无人机集群作战系统的新发展及趋势分析

刘 箴，吴馨远，许洁心

(西安现代控制技术研究所，西安 710065)

0 引言

无人机集群作战是未来战争的新模式，世界军事强国利用人工智能及自主技术的快速发展，进一步提升武器系统的自主化水平，发展无人机协同及集群编队作战能力。随着机器学习、自主作战等人工智能技术的进一步快速发展，无人机集群项目的研究、试验以及演示验证也得到了进一步推进。

2021年，美国、俄罗斯、英国、以色列等国家在无人机集群作战系统方面进行了广泛的试验，包括无人机蜂群和无人忠诚僚机，为今后无人机/有人机协同作战和无人机自主作战进行技术储备。以美国“金色部落”项目为代表的弹药蜂群项目也取得了里程碑式的进展，在成功完成实弹试验之后，后续工作将转到数字实验室进行，为弹药蜂群的发展打开一条崭新的思路。另外，无人机网络、导航、充电等前沿技术也在积极探索中，为无人机集群作战奠定基础。

1 国外无人机集群作战系统新发展

无人机集群的特点是去中心化分布式作战、高度的自主性、网络化通信、协同任务规划等，作战优势明显、成本低、效能高、数量多、人员伤亡小、补充快、战场生存能力强。

美国最先提出了分布式作战理念[1]，作战体系需要部署一定数量的具备协同、分布式作战能力的小型无人机，通过智能、自主、协同等技术完成情报、监视、侦察、干扰、打击等作战任务，必要时只需少量有人平台参与；为降低作战成本，部分无人机还可回收和重复使用，而无人机集群作战是美军分布式作战思路的典型代表。

无人机集群协同攻击方式主要有两种：一种是集群内无人机相互协同自主作战，另一种是无人机集群与有人机协同作战，有人机指挥无人机作战，提高作战效能。目前，无人机集群独立作战还难以实现，无人机集群与有人机相互配合，可以充分发挥两者的优势，取长补短，更加有效地完成作战任务。因此，有人/无人协同作战将是未来无人作战系统作战模式的重要方向[2]。

有人/无人协同作战有两种模式：有人机/无人机蜂群协同模式和“忠诚僚机”模式。在有人机/无人机蜂群协同模式中，无人机自主性更强，无人机集群在少量有人机的辅助下完成作战任务，对有人机要求降低，逐步向无人机集群作战过渡。未来一段时间内，有人机/无人机蜂群协同模式将是有人/无人机协同作战的一个重要发展方向[3]。“忠诚僚机”作战模式是将第5代有人机与无人机编组，有人机作为长机，无人机充当僚机，有人机控制无人机进行协同作战的模式。“忠诚僚机”模式对单个无人机平台要求较高，造价相对昂贵，可执行空对地攻击、电子战、侦察诱饵干扰等多种任务，是无人机向主战方向发展的代表机型。

基于以上背景，世界多国都在积极进行无人机集群作战系统的研究，并进行了多次演示验证试验，包括无人机蜂群的演示验证试验和“忠诚僚机”试验，并积极推动“忠诚僚机”作战无人机的发展。美国、俄罗斯、英国、印度、南非等多个国家积极推动无人机蜂群技术，拓展集群无人机发射平台，并在人工智能、通讯与组网等前沿技术方面进行积极探索。

1.1 美国

美国在无人机集群作战领域处于世界领先地位，核心理念是分布式作战，无人机可回收和重复使用。美国正在开展的典型无人机蜂群系统项目包括“小精灵”(Gremlins)、“郊狼”(Coyote)、“山鹑”(Perdix)、“蝗虫”(LOCUST)、“进攻性蜂群使能战术”(OFFSET)等。基于以上项目，美国近期在无人机投放与回收、组网与编队飞行、蜂群作战等领域进行了重点验证，目前已突破了蜂群空中投放、集群组网与通信、蜂群协同、智能决策与规划等关键技术，正向综合集成飞行试验转变。

1.1.1 “小精灵”(Gremlins)项目

“小精灵”项目由美国国防预先研究计划局(DARPA)于2015年9月启动，是由运输飞机平台发射、可部分回收、价格低廉的无人机蜂群系统，以降低多用途、价格高昂的空中平台在恶劣战场环境下作战的风险，并在降低作战成本的基础上，进一步提高无人机的战术灵活性。

Dynetics公司获得“小精灵”项目的研发合同，开展“小精灵”作战系统的详细设计和制造，并进行演示验证飞行试验，验证空中发射和回收无人机蜂群的可行性及作战能力。最初“小精灵”项目研制工作分为3个阶段，由于作战潜力较大，DARPA和美国空军决定增加第4阶段，聚焦作战能力验证，在两年时间里使无人机能执行压制/摧毁防空任务。

项目中的X-61“小精灵”无人机由Kratos公司研制，主要运载和投放平台是C-130“大力神”运输机。

近期，“小精灵”无人机进行了一系列的试验[4-6]，发展路线如图1所示。

图1 X-61小精灵发展路线图

DARPA希望“小精灵”无人机能够执行情报、监视、侦察、攻击目标等多种任务。如图2所示，Kratos公司计划在空中重新武装“小精灵”无人机并重新部署，无人机在执行完一个任务之后返回母机，然后加油和重新武装，执行另一次攻击任务。在此过程中，模块化设计使“小精灵”很容易从一个角色切换到另一个角色[7]。

