李望西，王勇，吳文超，軒永波

（1.空軍航空大學(xué)，長春 130022；2.空軍工程大學(xué)，西安 710038；3.94736部隊，南京 210018；4.北京藍(lán)天前沿科技創(chuàng)新中心，北京 100085）

1 引 言

隨著人工智能和無人機技術(shù)的快速發(fā)展，融合兩種技術(shù)的無人化智能作戰(zhàn)成為未來空戰(zhàn)的新趨勢。但目前無人系統(tǒng)智能化水平有限，在作戰(zhàn)任務(wù)管理、綜合態(tài)勢感知、判斷、決策等方面有先天的不足，難以替代作戰(zhàn)人員的作用和地位。因此，各國大力發(fā)展有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)以及作戰(zhàn)平臺等，全面提升有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)能力。其中，由于空空作戰(zhàn)能力是奪取戰(zhàn)場制空權(quán)的關(guān)鍵，作為高端軍事建設(shè)能力，自然成為軍事強國的發(fā)展重點。為奪取制空優(yōu)勢，美國自2016年開發(fā)阿爾法人工智能空戰(zhàn)系統(tǒng)以來不斷發(fā)展，一方面通過“空戰(zhàn)演進”“空中博格”和“戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)”等項目開發(fā)軟件系統(tǒng)，持續(xù)發(fā)展無人機自主空戰(zhàn)能力，提升空戰(zhàn)人員對自主作戰(zhàn)系統(tǒng)的信任，另一方通過“飛行導(dǎo)彈掛架”“忠誠僚機”和“遠(yuǎn)射”項目開發(fā)具有有限飛行和作戰(zhàn)功能、可批量生產(chǎn)的無人機平臺和配套的空空導(dǎo)彈［1-3］。通過綜合人工智能、無人機和空空導(dǎo)彈的技術(shù)發(fā)展成果，加速推進傳統(tǒng)的“有人機+空空導(dǎo)彈”的制空作戰(zhàn)模式向“有人機+無人機+空空導(dǎo)彈”的作戰(zhàn)使用模式轉(zhuǎn)變。從技術(shù)路線來看，美軍最早提出的“飛行導(dǎo)彈掛架”旨在開發(fā)采用外掛方式發(fā)射使用的無人機，主要用于配裝美軍三代機，“遠(yuǎn)射”項目開發(fā)可以采用內(nèi)埋掛裝發(fā)射使用的無人機，具有隱身能力和更遠(yuǎn)航程，可與隱身飛機配合使用，“忠誠僚機”項目要求無人機具有獨立自主作戰(zhàn)能力。項目研究思路既結(jié)合現(xiàn)有裝備和實際作戰(zhàn)需求，又考慮未來技術(shù)發(fā)展，向有人/無人機智能自主協(xié)同空戰(zhàn)不斷拓展，值得我們研究參考。

目前，國內(nèi)有人/無人機協(xié)同的項目研究信息幾乎無公開報道。國內(nèi)科研人員對有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的研究主要集中在作戰(zhàn)模式和概念討論、關(guān)鍵技術(shù)研究以及國外相關(guān)項目分析等三個方面，其中關(guān)于任務(wù)分配管理、作戰(zhàn)決策和控制的關(guān)鍵技術(shù)分析較多，而與空空作戰(zhàn)場景和需求直接相關(guān)的作戰(zhàn)模式研究相對較少。文獻檢索分析發(fā)現(xiàn)，劉躍峰、傅裕松、劉萬俊等早期研究者對有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)、目標(biāo)或者火力分配問題進行研究時［4-6］，提出無人機在有人機集中控制下自主交戰(zhàn)，有人機為無人機進行任務(wù)管理或目標(biāo)分配的作戰(zhàn)模式，由于重點在任務(wù)目標(biāo)分配算法，對有人/無人機具體協(xié)同模式和過程分析較少。付昭旺等基于空空對抗火力指揮控制過程給出了傳遞目標(biāo)信息和傳遞控制指令兩種有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)方式［7］，是較早針對有人/無人機協(xié)同空空作戰(zhàn)模式進行研究的文獻。在此基礎(chǔ)上，紀(jì)敏等進一步從信息傳遞的角度將空空火力攻擊流程分解為六個任務(wù)序列，對應(yīng)六個作戰(zhàn)功能節(jié)點，在假定的四機編隊中進行探測目標(biāo)、指揮控制、火控解算、發(fā)射武器、制導(dǎo)武器等功能組合，從而得出不同的攻擊模式［8］。宋琛等在介紹國外典型有人/無人機制空作戰(zhàn)組合的基礎(chǔ)上，分析了新型作戰(zhàn)模式發(fā)展的影響因素和未來無人平臺的特點［9］。孫盛智等未區(qū)分空空和空地作戰(zhàn)，提出有人/無人機被動集中式、半主動分布式和駐地分布式三種協(xié)同作戰(zhàn)模式，簡要分析了有人機和無人偵察機、察打一體和無人攻擊機的任務(wù)分工［10］。

