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美军直升机与无人机蜂群协同作战使用分析

2020-03-25 09:32 性质:转载 作者:李五洲 来源:《军事文摘》
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直升机具有反应速度快、突击能力强、使用范围广等优势,较固定翼飞机对气象条件要求低,对固定机场依赖程度小,野战生存能力强,可担负立体攻击、快速机动、垂直...

直升机具有反应速度快、突击能力强、使用范围广等优势,较固定翼飞机对气象条件要求低,对固定机场依赖程度小,野战生存能力强,可担负立体攻击、快速机动、垂直机降、勤务支援等多种任务,是陆军重要空中力量。无人机蜂群与直升机结合,开展有人直升机/无人机蜂群协同作战,一方面可拓展直升机作战任务范围、提升作战突袭效果、降低人员装备风险,另一方面可拓展无人机蜂群使用范围、增强无人机蜂群使用灵活性,获得装备“1+1>2”的作战效果。

美军直升机无人机蜂群协同作战

美军无人机蜂群特点鲜明

多架无人机共同使用时,可以用无人机编队、无人机集群、无人机蜂群等概念描述,三者概念相近,涵义有一定区别。

无人机编队是指两架以上无人机在空中按规定的间隔、距离和高度差组成的编队。无人机编队成员间的间隔、距离与高度差通常较有人机编队成员要求宽松、灵活,无人机也可与有人战斗机、有人直升机等飞行器组成混合编队。

无人机集群通常是由遂行同一任务、受统一指挥并保持视距联系或战术联系的若干无人机编队、或无人机编队与无人机组成的无人机编组。

无人机蜂群通常指由较多数量无人机组成、遂行同一任务、具有较高自主和协同能力的无人机编队,多采用微小型无人机。

大中型无人机功能相对完备,即使编队方式使用,同时出动数量也有限,少见几十架共同执行任务;单架微小型无人机性能相对单一,采用编队方式使用可以利用数量或组合弥补性能单一的短板,更重要的是可以利用低探测性和数量多等特点获得非对称优势。因此,编队协同多以大中型无人机研究为主,无人机蜂群则是数量较多的微小型无人机组成的无人机集群,以较大数量规模集体行动,为具有较高智能的无人机集群。

微小型无人机初级编队门槛比较低,具有一定无人机技术能力和制作能力的组织或个人,利用消费级无人机就可组织一定规模的无人机蜂群,出于恶意方式使用越来越容易;但面向军事用途的高自主、高协同、高智能特征无人机蜂群研发,仍以各国军方为主。

对外公开的无人机蜂群研究主要是美军的“小精灵”“低成本无人机集群技术”“微型无人机高速发射演示”“近战隐蔽一次性自主无人机”等项目,分析上述项目无人机蜂群具有鲜明的作战特点。

飞行中的郊狼无人机

体积小载荷有限已公开无人机可按十克级(蝉无人机)、百克级(山鹑无人机)、千克级(郊狼无人机)、十千克级、百千克级(小精灵无人机)形成量级层次;整体来看,无人机蜂群以微小型无人机为主,大多体积小、重量轻,便于大规模空中投放;可探测性低,便于隐蔽作战、突防使用;可携带载荷重量有限,通常飞行具有受限、工作时长受限。

如“低成本无人机‘蜂群’技术研究”项目郊狼无人机为机翼和螺旋桨可折叠,长0.79米,高度0.3米,翼展1.47米,重5.4〜6.4千克、载荷1.8〜2.7千克;“微型无人机高速发射演示”项目山鹑(Perdix)无人机为全复合材料、锂电池推进一次性微型无人机,长约16.5厘米,翼展30厘米,重0.3千克;“近战隐蔽一次性自主无人机”(CICADA,蝉)为一次性微型无人机,机身3D打印,自身无动力,单机65克甚至更轻。

数量多体系生存无人机蜂群无人机数量多,蜂群整体体系化生存,不依赖单机个体存在,不依赖个别节点运行;作战使用中部分无人机被摧毁或功能丧失,蜂群整体功能减弱有限,个别无人机损伤蜂群整体仍能保持功能完备,较多无人机损伤时蜂群整体功能可能遭到削弱,但仍可保持相对完备。