图2 DARPA首次试验成功在空中回收一架“小精灵”无人机

“小精灵”项目的一个关键方面是无人机可以重复使用，目标是每架“小精灵”无人机能够重复使用20次，比一次性无人机更经济。X-61“小精灵”无人机的有效载荷为65 kg，无人机可能携带一枚小型炸弹、一架或多架更小型的攻击无人机或巡飞弹药，这种“俄罗斯套娃”模式日益得到关注。X-61“小精灵”无人机尺寸足够大，可以携带Altius 600无人机，而Altius 600可以携带一系列进攻性有效载荷。Altius 600正在由美国陆军为其“空中发射效应”(air launched effects)项目开发，并用先进的人工智能技术进行升级。“小精灵”无人机携带子无人机可增加战场生存能力，同时也可迷惑防御方的雷达。约20架“小精灵”无人机可以一次被齐射，可能分别执行侦察、电子战和打击无人机的任务。无人机蜂群采用集群软件，以最少的人员有效协调无人机的行动[7]。

DARPA希望未来“小精灵”无人机项目能使轰炸机、运输机或战斗机等小型飞机发射装有传感器的小型无人机群，母机将远离敌人的防御范围，无人机蜂群将飞入危险区域，执行情报、监视、侦察或电子战等任务。

1.1.2 “进攻性蜂群使能战术”(OFFSET)项目

DARPA于2017年启动了“进攻性蜂群使能战术”项目，开发由250个平台组成的自主作战无人机蜂群，在城市作战中协同小型地面部队，提供重要的态势感知信息，提高在城市环境下作战效能。

OFFSET项目自启动以来，在全美效能进行外场实验来测试其能力，近期试验主要包括：

2020年1月，项目进行了第3次外场试验，验证了250个异构无人机蜂群在城区进行突袭作战任务。蜂群发现了建筑物内的多个模拟目标，并实现了以触摸屏或手势等方式指控无人蜂群、绘制建筑物内地形、以及自动分配资源等功能[8]。

2020年9月，项目进行了第4次试验，研究人员测试了自主空中飞行器和地面车辆集群，并寻求开发大规模自主系统编队，能够支援地面部队在市区环境作战。诺斯罗普·格鲁曼任务系统公司和雷锡恩BBN技术公司，为OFFSET系统创建蜂群系统架构、界面、以及虚拟和物理集群试验台，并测试了其自主平台，包括地面车辆、多旋翼和固定翼飞机，在一个多级、交互式场景中定位和保护多个与城市作战场景相关的模拟目标[9]。

2021年11月，项目进行了最后一次外场试验,一名操作员可一次操作数百架无人机，检验了复杂环境中多机器人系统的适应性[10]。

DARPA的研究人员已经开发了基于平板电脑及虚拟现实界面来控制无人机蜂群的技术，他们使用这些界面部署了100多个机器人，绘制出区域地图，并在避开模拟敌人的同时识别高价值目标。OFFSET项目目前可使无人机和巡飞弹编队，使用连接到操作员界面的数字库进行数十次机动。

1.1.3 “雀鹰”(Sparrowhawk)集群无人机

“雀鹰”无人机是从通用原子公司竞争DARPA“小精灵”项目失败机型的迭代设计，以降低成本，增加新的任务能力，是空中发射和回收的演示机型，研发的重点是先进战斗管理系统的attritableONE技术[11]，如图3所示。

图3 “雀鹰”无人机

与“小精灵”的设计不同，“雀鹰”无需有人驾驶飞机平台发射和回收，而采用了中空长航时无人机平台作为母机，典型的是MQ-9B“守卫者”、MQ-1C“灰鹰”无人机，XQ-58A“女武神”无人机同样也具备装载“雀鹰”的能力，这一重要区别带来了设计理念、作战模式和战技指标方面的巨大差异，可以为更大型无人机带来“改变游戏规则”的新能力[12]。

“雀鹰”与“小精灵”无人机的性能参数对比如表1所示。

表1 X-61“小精灵”和“雀鹰”无人机性能参数对比[13-14]

2020年9月，通用原子公司进行了“雀鹰”无人机的首次系留挂载飞行试验，“雀鹰”由MQ-9无人机运载，但没有发射，试验目的是收集系统以及发射平台在许多情况下处理飞行应力的数据，2021年，通用原子公司首次披露“雀鹰”无人机在飞行中被回收至MQ-9B无人机的细节。

MQ-9等大型无人机发射更小型无人机，小型无人机有可能进行半自主合作，甚至成为完全自主集群的一部分。“雀鹰”无人机扩展了MQ-9等大型无人机传感器的性能，增加了情报、监视和侦察范围，也可进行防区内电子战干扰，甚至前出作战，充当诱饵使敌方综合防空系统致盲并致其迷惑，并且“雀鹰”的目标特征小于MQ-9，这将很大程度增加发射平台的生存能力，甚至为其他有人和无人机、以及防区外打击导弹开辟一条路径。另外，若配备战斗部，“雀鹰”还可作为巡飞弹发挥作用[13]。