總的來看，目前關(guān)于有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式研究存在以下問題：

（1）對于有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)往往不區(qū)分空空和空地的不同特點，較為籠統(tǒng)地描述和假定有人/無人機協(xié)同模式，進行任務(wù)、目標(biāo)、火力分配等相關(guān)技術(shù)研究，忽視空空和空地不同場景對協(xié)同模式的影響，對空空作戰(zhàn)特性給有人/無人機協(xié)同帶來的挑戰(zhàn)缺乏深入研究。

（2）結(jié)合不同技術(shù)發(fā)展階段、裝備現(xiàn)狀和當(dāng)前空戰(zhàn)需求，以空空火力攻防為核心，提出的協(xié)同作戰(zhàn)模式不夠全面，對按照技術(shù)發(fā)展規(guī)律持續(xù)推進有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)能力建設(shè)形成不利影響。

（3）對制空作戰(zhàn)場景下，有人/無人機各自優(yōu)缺點分析不夠，對有人/無人機具體協(xié)同模式、任務(wù)分工和任務(wù)流程的分析不夠深入。

因此，本文在分析空空作戰(zhàn)特點的基礎(chǔ)上，立足空戰(zhàn)場景和人機優(yōu)勢，依據(jù)無人機智能作戰(zhàn)水平和實際空戰(zhàn)火力運用過程，按照技術(shù)發(fā)展水平，全面分析有人/無人機在空戰(zhàn)場景下使用空空導(dǎo)彈進行協(xié)同攻防的作戰(zhàn)方式，提出三種有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)模式，并對任務(wù)流程和協(xié)同能力需求進行深入分析，為未來制空作戰(zhàn)模式研究和裝備研發(fā)提供參考，彌補當(dāng)前有人/無人機協(xié)同空空作戰(zhàn)模式研究的不足。

2 空空作戰(zhàn)的特點和挑戰(zhàn)

從任務(wù)需求和場景看，空空作戰(zhàn)任務(wù)需求和場景多樣，對參與者理解不同任務(wù)需求并快速應(yīng)對形成挑戰(zhàn)。與空地作戰(zhàn)突出的進攻性特點不同，空空作戰(zhàn)包含防御性制空和進攻性制空兩個主要方面。空戰(zhàn)對抗是空中任務(wù)最激烈的斗爭形式，但戰(zhàn)斗機飛行員執(zhí)行的空中對抗任務(wù)遠(yuǎn)不局限于擊落敵方戰(zhàn)機。在實際制空任務(wù)中，戰(zhàn)斗機飛行員除了需要執(zhí)行空中巡邏、識別查證、攔截驅(qū)離等防御性任務(wù)外，往往還需要完成護航保護、掃蕩肅清等多種類型的進攻性空戰(zhàn)任務(wù)，不同任務(wù)有不一樣的目的要求、行動方法和注意事項。飛行員可以依據(jù)作戰(zhàn)需要靈活地在不同任務(wù)中進行切換，按照指令要求進行編隊協(xié)同，完成制空任務(wù)。空空作戰(zhàn)任務(wù)屬性、形式和要求多樣，而空地作戰(zhàn)任務(wù)屬于進攻性任務(wù)，核心是躲避防空威脅，實施對地偵察、壓制和打擊，任務(wù)的形式相對較少。而且不管是哪種任務(wù)形式，對地任務(wù)大多在獲取一定地面目標(biāo)信息情況下進行預(yù)先準(zhǔn)備，按任務(wù)規(guī)劃方案進行戰(zhàn)斗出動，任務(wù)的計劃性、確定性相對較強，難以與空空任務(wù)場景的多樣性和靈活性相比。這也是察打一體對地?zé)o人機技術(shù)，從阿富汗戰(zhàn)爭開始快速走向戰(zhàn)場，能夠在納卡沖突、俄烏戰(zhàn)爭等局部戰(zhàn)爭中大量使用，而無人智能空戰(zhàn)遲遲難以落地的原因。

