有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力發展及趨勢分析

馬贊東

（中國電子科技集團公司第五十一研究所，上海 201802）

0 引言

2015 年美國戰略與預算評估中心（CSBA）在《決勝電磁波：重拾美國在電磁頻譜領域的主宰地位》的研究報告中明確提出了低-零功率電磁頻譜戰新型作戰概念。低-零功率電磁頻譜戰作戰目的是：通過有人機-無人機、無人機-無人機組成的智能、低功率分布式網絡，對預警指揮體系、火控網、通信鏈、導航接收終端等展開基于認知的電子/賽博攻擊，實現破網、斷鏈、迷航；對先進綜合防御系統，開展認知偵察、認知電子進攻，對敵電子干擾進行認知電子防護，確保戰機命中精度。針對大國競爭，自2015 年以來，美國提出分布式作戰、敏捷作戰、馬賽克戰、電磁頻譜作戰、忠誠僚機及協同作戰飛機等許多新作戰概念，推動有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力發展。歐洲推出未來空戰系統（FCAS）和全球作戰航空計劃（GCAP）等概念，強調無人機蜂群與有人機的協同。俄羅斯計劃發展能指揮控制5～10 架裝備高頻電磁炮的無人機蜂群作戰的下一代戰斗機，推進有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力發展。

2023 年10 月7 日爆發的巴以沖突復制俄烏沖突使用方法：利用無人機戰術摧毀坦克。巴以、俄烏以及納卡等局部沖突，大量無人機搭載武器彈藥投入戰場，成為空中打擊力量的主體，在預警機和戰斗機的掩護下，發揮無人機低價高效、靈活機動、冗余抗損等作戰優勢，重創地面部隊，取得重大戰果，無人機逐漸成為戰場上重要的新型作戰力量。但由于目前小型無人機智能程度不高、決策能力受限，無人機在強對抗環境下的生存能力還有待提高，在很多作戰場景下需要與有人機進行協同電磁頻譜作戰。

有人-無人機協同電磁頻譜作戰能夠解決有人機執行高危作戰任務成本高、無人機難以執行動態環境中復雜任務的問題，能將2 種優勢互補，提升整個作戰系統能力。有人-無人機協同電磁頻譜作戰正成為外軍提高電磁頻譜作戰能力的倍增器。隨著人工智能和無人機裝備技術等不斷發展，為有人-無人機協同電磁頻譜作戰發展提供了技術支撐。本文從有人-無人機協同作戰理論、研究項目、演示驗證試驗，關鍵技術和發展趨勢等方面，全面梳理外軍在有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力取得的進展，分析其帶來的影響，為有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力發展提供借鑒。

1 有人-無人機協同電磁頻譜作戰研究狀況

有人-無人機協同電磁頻譜作戰是世界軍事強國著眼于未來強對抗環境而探討的全新作戰樣式，主要有2 種內涵模式，忠誠僚機模式和與無人機蜂群協同模式。忠誠僚機是指有人機與高性能的無人機進行混合編組，有人機作為長機，無人機充當僚機，有人機的駕駛員控制無人機，進行協同電磁頻譜作戰的模式。無人機蜂群是指具有一定自主能力的無人機蜂群在少量有人機的輔助下，完成協同電磁頻譜作戰任務的過程。

有人-無人機協同電磁頻譜作戰具有融入體系對抗，系統抗毀性較強；態勢實時共享，戰術實施靈活有效；無人機參與攻擊，作戰效費比更高；研發過渡平緩，戰斗力生成較快等作戰特點及優勢。鑒于有人-無人機協同電磁頻譜作戰上述諸多優勢，近年來，美國、歐洲和俄羅斯等國都在大力發展有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力。

1.1 美國研究狀況

自2015 年以來，美國提出許多有人-無人機協同電磁頻譜作戰概念，開展了許多協同作戰項目和演示驗證試驗，已取得了不少突破性的成果，并穩步朝著實戰化方向邁進。

1.1.1 推進可消耗無人機研制及與有人機協同試驗[1]

