來源：中國(guó)軍網(wǎng)-中國(guó)國(guó)防報(bào) 責(zé)任編輯：林詩清 發(fā)布：2024-10-15 17:26:17
蜂群作戰(zhàn)，緣何“雷聲大雨點(diǎn)小”
■張昕宇
美軍“小精靈”項(xiàng)目使用的X-61A無人機(jī)。
美軍“小精靈”項(xiàng)目中載機(jī)投放無人機(jī)蜂群示意圖。
俄羅斯計(jì)劃改裝米-38中型運(yùn)輸直升機(jī)，作為無人機(jī)蜂群的指揮控制平臺(tái)。
近年來，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)作為軍事領(lǐng)域的一項(xiàng)前沿技術(shù)，受到世界主要軍事強(qiáng)國(guó)的高度重視。理論上講，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)將以獨(dú)特的戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)重新定義戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，顛覆未來作戰(zhàn)方式。然而，自2000年美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局啟動(dòng)無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)研究以來，其真正意義上的作戰(zhàn)效能并未得到實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證。俄烏沖突中，雙方投入大量無人機(jī)，但戰(zhàn)場(chǎng)上并未出現(xiàn)蜂群作戰(zhàn)樣式。相反，由于電子系統(tǒng)、控制軟件、導(dǎo)航和氣象等原因，無人機(jī)滿天亂撞的報(bào)道接連出現(xiàn)。事實(shí)上，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)在付諸實(shí)踐過程中還存在諸多難題，無人機(jī)個(gè)體技術(shù)特點(diǎn)成為作戰(zhàn)使用難點(diǎn)。無人機(jī)蜂群的軟肋在技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)層面兼而有之，也使得蜂群作戰(zhàn)難以付諸實(shí)踐。
技術(shù)門檻較高
作為一項(xiàng)前沿技術(shù)，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)存在較高的技術(shù)門檻。其一是飛行控制問題，包括對(duì)多架無人機(jī)的控制和對(duì)飛行中的無人機(jī)蜂群的間距控制。目前，對(duì)單一無人機(jī)的控制仍存在一定技術(shù)難度，對(duì)多架無人機(jī)的控制難度更大。無人機(jī)蜂群在空中飛行時(shí)，相當(dāng)于人為制造了一種復(fù)雜的天空環(huán)境。在攻擊目標(biāo)時(shí)，每架小型無人機(jī)之間還需要互相規(guī)避，使得控制算法的難度加大。另外，無人機(jī)蜂群執(zhí)行的作戰(zhàn)任務(wù)具有復(fù)雜性和不確定性，導(dǎo)致蜂群決策的難度增大，決策過程放慢，進(jìn)而影響到蜂群實(shí)時(shí)協(xié)同等關(guān)鍵行動(dòng)。
其二是信息交互問題。蜂群內(nèi)部通過信息交互方式，使所有無人機(jī)能及時(shí)共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，并對(duì)其他無人機(jī)提出請(qǐng)求或做出回應(yīng)，這對(duì)無人機(jī)蜂群的信息交換能力提出較高要求。一是通信速率要快，二是要抗電磁干擾。目前，無人機(jī)蜂群雖然可實(shí)現(xiàn)成百上千架無人機(jī)編隊(duì)飛行，但這種編隊(duì)飛行總體抗干擾能力較弱，經(jīng)不住導(dǎo)航/通信鏈路被干擾破壞。一旦通信鏈路或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)被摧毀，無人機(jī)之間的協(xié)作將很快“崩塌”，戰(zhàn)斗力將消失殆盡。在俄烏沖突中，雙方均有大量無人機(jī)折損于電子戰(zhàn)。