“雀鹰”无人机采用Metis软件定义的控制站进行控制，该控制站驻留在笔记本电脑上，而不是标准的地面控制站，减少了系统的后勤占用空间。

近年来通用原子公司一直在探索以大型无人机发射小型无人机集群的技术体系。MQ-1C“灰鹰”ER无人机可携带20枚巡飞弹，美国陆军已经选择MQ-1C作为空射效应(ALE)无人机集群的搭载平台[15]。

1.1.4 “郊狼”(Coyote)巡飞弹

“郊狼”巡飞弹由雷锡恩公司研制，现已形成一个系列，包括“郊狼”基本型、“郊狼”Block 1B、“郊狼”Block 2，“郊狼”Block 3正在研制中。

基本型“郊狼”巡飞弹长0.91 m，重5.9 kg，续航时间超过1 h，由电池提供动力，最大速度为103 km/h，采用管式发射装置发射[16]，如图4所示。

图4 基本型“郊狼”巡飞弹

“郊狼”预计将成为海军、空军和陆军众多后续行动和项目的基础。美国军方已经完成了“郊狼”无人集群技术的研究，并将其移交给空军、陆军、海军和海军陆战队。

美海军研究办公室通过LOCUST无人机蜂群项目，已对“郊狼”巡飞弹开展多次编队飞行试验，均采用“人在回路”任务模式。2021年1月和2月，在两次“金色部落”自主弹药蜂群技术演示中，所使用的“小直径炸弹”(SDB)实现了弹间通信，达到了半自主武器的水平；2021年3月，“郊狼”Block 3巡飞弹的自主性模块已转化到了“先锋”(Vanguard)计划中的“金色部落”项目。

除了作为无人机集群的重要组成部分之外，“郊狼”在其它领域也进行了功能拓展。“郊狼”Block 2巡飞弹与雷锡恩公司的Ku波段射频系统相集成，形成美国陆军的“呼啸者”反无人机系统。

2021年7月，可重复使用的“郊狼”Block 3NK改型在美国陆军组织的一次试验中演示了摧毁集群无人机的能力。“郊狼”Block 3NK采用了非动力学战斗部消灭敌方的无人机，减少附带毁伤，并且在不离开战场的情况下可以被回收、翻新并重复使用。实验中，“郊狼”Block 3NK攻击和摧毁了10架异构无人机蜂群，实现了几个突破：空对空非动力学摧毁、相同试验中的生存性、回收、翻新和重新使用、从“郊狼”Block 2系统(已由陆军部署)成功发射、在增加的航程实施攻击、通信和KuRFS雷达跟踪[17]。

目前，“郊狼”巡飞弹已实现弹间联网，未来还将可与配备情监侦传感器、激光指示器的无人机群联网，以低成本的优势进一步提升机动性和作战效能。

1.1.5 “天空博格人”(Skyborg)智能无人僚机项目

“天空博格人”智能无人僚机项目是美国空军2030年战略规划3大“先锋”项目之一[18]，于2018年10月正式启动，是美国空军研发的一种自主操控程序/算法组成的系统，基于无人机平台应用，开发和验证无人机人工智能自主驾驶、飞行、控制、作战等一系列技术的基础算法和软件系统。该项目的无人机平台成本低、可消耗，系统采用模块化开放式架构设计，无人机将通过有人战机或人工智能系统引导，执行侦察或打击等任务，能自动规避障碍物并自动起降。2023年之前，“天空博格人”项目将实现无人机样机定型、软件系统集成和初始作战能力。

美军计划将“天空博格人”项目的无人“忠诚僚机”与F-35战斗机、F/A-18F“超级大黄蜂”等战机组成一个空中编队。“忠诚僚机”能有效完成侦察和护航行动，随时受F-35等战机控制，必要时还可吸引敌方火力，掩护己方战机。另外，“天空博格人”无人机具有独立执行任务的能力，能够发射和回收。

图5为XQ-58A“女武神”(Valkyrie)无人机，是美国“忠诚僚机”最优秀的竞争机型，由Kratos公司与美国空军研究实验室合作开发的一种高亚音速、远距离攻击无人机，主要用于侦察和远程作战，可提高作战灵活性和实用性。

图5 XQ-58A“女武神”无人机

XQ-58A“女武神”[19]是具备人工智能能力的无人机综合系统，采用隐身设计，如V形尾翼和S形进气口，飞机长8.8 m，翼展6.7 m，最大飞行速度1 050 km/h，有两个武器舱，8个挂点，每个弹舱有4个挂点，内置弹舱载荷250 kg，助推发射，伞降回收，虽然能够常规起飞和降落，也能从其它发射模块发射，如支援的舰船、运输集装箱以及半拖挂车。XQ-58A“女武神”可携带JDAM炸弹或GUB-39小直径炸弹，以及ALTIUS-600小型无人机，具备一定的空战和对地打击能力，与F-35搭配，是美军“忠诚僚机”项目的理想无人机选择，如图6所示。

