无人机蜂群作战概念及国内外发展现状

孙彧 1,2，潘宣宏 1 ，姜敏 2，王可杰 2，邢权 2

（1. 海军指挥学院，南京 210000；2. 解放军31102部队，南京 210000）

【引用格式】孙彧，潘宣宏，姜敏，等.无人机蜂群作战样式及运用探析[J].战术导弹技术,2023(5):142-150.

 摘 要阐述了无人机蜂群作战概念，总结了各军事强国无人机蜂群发展现状，根据发展现状和实际作战需求列举了侦察预警、诱骗干扰、集群攻击、协同作战等四种主要作战样式，并构想了无人机蜂群在城市攻坚、岛礁登陆、协同反舰三种典型作战场景中的运用方式。通过上述作战样式及运用情况对无人机蜂群未来作战发展趋势进行探析，以期为无人机蜂群作战研究及装备研发提供参考。

 关键词无人机蜂群；作战样式；作战概念；作战运用；智能作战；协同作战

1 引 言

无人机蜂群是由大量可以互相通信、自动感知、自主决策的无人机组成的集群系统［1］。其具备战场生存能力强、遂行作战任务多样、指挥控制迅速、作战费效比低、智能协同度高等作战优势，是智能化战争中重要的新质作战力量，将改变未来战争的面貌。本文先阐述了无人机蜂群作战概念及国内外发展现状。然后，分析了无人机蜂群的主要作战样式和在典型作战场景中的运用。最后，对无人机蜂群作战的未来发展趋势进行了展望。

2 无人机蜂群作战概念及优劣势

2.1　作战概念

无人机蜂群作战是由特定投送平台（如特种车辆、飞机或舰艇等）在作战区域外投放一定数量［2］，按照作战要求搭载各类载荷的无人机，并通过云计算、大数据、人工智能算法等关键技术形成自主协同的蜂群，在任务规划指令的引导下遂行侦察预警、诱骗干扰、集群攻击、智能协同等作战任务的一种新式作战概念，蜂群按照单机大小、任务载荷、动力性能等指标可分为大型察打一体、中型自杀式攻击、小型电子干扰、微型四旋翼侦察等多种类型。

2.2　作战优势

（1）战场生存力强 无人机蜂群一般由中/小/微型无人机单机组成，具有较强的雷达、光学、声学隐身性，传统的防空火力打击效果差；蜂群单机数量规模较大，一般采用“去中心化”的体系结构，部分无人机毁损或失能不会影响系统的整体效能，具有“鲁棒自愈”能力，因此具有有人驾驶飞机无可比拟的战场生存力。 （2）作战任务多样 无人机蜂群可根据作战需求灵活搭载如指挥管理通信、电子干扰、侦查预警、火力打击等载荷模块，遂行侦查监视、定点打击、中继通信、效能评估等多样化的作战任务。 （3）指挥控制迅速 无人机蜂群各单机间、蜂群与指控中心间通常依靠指控系统和通信链路自主组网并迅速传递作战指令，能够有效实现作战指挥控制、作战区域分配、作战任务规划，快速形成“侦-控-打-评”循环链路。相较传统作战样式其敏捷度更高，时效性更快。 （4）作战费效比低 无人机单机设计结构简单，研发和制造成本较低，如美军“郊狼”无人机［3］，其机身大部分采用复合材料和模块化设计，单架成本仅1.5万美元，相较地空导弹、空射诱饵等反无人机武器具有非对称成本优势。与有人驾驶飞机相比，无人机蜂群无需复杂的操控人员培训，在作战过程中对于地勤、维修、保养的依赖度极低。另外，蜂群作战也有效避免了人员损失，因此，具有极低的费效比。 （5）智能协同度高 基于开放式体系架构的无人机蜂群可以依托信息系统自主感知、融合、处理战场态势，利用实时信息交互和人工智能算法实现自主协同、编队飞行、作战决策、打击规划、效果评估等一整套作战流程，具备较强的智能化、协同化、体系化作战能力。