從具體作戰(zhàn)過程看，空空作戰(zhàn)過程交戰(zhàn)雙方力量動態(tài)變化，對參與者在復(fù)雜多變的對抗環(huán)境中協(xié)調(diào)一致的感知、判斷、決策和行動能力提出較高要求。空空作戰(zhàn)在激烈的動態(tài)對抗環(huán)境中展開，敵我雙方高速機動、空戰(zhàn)態(tài)勢激烈變化，需要空戰(zhàn)參與者在極短的時間內(nèi)不停地進行協(xié)同動作。與對地任務(wù)過程相比，作戰(zhàn)過程的高度動態(tài)博弈和快速協(xié)同動作特性凸顯，對無人機參與編隊空戰(zhàn)提出以下挑戰(zhàn)：一是動態(tài)對抗中各平臺空域態(tài)勢感知范圍有限，再加上敵方戰(zhàn)術(shù)配合和欺騙，對無人機編隊協(xié)同態(tài)勢感知和判斷帶來挑戰(zhàn)，電子對抗、通信干擾等復(fù)雜電磁環(huán)境會進一步惡化各平臺對空戰(zhàn)態(tài)勢的感知和理解；二是敵我雙方快速機動導(dǎo)致空戰(zhàn)態(tài)勢瞬息萬變，對無人機編隊快速準(zhǔn)確協(xié)同決策和控制提出較高要求；三是敵我識別難，空中交戰(zhàn)涉及敵我友、有人無人多種平臺，一旦進入近距交戰(zhàn)狀態(tài)，容易發(fā)生誤打誤傷，對無人機協(xié)同武器發(fā)射制導(dǎo)、實現(xiàn)精準(zhǔn)打擊行動要求高；四是空空作戰(zhàn)對抗中突發(fā)威脅和意外事件多，對無人機的突發(fā)事件應(yīng)急處理能力提出更高要求［11］。

總的來看，面對空戰(zhàn)任務(wù)場景和需求的多樣性、空戰(zhàn)過程和對手的動態(tài)博弈性，以目前無人平臺的智能化水平，無人機對任務(wù)的理解、對綜合態(tài)勢的感知、對不同任務(wù)和場景的靈活應(yīng)對以及編隊高效協(xié)同等方面難以與飛行員相比，難以獨立面對空空作戰(zhàn)任務(wù)和環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，在大力發(fā)展無人機自主智能空戰(zhàn)技術(shù)的同時，需要分析空戰(zhàn)環(huán)境下人機各自優(yōu)勢，立足作戰(zhàn)需求和技術(shù)發(fā)展階段，研發(fā)新的空戰(zhàn)模式和關(guān)鍵技術(shù)，提升有人/無人機系統(tǒng)的空戰(zhàn)能力水平。

3 有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)各自優(yōu)缺點分析

與有人平臺相比，無人機/機群的優(yōu)勢是成本低，體積小，隱身能力強；協(xié)同探測范圍廣，多機協(xié)同探測，定位精度高；多機分布部署，系統(tǒng)冗余，抗毀容錯能力好；任務(wù)執(zhí)行力強，可長時間留空執(zhí)行制空任務(wù)；無人員傷亡風(fēng)險，可在空戰(zhàn)中執(zhí)行最危險的任務(wù)，比如抵近探測、抵近發(fā)射、導(dǎo)彈引導(dǎo)攻擊等。無人機/機群的劣勢在于當(dāng)前無人機平臺容量和任務(wù)載荷能力受限，自主智能空戰(zhàn)能力較低，在任務(wù)理解、綜合態(tài)勢感知、空戰(zhàn)決策、應(yīng)急處置等方面難與人類飛行員相比，無人機的智能協(xié)同感知、認(rèn)知、決策、控制等關(guān)鍵技術(shù)研究處于仿真實驗或演示驗證階段，目前難以實現(xiàn)安全有效的智能空戰(zhàn)對抗。

