无人机集群作战的特点及国外研究项目分析

贠栋栋，李五洲

陆军航空兵学院

无人机集群已成为各国科学技术与军事研究领域的热点。本文主要阐述无人机集群作战的概念、优势与劣势，并分析国外无人机集群项目的研究现状。

当前，无人机技术发展迅速，作战运用日趋成熟，无人机已成为现代战场的重要武器平台，可执行侦察监视、通信中继、电子对抗、目标打击等多种任务，正在逐步从支援性作战向新兴作战任务转变。同时，人工智能、网络通信、微纳电子等技术的发展，极大推动了高性能、低成本无人机集群系统的发展进程，世界主要军事强国已纷纷启动无人机集群项目的研究。近几年来，无人机集群已在实战中发挥出较高的作战效能，标志着无人机集群开始走出试验场，飞向战场。

无人机集群作战与无人机蜂群作战的区别与联系

无人机集群作战属于新兴作战样式，且无人机集群技术涉及多个学科，集群系统复杂多样。截至目前，国内外并没有成体系的权威概念，无人机集群作战和无人机蜂群作战的概念频频交叉出现在相关文献资料中，极易造成概念混淆。因此，从无人机作战属性、特点及规律入手，对无人机集群作战和无人机蜂群作战的相关概念进行客观地辨析和定义，是深入研究无人机集群作战理论的前提和基础。

无人机集群作战的概念

集群（Cluster）概念最初出现在无线电通信领域，后来在计算机领域广泛应用。集群是指由多台相互独立、通过高速网络互联的计算机构成群体，它们作为一个整体系统，向用户提供一组网络资源，而群体中的单台计算机系统就是集群的节点（Node）。由此可见，无人机机载计算机和网络通信设备是集群无人机之间实现互联互通的前提和基础。因此，无人机集群可以定义为，共同执行某一任务、接受统一指挥的多架无人机，通过网络相互联结，从而构成群体，该群体采取单一系统管理模式，实现某种特定效果的集合体。而无人机集群作战(UAV Cluster Warfare)可以描述为，互联互通的无人机群体依托通信网络，形成整体系统，群体内的各架无人机相互通联，相互配合，最终实现某种特定效果的协同作战任务。

无人机蜂群作战的概念

蜂群的基本释义是，由蜜蜂组成的一种群体。法国生物学家格拉斯（Grasse）在1953年研究昆虫群体行为时发现，虽然蚂蚁、蜜蜂等昆虫的个体行为简单、能力有限，但是由它们构成的群体却表现出明显的群体行为，能够完成远超个体能力的复杂任务。无人机蜂群概念是在昆虫群体概念的基础上发展而来，即多架智能无人机通过相互之间的简单协作，表现出智能化集体行为。

根据国内外有关无人机蜂群的资料，本文建议将无人机蜂群定义为，共同执行某一种任务、接受统一指挥的多架无人机，通过网络互联构成群体，该复杂群体具有自组织能力，从而实现高度智能化自主集合体。根据对无人机蜂群的认识，可以将无人机蜂群作战(UAV Swarm Warfare)概括为，具有一定智能化的多架无人机组成群体，该群体采用去中心化管理模式，自主实现高度智能化协同作战任务。

由上述内容可知，无人机集群作战和无人机蜂群作战的概念是一个从低级到高级，从粗放到精准，从信息化到智能化的发展过程，两者之间既相互关联，又具有各自不同的特征。所以，从严格意义上讲，近几年局部战争和冲突所运用的无人机群体作战方式，只能属于无人机集群作战运用的典型样式，距无人机蜂群高度智能化作战样式还有一定差距。

无人机集群作战的优势与劣势

无人机集群作战的优势

一是目标特征隐蔽，突防能力较强。相比于有人作战飞机，无人机集群中的单机尺寸较小，机体大多采用复合材料制成，发动机功率小，尾焰温度低，雷达截面积小，红外信号特征低，可有效躲避防空雷达的探测和识别，具有一定隐身性。同时，无人机集群具有多中心性，单机损毁不会对集群系统造成毁灭性损坏，生存能力较强，突防行动的成功率高。