美國XQ-58A“女武神”無人機是美國忠誠僚機的典型代表，是美國空軍與克瑞托斯防務公司合作開發的一款高亞聲速、遠距離攻擊型無人機。該機主要用于監視、偵察和遠程作戰任務。2020 年12 月，XQ-58A 首次成功地與F-22 和F-35 戰機一起進行了半自主飛行試驗。2021 年3 月，美軍使用F-35 控制XQ-58A 完成了首次內埋式彈艙空射微型無人機的試驗。2023 年7 月XQ-58A“女武神”成功完成了一次試飛，演示驗證了使用新的人工智能驅動軟件主動執行空戰任務的能力。美空軍表示，該測試是成熟自主“智能體”的分層方法的一部分，未來“智能體”成果將轉入美空軍協同作戰飛機（CCA）項目，支撐研發可與先進戰斗機編組協同的無人僚機，CCA 是美空軍“下一代空中優勢”（NGAD）項目的關鍵部分。

“空中博格”項目于2019 年啟動，其目標是將自主可消耗無人機技術與開放任務系統相結合，以實現有人-無人機協同電磁頻譜作戰。該項目的自主核心系統（ACS）由自主架構和軟件組成，實現了機器間協同和有人-無人機協同。2022 年11 月“橙旗”演習期間，F-35A“閃電”Ⅱ和攜帶ACS 的MQ-20 無人機進行了持續數小時的有人-無人機協同飛行測試。

MQ-25A“黃貂魚”無人機由美海軍和波音公司共同開發，旨在發展不依賴陸基油輪的空中加油能力，擴大艦載機的飛行范圍，實現在距離航母926 km 處為4～6 架艦載機加油。2021 年，MQ-25A 驗證機相繼成功完成對F/A-18E/F 戰斗機、E-2D 預警機、F-35C 戰斗機的空中加油試驗。

1.1.2 推進有人機改裝成無人機及與有人機協同試驗

2020 年2 月，美國海軍成功用一架有人EA-18G“咆哮者”電子戰飛機控制了2 架經無人改裝的“咆哮者”飛機，驗證了相關技術有效性，這些技術可將F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰斗機和“咆哮者”電子戰飛機改裝成無人機，執行作戰任務。在4 次飛行中，共完成了21 項演示性的任務。經無人化改裝的有人機也可與美國海軍在研其他無人機系統協同作戰。這項技術可使美國海軍大幅擴展感知范圍，同時保證有人飛機遠離威脅區域，確保安全性。一架有人機可控制多架無人機，且不會顯著增加飛行員工作負擔。

1.1.3 推進無人機蜂群研制及與有人平臺協同試驗[2]

2016 年4 月，美軍發布了《小型無人機系統路線圖2016—2036》，該路線圖凸顯了小型無人蜂群系統的重要意義。美國防高級研究計劃局（DARPA）以及海軍、空軍和陸軍等都已經開展了大量的研究和論證工作，啟動了多個項目，其中最具影響力的項目包括：“山鶉”“小精靈”“低成本無人機蜂群技術”“金帳汗國”合作式彈群項目等。

2017 年美軍采用3 架F/A-18 戰斗機釋放出103架“山鶉”無人機；2021 年美軍采用C-130 在空中成功回收了一架X-61A“小精靈”無人機。2021 年美國防部宣布“郊狼”第3 批次無人機自主性模塊已轉化到了“金帳汗國”項目。2021 年5 月“金帳汗國”項目成功完成了前階段最后一次飛行演示試驗，2 架F-16 戰斗機同時發射6 枚合作式小直徑炸彈彈藥，并在發射后迅速建立起了彼此間的通信鏈接。2023 年8 月美國防部長宣布美軍未來兩年將打造數千個自主無人蜂群系統，同年9 月美退役海軍上將發文指出應對大國競爭美軍將打造智能無人機蜂群。