图6 美国空军设想的XQ-58A“女武神”无人机未来使用场景

2019—2020年，XQ-58A“女武神”无人机进行了一系列飞行试验[20-24]，目的是评价系统功能、空气动力性能以及发射和回收系统，如图7所示。

图7 XQ-58A女武神发展路线图

2022年7月，Kratos公司和美国空军成功完成了“天空博格人”项目XQ-58A“女武神”无人机的系列飞行试验。

“天空博格人”自主核心系统已在两家不同制造商的平台上进行了飞行试验，展示了自主核心技术的可移植性。最终希望将更先进的人工智能和机器学习能力集成到“天空博格人”的自主核心系统中。

1.2 俄罗斯

1.2.1 俄罗斯无人机蜂群作战系统

俄罗斯军队的无人机装备规模位居世界前列，并且在乌克兰和叙利亚有丰富的无人机操作经验和反制经验。近年来，俄罗斯加大了无人机的研发力度，并积极推进无人机蜂群技术，进行方案测试和评估，在军事演习中展示无人机蜂群的ISR及协同作战能力。2020年，俄罗斯首次在军演中使用“无人机蜂群作战系统”，重点演练无人机作战。

2021年，喀琅施塔得公司(Kronshtadt)开始为俄罗斯空天军研发“闪电”(Lightning)集群作战无人机系统，以突破敌方防空系统或配合有人机开展集群电子战，也可作为独立的精确制导弹药或目标指示侦察器使用。2021年3月，该公司公布了其最新研制的“雷霆”(Thunder)无人机，“雷霆”由地面控制站控制，由10架“闪电”小型无人机组成的无人机群的引领飞机，也是第一种无人机群引领飞机[25]。

图8为“闪电”无人机[26]长1.5 m，翼展达1.2 m，配备涡轮喷气发动机，速度为600～700 km/h，战斗部或有效载荷重约5～7 kg，控制距离可达数百公里。该系统可通过外部挂载或内置于机舱装备空天军各式飞机。苏-57战机可在机身内部舱室中多达8架无人机，可作为“闪电”系统的运载工具。无人机采用隐身技术，包括特殊涂层，一个扁平喷管和进气道位于机身顶部，减少雷达辐射和热信号特征。

图8 “闪电”无人机

“闪电”无人机以高精度摧毁静止和机动的地面目标以及用作假目标压制敌人的防空系统，创建和控制打击群的突破带，快速摧毁突然探测到的防空目标，并在与有人机一起执行任务时提供群组电子战能力。

蜂群中的无人机既可回收，也可作为自杀性无人机使用。“雷霆”无人机作为整个无人机群的“思考中心”运作，在一个任务过程中可为机群的每个飞机定制任务，无人机群依靠人工智能技术相互通信，无人机还可以在战斗行动中互换角色。小型“闪电”无人机设计以高精度摧毁静止和机动的地面目标，以及用作假目标而使空中态势复杂化，压制敌人的防空系统，创建和控制打击群的突破带，快速摧毁突然探测到的防空目标，并在与有人机一起执行任务时提供群组电子战能力[25]。

“雷霆”以集群形式部署“闪电”无人机，“闪电”以ISR配置或弹药配置行动，从这种配置可进一步洞察俄罗斯空军未来对于这些平台的使用、以及人工智能和蜂群技术的应用。

1.2.2 S-70“猎人”(Hunter)无人“忠诚僚机”

图9为S-70“猎人”无人机[27]，由俄罗斯苏霍伊航空集团和俄罗斯飞机公司米格设计局于2012年开始联合研制，为第六代飞机项目，是俄罗斯第一款隐身重型无人作战飞机，在2019年莫斯科国际航空航天展览会(MAKS 2019)上首次公开亮相，主要作为“忠诚僚机”伴飞Su-57战机协同执行任务。

图9 S-70“猎人”无人机

S-70无人机基于米格设计局早期Mikoyan Skat无人机项目的数据，采用了Su-57第五代喷气式战机的部分技术，具体性能参数如表2所示。

表2 XQ-58A“女武神”和S-70“猎人”无人机性能参数对比[14,19,27]

2017年S-70的样机首次推出，2018年11月，无人机在跑道上以完全自主模式进行了第1次滑行、加速、停机系列试验。2019年8月，S-70进行首飞，无人机在机场上方高度600 m飞行约20 min，并在机场周围盘旋几圈。2019年9月，俄罗斯国防部公布了S-70无人机伴飞Su-57首次飞行视频。2021年2月，另外3架样机正在生产，第2架是第1架的改进型，改进之处与机载无线电电子设备和机身机构件有关，第3和第4架样机将于系列生产的产品相同。专家预测S-70无人机将用于未来23900项目的Ivan Rogov两栖进攻船，能携带4架无人机执行侦察和打击任务。

除了伴飞Su-57战机，S-70也可独立作战，或与其它作战单元编队协同执行任务。俄罗斯升级的S-70重型无人战斗机的第1个飞行准备型号预计2024年投入使用[28]。