雖然無人機智能空戰(zhàn)技術(shù)的突破面臨較大挑戰(zhàn)，有待于技術(shù)不斷進步。但無人空戰(zhàn)智能體一旦研發(fā)成功，智能空戰(zhàn)技術(shù)可以快速移植、更新、迭代，可在較短時間內(nèi)形成大量的智能空戰(zhàn)平臺?？諔?zhàn)智能體空戰(zhàn)能力可移植性和繼承性強，還可通過智能學(xué)習(xí)算法不知疲倦地進化提升。人類飛行員空戰(zhàn)能力的培養(yǎng)難以與其相比，無法進行簡單的移植遷移，每一名戰(zhàn)斗機飛行員都需要重復(fù)理論學(xué)習(xí)、模擬飛行、飛行訓(xùn)練等漫長的學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程，才能具備相應(yīng)的空戰(zhàn)能力。目前，各國戰(zhàn)斗機飛行員從進入航空學(xué)校學(xué)習(xí)到成為一名合格的空中戰(zhàn)斗員大約經(jīng)歷6～8年從理論到飛行實踐的教育訓(xùn)練過程。除了安全駕駛和長途航行，戰(zhàn)斗機飛行員針對空戰(zhàn)課目需要進行大量的單機戰(zhàn)斗、編隊協(xié)同、戰(zhàn)術(shù)對抗等空戰(zhàn)訓(xùn)練課題的磨礪和考驗。大量的編隊任務(wù)和協(xié)同訓(xùn)練使得空戰(zhàn)編隊成員之間形成了既分工負(fù)責(zé)又相互支援的協(xié)作能力和意識，能夠依據(jù)任務(wù)和態(tài)勢的需要密切協(xié)同，靈活調(diào)整。長期進行長僚機協(xié)同訓(xùn)練的任務(wù)機組，不僅能默契地完成常規(guī)場景的空戰(zhàn)對抗任務(wù)，對于突發(fā)態(tài)勢和意外事件也能更加靈活順暢地應(yīng)對。綜合態(tài)勢感知、任務(wù)理解認(rèn)知、任務(wù)規(guī)劃決策和突發(fā)情況應(yīng)急處置是戰(zhàn)斗機飛行員在作戰(zhàn)中不可取代的優(yōu)勢，但培養(yǎng)和訓(xùn)練戰(zhàn)斗機飛行員的人財物力消耗大，成長周期長，在訓(xùn)練和作戰(zhàn)中飛行人員面臨的任務(wù)負(fù)荷重，人身傷亡風(fēng)險大，難以長時間在高負(fù)荷下持續(xù)駕機執(zhí)行任務(wù)。因此充分考慮技術(shù)發(fā)展階段特點，挖掘和發(fā)揮有人/無人機各自的優(yōu)勢是實現(xiàn)有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)的關(guān)鍵。

4 有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)模式分析

考慮到空戰(zhàn)過程的高度動態(tài)對抗特性和任務(wù)需求的多樣性，受限于無人機的智能化水平和有人/無人機空戰(zhàn)協(xié)同決策和控制等諸多難題，有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)問題的解決難以一蹴而就，需要立足作戰(zhàn)需求和現(xiàn)有技術(shù)水平，探索不同協(xié)同方式和裝備能力需求，分階段分層次推進有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)能力逐步提升。為此，本文立足不同的作戰(zhàn)需求和技術(shù)水平，對應(yīng)近期、中期、遠(yuǎn)期目標(biāo)提出三種有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式：有人主導(dǎo)——無人輔助空戰(zhàn)模式、有人主導(dǎo)——無人協(xié)同空戰(zhàn)模式、有人監(jiān)控——無人自主空戰(zhàn)模式。

4.1 有人主導(dǎo)/無人輔助空戰(zhàn)模式

對于空空對抗，典型的空戰(zhàn)對抗過程包括：搜索識別、威脅估計、目標(biāo)分配、截獲跟蹤、發(fā)射制導(dǎo)等過程，在對抗過程中飛行員往往通過無線電靜默、密集編隊、隊形變換和釋放干擾等方式來隱蔽自身實力和兵力部署，打破敵人預(yù)期和作戰(zhàn)計劃，誘騙對手進入不利態(tài)勢。按照這一思路，可開發(fā)低成本可消耗無人機輔助飛行員進行空戰(zhàn)實現(xiàn)無人機輔助空戰(zhàn)，主要有兩種方式，一是無人機誘騙干擾，二是無人機攜彈/自殺攻擊。典型空戰(zhàn)對抗過程示意如圖1。

圖1 有人主導(dǎo)/無人輔助空戰(zhàn)過程示意圖Fig.1 Diagram of man-led/UAV-assisted air combat process

有人主導(dǎo)/無人輔助空戰(zhàn)模式下，無人機像空空導(dǎo)彈一樣被發(fā)射使用，無需進行空戰(zhàn)任務(wù)感知和決策，完全在飛行員的控制下發(fā)射行動，完成誘騙干擾和對敵攻擊任務(wù)。針對無人機所起的不同作用，誘騙干擾和武器攻擊兩種輔助空戰(zhàn)方式具體的協(xié)同作戰(zhàn)過程有所不同。