1.1.4 推出異構分布式有人-無人機協同電磁頻譜作戰系統[3]

2022 年7 月，美國洛·馬公司推出異構分布式有人-無人機協同電磁頻譜作戰系統，通過靈活搭配有人機、高價值無人機、低成本可消耗無人機、一次性無人機，尋找裝備成本和性能的最佳平衡點，獲得更加靈活、高效的有人-無人機協同電磁頻譜作戰體系。異構分布式無人機與XQ-58A、MQ-20、MQ-25A 之類的“附屬式”無人機不同，其采用“分離式”研發思路，具有更高自主水平。洛·馬公司計劃在3～4 年內部署該系統簇中的低成本機型，重點面向美軍駐印太地區部隊需求，可與美空軍“下一代空中優勢”協同作戰的高性能機型，計劃于21 世紀30 年代研發成熟。

2022 年10 月，美國防部的預算文件出現了此前未披露的“超級蜂群”無人作戰項目，“超級蜂群”由水面、水下和空中多模式無人系統組成，無人系統平臺可在不同域之間隨意切換，規模超過10 000 艘／架，擁有壓倒性數量優勢的群體，從而徹底癱毀對手的態勢感知、判斷決策能力。“超級蜂群”的核心技術，除了計算機處理速度外，就是算法。2022 年1 月，美海軍授予佐治亞理工學院合同用于開展“異構自主樣機演進”項目研究，重點研究蜂群和“超級蜂群”系統的異構性及最佳指揮與控制架構。研究還將考慮該體系架構如何與其他自治體系架構無縫結合。研究工作預計2025 年1 月完成。

1.2 其它國家研究狀況

除美國外，歐洲和俄羅斯等國也在大力推進有人-無人機協同電磁頻譜作戰的相關研究。

1.2.1 歐洲研究狀況

2023 年6 月舉行的巴黎航展上，空客公司展示了其未來空戰系統（FCAS）的作戰愿景［4］：全域指揮控制和信息交換能力增強，將為基于多域作戰云的有人-無人機與機載預警機的混編作戰模式提供更加敏捷的作戰環境。每架有人機將搭載4 架可消耗遠程無人機，當進入競爭空域時，指揮控制權可以自動移交給其中一架有人機，使機載預警機擺脫危險。未來空戰系統涉及2 項關鍵技術開發：一是適用于下一代歐洲戰斗機發動機的創新技術，包括已明確定義的低雷達特征、防止網絡攻擊和電磁效應。德國、法國與西班牙的3 家公司正在合作開發新技術和發動機演示，計劃于2027—2032 年進行演示；二是可消耗遠程無人機，可充當誘餌、干擾器、通信節點、情報監視與偵察（ISR）、空對地攻擊平臺等，或上述所有功能，目前尚未有明確定義。

2022 年12 月空客公司完成歐洲首次大規模有人-無人機協同電磁頻譜作戰演示，空客公司的“里爾-35”飛機充當戰斗機，機組人員遠程指揮控制5 架改裝的Do-DT25 無人機，所有平臺由網絡數據鏈路連接，其中2架無人機配備MBDA 公司電子支援措施傳感器，以檢測假想敵方的地空導彈陣地，其余3 架無人機配備電光攝像機，可直觀地記錄并確認防空系統的位置；在防空系統被摧毀的同時，地面部隊通過前沿聯合終端攻擊控制器請求近距離空中支援，一架H145M 直升機立即響應，并指揮控制一架無人機偵察周邊環境，為特種部隊提供數據，幫助地面部隊捕獲目標。此次飛行演示將為歐洲推進“未來空戰系統”項目鋪平道路。