1.3 英国

1.3.1 英国无人机蜂群作战系统

英国于2019年启动了“多架无人机作战效能提升”(many drones make light work)项目，发展由单人控制的20架小型无人机蜂群，探索技术的可行性和军事用途。2020年4月，英国皇家空军组建了第216试验中队，以进一步发展无人机蜂群技术并把这种作战能力引入部队。

英国在无人机蜂群领域已进行了一些试验，检测最新技术并对方案进行评估：

2020年4月，蓝熊系统公司演示了无人机蜂群的超视距全自主飞行技术。2020年10月，蓝熊系统公司宣布使用20架异构固定翼无人机蜂群，开展了超视距飞行试验。

2021年2月，英国对5种不同类型的20架无人机进行了无人机蜂群评估试验[29]，并对皇家空军派出的220架次飞行进行了评估。多年来，英国国防科学技术实验室(Dstl)一直在推动跨越不同平台和领域的自主系统研究，此次试验代表了Dstl的“多架无人机作战效能提升”项目所做的工作达到了一个新高度。在无人机蜂群中，5种不同的固定翼无人机携带6种不同的载荷，在3个操作员的控制下，使用蓝熊公司的移动指挥与控制系统(MCCS)执行代表性的任务，完成了英国有史以来最复杂的自主飞行器试验。在评估过程中，无人机群还使用了蓝熊公司的“空域反冲突层”(ADL)技术来协助自主超视距反冲突作战，并跟踪与蜂群在同一区域作战的第三方飞机。

英国军方的无人机蜂群部队将执行包括在敌人防区内的自杀任务和压制敌防空系统等任务。英国军方已准备好“无人机蜂群”用于多域云作战，皇家空军的集群无人机技术已接近作战状态[30]。

1.3.2 “蚊子”(Mosquito)无人“忠诚僚机”[29，31]

2021年1月，英国皇家空军与美国Spirit航空系统公司签订合同，将设计制造新型高速“蚊子”无人战斗机样机，并在2023年进行全面飞行试验，如图10所示。

图10 英国皇家空军的LANCA概念图

2015年，英国国防部科技实验室(Dstl)执行机构启动了“轻量化可负担新型战斗机”(LANCA)概念项目，旨在了解创新的战斗航空技术和概念，从根本上减少成本和开发时间。“蚊子”无人机项目是LANCA概念的一部分，将利用LANCA概念大幅降低传统无人作战系统的开发成本和时间，甚至可通过一个全面的飞行器飞行试验项目建立一个未来无人作战空中机队。

“蚊子”无人僚机被设计成能对敌机发动进攻、或甚至拦截面对空导弹的“忠诚僚机”，伴飞有人喷气式战机，以较低的成本增加战斗规模。此项目将加速英国未来空中力量的发展，保持其在新兴技术领域的世界领先地位。

“蚊子”无人僚机可以与配备导弹和电子战技术的欧洲战机“台风”或F-35等战机一起部署，与战斗机一起高速飞行，并携带导弹、监视和电子战装备，完全有能力探测敌防空系统，即使受到网络攻击，也能够继续执行任务，瞄准和击落敌机，并避开防空导弹的袭击。“蚊子”无人僚机采用模块化设计，可以快速重组，以执行情报、监视和侦察、电子战和打击任务。

1.4 以色列

以色列在全球集群无人机领域处于领先地位。2021年5月，以色列国防军首次在战斗中使用无人机蜂群创造了历史[32]，在应对巴勒斯坦从加沙发射的火箭弹而发起的“城墙守护者”(guardian of the walls)行动中，以色列国防军使用了多轴无人直升机蜂群来定位、识别和打击对方，非常有效，主要是在对方发射火箭弹逃跑之前寻找并摧毁目标。

除了等待火箭发射并对其做出反应之外，蜂群也在积极寻找攻击机会，一种方法是将无人机降落在某个区域，然后进行持续监视，必要时可更换电池。蜂群无人机配日间摄像机、精确定位火箭发射器或炮火的热成像传感器、以及可能的声传感器。蜂群可能包括更多新装备，如“蜘蛛侠”(Spiderman)无人机，这种无人机附着于墙面上，可能会使用穿墙传感器。

由于采用了开放式的“即插即用”的架构，蜂群可根据需要增加任何新的组成部分。以色列国防军的蜂群与“火炬”(Torch)750指挥控制系统紧密集成，具有很高的通信速度。目标数据可以与以色列国防军的VISINT 9900部队快速共享，该部队负责处理视觉情报、绘图和解读图像，并确定目标是否有效。蜂群中的无人机可携带战斗载荷攻击目标，或作为数据传输中继执行任务，无缝通信可以使蜂群与火炮、导弹、更大型的无人机、空中打击武器和其它装备组成网络，形成一个联合的杀伤网。以色列国防军现将这种无人机蜂群的应用推广。