二是可执行多样化作战任务。不同功能的各型无人机可组成异构无人机集群，相同型号的无人机搭载不同任务载荷，也可组成同构无人机集群。相比于大型察打一体无人机，集群无人机可分别担负目标侦察、火力打击、电子干扰和通信中继等多种作战任务，无人机集群内部互联互通，单机协同配合，展现出较强的综合作战能力。

三是发射快捷，成本低。无人机集群对搭载平台要求较低，搭载平台可在短时间内发射数量较多的集群无人机，有利于部队在瞬息万变的战场态势中抢占先机。另外，集群无人机结构较为简单，成本低，可重复使用，使得无人机集群的作战成本远低于对手的防御成本。在作战中，无人机集群具有较高的效费比和极高的作战效能。

无人机集群作战的劣势

一是集群密度较大，易被探测。虽然单架无人机的目标特征较为隐蔽，但为了实现预期的突防攻击能力，无人机集群通常要将数十架、数百架，乃至更多的无人机集中使用。无人机数量越多，集群密度越大，从而增大了被探测、识别和拦截的概率。

二是集群的通信网络复杂，易被干扰。无人机集群与地面控制站之间的遥控遥测信息传输，以及集群内部各单机之间的信息交互，都须要强大的通信网络作为支撑，对数据链的通信能力要求较高。因此，数量较多的通信节点和错综复杂的通信网络，很容易成为敌方干扰和破坏的对象。

三是任务规划简单，易被拦截。虽然无人机集群中的单机具有一定的自主协同功能，但是在执行作战任务过程中，主要按照地面指挥员预先设置的作战指令和任务规划完成任务，无法自主调整作战计划，更无法有效应对敌方突然调整的防御部署。同时，集群无人机一般飞行高度低、飞行速度较慢，易被敌方防空武器拦截。

总的来看，当前无人机集群仍存在较大技术短板，但是其作战运用优势已经逐步得到世界各国的认可和重视，并成为世界强国之间军备竞争所使用的重要准备。

国外无人机集群项目概况

美国无人机集群项目

美国是最早将无人机技术广泛应用于军事领域的国家之一。早在2005年，美国国防部发布的《2005—2030无人机系统路线图》就已将全自主无人机集群列为最终发展目标。2015年9月，美国空军发布《空军未来作战概念》顶层战略文件，2016年5月，美国空军又正式发布《2016—2036年小型无人机系统飞行规划》。这些文件均提出了无人机集群的作战概念。2019年2月12日，美国国防部公布《2018年国防部人工智能战略摘要》，再次强调了无人机集群的重要性，并把无人机集群技术列为“第三次抵消战略”的五大支撑技术之一，甚至宣称该技术是继核武器技术之后，军事技术领域中最重要的发明。

目前，美军“灰山鹑”“小精灵”“拒止环境中协同作战”“快速轻量自主”和“集群智能攻击战术”等多个无人机集群研发项目开展了真实环境下无人机集群编队飞行试验。其中，美国国防部战略能力办公室开展了上百架次的试飞，用3架F/A-18战斗机在空中快速发射103架“灰山鹑”微型无人机，然后无人机集群完成编队飞行；海军研究办公室利用管状发射装置，在地面完成30s内发射30架小型无人机的试验，验证了编队飞行、队形变换、协同飞行能力；面对强对抗作战环境，美国国防预研局布局了包括无人机集群空中发射与回收、强对抗环境协同算法、集群作战体系架构、集群作战战术、小型多功能射频任务载荷在内的项目群，并即将开展一系列飞行验证；2021年10月，美国国防部宣布，“小精灵”项目首次完成X-61A无人机空中回收试验，成为该项目发展史上一个重要里程碑，标志未来低成本、网络化、高自主性无人机集群的作战技术日益成熟。

