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[科普中國(guó)]-無(wú)人機(jī)鋪天蓋地出動(dòng)的蜂群戰(zhàn)術(shù)有多厲害

科普中國(guó)軍事科技
原創(chuàng)
聚焦強(qiáng)軍興軍實(shí)踐 助力全民國(guó)防教育
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戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐表明,兵力的數(shù)量和質(zhì)量同等重要,數(shù)量與質(zhì)量之間是相互彌補(bǔ)和相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。在國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)、軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備過(guò)程中,如何做到數(shù)量和質(zhì)量之間的平衡,是科學(xué)也是藝術(shù)。

早在進(jìn)化階段,人類就從動(dòng)物界學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)到,集群作戰(zhàn)可發(fā)揮出遠(yuǎn)超個(gè)體累加的戰(zhàn)斗力。自有組織的戰(zhàn)爭(zhēng)和武裝沖突出現(xiàn)后,根據(jù)任務(wù)需求、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和威脅特征,采用合理的兵力編組形式,通過(guò)更高效的戰(zhàn)場(chǎng)協(xié)同,可以更好地實(shí)現(xiàn)集群作戰(zhàn)的規(guī)模效應(yīng)。

隨著無(wú)人機(jī)、自主系統(tǒng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代前沿科技領(lǐng)域的迅猛發(fā)展并基于其研究成果,美軍正在研發(fā)無(wú)人機(jī)“蜂群”戰(zhàn)術(shù),由大型空中平臺(tái)搭載和釋放大量的無(wú)人機(jī),編成戰(zhàn)斗集群,無(wú)人機(jī)群自主協(xié)同,實(shí)現(xiàn)飛行控制、態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)分配和智能決策,依靠整體戰(zhàn)斗力,應(yīng)對(duì)復(fù)雜、強(qiáng)對(duì)抗、高度不確定的空戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

大量無(wú)人機(jī)編組、集中使用的戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)是明顯的,正如蜂群的威脅要遠(yuǎn)大于幾只馬蜂。

蜂群戰(zhàn)術(shù)依靠數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)

美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)辦公室發(fā)布的《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)路線圖(2005-2030)》指出,2025年后,無(wú)人機(jī)將具備集群戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知和認(rèn)知能力,能夠完全自主和自行組織作戰(zhàn)。近年來(lái),美軍通過(guò)項(xiàng)目、計(jì)劃和作戰(zhàn)概念驅(qū)動(dòng),進(jìn)行了大量的相關(guān)研究、試驗(yàn)和演示驗(yàn)證。

美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)實(shí)施的“小精靈”項(xiàng)目,就是把具備自主協(xié)同和分布式作戰(zhàn)能力、可回收的小型無(wú)人機(jī)組成蜂群,執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察、壓制防空系統(tǒng)、電磁戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)和其他可拓展的任務(wù),減小造價(jià)高昂的多用途有人空中平臺(tái)在強(qiáng)對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)降低作戰(zhàn)使用成本,提高戰(zhàn)術(shù)使用靈活性。通用原子公司為“小精靈”項(xiàng)目研發(fā)的無(wú)人機(jī),質(zhì)量大約320公斤,可由大型空中平臺(tái)或“死神”無(wú)人機(jī)搭載、發(fā)射。

美國(guó)國(guó)防部戰(zhàn)略能力辦公室(SCO)為蜂群戰(zhàn)術(shù)研發(fā)的“山鶉”微型無(wú)人機(jī),依據(jù)商用標(biāo)準(zhǔn),由3D打印部件組裝而成,適合快速制造,成本低廉,一次性使用,可由戰(zhàn)斗機(jī)搭載和發(fā)射。它可以在空中自行編組,自主協(xié)同作戰(zhàn),已完成500余次飛行測(cè)試,包括由一架F-16戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射了20架“山鶉”無(wú)人機(jī)?!吧靳嚒睙o(wú)人機(jī)蜂群適合對(duì)空中目標(biāo)發(fā)動(dòng)飽和攻擊,具有很大的作戰(zhàn)成本優(yōu)勢(shì)。

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)啟動(dòng)了“編群戰(zhàn)術(shù)空間”計(jì)劃,研究了無(wú)人機(jī)之間的協(xié)同作戰(zhàn),包括偵察、搜索與跟蹤、電子戰(zhàn)、心理戰(zhàn)、對(duì)地打擊、戰(zhàn)術(shù)牽制等,演示驗(yàn)證了12架無(wú)人戰(zhàn)機(jī)的自主協(xié)同飛行、搜索和模擬打擊。此外,在AFRL的“協(xié)同空域作戰(zhàn)”概念中,提出了無(wú)人機(jī)接受有人機(jī)的指揮控制,與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn),可執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù),如目標(biāo)識(shí)別、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估、制空、跨平臺(tái)聯(lián)合制導(dǎo)等。