2021年11月15日，以色列埃尔比特系统公司(Elbit Systems)在以色列北部向荷兰皇家陆军的“机器人自主系统”(RAS)概念开发实验项目演示了该公司的RAS能力[33]，利用异构自主蜂群执行情报、监视和侦察任务，此次演示的重点是自主蜂群利用成熟综合的人工智能和算法的能力，部署了包括PROBOT无人地面车辆以及包括THOR在内的两种垂直起降(VTOL)微型无人机系统。

1.5 其它国家

1.5.1 韩国[34-36]

2021年，韩国加快了无人集群作战系统的开发。2021年4月，韩国陆军宣布正在加快部署基于无人机机器人的战斗系统，计划到2030年建立多个无人机作战部队和一个陆军师，人机作战部队将使用小型集群无人机集中进行侦察和监视，也有可能具备大规模攻击能力。

2021年10月，在韩国举办的2021年国际航空与防务展(ADEX)上，韩国航空航天工业公司(KAI)展示了一种有人/无人编队(MUM-T)无人机的全尺寸复制品(图11)，MUM-T无人机将具有与美国正在研制的空射效应飞行器类似的能力，与MAH有人驾驶攻击直升机协同使用，直升机飞行员和地面人员将能够与无人机通信。MUM-T无人机续航时间为2 h，最大速度为150 km/h。它有4个不同的模块以执行不同的任务，包括侦察、电子战、欺骗和自杀式任务。如果需要，可以在无人机上装载3 kg的弹药对目标实施攻击。MAH直升机可安装17个HUM-T无人机：武器挂架下的2×4发射管加上MAH机身一侧的另外9个发射装置。未来，KAI计划根据韩国军方和客户的需求，确定是否回收无人机以重复使用。

图11 MUM-T无人机发射装置安装于MAH直升

1.5.2 印度

印度自2019年以来开始研发无人机蜂群，在无人机蜂群技术开发方面一直致力于技术原创。

2021年1月，印度在世界上首次公开展示了异构蜂群[37]，部署了75架无人机，无人机最开始被编程执行攻击任务，以自杀式攻击模式摧毁了一系列模拟的静止目标。目前尚不清楚该系统在实际作战环境中如何更好发挥作用，无人机需要适应快速变化、复杂的环境和机动目标。印度的无人机群可能使用了3种类型的无人机：用于感应的四轴飞行器、六旋翼的无人母机以及装有炸药的小型四轴飞行器。印度的无人机蜂群与美国的无人机蜂群有所不同，美国关注大型的同构蜂群，但印度则认为拥有不同鲜明特点的无人机组合可能在战场上更灵活、更有能力，比同构无人机蜂群表现更好。

2021年2月，印度斯坦航空有限公司(HAL)在该年印度航空展上展示了“战斗空中编队系统”(CATS)家族的实体模型[38]，其中包括“光辉”战机的“忠诚僚机”——“猫勇士”无人机，“猫”家族通过保密数据链进行沟通交流和指挥控制，承担战术侦察、对地攻击、电子干扰等任务。“猫勇士”无人机最大航程为700 km，作战半径300 km，装备一套光电/红外有效载荷、主动电子扫描阵列(AESA)雷达、惯性导航装置和一个用于情报、监视和侦察(ISR)及作战行动的干扰机，最多可以携带4枚弹药，包括跑道摧毁炸弹、空对地导弹和制导炸弹等。“猫勇士”无人机系统将在2024—2025年完成首飞，与母机的集成将在一两年后完成。

1.5.3 南非

2021年2月，在阿布扎比国际防务展，南非派拉蒙集团公布了基于其新型N-Raven无人机的新的集群无人机技术。

N-Raven无人机重41 kg，巡航速度约为180 km/h，巡飞续航时间大约2 h，能携带10～15 kg的有效载荷飞至250 km，如图12所示。N-Raven无人机能配备多种传感器，包括光电/红外和激光半主动传感器进行目标识别和跟踪，帮助操作员获取战场环境图像。无人机可以从陆地、海洋和空中平台发射，增加了系统的远程打击能力[39]。

图12 N-Raven集群无人系统部署为一个巡飞弹药部队或加强的传感器小组

1.5.4 波兰[40]

2021年9月14日，在第29届国际防务工业展览会(MSPO)期间，波兰WB集团首次展出了“多层多用途任务智能空中蜂群”(multilayer multipurpose intelligent air swarm)W2MPIR系统，如图13所示。

图13 展出的W2MPIR系统

W2MPIR是一种创新的打击/侦察系统，设计在反进入/区域拒止(A2/AD)的强烈对抗及饱和条件下实施突破，旨在压制敌人的空中/导弹防御系统。

W2MPIR是由“飞眼”(FlyEye)和FT-5“驼鹿”无人侦察机、Warmate 1(3.0)和Warmate 2巡飞弹组成的一个智能蜂群，由集成的“静默网络”(silent network)通信系统连接，在ZZKO Topaz火控系统控制下作战，并与U-Gate网络内的前方观察员合作，能够探测、定位和干扰电子传感器及雷达。