2.3　作战劣势

（1）　单机性能有限 受构造、成本、动力等条件制约，无人机蜂群单机大都速度慢、航程短、防护差，从而限制了其综合作战效能的发挥。具体来说，一是现有无人机最大航速一般不超过250 km/h［4］，无法在与有人驾驶飞机的对抗中占据优势，制空能力相对较弱，而在突防作战中较慢的速度则增加了对手防空系统的反应时间，削弱了集群攻击的优势，对此可采用高效能源、充电技术等措施，提高无人机蜂群滞空能力。二是单机航程短，导致作战半径不足，因此，投送/发射平台要尽可能靠近作战区域投放，增加了平台被对手探测打击的风险，给对手从“源头”上反制蜂群提供了机会［5］。克服其航程较短的劣势可以使用加强通信、节能技术等技术手段。 （2）电子防护性差 在完成作战任务的过程中，无人机蜂群需要依靠大量的信息交互来执行编队飞行、任务分配、航迹规划等行动，对通信链路的依赖性较高，一旦信息传输出现问题，整个蜂群编组就会遭到致命打击。因此易受对手电子干扰和网络攻击，从而丧失作战能力。对此可以通过加强电子防护技术，如设备防护、电磁屏蔽等，提高无人机蜂群的电子防护能力。

3 各军事强国发展现状

3.1　美军发展现状

美军开展无人机蜂群作战相关研究历史最早、项目最为典型，各项技术标准基本能够代表该领域的最高水平。按照美国国防部最新《无人系统综合路线图2017-2042》［8］关于2030年左右实现无人机蜂群完全自主作战的发展规划，当前其各国防机构和军兵种都有隶属的无人机蜂群作战重点项目，突破性成果斐然，并朝实战化方向不断迈进。 区域拒止环境协同作战项目（Collaborative Operations in Denied Environment， CODE）［9］隶属于美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency， DARPA），其旨在通过开发模块化软件系统架构和智能控制算法使无人机蜂群能够同时完成自主/协同作战任务，项目的预期目标是实现6架以上无人机蜂群在强干扰环境下自主发现、跟踪、识别、攻击目标的闭环系统。 低成本无人机蜂群技术项目（Low-Cost UAV Swarming Technology， LOCUST）［10］由美国海军研究办公室（Office of Naval Research， ONR）公布，其研究目标为使用发射管快速发射大量可进行集群飞行、自主协同的小型折叠翼无人机，该无人机及发射装置体积较小，便于整合到舰艇、车辆、战机等运载平台上。目前该项目已实现最多30架多任务载荷“郊狼”（Coyote）无人机蜂群的编队控制，可遂行侦察巡逻、电子干扰、火力诱骗等任务，下一阶段目标是实现更复杂的自主化能力。 小精灵项目（Gremlins）［11］同样由DARPA主导，旨在探索研究使用运输机、战斗机等运载平台在防区外投放具备自组网和协同作战能力的小型无人试验群系统，可以针对特定目标执行离岸侦察和电子干扰任务，并可重复使用。该项目计划通过3阶段实验逐步走向实战应用。 山鹑项目（Perdix）［12］由麻省理工大学研发、美国国防部战略能力办公室（Strategic Capability Office， SCO）采纳的微型蜂群无人机项目，该无人机单机净重约200 g，由3D打印技术制造，成本极其低廉，可由人力投掷、陆基平台发射、空中平台投送。目前已初步具备自主编队飞行和协同作战能力，可胜任饱和打击、诱饵欺骗等作战样式。 除上述典型项目外，美军还基于不同作战场景启动针对性的无人机蜂群项目，如DARPA针对城市作战的进攻性蜂群项目（Offensive Swarm Enabled Tactics， OFFSET）［13］；美国海军研究实验室（United States Naval Research Laboratory， NRL）针对近战突袭的近距隐蔽一次性无人机项目（Close-in Covert Autonomous Disposable Aircraft， CICADA）［14］等。