第一種方式是空戰(zhàn)中有人機發(fā)射引導(dǎo)無人機對敵實施誘騙干擾。無人機誘騙干擾模式，需要研發(fā)能夠模擬有人機雷達(dá)和紅外目標(biāo)特性的空射無人機誘餌，該無人機可視情加裝電子干擾載荷，由有人機掛載執(zhí)行空戰(zhàn)對抗任務(wù)。處于進攻態(tài)勢時，通過空射無人機突然改變空中力量的兵力部署形式，制造戰(zhàn)場迷霧。同時利用無人機釋放的雷達(dá)和紅外輻射，進一步分散和吸引敵機的注意，打亂其兵力部署和分配。此時，有人機可以通過快速機動占位，制造有利空戰(zhàn)態(tài)勢，實施導(dǎo)彈攻擊。在防御態(tài)勢下，被敵機截獲跟蹤后，也可快速發(fā)射無人機，空射無人機以單機或者編隊的形式模擬有人機目標(biāo)輻射特性，并可施加電子干擾，吸引敵方目標(biāo)的探測和攻擊。通過無人機干擾、誘騙和消耗其導(dǎo)彈攻擊，為有人機安全脫離或者實現(xiàn)態(tài)勢逆轉(zhuǎn)創(chuàng)造機會。

第二種方式是空戰(zhàn)中有人機發(fā)射引導(dǎo)無人機實施攜彈/自殺攻擊。無人機攜彈/自殺攻擊模式，需要研發(fā)能夠攜帶小型空空導(dǎo)彈的無人機，由有人機掛載執(zhí)行空戰(zhàn)對抗任務(wù)。在探測識別到敵機，確認(rèn)與敵交戰(zhàn)后，由有人機發(fā)射無人機前出接敵，有人機引導(dǎo)無人機快速向目標(biāo)接近，滿足導(dǎo)彈發(fā)射條件后，引導(dǎo)無人機快速發(fā)射導(dǎo)彈實施攻擊。依據(jù)作戰(zhàn)和裝備研發(fā)情況，無人機在攜帶探測載荷的情況下，可由無人機進行探測和制導(dǎo)，在不攜帶探測載荷的情況下，只是充當(dāng)遠(yuǎn)程武器載荷平臺，全程在有人機的引導(dǎo)控制下實施接敵和武器發(fā)射制導(dǎo)任務(wù)。

此種空戰(zhàn)模式下，無人機作為有人機的附屬設(shè)備，在飛行員的發(fā)射控制下參與空戰(zhàn)，有人/無人機協(xié)同流程如圖2。編隊起飛后，飛行員及時獲取空戰(zhàn)態(tài)勢信息，依據(jù)任務(wù)需要和空中態(tài)勢，發(fā)射無人機前出接敵實施誘騙或者攻擊任務(wù)，期間無人機實時反饋前方態(tài)勢，飛行員在后方進行綜合態(tài)勢判斷決策，發(fā)出控制指令指揮無人機實施誘騙或者攻擊任務(wù)。在任務(wù)過程中，飛行員需要實時評估攻擊效果和雙方交戰(zhàn)態(tài)勢，決定是否進入近距或者脫離戰(zhàn)斗。交戰(zhàn)過程中有人機盡量避開敵機空空導(dǎo)彈的最遠(yuǎn)攻擊區(qū)，使用無人機迷惑對方，消耗敵人有生力量，利用無人機的幫助制造有利空戰(zhàn)態(tài)勢。

圖2 有人主導(dǎo)/無人輔助空戰(zhàn)任務(wù)流程Fig.2 Diagram of man-led/UAV-assisted air combat task process

4.2 有人主導(dǎo)/無人協(xié)同空戰(zhàn)模式

有人主導(dǎo)/無人輔助空戰(zhàn)模式下無人機在飛行員的操控下參與空戰(zhàn)，與現(xiàn)有的攻擊過程類似，有人/無人交互少，對無人機的任務(wù)能力要求相對較低，有利于快速完成裝備研發(fā)，形成戰(zhàn)斗力。在無人機自主感知和決策能力不足的情況下，由有人機主導(dǎo)進行戰(zhàn)場態(tài)勢感知、任務(wù)分配管理和空戰(zhàn)進程把控。在有人機的指揮調(diào)度下，無人機協(xié)同有人機進行作戰(zhàn)，可形成第二種有人主導(dǎo)/無人協(xié)同空戰(zhàn)模式。此種模式下無人機具有獨立的飛行控制、自主探測、武器發(fā)射和制導(dǎo)能力。但無人平臺的探測能力受限，編隊協(xié)同態(tài)勢感知和任務(wù)決策能力相對較弱。有人主導(dǎo)/無人協(xié)同的模式主要在于充分發(fā)揮人機各自優(yōu)勢，讓無人機前推抵近目標(biāo)，完成相對危險的武器發(fā)射制導(dǎo)任務(wù)，為有人機制造更加安全和多樣的打擊目標(biāo)機會。依據(jù)具體的空戰(zhàn)態(tài)勢，圍繞空戰(zhàn)中目標(biāo)探測、武器發(fā)射與制導(dǎo)三個核心環(huán)節(jié)，有人/無人機編隊主要有以下三種協(xié)同空戰(zhàn)模式，具體示意如圖3。

