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以後無人機都「集團衝鋒」了,地面部隊怎麼辦?俄軍方法簡單粗暴

2017年2月6日,美國「超級碗」中場秀,無人機編隊在賽場上空組成英文商標「Intel」,這是一次無人機集群技術的展現

【軍武次位面】作者:liutang2020

2001年10月,美國的「捕食者」無人機在阿富汗使用空地導彈打擊地面目標。這是無人機首次應用於對地面目標實施精確打擊。當大型無人機成為空軍的重要組成部分時,中小型無人機正在被給予重視,特別是在智能化建設中,通過高密度、高協同的集群實施進攻或防禦,逐漸形成了新的無人機戰術。而這種以中小型無人機為主體的作戰集群,對傳統的地面(水面)防空作戰構成了挑戰。

現在我們都知道無人機「蜂群戰術」,這個概念是美國人提出的。美國在近年來有條不紊地進行自己的無人機集群戰術的探索。例如美國國防高級研究計劃局(DARPA)、美國海軍研究實驗室等機構對無人機集群技術的探索和應用,已經發展出「小精靈」(Gremlins)項目、拒止環境中協同作戰項目(CODE)、「山鶉」(Perdix)微型無人機項目、低成本無人機集群技術項目(LOCUST)等。

「小精靈」無人機項目作戰示意圖

上述項目中,「小精靈」項目作為空中可回收無人系統,正在進行載機平台的空中快速發射和回收,以及載機平台的指揮控制和集群內部信息協同共享的概念驗證飛行演示;拒止環境中協同作戰項目旨在以含有協同演算法的模塊化軟體保證無人機編隊的有序行動,重點是發展無人機協同作戰的自主能力,通過協同演算法來擴展無人機任務類別,和通過信息共享來利用無人機個體,提升集群智能自主能力,建成智能集群無人機協同作戰體系架構。

「山鶉」項目進展很快,2017年1月,由3架F-18戰鬥機空中釋放103架「山鶉」無人機,無人機集群進行了共享信息決策和編隊飛行試驗;美國海軍則在2016年,進行了30秒發射30架「郊狼」無人機的飛行技術驗證,測試低成本無人機集群技術項目,該項目旨在測試小型摺疊翼無人機多平台快速發射、自適應及自主協同、攜帶各類偵察和攻擊載荷,以數量形成絕對壓倒優勢戰勝對手。

「郊狼」無人機快速發射試驗(LOCUST項目),這種無人機可進行地面、空中和水上多種平台發射

我國也在進行無人機智能集群技術的探索,2016年和2017年,中國電子科技集團公司(下稱中國電科)分別進行了67架和119架無人機固定翼無人機集群飛行試驗,演示了無人機集群的編隊起飛、自主集群、分散式廣域監視、感知與規避等。而在2018年,中國電科舉辦「智能無人機集群系統挑戰賽」,對全自主無人機進行密集編隊飛行、協同偵搜攻擊、自主回收與空中受油等方面測試,為空軍探索智能無人機集群技術和戰術。

無人機集群技術正在改變戰爭。首先它成本低,輕量化、小型化無人機的單價,比有人駕駛飛機以及大型輪式起降無人機要低太多,用3D列印部件組裝可快速批量製造。成本低帶來的是數量優勢,無人機集群的高密度、大規模,使其能夠在廣域範圍實現分散式或集群化行動,可進行偵察、情報監視和攻擊任務。這是無人機集群技術所實現的「低標準」。

但是「低標準」不等於「低水平」。這裡舉最近的例子:2018年1月,俄羅斯在敘利亞的赫梅米姆和塔爾圖斯軍事基地,遭到了自殺式無人機襲擊。俄軍通過軟硬兩種殺傷手段,攔截了全部的13架無人機。襲擊俄軍基地的無人機製作簡單,攜帶簡易炸彈,以遠程遙控和GPS導航引導飛行,但是這次襲擊不能視為無人機集群戰術(或「蜂群戰術」)的體現,而只是一次無人機簡單群襲作戰,原因在於其沒有實現「集群智能」。