美國(guó)海軍研究局(ONR)開展了“低成本無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)”項(xiàng)目,完成了40秒鐘內(nèi)在海上連續(xù)發(fā)射30架無(wú)人機(jī)以及無(wú)人機(jī)群的編組和機(jī)動(dòng)飛行試驗(yàn)。項(xiàng)目采用的陸基或艦基多管發(fā)射裝置,可以每秒一架的速度發(fā)射上百架小型無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)群可執(zhí)行巡飛、情報(bào)、吸引火力、通訊干擾等任務(wù)。無(wú)人機(jī)由雷神公司研制,成本控制在1萬(wàn)美元,質(zhì)量在6公斤左右,一次性使用,能夠搭載多種有效載荷。

研發(fā)X-47B艦載無(wú)人戰(zhàn)機(jī)的諾斯羅普·格魯曼公司提出構(gòu)想:15架X-47B自組織編隊(duì)飛行,空中加油后續(xù)航時(shí)間達(dá)50個(gè)小時(shí),作戰(zhàn)半徑1750海里,可執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察、巡邏、對(duì)陸海攻擊等任務(wù),提高航母在強(qiáng)對(duì)抗的海戰(zhàn)場(chǎng)的安全性和生存力,降低有人艦載機(jī)執(zhí)行此類任務(wù)時(shí)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)提高任務(wù)成功率。

但是,X-47B造價(jià)高,航母搭載數(shù)量有限。X-47B性能先進(jìn),也更適合與有人機(jī)組成小規(guī)?;旌暇庩?duì),協(xié)同作戰(zhàn)。

蜂群戰(zhàn)術(shù)主要用于進(jìn)攻作戰(zhàn)

蜂群無(wú)人機(jī)的載彈量小,更適合打擊防空反導(dǎo)系統(tǒng)或有防空反導(dǎo)保護(hù)、無(wú)堅(jiān)固掩體防護(hù)的海上或陸上的“軟”目標(biāo);若與少量大威力的巡飛彈配合使用,則可對(duì)保護(hù)嚴(yán)密、防護(hù)堅(jiān)固的關(guān)鍵目標(biāo)構(gòu)成非常嚴(yán)峻的威脅。

將蜂群戰(zhàn)術(shù)用于陸上或海上目標(biāo)防御,因蜂群無(wú)人機(jī)的航速、飛行高度、機(jī)動(dòng)性、有效載荷能力等性能參數(shù)不盡如人意,難以有效攔截來(lái)襲的高速戰(zhàn)機(jī)或巡航導(dǎo)彈。

不過(guò),若蜂群無(wú)人機(jī)搭載電磁干擾裝置或定向能武器,就可具備一定的攔截能力,自身還可作為假目標(biāo)或誘餌實(shí)施干擾,非常適合應(yīng)對(duì)飽和導(dǎo)彈攻擊。在這種情況下,為具有良好的防御效果,要求無(wú)人機(jī)蜂群能夠做到快速發(fā)射和迅速編組,對(duì)其戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、協(xié)同控制等方面的能力也會(huì)有更高的要求。

國(guó)外有設(shè)想:將無(wú)人機(jī)蜂群戰(zhàn)術(shù)用于反潛。反潛無(wú)人機(jī)一般要求能夠重復(fù)使用。自然,相比水面艦艇、反潛直升機(jī)和固定翼反潛機(jī),分布式的大量無(wú)人機(jī)可同時(shí)搜索更大面積海域。但是,無(wú)論是聲學(xué)或非聲探潛設(shè)備,其探測(cè)能力都與設(shè)備的功率、質(zhì)量等參數(shù)成正向變化關(guān)系,因此,蜂群無(wú)人機(jī)的探潛能力將會(huì)非常低下。

蜂群戰(zhàn)術(shù)適合攻潛,在有目標(biāo)指示的前提下,能夠填補(bǔ)反潛導(dǎo)彈(或魚雷)與火箭深彈之間的射程空白。蜂群無(wú)人機(jī)的數(shù)量遠(yuǎn)超反潛導(dǎo)彈和魚雷,造價(jià)又低得多。更重要的是,無(wú)人機(jī)蜂群可在飛行過(guò)程中接受對(duì)疑似水下目標(biāo)的重新定位,在大幅提高攻潛效率的同時(shí),攻潛成本也會(huì)急劇下降。

使用水下航行器(UUV)組成水下蜂群用于反潛,目前看來(lái)更具可行性,也更有前途。相比無(wú)人機(jī),由于反潛型UUV與被探測(cè)潛艇同處海水介質(zhì)環(huán)境中,更有利于戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知,探潛和攻潛的效能更高。在此發(fā)展方向上,保障UUV續(xù)航力的能源與推進(jìn)、水下遠(yuǎn)距離通信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)尚需取得突破。

無(wú)人機(jī)與反無(wú)人機(jī)技術(shù)是相伴相生發(fā)展的。近些年來(lái),基于動(dòng)能和非動(dòng)能的反無(wú)人機(jī)技術(shù)都得到了快速發(fā)展。實(shí)際上,雖然無(wú)人機(jī)的隱身性能好、目標(biāo)小,但速度低、機(jī)動(dòng)性和自衛(wèi)能力差,因此發(fā)現(xiàn)后不難攔截。

