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美军小型无人机蜂群作战构想分析

访问次数: 2752 次    作者: 远望智库特约研究员 董琦    发布时间: 2024-01-03

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俄乌战争表明,无人机蜂群作战已经成为现代战争重要的作战样式,对传统防空作战构成了巨大的挑战。美国作为无人机蜂群领域的先驱者与领跑者,作战理念先进,实战能力较强,值得深入研究。

无人机蜂群作战是由多个低成本小型无人机按集群的行动方式,在人的监督控制或交互协同下,利用自身体积小、便于突防等优势,实现多机编组、实时通信、协同作战,从而在战场上执行复杂多变的作战任务。

俄乌战争中,俄军多次通过无人机蜂群实施导弹突防作战,乌军亦在美英等国指导下多次尝试使用无人机蜂群对克里米亚等地的俄军目标实施攻击。2023年7月18日,俄军派出36架无人机蜂群协同多种高精度导弹打击乌克兰敖德萨港口,而乌军亦派出28架无人机攻击俄军克里米亚的军事基地。这些情况表明,无人机蜂群作战已经成为现代战争重要的作战样式,而美国作为无人机蜂群领域的先驱者与领跑者,作战理念先进,实战能力较强,值得深入研究。

一、美小型无人机蜂群作战构想的产生

无人机以其成本低、灵活性强、隐蔽性高、风险系数小等巨大优势,被广泛应用于军事领域。但单架低成本战术无人机受体积、质量以及任务载荷限制,往往难以完成复杂的军事任务。而成百上千架具有自主能力的无人机,通过相互间信息交换和有限的人工干预,模拟生物群体的无中心局部交互、反应式规则和自组织行为,实现单体智能的协同聚集,群体智能的全局涌现,可以形成单个无人机平台所不具有的分布式感知和杀伤能力。此外,由于传统防空系统防空作战成本高昂,小型无人机蜂群作战成本低廉,因此传统防空系统应对小型无人机蜂群作战效费比差,而且传统防空系统对小型无人机蜂群的发现探测打击能力也极其有限,因此,小型无人机蜂群对传统防空作战构成了巨大的挑战。

自2018年起,美军开始对其远海区域防御能力产生兵力投送焦虑。美军认为,兵力投送和区域防御的挑战在于美军在相关区域的大型保障基础设施数量不足,于是提出在多军兵种协同的区域防御战役中,密集运用大量低成本、可回收的无人机构成集群,以取代传统空军为地面作战部队提供空中力量支援,于是“小型无人机蜂群作战”构想开始在美军落地生根,并不断蓬勃发展。这一构想的核心思想是,由大型空中平台搭载并释放大量小型无人机,利用集群自组网能力应对高复杂、强对抗的现代防空系统。采用小批量编队、多作战方向同时突防的方式,以无人机数量优势饱和攻击敌方防空系统,使对手难以兼顾各类威胁,辅以其他防区外进攻武器,既可以只察扰不打,牵制对手作战力量,又可以对敌实施决定性摧毁行动。

美军目前正积极谋划小型无人机蜂群投放战术,并试验多种技术以协同无人机蜂群作战装备,以期在未来冲突中利用小型无人机蜂群作战,并赢得未来战争优势。

美国先后开展了“近战隐蔽自主无人一次性飞机”(CICADA)、“山鹑”(Perdix)微型无人机、“拒止环境下的协同作战”(CODE)、“低成本无人机蜂群技术”(LOCUST)、“小精灵”(Gremlins)和“进攻性蜂群使能战术”(OFFSET)等相关项目。目前,美军在无人机蜂群空中发射回收、侦察监视、拒止环境下的协同作战等关键技术上,皆取得了重大进展,处于世界领先水平。

美军可用于集群作战的小型无人机种类多样,可按十克级(“蝉”)、百克级(“灰山鹑”)、千克级(“郊狼”)、百千克级(“小精灵”)形成量级层次。按照功能作用又可分为诱饵型、侦察型、干扰型和察打一体型。诱饵型用于引诱对手雷达等侦察设备开机或引诱对手进行火力打击从而暴露侦察和火力打击力量位置。侦察型则用于抵近侦察,锁定目标,并进行战斗毁伤效果评估。干扰型则携带各种电子战装备抵近干扰。察打一体型则主要对对手的雷达、通信和指挥控制系统节点进行失能性打击,以小博大,致盲并瘫痪对手整个作战体系。未来几年,美军更多成熟的无人机装备和技术将服役,其实战意义愈加明显,值得高度关注。

二、美军小型无人机蜂群战术运用

(一)使命任务

美军小型无人机蜂群主要执行的作战任务包括侦察、引诱、干扰和打击。

1、侦察。集群中每架小型无人机传感器作用范围半径约为10km,尽管单架无人机传感器作用范围较小,但数量弥补了感知距离,无人机蜂群能够提供广域侦测能力。发射后,无人机分配在预定目标空域,各自在空域内自主巡飞,始终保持与集群间隔,而不进行行为协同,只有当感知到敌方部队后,无人机蜂群快速向敌方部队聚集时,才进行通信交流,防止所有无人机都集中到同一目标上空。在无人机蜂群作战中,敌方的1个目标大约能被15架无人机同时侦测到。每架无人机以17km/min(马赫数0.85)的速度运动,提供不同角度的全方位侦测数据。大批量无人机覆盖作战空域后,就可对对手作战区域进行有效侦察,并将对手目标信息传递给后方指控平台,并由指控平台根据综合情报信息决定下一步行动方案。

