贠棟棟，李五洲

陸軍航空兵學(xué)院

無人機集群已成為各國科學(xué)技術(shù)與軍事研究領(lǐng)域的熱點。本文主要闡述無人機集群作戰(zhàn)的概念、優(yōu)勢與劣勢，并分析國外無人機集群項目的研究現(xiàn)狀。

當(dāng)前，無人機技術(shù)發(fā)展迅速，作戰(zhàn)運用日趨成熟，無人機已成為現(xiàn)代戰(zhàn)場的重要武器平臺，可執(zhí)行偵察監(jiān)視、通信中繼、電子對抗、目標(biāo)打擊等多種任務(wù)，正在逐步從支援性作戰(zhàn)向新興作戰(zhàn)任務(wù)轉(zhuǎn)變。同時，人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、微納電子等技術(shù)的發(fā)展，極大推動了高性能、低成本無人機集群系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)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(zhàn)中發(fā)揮出較高的作戰(zhàn)效能，標(biāo)志著無人機集群開始走出試驗場，飛向戰(zhàn)場。

無人機集群作戰(zhàn)與無人機蜂群作戰(zhàn)的區(qū)別與聯(lián)系

無人機集群作戰(zhàn)屬于新興作戰(zhàn)樣式，且無人機集群技術(shù)涉及多個學(xué)科，集群系統(tǒng)復(fù)雜多樣。截至目前，國內(nèi)外并沒有成體系的權(quán)威概念，無人機集群作戰(zhàn)和無人機蜂群作戰(zhàn)的概念頻頻交叉出現(xiàn)在相關(guān)文獻(xiàn)資料中，極易造成概念混淆。因此，從無人機作戰(zhàn)屬性、特點及規(guī)律入手，對無人機集群作戰(zhàn)和無人機蜂群作戰(zhàn)的相關(guān)概念進(jìn)行客觀地辨析和定義，是深入研究無人機集群作戰(zhàn)理論的前提和基礎(chǔ)。

無人機集群作戰(zhàn)的概念

集群（Cluster）概念最初出現(xiàn)在無線電通信領(lǐng)域，后來在計算機領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。集群是指由多臺相互獨立、通過高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的計算機構(gòu)成群體，它們作為一個整體系統(tǒng)，向用戶提供一組網(wǎng)絡(luò)資源，而群體中的單臺計算機系統(tǒng)就是集群的節(jié)點（Node）。由此可見，無人機機載計算機和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備是集群無人機之間實現(xiàn)互聯(lián)互通的前提和基礎(chǔ)。因此，無人機集群可以定義為，共同執(zhí)行某一任務(wù)、接受統(tǒng)一指揮的多架無人機，通過網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)成群體，該群體采取單一系統(tǒng)管理模式，實現(xiàn)某種特定效果的集合體。而無人機集群作戰(zhàn)(UAV Cluster Warfare)可以描述為，互聯(lián)互通的無人機群體依托通信網(wǎng)絡(luò)，形成整體系統(tǒng)，群體內(nèi)的各架無人機相互通聯(lián)，相互配合，最終實現(xiàn)某種特定效果的協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)。

無人機蜂群作戰(zhàn)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(xué)家格拉斯（Grasse）在1953年研究昆蟲群體行為時發(fā)現(xiàn)，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(gòu)成的群體卻表現(xiàn)出明顯的群體行為，能夠完成遠(yuǎn)超個體能力的復(fù)雜任務(wù)。無人機蜂群概念是在昆蟲群體概念的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，即多架智能無人機通過相互之間的簡單協(xié)作，表現(xiàn)出智能化集體行為。

根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)無人機蜂群的資料，本文建議將無人機蜂群定義為，共同執(zhí)行某一種任務(wù)、接受統(tǒng)一指揮的多架無人機，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)構(gòu)成群體，該復(fù)雜群體具有自組織能力，從而實現(xiàn)高度智能化自主集合體。根據(jù)對無人機蜂群的認(rèn)識，可以將無人機蜂群作戰(zhàn)(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(xiàn)高度智能化協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)。

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

無人機集群作戰(zhàn)的優(yōu)勢與劣勢

無人機集群作戰(zhàn)的優(yōu)勢

一是目標(biāo)特征隱蔽，突防能力較強。相比于有人作戰(zhàn)飛機，無人機集群中的單機尺寸較小，機體大多采用復(fù)合材料制成，發(fā)動機功率小，尾焰溫度低，雷達(dá)截面積小，紅外信號特征低，可有效躲避防空雷達(dá)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(tǒng)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(zhí)行多樣化作戰(zhàn)任務(wù)。不同功能的各型無人機可組成異構(gòu)無人機集群，相同型號的無人機搭載不同任務(wù)載荷，也可組成同構(gòu)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(dān)負(fù)目標(biāo)偵察、火力打擊、電子干擾和通信中繼等多種作戰(zhàn)任務(wù)，無人機集群內(nèi)部互聯(lián)互通，單機協(xié)同配合，展現(xiàn)出較強的綜合作戰(zhàn)能力。