但如果大量無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)集群進(jìn)攻,可使當(dāng)前任何防空反導(dǎo)系統(tǒng)的探測(cè)、跟蹤和攔截能力迅速飽和,且少量無(wú)人機(jī)的損失不會(huì)影響無(wú)人機(jī)群的整體作戰(zhàn)能力。高度智能化的無(wú)人機(jī)群能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì),自行組織作戰(zhàn)計(jì)劃,自主分配進(jìn)攻任務(wù),攜帶多種類型彈藥,聯(lián)合進(jìn)行電磁壓制、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)、釋放假目標(biāo)、多角度多方向打擊,防御難度極大。更重要的是,進(jìn)攻一方與防御一方的作戰(zhàn)成本不成比例。

反蜂群戰(zhàn)術(shù)的指導(dǎo)思想是“搗毀蜂巢”

隨著隱身戰(zhàn)機(jī)、高性能防空反導(dǎo)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程打擊武器、電磁戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的發(fā)展,??諔?zhàn)場(chǎng)的對(duì)抗強(qiáng)度快速提高、作戰(zhàn)環(huán)境迅速惡化,空襲和反空襲的難度都在急劇增大。這種形勢(shì)不但催生了無(wú)人機(jī)蜂群戰(zhàn)術(shù),同時(shí)也應(yīng)作為研究和思考反無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的起點(diǎn)。

搗毀蜂巢,要比四處捕捉馬蜂容易得多。反蜂群作戰(zhàn),立足點(diǎn)應(yīng)放在摧毀或拒止無(wú)人機(jī)搭載平臺(tái)上。

無(wú)人機(jī)群的整體作戰(zhàn)能力與編成無(wú)人機(jī)的數(shù)量、尺寸、質(zhì)量、性能是正向變化關(guān)系。蜂群編成選用小型無(wú)人機(jī),雖然可實(shí)現(xiàn)同樣的空中平臺(tái)搭載更大數(shù)量,但在航程、航時(shí)、航速、傳感器、打擊武器等方面,小型無(wú)人機(jī)難以滿足要求,這種狀況在未來(lái)中短期內(nèi)依靠技術(shù)進(jìn)步難以扭轉(zhuǎn)。由“捕食者”、“死神”、X-47B、“全球鷹”等無(wú)人機(jī)就可以看出,作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)大型化是趨勢(shì)。

為保證無(wú)人機(jī)群的編成數(shù)量,只能在無(wú)人機(jī)性能上作出讓步,目前,均選用小型或微型無(wú)人機(jī),并主要由大型空中平臺(tái)搭載。例如,“小精靈”項(xiàng)目采用C-130這類遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)或B-52H這類戰(zhàn)略轟炸機(jī)來(lái)搭載、釋放和回收無(wú)人機(jī)。

此外,還有使用大型飛艇作為無(wú)人機(jī)群搭載平臺(tái)的設(shè)想。飛艇滯空時(shí)間長(zhǎng)、有效載荷大、飛行高度高,可搭載更多和更大型的無(wú)人機(jī),但其機(jī)動(dòng)性、自衛(wèi)能力、隱身性能均較差,需在敵防區(qū)外活動(dòng),但這對(duì)其搭載的無(wú)人機(jī)性能提出了更高要求。

無(wú)人機(jī)群搭載平臺(tái)與目標(biāo)的距離必須處在無(wú)人機(jī)的航程內(nèi),才能釋放無(wú)人機(jī),而小型無(wú)人機(jī)的航程往往要小于現(xiàn)代先進(jìn)防空反導(dǎo)系統(tǒng)的探測(cè)距離,這就給先行摧毀無(wú)人機(jī)群搭載平臺(tái)提供了較大的時(shí)間窗口,實(shí)際上,這可能也是防御一方僅有的機(jī)會(huì)。

C-5和C-130遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)、B-52H戰(zhàn)略轟炸機(jī)這類大型空中平臺(tái)的隱身性能不佳。B-1B、B-21這類隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)雖然適合,但沒有必要作為無(wú)人機(jī)群搭載平臺(tái),因?yàn)槠淇蓴y載大量防區(qū)外發(fā)射的遠(yuǎn)程高精度制導(dǎo)彈藥,隱蔽突防后并實(shí)施精確打擊,效能和效率更高。

無(wú)人機(jī)蜂群戰(zhàn)術(shù)要想在強(qiáng)對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)條件下具備實(shí)戰(zhàn)價(jià)值,或者要在無(wú)人機(jī)的航程上取得突破,或者要在機(jī)載武器和傳感器的小型化上取得突破,或者要在無(wú)人機(jī)群搭載平臺(tái)的隱身性能上取得突破,但這些都不是在未來(lái)中短期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的。

目前,“小精靈”項(xiàng)目進(jìn)入第二個(gè)實(shí)施階段,旨在研發(fā)可在距離目標(biāo)560公里之外釋放、飛行高度在6100米至9100米、巡飛時(shí)間大于1個(gè)小時(shí)的蜂群無(wú)人機(jī)。若再考慮到有效載荷的因素,這類蜂群無(wú)人機(jī)應(yīng)歸屬到中型無(wú)人機(jī)了。

(李大鵬 作者單位:海軍工程大學(xué))

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