如蝉无人机可携带天气、温度、湿度、气压传感器或声学探测、生化探测等微型电子设备,由空中平台“布撒”投放,降落地面后通过数据链互连成自组织网络,在指定区域形成稳定的“无人探测蜂群”,部分蝉无人机毁伤,蜂群仍能开展区域探测功能。

组合化功能搭配 无人机蜂群借助数量优势组合多种载荷,可以实现但不限于预警探测、广域监视、前沿侦察、电子对抗、饱和攻击、战术诱饵、主动防御、网络战等多种功能;无人机蜂群数量多、任务载荷多样性,组合搭配灵活性,战术应用具有很大创新空间。

如可参照小精灵无人机空中平台防区外发射,快速渗透进入敌防区,携带侦察、监视或电子战载荷,分布式协同遂行任务;若在任务载荷中配备目标特征模拟装置可以模拟假目标实施诱骗干扰,配备电磁干扰装置或定向能武器就可具备拦截能力,已有公开报道美军特种作战司令部计划借助蜂群无人机开展心理战。

自组织智能协同无人机蜂群通过有限智能个体的协同合作体现为集体智能,可实现自主编队,甚至分组避障,部分毁伤条件下重构编队,如山鹑无人机可集体决策、自修正和自适应编队飞行。目前蜂群无人机多采用链路控制飞行或GPS导航飞行,随着图像导航、自主重构等技术成熟应用,无人机蜂群将会更加智能化,抗摧毁、抗干扰性更强。

在低空和超低空领域更能发挥直升机的性能优势

美军直升机与无人机协同作战模式

直升机通过旋转翼面获得升力,通过调整转速改变升力,并为直升机提供前进动力,特有的升力方式使得直升机可以垂直起降、悬停、侧飞和后飞,在作战使用中具有以下优势。第一,直升机擅长低空、超低空飞行,目前直升机最大飞行高度都在4000米以下,就战术技术性能而言,在低空超低空领域更能发挥直升机的性能优势,有利于遂行低空超低空突击任务,可利用地形、高大树木或建筑物等掩护隐蔽作战,纵深突击作战能力强。第二,直升机不依赖机场跑道,机动性强,能快速准备、快速机动,可在短时间内对敌实施快速攻击,然后迅速脱离。

直升机特有升力方式也给作战使用带来隐患:一方面体现在飞行高度低、速度慢,直升机作战多在低空或超低空,高度一般在10〜300米,时速300千米以下,噪声较大,距离6〜7千米左右可目视或光学器材发现,常规武器如机枪、火炮、火箭筒等均能对直升机造成威胁;另一方面表现在自身防护能力弱,即使对于增加了底部装甲厚度的武装直升机,23毫米以上口径弹药即可将其击穿或摧毁,尾梁、尾桨、旋翼等防护较弱部位,常规步兵武器即能对其造成严重损伤,杀伤力更强的防空导弹对直升机更是致命威胁。此外,直升机还存在航程受限、战斗暴露时间长、易受恶劣气候影响、空中受弹面积大等弱点。

由于上述隐患,通常战术原则要求,直升机进入区域,必须有地面兵力或火力为其提供有效低空掩护;这给直升机作战使用带来了局限性,无人机蜂群与直升机的组合,特别是直升机载无人机蜂群,可充分发挥两者长处,协同作战实现两者单一使用无法达到的效果。

有人直升机与无人机蜂群协同,无人机蜂群可携带各类探测设备,能够进行信息处理、导航和通信,执行侦察、通信、电子干扰和火力攻击等任务。

渗透侦察 无人机蜂群以微小型无人机为主,在有人直升机与无人机蜂群协同作战中,可发挥其低噪声、低探测、低空/超低空飞行等特性,可有效突破敌方防空体系,渗透潜入敌方重点、要害区域,利用各种侦察探测设备分布协同开展前沿侦察、监视,为后方超低空飞行直升机提供前方高时效性情报。可参照小精灵无人机可从防区外发射,实施快速渗透侦察;蝉无人机可以无线电静默滑翔飞行3.5倍投放高度,落地后隐蔽组网侦察。