3.2　我国发展现状

国内无人机蜂群作战研究起步较晚，但无人机技术发展速度较快。其中某集团于2016年、2017年分别完成了67架、119架小型固定翼无人机蜂群的飞行试验［15］，成功实现了弹射投放、自动编组、目标分配、集群行动等战术动作；另外，也有陆基箱式折叠翼无人机蜂群成功发射的报道。但总的来说，国内无人机蜂群作战研究方向较为单一，先进技术转化为军事应用的速率较慢，特别是在作战使用、战法战术等方面仍有较大的发展空间。

3.3　其他国家发展现状

各军事强国对无人机蜂群作战都给予了高度重视，不少项目正处于研发阶段。比较典型的有欧盟提出的防空系统压制/摧毁项目（Suppression/Destruction of Enemy Air Defenses， SEAD/DEAD）［16］，英国国防部开展的无人机蜂群团队控制竞赛，俄军的战斗机控制蜂群协同作战项目等。

▼  表 1   无人机蜂群典型项目关键技术▼  Table 1   Key technologies of typical UAV swarms projects

4 无人机蜂群主要作战样式

4.1　侦查预警

制信息权是未来战争的关键所在，无人机蜂群可搭载照相机、微光摄像机、红外扫描仪等多种侦查载荷，撒网式布设在可能的作战空域，对战场进行全方位、长时间、高精度、多维度的侦察监视，弥补大型预警机、有人侦察机、陆基雷达的侦查预警盲区；另外，还可以利用无人机蜂群突防能力强这一特点，使用搭载激光照射装置的小编组蜂群对远域纵深部署的高价值目标实施潜入式侦查，并通过蜂群间数据链将情报中继回传，为决策者提供详实可靠的目标指示和数据情报信息。

4.2　诱骗干扰

战术诱骗、电子干扰将贯穿于智能化作战的全过程。无人机蜂群可以搭载多种电子干扰载荷在战术上对对手实施诱骗干扰。主要有以下3种方式：（1）利用蜂群搭载电子信号放大设备模拟不同型号/数量的有人战机进行战术飞行，诱骗对手防空雷达开机，暴露对手防空阵地位置，为随后的定点打击创造条件；（2）利用大量无人机蜂群作为战术诱饵消耗对手防空力量首波次集火攻击，掩护主力突击编队成功突防，如海湾战争中，美军就曾投放大型空战诱饵消耗伊军防空火力；（3）将搭载电磁波发射器、金属箔条、干扰丝等有/无源干扰载荷的无人机蜂群组成电子战编队，对对手预警雷达、制导武器、通信设施、光电系统等目标进行针对性干扰压制，使其丧失侦查预警和指挥控制能力，为后续作战创造有利条件。

4.3　集群攻击

集群攻击样式依托无人机蜂群系统较强的自组织、自协同能力，利用大量搭载攻击载荷的无人机组成蜂群，对对手地面人员、武器装备、设施设备等目标群实施同时打击，或对重点目标实施多批次、多方向、多角度、多阵位的突然饱和打击，使对手防御系统难以应付。如美军曾使用无人机蜂群模拟攻击“阿利·伯克”级驱逐舰［17］，结果证明后者舰载“宙斯盾”防御系统无法有效地阻挡无人机蜂群的集群攻击。

4.4　协同作战

协同作战样式主要可以分为机-机协同、人-机协同两类。机-机协同指搭载多样作战任务载荷的无人机组成优势互补的混合编队，综合作战进程、武器配置、任务流程，通过内部信息交互自主协同完成作战任务，如2018年武装分子使用蜂群对俄军驻叙利亚赫梅米姆空军基地和塔尔图斯军港的协同突击［18］。人-机协同即有人/无人平台混合编组，编组方式包括：（1）有人驾驶飞机在后方指挥前端无人机蜂群编队对危险作战区域的目标进行侦查监视；（2）将蜂群与多种武器系统相互配合，发挥其数量大、体积小、费效比低的优势，对对手重点目标的关键部位进行打击，为其他武器系统的纵深攻击奠定基础。