其三是人工智能問題。蜂群作戰(zhàn)要求無人機(jī)具有較高的自主化與智能化水平，但在現(xiàn)階段乃至今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，無人機(jī)飛行仍需控制站的遠(yuǎn)程輔助，不僅帶來信號(hào)傳輸處理的延遲，而且對(duì)無人機(jī)的飛行控制、編隊(duì)控制、機(jī)站間通信、控制站人員指揮控制能力等都提出較高要求。另外，各無人機(jī)之間必須實(shí)時(shí)互交信息，確保有序飛行，以及任務(wù)分配、目標(biāo)選擇等實(shí)現(xiàn)，這些功能都需要人工智能系統(tǒng)運(yùn)作。而人工智能水平越高，對(duì)機(jī)載計(jì)算機(jī)的能力要求越高，所需能耗也越高，這對(duì)于無人機(jī)蜂群而言又是一大挑戰(zhàn)。
其四是能源問題。能源直接影響無人機(jī)蜂群的機(jī)動(dòng)能力，進(jìn)而關(guān)系到作戰(zhàn)效能。受無人機(jī)蜂群低成本、輕量化和小型化等要求限制，無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性、續(xù)航能力和承載能力相對(duì)較差，從而限制了單架無人機(jī)性能。最理想的情況是無人機(jī)配備低能耗機(jī)載設(shè)備和大容量的儲(chǔ)能電池，但目前距離這一目標(biāo)為時(shí)尚遠(yuǎn)。
其五是載荷問題。受無人機(jī)蜂群的成本限制，單架無人機(jī)的體積、重量和功耗有限，攜帶的載荷有限，導(dǎo)致機(jī)載通信、計(jì)算和存儲(chǔ)能力相對(duì)較低。而載荷性能較低，必然影響到無人機(jī)蜂群的毀傷能力。單一的無人機(jī)很難對(duì)目標(biāo)構(gòu)成致命毀傷，因此需要依靠無人機(jī)蜂群實(shí)施飽和打擊，以達(dá)到擊毀或重創(chuàng)敵方目標(biāo)的目的。
戰(zhàn)術(shù)劣勢(shì)明顯
在以上技術(shù)短板影響下，當(dāng)前蜂群作戰(zhàn)主要存在以下戰(zhàn)術(shù)劣勢(shì)。
速度慢、航程短，增射程與保安全存在兩難。目前，絕大多數(shù)蜂群無人機(jī)采用小型機(jī)體+電驅(qū)螺旋槳設(shè)計(jì)，飛行速度慢，且航程較短。這意味著攜帶無人機(jī)群的發(fā)射載機(jī)必須盡可能地靠近前沿，才能讓無人機(jī)有足夠航程，而這勢(shì)必要求載機(jī)前出至對(duì)方火力威脅范圍內(nèi)。例如，美軍“小精靈”項(xiàng)目使用的是X-61A無人機(jī)，作戰(zhàn)半徑550至900千米，載機(jī)為C-130、B-1B等大型平臺(tái)，因此待投射區(qū)通常較遠(yuǎn)。而“灰山鶉”“郊狼”等小型無人機(jī)航程偏短、飛行速度慢，需要發(fā)射平臺(tái)抵近目標(biāo)區(qū)域投放，發(fā)射區(qū)位置距離任務(wù)目標(biāo)相對(duì)較近。目前國(guó)外普遍認(rèn)為，蜂群無人機(jī)的核心優(yōu)勢(shì)是“蜂群”，擅長(zhǎng)以量取勝的“飽和式”作戰(zhàn)，通過數(shù)量規(guī)模的疊加效應(yīng)，形成局部壓倒性優(yōu)勢(shì)，達(dá)到提高突防概率和摧毀目標(biāo)的目的。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，蜂群無人機(jī)較慢的飛行速度將為敵防空系統(tǒng)“創(chuàng)造”更多攔截機(jī)會(huì)，即使擁有明顯的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，其突防效率也將不可避免地下降。
運(yùn)行中樞“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”復(fù)雜，作戰(zhàn)控制面臨重重難關(guān)。20世紀(jì)90年代末美軍提出無人作戰(zhàn)蜂群戰(zhàn)術(shù)，歷經(jīng)20多年發(fā)展，直到2021年1月成功演示無人機(jī)蜂群突破伯克級(jí)驅(qū)逐艦的“宙斯盾”防空系統(tǒng)，才標(biāo)志著無人機(jī)蜂群戰(zhàn)術(shù)初步成熟。在未來無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)中，成百上千的無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)將對(duì)決策控制系統(tǒng)提出更高要求。每架無人機(jī)都要通過集群算法，完成數(shù)據(jù)收集、匯總，空中編隊(duì)切換與執(zhí)行攻擊指令等一系列任務(wù)。另外，有些國(guó)家還在嘗試研制能夠直接使用強(qiáng)電磁攻擊的反無人機(jī)武器，在無人機(jī)蜂群所處空域?qū)嵤┐疟?，讓機(jī)載電子設(shè)備陷入癱瘓，進(jìn)而使無人機(jī)喪失戰(zhàn)斗力甚至墜毀。高度復(fù)雜的控制系統(tǒng)和日益強(qiáng)大的反制武器，將給無人機(jī)作戰(zhàn)控制帶來更大挑戰(zhàn)。