圖3 有人主導(dǎo)/無人協(xié)同空戰(zhàn)過程示意圖Fig.3 Diagram of man-led/UAV cooperative air combat process

不同協(xié)同方式任務(wù)分工和協(xié)同過程如下，第一種方式是有人機探測發(fā)射/無人機制導(dǎo)，有人機雷達(dá)開機實施探測，無人機前推保持無線電靜默隱蔽接敵。借助有人機平臺大，探測能力和武器裝載能力較強的優(yōu)勢，由有人機獲取目標(biāo)信息或者利用無人機被動探測技術(shù)獲取目標(biāo)信息，形成攻擊條件后有人機發(fā)射退出。前推的無人機獲取有人機發(fā)射導(dǎo)彈指令后，無人機雷達(dá)開機將有人機發(fā)射的導(dǎo)彈接力引導(dǎo)至目標(biāo)附近，直到導(dǎo)彈導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)進行自動攔截攻擊。

第二種方式是有人機探測/無人機發(fā)射制導(dǎo)，由有人機獲取目標(biāo)信息或者利用有人/無人機協(xié)同探測獲取目標(biāo)信息，通過數(shù)據(jù)鏈通信網(wǎng)絡(luò)將目標(biāo)信息共享，由前推的無人機進行目標(biāo)分配和攻擊決策，滿足發(fā)射條件后發(fā)射導(dǎo)彈并完成制導(dǎo)。

第三種方式是有人機發(fā)射/無人機探測制導(dǎo)。處于交戰(zhàn)區(qū)后方保持無線電靜默，通過被動探測技術(shù)獲取目標(biāo)信息隱蔽接敵，無人機前推進行協(xié)同目標(biāo)探測，有人/無人機編隊共享態(tài)勢信息。獲取目標(biāo)信息后，有人機發(fā)射導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)，并將發(fā)射信息共享至無人機。由無人機實施制導(dǎo)控制，直到導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機截獲目標(biāo)。

有人機與無人機協(xié)同完成目標(biāo)探測識別、定位跟蹤、電子干擾、武器發(fā)射和制導(dǎo)。有人機負(fù)責(zé)整體任務(wù)管理，指揮決策，完成武器發(fā)射后引導(dǎo)無人機進行武器制導(dǎo)，或者給無人機分發(fā)目標(biāo)信息，引導(dǎo)無人機隱蔽接敵實施發(fā)射制導(dǎo)攻擊。具體任務(wù)流程如圖4，完成任務(wù)準(zhǔn)備后，無人機群提前起飛，前推部署，采取無線電靜默方式接敵，有人機通過數(shù)據(jù)鏈指揮無人機隱蔽接敵，獲取空戰(zhàn)態(tài)勢后，有人機進行威脅評估和目標(biāo)分配，為無人機編隊下達(dá)任務(wù)目標(biāo)，無人機自主接敵進行火控計算，并及時反饋目標(biāo)跟蹤情況和攻擊請求，有人機對無人機的目標(biāo)攻擊請求進行確認(rèn)，防止誤傷誤擊。有人/無人機協(xié)同進行武器的發(fā)射和制導(dǎo)控制，一旦無人機與敵人進入近距格斗狀態(tài)，此時有人機主要進行交戰(zhàn)態(tài)勢監(jiān)控，為無人機通報敵情信息，并在較遠(yuǎn)地方對無人機進行支援射擊。在無人機態(tài)勢判斷、敵我識別和防撞能力不完善的情況下，近距交戰(zhàn)誤傷己方飛機風(fēng)險高，此時應(yīng)防止我方飛機貿(mào)然進入無人機與敵機交戰(zhàn)圈。在整個任務(wù)過程中有人機負(fù)責(zé)對空戰(zhàn)態(tài)勢和攻擊效果進行評估，處理空戰(zhàn)過程中的突發(fā)威脅和應(yīng)急情況，并依據(jù)作戰(zhàn)態(tài)勢下達(dá)退出空戰(zhàn)命令。

圖4 有人主導(dǎo)/無人協(xié)同空戰(zhàn)任務(wù)流程Fig.4 Diagram of man-led/UAV cooperative air combat task process