俄軍展示在敘利亞攔截的自殺式無人機,這種無人機構造簡單、成本低廉,不過達不到「蜂群戰術」的要求

無人機集群技術的核心優勢,在於以成本低的單體組成數目大的群體,而這個群體通過人工智慧、數據挖掘和深度學習,達到智能集群的程度。這種智能集群基於開放式體系架構綜合集成構建,能夠在廣域戰場上實現情報、監視、偵察和多目標攻擊等任務,具備高效的任務規劃和自主態勢感知,不同類型無人機間能進行實時信息共享和編隊交互協同,集群能以數量和智能優勢,對敵方進行行動。

智能集群的分散式架構,需要一套複雜的網路系統來連接每一個不同個體的無人機,保證不同無人機間信息的實時共享和不同任務搭配,單體的作用很有限,不擔心單個無人機節點被摧毀對整個集群的影響;智能集群由多種無人機構成整體,各無人機的機載感測器,通過機體間數據鏈進行協同,獲得更廣域的全面感知,從而協同探測外部環境和互相感應。由此帶來的信息優勢,又建立起決策優勢,提升集群的整體優勢。

在作戰中,無人機智能集群將讓指揮官獲得以下優勢:首先,分散式架構讓無人機集群在廣域戰場上,利用各種無人機、多種感測器進行協同探測,實施全方位的情報偵察和監視;無人機集群可以作為支援力量或先鋒部隊,對敵人進行誘敵、干擾、欺騙、佯攻等,使敵方面臨更複雜的局面,暴露和消耗敵方火力,增加敵方額外負擔;依託數量和智能優勢,對敵進行超飽和攻擊,突破敵防空體系,對敵目標實施精確打擊。

「蜂群戰術」示意圖,包括無人機集群的空中投放和回收、自組網、多任務編隊行動,集偵察、干擾和攻擊一體

不過,無人機集群並非沒有弱點:作為集群的個體,無人機智能化程度低、探測能力弱、航程短、速度慢、機動性差,而現有技術還不能解決上述問題。但是無人機集群作為整體行動,仍比現有的僅能簡單編組的大型無人機編隊更高效,在人機協同上更有優勢。並且智能集群不局限於空中行動,陸地和海洋同樣是智能集群發揮作用的戰場。

無人機集群戰術的出現,在目前受影響最大的是防空作戰。現有的防空戰術和對空武器裝備,主要針對的是有人駕駛飛機、導彈等高價值目標,高成本的對空武器對陣低成本的無人機集群,形成了「大炮打蚊子」的局面;同時,高密度的無人機集群編隊行動,讓現有的對空武器在火力密度和抗飽和能力上倍感壓力。此外,無人機個體體積小、廣域分布讓探測識別和攔截更加困難,無人機集群的智能化察打能力又對防空武器的生存構成威脅。

不過,矛與盾的鬥爭是互相促進的。無人機的應用催生了反無人機系統的發展,而針對無人機集群的防空戰術也在探索中。前面提到的俄軍在敘利亞挫敗自殺式無人機群襲戰術中,俄軍分別動用了電子戰設備和「鎧甲」S1彈炮合一防空系統,實施軟硬殺傷兩種手段,取得了非常好的效果。而對付無人機集群戰術,地面或水面防空也仍可以進行軟硬殺傷攔截。

在敘利亞保護防空導彈系統的俄軍「鎧甲」S1彈炮合一系統,具有火力強、攔截面廣的優勢,攔截無人機集群很有效

軟殺傷對抗無人機集群,就是技術的對抗。就目前而言,電子戰是對付無人機集群的有效手段,以電子對抗裝備來干擾、阻塞、欺騙和壓制無人機的遙控通信和導航信號,從而破壞其集群作戰能力。硬殺傷則來的痛快一些,與無人機集群的交戰發生在近距離時,類似「鎧甲」S1這類的彈炮合一防空系統具備強火力密度的優勢;以微波、激光武器為代表的定向能武器,在反無人機上也有不錯表現,如美國雷聲公司正在進行著高功率微波武器和高能激光武器反無人機試驗。

美國雷聲公司進行測試的高功率微波武器

就未來的針對無人機集群的防空作戰而言,軟硬兩種殺傷手段的結合很重要,形成體系對抗總比單打獨鬥好。對防空系統進行智能化建設十分重要,能夠有效提升從探測到攔截的整體能力。防空火炮、地空導彈等動能武器,在降低彈藥成本的同時,應以通用化、模塊化建設適當增強火力密度,使火力單元能夠應對包括集群襲擊在內的不同空中威脅。

(完)

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