1.2.2 俄羅斯研究狀況

俄烏沖突中，俄羅斯號稱列裝2 000 多架無人機，且正在研制“獵人”和“雷霆”等先進的隱身無人機，發展有人-無人協同電子頻譜作戰能力。

2019 年俄羅斯通過視頻公布S-70“獵人”隱身攻擊無人機首次試飛，并指出該無人機設計的目的是與蘇-57 戰斗機協同執行作戰任務。S-70“獵人”作為俄羅斯的“忠誠僚機”于2018 年6 月完成首次地面滑行試驗。2020 年12 月“獵人”無人機完成數次攜空空導彈模擬裝置的起飛測試，以評估機載無線電電子設備與彈藥導引頭的適配性。目前正在研究與蘇-57 戰機協同作戰的任務。2022 年2 月俄羅斯契卡洛夫飛機制造廠啟動為期5 年的S-70“獵人”無人機生產線升級計劃，加速批產列裝，同年5 月俄羅斯使用S-70 完成Kh-59MK2 等多型精確制導彈藥試射，初步驗證其火力打擊能力。俄軍還計劃為S-70 開發一種蘇-57 雙座機改型，進一步提升蘇-57 與S-70 編隊協同電磁頻譜作戰效率。2023 年6 月俄武裝部隊首次在特別軍事行動中使用了S-70“獵人”察打一體無人機，用于打擊烏克蘭部隊在蘇梅地區的目標。

2020 年9 月在“軍隊-2020”論壇上，俄羅斯喀瑯施塔得集團公司展示了“雷霆”無人機示意圖。有人機可以引導3～4 架“雷霆”無人機。作為“忠誠僚機”，“雷霆”無人機可發射火力摧毀地面目標或使用電子戰載荷執行壓制和致盲等，協助有人機突破對手防空體系和摧毀其它地面目標。2021 年俄公開了“雷霆”無人機全比例模型，并已完成風洞試驗，樣機正在制造中。俄羅斯下一代戰斗機方案將于2025 年公布，其能指揮控制5～10 架裝備高頻電磁炮的無人機蜂群作戰。

2 關鍵技術

在信息化時代，迫切要求采用大數據、云計算、數據挖掘和機器學習等最新技術，支撐有人-無人機協同電磁頻譜作戰模式向智能化方向發展，提高自主協同作戰水平，推動其作戰能力實現跨越式發展。［5］

1） 開放式系統架構技術

有人-無人機協同電磁頻譜作戰包含多種作戰平臺，如果不同的作戰平臺上采用差異較大的技術體制，將致體系集成難度劇增。開放式系統架構正是為了解決該問題進行設計的，推動采辦和商業模型遠離傳統煙囪式開發模式，具有可移植、模塊化、解耦合、易升級和可擴展等特點，可降低壽命周期成本，縮短部署時間，獲得了工業界和國防部的支持。目前，美軍具有代表性的開放式體系架構有未來機載能力環境（FACE）和開放式任務系統（OMS）等。

2） 戰場態勢研判及預測技術

我的伯父當年也是一位英雄，騎馬、打槍絕對的好。后來雖然已經五十歲了，但是風采猶存。我們都愛伯父的，伯父從小也就愛我們。詩、詞、文章，都是伯父教我們的。翠姨住在我們家里，伯父也很喜歡翠姨。今天早飯已經開好了。催了翠姨幾次，翠姨總是不出來。

態勢研判及預測的重點是通過研究敵方作戰部署的調整，深度分析戰場態勢的變化，對未來戰場態勢進行初步預測。利用復雜網絡對有人-無人機協同電磁頻譜作戰體系進行建模，以作戰體系中各有人-無人機之間的指揮、控制和協同等關系為邊設計復雜網絡，研究點和邊在復雜網絡中的分布，探索其變化規律，認識作戰體系的演化，分析有人-無人機協同電磁頻譜作戰重心以及協同關系，實現對戰場態勢的研判。同時，通過多智能體建模技術構建有人-無人機協同電磁頻譜作戰實體模型，演示有人-無人機協同作戰能力是如何影響作戰體系的演化，利用復雜網絡技術構建大量有人-無人機之間的交互關系模型，進而反映作戰實體之間的交互關系和網絡演化趨勢。收集大量有人-無人機協同作戰樣式涉及到的相關數據，如飛行速度、航向、高度等參數作為協同作戰訓練數據，訓練支持向量回歸機得到戰場預測模型；依據戰場預測模型及已獲取的敵方實時戰場態勢輔助作戰行動決策，從而為有人-無人機協同作戰提供更精準的敵方目標動態監視情報支撐。