5 无人机蜂群典型作战场景运用

5.1　城市攻坚作战场景运用

城市攻坚是现代战争的常见作战场景，城市各类基础设施错综复杂，利于防守方进行多层次、立体化的分散防御部署。该作战环境具有复杂性、动态性、限制性等特征，传统作战力量在机动、隐蔽、防护、保障等方面都面临较大挑战。因此使用无人机蜂群在该场景遂行作战任务运用具有重要现实意义。其按照作战时序可以分为先期侦查态势感知、精确打击重点目标、辅助夺占重要建筑等阶段。无人机蜂群城市攻坚作战场景运用基本流程如图2所示。

▲  图2   无人机蜂群城市攻坚作战场景运用基本流程▲  Fig.2   Basic processes of UAV swarms in city attacking battle scenario application

（1）先期侦查态势感知 城市地形复杂，基础设施密集，潜在危险不明，对手可以利用建筑和道路构筑防御工事，对贸然突进的部队造成沉重打击。无人机蜂群可以搭载侦察载荷对对手纵深防御部署实施先期侦查，并通过数据链将情报中继回传，为下一步作战行动提供实时信息保障。 （2）精确打击重点目标 无人机蜂群是一种具备战斗能力的多旋翼无人机系统，它可以通过地面或空中平台进行投送，实现对重要目标的精确打击。蜂群无人机的应用范围广泛，可以用于打击对手的防御设施和堡垒等目标。它的投送方式灵活多样，可以通过地面或空中平台进行操作，提高打击的准确性和效果。无人机蜂群在各个领域都具备广泛的应用潜力，为实现精确打击目标提供了一种可行的解决方案。 （3）辅助夺占重要建筑 夺占重要建筑是城市攻坚作战的最终目标，由于城市以高楼为主体，其建筑复杂性和坚固性为防御方提供了天然屏障，贸然突进必然遭受重大损失。无人机蜂群可以在先期侦察情报的基础上针对特定建筑使用不同载荷搭配的异构蜂群，采取多机协同方式迅速搜索/打击建筑物内隐藏目标。

5.2　岛礁登陆作战场景运用

岛登陆作战联合性强，梯次阶段多，复杂度高，信息化、智能化、多域化特征明显，无人机蜂群作战样式的融入可对胜负发挥关键作用。按照作战流程可以分为航渡编队预警护航、重点目标察打一体、纵深推进掌握制权等阶段。无人机蜂群岛礁登陆作战场景运用基本流程如图3所示。

▲  图3   无人机蜂群岛礁登陆作战场景运用基本流程▲  Fig.3   Basic processes of application on UAV swarms in islands and reef landing combat scenario （1）航渡编队预警护航 航渡编队能否成功实施海上航渡直接影响整个岛礁登陆作战行动的成败，而其始终是对手海空力量的重点打击目标。因此在掌握整体控制权之前，及时有效的侦查预警十分重要。无人机蜂群可以广泛布置在航渡编队一定范围内，充分发挥其自主性、覆盖性、数量性优势，配合水面护航编队和预警机对可能出现的对手进行侦察预警，最大化预警反应时间，有效保护航渡编队航行安全。 （2）重点目标察打一体 无人机蜂群可首先对滩头障碍、火力配系、防御工事进行先期侦查感知，也可以利用小队蜂群携带电子干扰载荷对岸上雷达设施实施抵近干扰，无人机蜂群还可以对岸上重点目标实施精确打击。 （3）纵深推进掌握制权 无人机蜂群可以协助登陆部队对岛上纵深目标实施侦察-定位-打击，可作为通信节点等提供重要目标的目指信息，协同对其进行打击摧毁。

5.3　协同反舰作战场景运用

水面舰艇目标大、价值高、机动能力较差，且其配备的防空系统缺乏应对无人机蜂群的有效手段，大量彼此协作的无人机可轻易突破舰艇的防空火力网，对其进行饱和打击。无人机蜂群协同反舰作战场景运用基本流程如图4所示。