协同突防敌防空火力威胁较大时,无人机蜂群与有人直升机协同突防,一种方式是无人机蜂群可做大规模空中入侵佯动,吸引敌防空火力,直升机在敌防空火力探测饱和或间隙超低空快速突防;另一种方式是无人机蜂群组合携带探测设备和攻击弹药,探测到敌防空火力后,或自主自杀式攻击敌探测雷达、防空火力等部位,为直升机突防清除威胁。在用郊狼无人机蜂群模拟突防宙斯盾系统中,若将8架增加到20架、50架,则将有更多数量无人机突破宙斯盾系统。

灵活干扰利用直升机超低空飞行突击能力强的优势,可将携带干扰设备的无人机蜂群投放至前沿阵地,无人机蜂群发挥低可探测性、自组织编队优势,潜进至敌纵深部位,利用大规模数量优势,分布式实施灵活干扰,为我方突防、攻击等战斗行动创造时机和条件。如小精灵无人机可携带干扰设备渗透敌防区实施干扰。

协同攻击无人机蜂群凭借其隐蔽性、数量、成本优势,在无人机蜂群与有人直升机协同中,可潜入式探测,然后协同引导直升机攻击敌方目标;也直接可对敌防空系统或空中目标发起饱和攻击,规模超出敌预警系统探测、跟踪或攻击能力,突破其防御体系,实现单纯直升机作战难以达到的作战意图。参照俄罗斯驻叙利亚基地遭受无人机蜂群袭击战例,若恐怖分子加大无人机数量规模,则较大概率对俄基地造成毁伤。

购买一枚鱼叉导弹的资金可购买几十架郊狼无人机

美军直升机与无人机协同作战优势

低空超低空飞行,突防能力强。直升机携带无人机蜂群可低空超低空飞行,无人机蜂群投放后可分布式自组织编队低空/超低空飞行,能够重新编队、智能分组躲避障碍物,有些无人机能静默飞行/滑翔,都加大了敌方预警系统探测难度,蝉无人机降落地面后,甚至可脱离防空系统监视。无人机蜂群节点平台大多体积小、雷达反射面积小,敌方难以远距离探测,可压缩敌反应时间。如郊狼以250千米/小时速度攻击,宙斯盾系统雷达发现后,仅有15秒拦截时间。2018年1月俄罗斯驻叙利亚基地遭受恐怖分子从50千米外发起的无人机蜂群袭击。

任务载荷类型多,功能覆盖广。直升机与无人机蜂群协同中,无人机蜂群任务载荷模块化,可根据需求灵活配置,功能可覆盖侦察、监视、探测、攻击等方面。无人机蜂群自身灵活性,加上任务载荷的多样性,给直升机与无人机蜂群协同作战领域广,例如,若在任务载荷中配备目标特征模拟装置可以模拟假目标实施诱骗干扰,配备电磁干扰装置或定向能武器就可具备拦截能力,已有公开报道美军特种作战司令部计划借助蜂群无人机开展心理战。

个体便宜数量多,非对称性强。微小型无人机平台成本低,部分可回收重复使用,相比于传统飞机、武器全寿命周期费用低,如一枚鱼叉导弹120万美元可购买80架郊狼无人机,且不需要长时间服役的维修费用。直升机可携带数量众多的微小型无人机,投放后构成无人机蜂群,组织较大规模行动,一方面可满足战场高损耗、高消耗要求,另一方面可快速消耗敌方防空导弹、高效摧毁敌方雷达等高价值武器装备,具有非对称作战成本优势。如无人机数量超出敌方预警系统探测、跟踪、锁定门限,能有效突破防空,实施饱和攻击。

自主智能潜力大,战术应用新。无人机蜂群可重构、自组织编队、自适应飞行、集体决策等自主智能特性应用潜力巨大,给直升机与无人机蜂群协同战术应用很大创新空间,结合实际作战环境和需求,在侦察监视、饱和突防、智能干扰、智能攻击等方面可不断发展、不断创新。

结 语

有人直升机具有反应速度快、突击能力强、使用范围广的作战优势,但其飞行高度低、防护能力弱也给其使用带来安全隐患,无人机蜂群具有数量众多、功能多样的非对称优势明显,两者结合协同使用更有利于发挥各自长处,本文在无人机蜂群作战特性、直升机作战特点分析基础上,探讨了美军直升机与无人机蜂群协同作战模式,为直升机与无人机蜂群低空超低空作战使用奠定了基础。

版权声明:本文刊于《军事文摘》杂志。作者:李五洲。如需转载请务必注明“转自《军事文摘》”。

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