3） 協同交互控制技術

完整的有人-無人機協同交互方式必然包含一套指令集，保證無人機能夠識別來自系統內有人機的指令，同時也保證有人機能夠實時接收無人機對戰場信息的檢測情況。指令集按功能分為3 種類型：有人機任務命令、無人機系統命令以及指令編碼。這套指令集的設計首先應盡可能滿足實際作戰中存在的可能性和突發性，以便在任何情況下系統內部都能保持流暢的信息交互。其次命令集應盡量簡單，作戰任務的執行中包含了大量的數據傳輸和計算，簡單的命令集是信息傳輸實時性的保證。最后，命令集應符合設計規范，以減少實際作戰中信息交互過程中所存在的干擾和噪聲，確保信息的正常發送和接收。近年來，隨著人工智能理論的發展，基于自然語言的智能人機接口技術受到越來越高的重視。

4） 協同任務分配和航路智能規劃技術

針對有人-無人機編隊協同電磁頻譜作戰任務過程中的任務自規劃、航路自調整、目標自分配等要求和特點，利用戰術驅動的任務自動分解與角色自主分配技術，在有人機上進行強實時戰術驅動的任務自動解算與有人-無人平臺角色智能化分配，自主生成多種可行的任務規劃方案，為有人機操作人員選擇最佳方案提供輔助決策支撐。

5） 作戰方案智能推演與評估技術

3 發展趨勢

隨著計算機、人工智能、多智能體理論等的快速發展，有人-無人機協同電磁頻譜作戰呈現出如下的發展趨勢。

1） 無人機向高能、智能、體系化發展提升作戰體系的生存性。

高能化主要體現在無人平臺的超高速、超耐久、高隱身以及微小型平臺的高能力等；武器系統的高動能、高聚能和高釋能等；傳感器的高分辨率和高集成度等特點。智能化主要體現在無人平臺具備更高的認知智能、群體智能以及人機混合智能等。體系化主要體現在作戰應用由單體使用向有人-無人機協同、多域集群使用方向發展，平臺和體系結構由專用化、單一化向通用化、標準化方向發展。有人-無人機協同電磁頻譜作戰中，有人機統籌在防區外作為指控節點，無人機分散部署在防區內協同突防，這種配合方式有效提升有人機的生存能力和整個作戰體系的抗風險性。

2） 有人-無人機協同電磁頻譜作戰體系以多樣性的組合和戰術增加對手對抗難度。

有人機與各類異構無人機可形成更為分布的電磁頻譜作戰編隊，針對各項任務靈活組合，增加了戰場復雜性。同時，基于智能技術，生成多樣化的戰術，使對手難以預測，提升了兵力運用的彈性。

3） 數字孿生技術將加快有人-無人機協同的戰場應用。

利用數字孿生協同設計方式將改變現有裝備的研發范式：目前主要是設計飛機，訓練飛行員和研發裝備；未來，研發工程師和作戰使用人員將一起設計自主平臺，一起訓練，增加訓練的可預測性，從而增加使用人員對自主系統的信任，加快自主系統的戰場使用，從而加快了有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力形成。

4 結束語

外軍正用新型作戰概念牽引有人-無人機協同電磁頻譜作戰樣式發展。同時，通過發展無人僚機、自主技術、組網技術、信任度、數字孿生技術等，不斷推進著有人-無人機協同電磁頻譜作戰能力的形成。應緊密跟蹤了解掌握外軍有人-無人機協同電磁頻譜作戰發展狀況，加強對其作戰效能、戰術、規則、關鍵技術和發展趨勢等的探索。■