三是發(fā)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(nèi)發(fā)射數(shù)量較多的集群無人機，有利于部隊在瞬息萬變的戰(zhàn)場態(tài)勢中搶占先機。另外，集群無人機結(jié)構(gòu)較為簡單，成本低，可重復(fù)使用，使得無人機集群的作戰(zhàn)成本遠(yuǎn)低于對手的防御成本。在作戰(zhàn)中，無人機集群具有較高的效費比和極高的作戰(zhàn)效能。

無人機集群作戰(zhàn)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(biāo)特征較為隱蔽，但為了實現(xiàn)預(yù)期的突防攻擊能力，無人機集群通常要將數(shù)十架、數(shù)百架，乃至更多的無人機集中使用。無人機數(shù)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(wǎng)絡(luò)復(fù)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(nèi)部各單機之間的信息交互，都須要強大的通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐，對數(shù)據(jù)鏈的通信能力要求較高。因此，數(shù)量較多的通信節(jié)點和錯綜復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)，很容易成為敵方干擾和破壞的對象。

三是任務(wù)規(guī)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(xié)同功能，但是在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)過程中，主要按照地面指揮員預(yù)先設(shè)置的作戰(zhàn)指令和任務(wù)規(guī)劃完成任務(wù)，無法自主調(diào)整作戰(zhàn)計劃，更無法有效應(yīng)對敵方突然調(diào)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(dāng)前無人機集群仍存在較大技術(shù)短板，但是其作戰(zhàn)運用優(yōu)勢已經(jīng)逐步得到世界各國的認(rèn)可和重視，并成為世界強國之間軍備競爭所使用的重要準(zhǔn)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(shù)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的國家之一。早在2005年，美國國防部發(fā)布的《2005—2030無人機系統(tǒng)路線圖》就已將全自主無人機集群列為最終發(fā)展目標(biāo)。2015年9月，美國空軍發(fā)布《空軍未來作戰(zhàn)概念》頂層戰(zhàn)略文件，2016年5月，美國空軍又正式發(fā)布《2016—2036年小型無人機系統(tǒng)飛行規(guī)劃》。這些文件均提出了無人機集群的作戰(zhàn)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(zhàn)略摘要》，再次強調(diào)了無人機集群的重要性，并把無人機集群技術(shù)列為“第三次抵消戰(zhàn)略”的五大支撐技術(shù)之一，甚至宣稱該技術(shù)是繼核武器技術(shù)之后，軍事技術(shù)領(lǐng)域中最重要的發(fā)明。

目前，美軍“灰山鶉”“小精靈”“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”“快速輕量自主”和“集群智能攻擊戰(zhàn)術(shù)”等多個無人機集群研發(fā)項目開展了真實環(huán)境下無人機集群編隊飛行試驗。其中，美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室開展了上百架次的試飛，用3架F/A-18戰(zhàn)斗機在空中快速發(fā)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(fā)射裝置，在地面完成30s內(nèi)發(fā)射30架小型無人機的試驗，驗證了編隊飛行、隊形變換、協(xié)同飛行能力；面對強對抗作戰(zhàn)環(huán)境，美國國防預(yù)研局布局了包括無人機集群空中發(fā)射與回收、強對抗環(huán)境協(xié)同算法、集群作戰(zhàn)體系架構(gòu)、集群作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)、小型多功能射頻任務(wù)載荷在內(nèi)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(fā)展史上一個重要里程碑，標(biāo)志未來低成本、網(wǎng)絡(luò)化、高自主性無人機集群的作戰(zhàn)技術(shù)日益成熟。