4.3 有人監(jiān)控/無人自主空戰(zhàn)模式

隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)無人機具有較高的自主智能協(xié)同作戰(zhàn)能力，能夠完成編隊協(xié)同探測、決策和控制、武器發(fā)射制導(dǎo)等完整的空空對抗任務(wù)時，無人機編隊成為可靠僚機編隊，具有聽令完成任務(wù)能力，即使在與有人機通信中斷情況下也能夠獨立完成空戰(zhàn)任務(wù)，并視情退出交戰(zhàn)區(qū)返場。此時有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)，可采取無人編隊聽令自主作戰(zhàn)，有人后臺監(jiān)控調(diào)度的空戰(zhàn)模式，具體示意如圖5。

圖5 有人監(jiān)控/無人自主空戰(zhàn)過程示意圖Fig.5 Diagram of manned monitoring/UAV autonomous air combat process

該模式下，有人機充當(dāng)空戰(zhàn)任務(wù)指揮官，進行任務(wù)管理和指揮，下達(dá)任務(wù)指令，實時監(jiān)控空戰(zhàn)態(tài)勢和無人機任務(wù)執(zhí)行情況，出現(xiàn)重大失誤或態(tài)勢變化時進行指揮干預(yù)，同時完成應(yīng)急情況和突發(fā)威脅處置，并視情前出進行空戰(zhàn)支援。具體任務(wù)流程如圖6，此時無人機具有自主編隊協(xié)同探測感知、判斷決策、規(guī)劃行動能力。有人機作為任務(wù)指揮機于后方監(jiān)控?zé)o人機執(zhí)行任務(wù)過程，分發(fā)態(tài)勢信息和任務(wù)指令。作戰(zhàn)編隊進入交戰(zhàn)空域后，先共享空戰(zhàn)態(tài)勢信息，有人機依據(jù)態(tài)勢進行任務(wù)指派和分配，同時監(jiān)控任務(wù)執(zhí)行過程。無人機的主要工作在于依據(jù)任務(wù)指令和敵情環(huán)境自主協(xié)同空戰(zhàn)，實時反饋任務(wù)情況。

圖6 有人監(jiān)控/無人自主空戰(zhàn)任務(wù)流程Fig.6 Diagram of manned monitoring/UAV autonomous air task combat process

需要說明的是，電子對抗是空戰(zhàn)的先導(dǎo)，電子靜默也是空戰(zhàn)中的常用戰(zhàn)術(shù)，無論上述哪種協(xié)同作戰(zhàn)模式，有人機都需要依據(jù)敵我方力量和戰(zhàn)場態(tài)勢，視情選擇依靠專用大型電子干擾機、無人機以及自身電子對抗設(shè)備實施電子對抗，或者采取無線電靜默隱蔽自身力量，使用無源探測方式參與指揮空戰(zhàn)。

5 有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)能力需求分析

5.1 有人機能力需求

在有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中，有人機作為空戰(zhàn)任務(wù)管理和指揮者，主要職責(zé)是獲取空戰(zhàn)信息、評估空戰(zhàn)態(tài)勢、分配空戰(zhàn)任務(wù)和目標(biāo)、規(guī)劃調(diào)控任務(wù)進程、評估行動效果以及處置突發(fā)情況等。有人機是空戰(zhàn)的大腦和中樞，需要有強大的空戰(zhàn)信息獲取、處理、分發(fā)的能力，主要體現(xiàn)在以下方面：一是有人機自身需要強大的探測感知能力獲取空戰(zhàn)態(tài)勢信息；二是有人機需要保持與編隊成員、預(yù)警機、地面指揮中心等的有效聯(lián)系，共享空戰(zhàn)態(tài)勢；三是有人機具有強大的空戰(zhàn)任務(wù)管理和輔助決策能力，協(xié)助飛行員進行空戰(zhàn)任務(wù)管理和指揮控制；四是有人機要保持和無人機動態(tài)高效、抗干擾的協(xié)同通信聯(lián)系，發(fā)送任務(wù)控制指令，獲取反饋信息，控制、協(xié)同或者監(jiān)控?zé)o人機參與完成空戰(zhàn)任務(wù)。