W2MPIR系统设定有4个目标：1)创建一个价格低廉的精确打击装备，具有成本效益；2)达到自主级别，允许系统自行压制指定目标；能够使用几个平台攻击单个目标/群组目标(过饱和)；3)为价格低廉的射频发射传感器创建一个携载平台；4)通过制造HVA诱饵、探测发现雷达系统、动力学压制天线阵列、以及为远程/防区外打击装备指定目标，来压制反介入/区域拒止系统。这些目标通过众多无人系统的合作、并通过在打击和侦察装备之间建立系统联系来实现。“飞眼”和FT-5“驼鹿”为其它平台提供超视距通信，同时提供导航数据，并充当巡飞弹的激光目标指示装置，而多枚Warmate巡飞弹则组成大量蜂群实施攻击。Warmate巡飞弹系统于2012年推出，Warmate 2巡飞弹是一个更大的改型，用于摧毁装甲车辆、指挥前哨站、或其它受保护的目标，配有3种战斗部：“高爆”(HE)、“燃料空气炸药”(FAE)和“破甲”(HEAT)，由3名人员从车载平台发射。

2 国内无人机集群作战系统研究现状

国内在无人机集群作战系统研究方面起步较晚，但近些年来无论从理论研究还是在工程技术方面均加大了力度，取得了一些技术突破。比较典型的是由中国电子科技集团自行研制的新型陆空协同固定翼无人机蜂群系统[41]，已经完成部分相关实验飞行工作，是我国第一种实用的无人机蜂群作战系统，未来有望进入部队服役。

该蜂群系统的地面发射系统由地面发射车和一个4×12单元的倾斜无人机发射箱组成，无人机以1架/2 s的速度从发射管中飞出，大约1 min 30 s内所有无人机全部发射完毕，然后发射车迅速转移阵地，实现“打了就跑”。

一个无人机蜂群作战单元(一个无人机作战连)一般由3～4辆发射车以及若干通讯指挥车、后勤保障车组成，可一次性发射超过200架无人机，在不到10 min内，可在敌方前沿无人机蜂群空中编队，对敌方实施蜂群作战行动。

无人机的机身设计为圆柱状，类似于巡飞弹，也可以作为侦察作战的无人机节点使用，实现了低成本化、弹药化和多用途化。

中国电子科技集团研制固定翼无人机蜂群的研发情况如图15所示。

图15 中国电子科技集团新型陆空协同固定翼无人机蜂群系统发展路线图

该蜂群无人机系统，可以数量优势对目标区域进行高密度侦察和饱和式打击，理想状态下，数十分钟内，多个发射连可在不到10 min组成上千架无人机蜂群，这种惊人的数量再通过低空突防、编队协作等手段给敌防空作战造成巨大威胁。中国电子科技集团在无人机集群方面所展示的能力说明我国在无人平台作战领域有质的飞跃，尤其在无人机集群技术方面，处于世界前列。

3 无人机集群作战系统的发展趋势

3.1 集群无人机系统向多平台应用发展

除了空中投放平台，集群无人机的应用领域和平台也得到积极拓展，美国海军计划从无人潜艇和无人舰艇上发射无人机蜂群。美国海军陆战队计划步兵携带致命集群无人机作战，并批准了“携带武装蜂群无人机的自主舰艇”计划。美国陆军瞄准无人发射卡车，能够发射装载集群弹药的导弹，子弹药为自杀式无人机，形成网络蜂群。俄罗斯米-28NM武装直升机能够发射无人机，俄罗斯军方也在考虑将无人机与无人地面车辆协调应用，包括使用地面机器人作为无人机运载器，以及让无人机为机器人坦克定位目标。

未来精确无人机系统将用于海陆空，多平台部署，多领域作战，从而增强作战能力，使作战方式更加灵活多变，多平台应用将是无人机集群作战的一个重要方向。

3.2 集群无人机的有效载荷以模块化发展，配合执行多种任务

集群无人机通常采用模块化设计，为特定任务而装载不同的有效载荷，当成千上百架无人机被发射到空中集群作战时，它们协同作战，执行情报、监视、侦察、作战毁伤评估、打击等任务，组成集诱、侦、扰、打功能为一体的异构蜂群，形成一个完善的作战体系。

具有代表性的“小精灵”无人机被大量发射后，无人机蜂群可以是侦察、电子战和打击无人机的组合，而无人机被回收后还可重新更换有效载荷，发射执行另外不同的任务，在降低成本的同时大大增加作战的灵活性。

3.3 基于无人机蜂群技术的弹药蜂群技术将会进一步发展

弹药蜂群是无人机蜂群的技术转化，主要执行对目标的精确攻击任务。“金色部落”(Golden Horde)项目是全球弹药蜂群的代表项目，将GBU-39/B“小直径炸弹”(SDB)、AGM-158“联合空对面防区外导弹”(JASSM)，ADM-160“小型空射诱饵弹”(MALD)等各种精确制导弹药组网形成蜂群。

目前已突破了组网、弹间通信、目标更新识别等关键技术，取得了里程碑式的结果，将为美国空军未来网络化武器系统发展的重要基础。“金色部落”项目在很多前沿方面都突破了极限，包括制造、安全规划、试验执行，甚至预算限制，现在已转向数字领域，开启一个开放式的协同自主架构阶段，让更多的竞争者参与自主协同武器的竞争，以加快弹药蜂群武器的发展。