俄罗斯无人机集群项目

图1 无人机集群内部互联互通，单机协同配合，集群系统展现出较强的综合作战能力。

在乌克兰和叙利亚战场上，俄罗斯获得了丰富的无人机实战经验和反无人机作战经验。过去10年，俄罗斯加大了无人机的研发力度，目标是2025年之前，在军队中引进一大批无人机。其中，“群体”-93（Flock-93）计划提出的技术构想是，由100架无人机组成无人机集群，每架无人机装载2.5kg战斗部，能以英寸为单位的测量精度对地面装甲车辆实施打击。2021年8月，俄罗斯卡拉什尼科夫集团研制的新式小型无人机在俄罗斯“2021军队”国际军事技术论坛上公开亮相，该机型可由发射装置同时发射15架无人机，每架无人机可携带3kg炸弹，能在空中停留数小时，并完成目标打击任务。据俄罗斯塔斯社报道，俄罗斯下一代战斗机“米格”-41将于2025年后迎来首飞，该型战斗机飞行速度可达Ma4 ～5，并且能同时指挥控制5 ～10架装载高频电磁炮的无人机集群作战。另外，在“2020高加索”演习中，俄罗斯测试了一种控制系统，该系统能够实时控制异构无人机集群，连续完成目标侦察、电子干扰和打击等系列作战任务。俄罗斯已经意识到美国无人机集群自主作战的领先优势，正在加紧产品研发，期望未来10年内缩小差距。

以色列无人机集群项目

以色列无人机技术非常先进，并历经了实战考验。在中东战争中，以色列仅以一国之力，与叙利亚、埃及、黎巴嫩等多个国家同时开战，声名显赫。为了减少人员伤亡和作战损失，以色列开始研发无人机。以色列无人机在作战中取得的辉煌战果，促进了世界无人机装备及技术的迅猛发展。

以色列非常重视以人工智能技术引导无人机集群作战。目前，以色列研制的基于人工智能技术的无人机集群主要是“雷神”（THOR）多旋翼无人机和巡飞弹。该类无人机集群可在几分钟之内完成复杂环境中的敌方位置定位、目标指示、作战毁伤评估（BDA）。

图2 印度无人机集群在陆军建军节阅兵式上亮相。

以色列是世界上较早利用人工智能技术指挥无人机蜂群在实际战场上作战的国家。2021年5月，在对加沙地带的哈马斯组织发动空袭和导弹打击期间，以色列使用了基于人工智能技术的无人机集群。在作战中，无人机集群建立了自组网通信，可精确定位目标，并能协助地面部队或其他无人机对目标实施攻击。以色列每一个作战旅已经开始建立一个人工智能无人机集群连。装备了无人机集群、精确武器和C4I综合电子信息系统的连队，甚至可以代替陆军和空军完成很大一部分作战任务，在复杂环境地区独立和快速地执行搜索、锁定、评估和打击等任务。

印度无人机集群项目

自2019年以来，印度空军实施“梅赫巴巴”（Meher Baba）计划，开创了印度无人机集群型号研发的先河。该型无人机集群起初主要在人道主义援助和应急救援行动中执行任务。2021年1月，印度陆军在印度首都新德里市举办的陆军建军节阅兵式上，75架多旋翼自杀式无人机组成无人机集群，在演示中摧毁了建筑物、敌方坦克等模拟目标。据印度方面称，该无人机集群系统能够在作战半径100km内摧毁敌军雷达阵地、重要建筑等目标，也能承担一定的运输任务。

除此之外，印度斯坦航空公司（HAL）已推出空射无人机集群系统，作为印度“空战编队系统”（CATS）计划的项目组成，该型集群系统通过载机在空中发射蜂群单机，然后单机组成网络渗透到作战空域。美国空军研究实验室正在与印度就空射无人机集群系统的各个方面进行合作。印度“空战编队系统”计划还包括斯坦航空公司“勇士”无人僚机项目，“勇士”无人僚机主要面向防空和攻击任务。值得注意的是，印度很好地推动了本土研究力量与制造业的融合，为掌握无人机集群技术付出了很多努力。

总结

目前，世界众多国家已意识到无人机集群具有较高的作战效能，并将无人机集群技术作为前沿课题开展大量研究。欧洲和美国设立了多个无人机集群重点项目，这些项目涵盖了作战概念研究、关键技术开发、技术验证等内容，涉及各型集群无人机，并取得了不少突破性成果，正在稳步向实战化应用迈进。在目前从事无人机集群研制的国家中，即使处于技术领先地位的美国，其无人机集群运用也还在起步阶段，距离真正投入复杂战场环境使用还有很大差距，一系列关键技术仍须要攻关。

因此，我们务必要对战争变化趋势和制胜机理进行前瞻性研究，抢占颠覆性技术的制高点，加强战略预置和技术储备，尤其要加强无人机集群装备建设及作战运用研究，以防在未来战争中战而无备，措手不及。 ■