俄羅斯無人機集群項目

圖1 無人機集群內(nèi)部互聯(lián)互通，單機協(xié)同配合，集群系統(tǒng)展現(xiàn)出較強的綜合作戰(zhàn)能力。

在烏克蘭和敘利亞戰(zhàn)場上，俄羅斯獲得了豐富的無人機實戰(zhàn)經(jīng)驗和反無人機作戰(zhàn)經(jīng)驗。過去10年，俄羅斯加大了無人機的研發(fā)力度，目標(biāo)是2025年之前，在軍隊中引進(jìn)一大批無人機。其中，“群體”-93（Flock-93）計劃提出的技術(shù)構(gòu)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(zhàn)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(tuán)研制的新式小型無人機在俄羅斯“2021軍隊”國際軍事技術(shù)論壇上公開亮相，該機型可由發(fā)射裝置同時發(fā)射15架無人機，每架無人機可攜帶3kg炸彈，能在空中停留數(shù)小時，并完成目標(biāo)打擊任務(wù)。據(jù)俄羅斯塔斯社報道，俄羅斯下一代戰(zhàn)斗機“米格”-41將于2025年后迎來首飛，該型戰(zhàn)斗機飛行速度可達(dá)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(zhàn)。另外，在“2020高加索”演習(xí)中，俄羅斯測試了一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r控制異構(gòu)無人機集群，連續(xù)完成目標(biāo)偵察、電子干擾和打擊等系列作戰(zhàn)任務(wù)。俄羅斯已經(jīng)意識到美國無人機集群自主作戰(zhàn)的領(lǐng)先優(yōu)勢，正在加緊產(chǎn)品研發(fā)，期望未來10年內(nèi)縮小差距。

以色列無人機集群項目

以色列無人機技術(shù)非常先進(jìn)，并歷經(jīng)了實戰(zhàn)考驗。在中東戰(zhàn)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(zhàn)，聲名顯赫。為了減少人員傷亡和作戰(zhàn)損失，以色列開始研發(fā)無人機。以色列無人機在作戰(zhàn)中取得的輝煌戰(zhàn)果，促進(jìn)了世界無人機裝備及技術(shù)的迅猛發(fā)展。

以色列非常重視以人工智能技術(shù)引導(dǎo)無人機集群作戰(zhàn)。目前，以色列研制的基于人工智能技術(shù)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(nèi)完成復(fù)雜環(huán)境中的敵方位置定位、目標(biāo)指示、作戰(zhàn)毀傷評估（BDA）。

圖2 印度無人機集群在陸軍建軍節(jié)閱兵式上亮相。

以色列是世界上較早利用人工智能技術(shù)指揮無人機蜂群在實際戰(zhàn)場上作戰(zhàn)的國家。2021年5月，在對加沙地帶的哈馬斯組織發(fā)動空襲和導(dǎo)彈打擊期間，以色列使用了基于人工智能技術(shù)的無人機集群。在作戰(zhàn)中，無人機集群建立了自組網(wǎng)通信，可精確定位目標(biāo)，并能協(xié)助地面部隊或其他無人機對目標(biāo)實施攻擊。以色列每一個作戰(zhàn)旅已經(jīng)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(tǒng)的連隊，甚至可以代替陸軍和空軍完成很大一部分作戰(zhàn)任務(wù)，在復(fù)雜環(huán)境地區(qū)獨立和快速地執(zhí)行搜索、鎖定、評估和打擊等任務(wù)。

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(chuàng)了印度無人機集群型號研發(fā)的先河。該型無人機集群起初主要在人道主義援助和應(yīng)急救援行動中執(zhí)行任務(wù)。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(jié)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(biāo)。據(jù)印度方面稱，該無人機集群系統(tǒng)能夠在作戰(zhàn)半徑100km內(nèi)摧毀敵軍雷達(dá)陣地、重要建筑等目標(biāo)，也能承擔(dān)一定的運輸任務(wù)。

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(tǒng)，作為印度“空戰(zhàn)編隊系統(tǒng)”（CATS）計劃的項目組成，該型集群系統(tǒng)通過載機在空中發(fā)射蜂群單機，然后單機組成網(wǎng)絡(luò)滲透到作戰(zhàn)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(tǒng)的各個方面進(jìn)行合作。印度“空戰(zhàn)編隊系統(tǒng)”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(wù)。值得注意的是，印度很好地推動了本土研究力量與制造業(yè)的融合，為掌握無人機集群技術(shù)付出了很多努力。

總結(jié)

目前，世界眾多國家已意識到無人機集群具有較高的作戰(zhàn)效能，并將無人機集群技術(shù)作為前沿課題開展大量研究。歐洲和美國設(shè)立了多個無人機集群重點項目，這些項目涵蓋了作戰(zhàn)概念研究、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)、技術(shù)驗證等內(nèi)容，涉及各型集群無人機，并取得了不少突破性成果，正在穩(wěn)步向?qū)崙?zhàn)化應(yīng)用邁進(jìn)。在目前從事無人機集群研制的國家中，即使處于技術(shù)領(lǐng)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(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境使用還有很大差距，一系列關(guān)鍵技術(shù)仍須要攻關(guān)。

因此，我們務(wù)必要對戰(zhàn)爭變化趨勢和制勝機理進(jìn)行前瞻性研究，搶占顛覆性技術(shù)的制高點，加強戰(zhàn)略預(yù)置和技術(shù)儲備，尤其要加強無人機集群裝備建設(shè)及作戰(zhàn)運用研究，以防在未來戰(zhàn)爭中戰(zhàn)而無備，措手不及。 ■