“空中大腦”突防能力弱，實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用約束多，戰(zhàn)場(chǎng)劣勢(shì)明顯。目前的無人機(jī)在航程超過一定距離后，受地形、磁場(chǎng)、信息傳輸?shù)纫蛩赜绊憰?huì)更大，僅靠地面控制站很難完成任務(wù)。為此，科研人員提出空中指揮所模式，希望通過前移控制站強(qiáng)化對(duì)無人機(jī)的控制。
美軍曾嘗試將直升機(jī)作為空中指揮所的載機(jī)，跟隨無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，但這一設(shè)想遭到否決。因?yàn)橹鄙龣C(jī)升限低、機(jī)動(dòng)性差，在作戰(zhàn)行動(dòng)中無異于“活靶子”。俄羅斯提出兩種方案，方案一是改裝伊爾-76MD-90A大型軍用運(yùn)輸機(jī)，用于大中型察打一體無人機(jī)及無人戰(zhàn)斗攻擊機(jī)的指揮控制，同時(shí)承擔(dān)空中作戰(zhàn)、遠(yuǎn)程空地精確打擊、戰(zhàn)略偵察監(jiān)視等任務(wù)。方案二是改裝米-38中型運(yùn)輸直升機(jī)，負(fù)責(zé)中小型無人機(jī)的指揮控制，主要面向低空、超低空的空地作戰(zhàn)。這些方案的有效性有待驗(yàn)證。
難關(guān)有待打通
目前來看，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)需要打通三道難關(guān)，才能完成作戰(zhàn)任務(wù)。
第一關(guān)，建立“控制中樞”。以母機(jī)作為“蜂窩”，投放一定規(guī)模數(shù)量的無人機(jī)蜂群，進(jìn)行編隊(duì)飛行。母機(jī)的集成控制中樞要將控制指令實(shí)時(shí)、并行地傳輸給多架無人機(jī)，指揮無人機(jī)群完成作戰(zhàn)任務(wù)，對(duì)目標(biāo)實(shí)施精確打擊。目前，這一技術(shù)仍面臨難題。例如，能夠大規(guī)模承載無人機(jī)的平臺(tái)屈指可數(shù)，一架母機(jī)可攜帶的無人機(jī)數(shù)量有限，而無人機(jī)數(shù)量過少，則無法對(duì)敵方進(jìn)行有效打擊。
第二關(guān)，打通“關(guān)鍵鏈路”。在瞬息萬變的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)下，無人機(jī)與控制中樞能否做到緊密聯(lián)通尤為重要。要完成作戰(zhàn)控制，必須及時(shí)準(zhǔn)確地獲取有效目標(biāo)信息，并通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)綗o人機(jī)上，令其作出及時(shí)應(yīng)對(duì)。想要實(shí)時(shí)獲取信息，并通過控制中樞傳輸?shù)矫恳患軣o人機(jī)上，需要數(shù)據(jù)鏈路具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
第三關(guān)，實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)共享”。讓蜂群中每架無人機(jī)更快、更全面地掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，相當(dāng)于擁有更多的“耳目”，有利于在戰(zhàn)場(chǎng)上搶占先機(jī)。然而，在作戰(zhàn)過程中，無人機(jī)絕大多數(shù)時(shí)間在進(jìn)行快速移動(dòng)，通信系統(tǒng)整體上處于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、反復(fù)打破再重組的狀態(tài)，通信質(zhì)量也會(huì)受到影響。同時(shí)，無人機(jī)之間的頻繁通信容易導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)過載，超出系統(tǒng)處理極限，導(dǎo)致重要信息無法及時(shí)傳達(dá)乃至貽誤戰(zhàn)機(jī)。