5.2 無人機能力需求

首先是無人機平臺的能力需求，無人機平臺的能力隨著技術(shù)的進步在不斷提升，有人主導(dǎo)/無人輔助空戰(zhàn)模式下，無人機平臺具有編隊飛行控制、指令接收、機動、輻射和發(fā)射行為控制能力，能夠按照有人平臺任務(wù)和空中指令參與空戰(zhàn)對抗，實時反饋指令執(zhí)行過程和結(jié)果。有人主導(dǎo)/無人協(xié)同空戰(zhàn)模式下，無人機平臺具有一定空戰(zhàn)態(tài)勢感知能力，無人機能夠依據(jù)空戰(zhàn)態(tài)勢信息，半自主協(xié)同空戰(zhàn)任務(wù)分配與行為規(guī)劃、傳感器使用、機動控制，與有人平臺協(xié)同進行武器發(fā)射和制導(dǎo)控制，實時反饋任務(wù)執(zhí)行過程和結(jié)果。有人監(jiān)控/無人自主空戰(zhàn)模式下，無人機具有較強的空戰(zhàn)態(tài)勢感知，能夠自主協(xié)同空戰(zhàn)任務(wù)分配與行為規(guī)劃、傳感器使用、機動控制、武器發(fā)射和制導(dǎo)控制，實時反饋關(guān)鍵決策和任務(wù)結(jié)果。

其次是無人機任務(wù)載荷的能力需求，無人機平臺相對較小，任務(wù)載荷需要盡可能滿足低成本、小型化、可更換的要求。無論是模擬輻射裝置、干擾設(shè)備、傳感器、通信設(shè)備還是空空武器，需要大力提升多任務(wù)載荷的組網(wǎng)協(xié)同工作能力，通過編隊組網(wǎng)實現(xiàn)更強容錯抗毀的網(wǎng)絡(luò)通信、更逼真的干擾誘騙、更高精度的探測定位、更多分布的火力控制和更大覆蓋的武器殺傷。任務(wù)載荷和平臺的分布部署能夠分散干擾敵方的兵力部署和戰(zhàn)術(shù)運用，制造局部兵力和態(tài)勢優(yōu)勢，從而有助于取得有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)的勝利。

5.3 數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)通信需求

數(shù)據(jù)鏈通信網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)有人機和無人機互通、互聯(lián)的紐帶，也是實現(xiàn)有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵，安全抗干擾的自組網(wǎng)通信有巨大發(fā)展需求。一方面，空戰(zhàn)平臺和武器在不同的空域內(nèi)高速機動，要求快速的信息傳輸和遠(yuǎn)距離通信能力；另一方面，大量的空戰(zhàn)平臺需要進行態(tài)勢共享和指令控制信息傳輸，對于數(shù)據(jù)鏈的多源數(shù)據(jù)融合和高帶寬信息傳輸能力提出要求。同時，復(fù)雜電磁環(huán)境下電子對抗的存在要求數(shù)據(jù)鏈具有抗干擾、可靠安全通信的能力。

6 結(jié) 論

從無人靶機到無人偵察再到察打一體，科技的發(fā)展不斷提升無人機參與作戰(zhàn)任務(wù)的能力，無人機在近年的局部戰(zhàn)爭中大放異彩。雖然人工智能技術(shù)在無人作戰(zhàn)裝備的研發(fā)應(yīng)用加速推進了無人智能作戰(zhàn)技術(shù)的落地，但是我們應(yīng)該清醒的看到，空空作戰(zhàn)的任務(wù)多樣性和高度動態(tài)性，對無人機智能自主作戰(zhàn)水平提出較高要求，作戰(zhàn)編隊的協(xié)同、應(yīng)急情況的處理以及敵我識別的難題更是巨大挑戰(zhàn)，在復(fù)雜多變的空戰(zhàn)環(huán)境下，人依然是空戰(zhàn)的主宰，這也是美軍以“下一代空中主宰”為抓手，重視無人機智能作戰(zhàn)技術(shù)的同時依然開發(fā)下一代空優(yōu)戰(zhàn)斗機項目的原因。無人智能空戰(zhàn)技術(shù)的成熟運用，需要一個相當(dāng)長的過程。未來的空戰(zhàn)對抗必定是包含有人/無人多種裝備在內(nèi)的復(fù)雜空戰(zhàn)系統(tǒng)的對抗［12-14］。因此，立足空空作戰(zhàn)的特點，結(jié)合技術(shù)和裝備的不同發(fā)展情況，按照近期、中期、遠(yuǎn)期可能的技術(shù)發(fā)展階段，本文提出有人/無人機協(xié)同的三種主要空戰(zhàn)模式、任務(wù)流程以及能力發(fā)展需求，為有人/無人機協(xié)同空戰(zhàn)模式研究、裝備研發(fā)和能力體系建設(shè)提供參考。后續(xù)將進一步對不同模式下任務(wù)管理和協(xié)同決策方法、交互控制過程、關(guān)鍵技術(shù)及能力分析等方面進行深入研究。