▲  图4   无人机蜂群协同反舰作战场景运用基本流程

▲  Fig.4   Basic processes of UAV swarms in cooperative anti-ship combat scenario application （1）先期侦察识别 无人机蜂群可携带红外、照相、电子等侦查载荷，以大型运输机或战斗机为载体在作战区域外投放并完成自主编组，对对手舰艇编队实施先期侦查识别，初步掌握其编队构成、武器配置、重要目标位置等信息，为后续打击行动提供情报支撑。 （2）多维干扰佯动 无人机蜂群可搭载各型电子干扰载荷，通过自组织、自协调、分区域对水面舰艇编队的防空雷达、信息系统、预警探测设备实施全频电子干扰，大幅降低其对空对海探测能力，为有人驾驶飞机、导弹等重型武器的打击开辟通道；也可在目标舰艇编队旁盘旋以模拟有人驾驶飞机战术动作，诱骗对手使用防空火力拦截，消耗其重要作战资源。 （3）饱和集群攻击 可采用大量低成本小/微型无人机搭载战斗部载荷组成多个蜂群，对舰艇编队中的重要目标和关键节点进行饱和集群攻击。

6 无人机蜂群作战未来发展趋势探析

6.1　技术发展推动能力升级

随着各项技术的发展迭代，可以预见，未来无人机蜂群在诸多作战性能指标上都有较大提升。一是模块化、功能化设计理念将更加丰富无人机蜂群的作战任务载荷；二是基于3D打印技术的标准化生产模式和投放/回收技术将大幅降低无人机蜂群的作战成本；三是以大功率蓄电池、小型涡扇发动机为代表的新能源/动力技术将持续提升无人机蜂群的航程/速度；四是反辐射伪装材料和电磁防护技术的广泛应用将强化无人机蜂群的隐身能力；五是集群通信和组网技术的更新将不断扩大无人机蜂群的作战规模。

6.2　战术运用不断创新拓展

“技术决定战术”是战争的基本规律，无人机蜂群性能指标的跃升必将催生战术战法的不断创新。未来无人机蜂群在该层面将呈现以下发展方向：（1）有/无人协同成为基本战术体系，未来无人机蜂群将融入联合作战体系，以基本作战要素的形式与有人驾驶飞机、地面作战力量、水面舰艇、侦查卫星等组网，达成态势共享、协同决策、整体联动的作战效果；（2）大规模异构蜂群成为基础战术编组，未来无人机蜂群的作战分工将更加明确，其根据具体作战场景配置对应载荷，编组形成集多个任务分群为一体的战术系统，实现蜂群主导的作战构想；（3）蜂群对抗成为主要战法样式，由于无人机蜂群的技战术性能不断提升，遂行任务种类不断丰富，交战双方都可以使用蜂群作为主要作战力量投入战场，显然以蜂群对抗蜂群的战法样式会在未来战争中陆续实现。

6.3　指挥决策进一步智能自主

当前无人机蜂群的作战指挥决策基本遵循“人在回路”模式，即蜂群按照决策者的任务规划和指令执行具体作战任务，但未来战争具有强对抗、高机动、快节奏等特性，“人在回路”的指控模式在时效性、可靠性、精准性等方面与作战实际都有较大差距。因此，未来无人机蜂群将以人工智能技术为基点，具备一定程度的“作战意识”，能够实现对作战目标的自主判定、识别、打击，最终按照“人在回路中”-“人在回路上”-“人在回路外”的发展脉络阶次实现完全智能的自主指挥决策。

7 结束语

本文提出无人机蜂群的作战概念，总结了无人机蜂群的分类和国内外发展现状，对其主要作战样式和典型场景运用进行了构想，最后展望了无人机蜂群作战未来发展趋势。可以预见，随着技战术指标和智能化水平的不断跃升，无人机蜂群作战样式必将颠覆现有的战争模式，成为胜战之基。因此必须加大对无人机蜂群作战的研究力度，发展关键技术，钻研战术战法，创新作战运用，持续提升无人机蜂群作战能力，进而在未来战争中立于不败之地。

审核编辑：黄飞