人機）根據空射型旋翼無人機偵收的戰場信息設置總體作戰構想，并分配給無人機蜂群作戰任務——狀態選擇、攻擊方向、攻擊形式、導航軌跡、攻擊邏輯等。該種作戰形態體現了協同分布式作戰，完成了“傳感器-射手”的殺傷鏈任務，實現了戰術戰法的創新，能夠有效提升作戰能力。

作戰場景假定：1 架有人戰斗機搭載內置空射型旋翼偵察無人機的偵察導彈，前出執行作戰任務，在距作戰區域300 km 外，先期發射偵察導彈至距作戰區域50～100 km 上空偵察，戰機根據戰場實時信息，將空射型旋翼偵察無人機作為空中控制中繼平臺，引導協調由不同機場陸續起飛而至的多波次攻擊型無人機蜂群進行飽和式攻擊，其作戰想定圖如圖8所示。

圖8 協同引導攻擊型無人機蜂群作戰模式想定圖

2.2 新型無人偵察系統的設計想定

空射型旋翼偵察無人機可搭載于有人機或浮空器等空中作戰平臺，以導彈本體為運輸平臺，快速抵達戰場，在空中作戰平臺抵達之前建立戰場空中臨時前哨所，為平臺提供先期戰場情報信息，成為突防攻擊的倍增器。該無人機可由轉臺、偵察載荷以及天線單元等組成，其中轉臺可采用共軸雙旋翼方式進行設計［5］，偵察載荷本體由電子偵察載荷、光電/紅外偵察載荷、SAR 雷達偵察載荷及通信數據鏈載荷組成，可根據不同的作戰任務對搭載的載荷進行選配，天線單元可裝配偵察天線或者光電球，組成構想圖如圖9所示。

圖9 空射型旋翼偵察無人機組成構想圖

該無人機主要適用于需要快速部署的非對稱作戰戰場，替代原人力或者有人偵察設備，可進行抵近偵察，具備低成本、難探測的優勢，可長時獲取偵察情報信息，引導火力進行打擊，其與傳統偵察模式的對比分析如表 1 所示。

2.3 關鍵技術

空射型旋翼無人機有以下幾種關鍵技術尚待解決：

1） 空中發射技術

表1 空射型旋翼偵察無人機與其他偵察模式的對比

根據作戰場景分析，無人機應前出至戰機或飛艇平臺50～200 km 外對戰場進行偵察，且需快速形成分布式協同作戰態勢。考慮到低成本、可消耗的設計要求，受空中作戰平臺空間的約束，無法設計復雜的發射系統。因此，需利用導彈的快速移動性疊加無人機的偵察功能，形成空射型無人機的獨特空中發射方式，空射后待彈體助推段結束，無人機彈射出彈體，采用自身攜帶的燃料電池驅動并支撐一段時間作戰時間。

2） 空中溫控技術

通常情況下高超聲速飛行中，彈體會長時間與空氣摩擦，從而表面存在高溫，會對彈體內的各種電子元器件的正常運行造成影響，甚至使其癱瘓，如何保證空射型旋翼偵察無人機在分離過程中不對搭載的載荷造成毀傷，應作為關鍵技術進行研究。

3） 通信聯絡技術

無人機受物理條件限制負載有限，可用于通信的能源有限，鏈路帶寬有限，且由于節點的發射功率和天線增益有限，通信距離比通常移動自組織網絡短，極度依賴其他無人機節點或衛星通信的中繼轉發。且由于戰場形勢的快速變化，系統對實時性有較高要求，節點的負載情況將直接影響數據傳輸成功與否以及傳輸時延大小，因而相比傳統自組織網絡，無人機自組網中對節點的負載均衡有了更高的要求［6］。

4） 協同自組網技術

空射型旋翼偵察無人機所處戰場環境瞬息萬變，任務區域具有高度的不確定性，無人機搭載載荷不同，分工亦各不相同，具有分布式系統的特點，在戰場通信條件受限的情況下，將難以保證個體都獲取全局的實時戰場信息。動態戰場環境下，為增強自主適應能力，需要研究惡劣環境下多無人機分布式協同任務自組織技術，按需共享關鍵戰場信息，甚至在通信網絡中斷后，無人機個體仍可依靠先期任務規劃等信息，圍繞同一目標，自發調整各自行動，以最大限度發揮無人機的群體智能，取得最佳的作戰效果。

3 結束語

隨著信息戰體系的日趨完善，現代戰爭更多地表現為作戰體系之間的對抗，對戰場信息和實時感知能力的爭奪日趨激烈，未來作戰體系將是基于信息的高度利用和有效傳遞、作戰裝備的高存活性及多種類偵察攻擊載荷協同一體作戰的體系。新型的作戰模式一定會打破舊有作戰方式的制約，如何將新型作戰模式與現有軍事作戰體系進行深度融合，成為決定未來戰爭結果的重要砝碼。空射型旋翼偵察無人機將極大增強空中作戰平臺對敵方攻擊的成功率，是在超視距情況下擴大戰果的重要手段，可以為未來作戰將信息優勢轉化為作戰優勢提供參考。■