“金色部落”弹药蜂群项目将代表未来弹药的网络化、协同和自主作战能力的发展方向，美国以此项目为基础，后续会将成熟的技术用于现役武器和新研型号，为弹药蜂群的进一步发展应用拓宽了思路。

国内在弹药蜂群领域也取得了长足的发展。在2021年10月举办的中国珠海航展上，4架GJ-11“利剑”(Sharp Sword)隐身无人战斗机演示在空中部署空射诱饵弹，成群包围了两艘水面舰艇，并向战舰发出光束，此次演示说明国内弹药蜂群已具备了组网、通信、协同能力。

弹药蜂群将是未来高端战争精确打击作战的颠覆性模式，也得到军事强国更多的关注和投入，相信未来还会有更多的弹药蜂群项目得到发展。

3.4 无人机单体低成本发展，发挥集群作战优势

俄乌冲突的一个最重要的启示就是，因战事延长而大量消耗弹药会促使低成本弹药的发展。而集群作战的无人机的一个显著特点就是价格低廉，利用组网优势可在可在高风险区域、敌防区外、甚至在反介入/区域拒止区域组网行动，代替有人机执行多种行动，作战灵活性高，维护成本低。

正在开发的“小精灵”无人机是低成本发展的典型代表。与其它一次性使用的无人机不同，每架“小精灵”无人机至少重复使用20次，回收后可重新武装执行另一次任务，比一次性使用更经济，能进一步降低作战成本，代表了集群无人机的低成本发展方向。

3.5 无人机系统前沿技术的发展将更进一步推动集群无人机作战系统的进步

无人机集群作战系统涉及许多沿技术，近几年来，多国在人工智能、大数据、网络技术、自主控制、自主导航、无人机充电等前沿科技领域积极探索，突破创新。

美国利用“自主集群弹性战术组网”项目将通过战术网络为未来蜂群无人机寻求新的网络模式和新的技术，使现有点对点数据链能用于无人机蜂群组网，包括分布式网络形成技术[42]。韩国开发了一项自主无人机导航技术，可使无人机在到达目的地的同时自主规避威胁和障碍[43]。另外还公布了无人机隐身技术的开发成果，包括将无人机雷达散射截面(RCS)最小化的关键技术，如“空中结构设计”和“飞行控制算法”[44]。德国Skycharge公司宣布了一项新的无人机和自动导引车(AGV)充电技术，是目前市场上最轻量级的系统，在充电的同时还可建立数据链，为世界首创[45]。美国拟开发一种用于飞行中无人机的无线功率发射器，探索在飞行途中为无人机无线充电的方法，将为无人机蜂群供电[46]。

无人机集群作战系统的快速发展离不开前沿技术，相信未来还会不断有新技术进行试验探索，以此为支撑，无人机集群作战系统才能不断创新，以应对未来复杂的作战需求。

3.6 无人机集群作战催生反无人机技术快速发展

无人机体积小，作战灵活，传统的防空系统武器难以对其实施精准打击，不能有效对付无人机的集群攻击，因此反无人机技术应用而生，并且随着无人机技术、特别是蜂群无人机技术的进步而快速发展，以制约无人机的大量应用。

当前反无人机技术主要涉及探测跟踪系统和反制系统。近几年，在作战需求和反无人机技术发展的双重作用下，美国、俄罗斯以及欧洲的主要防务公司都在积极发展反无人机技术。

美国国防部明确提出了开发价格低廉、具有地面发射能力和手持式反无人机系统的需求，旨在摧毁小型无人机。主要开发的反无人机系统包括高功率微波系统、高能激光器(HEL)、自动化360°探测挫败型反无人机系统、具有先进的空域感知(ADA)和反无人机系统(C-UAS)能力的新型“轻型车辆监视系统”(LVSS)。

俄罗斯在2021年迪拜航展上推出了无人机蜂群控制系统，并于2022年发布了一种反无人机蜂群系统设计，可以喷射大量碎片弹药摧毁来袭威胁。法国与澳大利亚将合作共同应对全球无人机部署日益增长的威胁。英国在2022年世界防务展(WDS)展出了一种新型反无人机技术，采用一种可重复使用的电动飞行器进行拦截。

4 结束语

近年来全球多次冲突中，无人机系统的使用呈指数级增长，未来无人机蜂群投入战场是大势所趋，成本低、数量多、组网协同执行任务，将会对未来的作战模式产生颠覆性的影响。随着网络通信、人工智能、大数据、自主导航与控制、协同任务规划等技术的不断发展和进步，无人机集群作战系统将会日趋成熟，并向有效载荷模块化换装、多平台应用、无人机单体低成本化发展、以及推动前沿技术、推动弹药蜂群技术等方面发展，以进一步加快装备使用。此外，无人机集群作战也催生反无人机技术快速发展，随着技术的进步和无人机集群作战系统的发展，会有更多的国家参与反无人机系统的研制，并提供更多先进的反无人机产品，对抗无人机集群作战系统的应用。