除了强大的侦测能力,小型无人机蜂群还可借助搭载的多传感器综合平台和人工智能技术,提供其它平台难以完成的高价值目标与假目标识别能力。美军认为,现代高端战争中,同等实力的对手均有能力设置大量廉价的假目标,通过电磁频谱欺骗消耗作战对手有限的高价值远程精确制导武器。如果无法识别真假目标,打击效能将大幅降低,并且间接促成对手的二次报复打击能力。小型无人机蜂群的抵近侦察能力则为解决真假目标的识别提供了解决方案。通过人工智能赋予的数据处理能力,无人机蜂群可识别目标是真正的高价值目标还是假目标诱饵。辨别结果通过通信网络发送给离目标最近的、最适合的武器平台以直接发动攻击,有效缩短了打击链长。

2、引诱。小型无人机蜂群中可根据需要部署诱饵型无人机,这种诱饵型无人机可通过模拟母机的飞行状态、雷达反射面,用“自我牺牲”的方式引开敌方雷达、导弹或战机的追踪。它能模拟战斗机或轰炸机飞行编队的雷达信号,诱敌出击并损耗其高价值防空武器。目前美军较为成熟的诱饵型无人机为小型空射诱饵(MALD),单价在13到30万美元之间,价格很低。目前美空军现役飞机基本都具有挂载小型空射诱饵(MALD)的能力,美海军亦在研发其海军型号的小型空射诱饵(MALD-N)。美军正在开发一种新的小型空射诱饵MALD-J,可集成到“捕食者”B和MQ-9“死神”无人机上,可大量释放将形成低成本集群作战能力。截至目前,美空军至少已有3000多枚微型空射诱饵服役,并且还在不断提升采办规模,其性能同样也在不断提升。

3、干扰。小型无人机蜂群还可加载电子干扰装备,执行防区内干扰任务。一方面,小型无人机可搭载小型雷达干扰机,在精确制导武器发起攻击前对对手防空系统进行抵近致盲干扰,为导弹突防创造条件。另一方面,小型无人机还可携带电磁脉冲炸弹,飞抵相关区域后,精准引爆,瘫痪对手相关区域的电子信息装备。

4、打击。小型无人机蜂群以大批量密集部署方式置于作战空域后,通过发挥无人机蜂群的数量优势,全面覆盖作战区域,发现并筛选出高价值目标,可引导最近的武器系统执行打击任务。通过网状密集部署的空中无人机蜂群完成识别和导引任务,取代传统空中力量支援的“发现-识别-导引-打击”的长杀伤链,实现“以网代链”的变革,缩短打击弧长,提高空中支援的抗干扰和抗挫能力。

此外,亦可在小型无人机蜂群中部署装有战斗部的无人机,直接对目标实施打击。由于小型无人机携弹量有限,因此其打击对象一般为对手雷达、通信、指控节点或电子战装备,一般也不是彻底炸毁目标,而是通过有限的火力打击使其失能或一定时间内无法工作,从而利于传统武器或飞行编队的突防。

(二)与有人作战飞机的协同

美军无人机蜂群作战构想的一个重要方面,是将无人机蜂群与有人作战飞机一起使用。有人作战飞机主要对无人机蜂群进行直接指挥控制,以减少指挥控制传递层级,减少对手电子干扰威胁。这类有人作战飞机主要包括F-35、F-22、B-2、B-21等隐身飞机,是大国对抗中面对高端对手电磁频谱威胁的一种较为理想的应对方式。目前与有人作战飞机进行协同作战的无人机主要是隐身无人侦察机和察打一体无人机,其典型代表分别为RQ-180隐身无人侦察机和XQ-58A“女武神”忠诚僚机。

RQ-180隐身无人侦察机将充当防区内作战平台的网络节点和信息网关。RQ-180可对从F-35和B-21的MADL数据链以及F-22的隐形飞行内数据链(IFDL)等系统所收集的视距数据链数据(IFDL无法直接与MADL通信)进行融合,再以其专有的数据链波形将所融合的数据重新分配给相应的作战平台,从而为打击平台提供目标位置、状态与相关传感器数据。这将大幅提升F-35与F-22等不兼容作战平台的互通能力以及超视距作战能力,再配合战略轰炸机与隐身轰炸机,所具备的大型目标纵深打击能力不容小觑。

作为F-35的忠诚僚机,通常6架XQ-58A“女武神”与1架F-35组成编队,XQ-58A无人机可携带多达4枚约113kg重的GBU-39/B型小直径精确制导炸弹,辅助F-35执行攻击任务。XQ-58A还可携带并发射多型小型自主式无人机系统,为F-35与XQ-58A作战编队的情报收集和侦察、反无人机、电子战与打击能力提供对敌防空火力压制支持。

(三)兵力投送

受单架小型无人机飞行距离限制,因此,大批量小型无人机的前沿投送将成为关键问题。美军设想采用以下方式实现前沿投送:

1、大型运输机远程投送。采用C-130等大型运输机在抵达潜在作战对手防空识别区边沿时,释放大中型无人机;大中型无人机在预定位置再大批量释放低成本小型无人机蜂群,小型无人机蜂群在对手防区内执行作战任务。

2、隐身战机穿透性投送。采用B-21隐身轰炸机或F-35隐身战斗机携带隐身“忠诚僚机”突入到对手防区,再在作战任务边缘批量释放投送小型无人机执行作战任务。

3、海上舰船及无人潜航器投送。在“海德拉”、“有效载荷”等无人潜航器内预置小型可消耗无人机,然后通过商用舰船作为母舰,在对手防区外投放无人潜航器,无人潜航器潜入对手近海防区后,美军远程将之激活,并指令小型可消耗无人机在对手近海及海岸执行侦察、目标定位和巡飞打击任务。

4、敌特渗透预先布置。预先在潜在作战对手防区内布置特战人员,或使用特战人员渗透,在对手关键雷达、通信和指控目标区域附近释放批量小型无人机,执行对防空系统的击杀任务。


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