从理念走向实战 关注现代无人机集群作战

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随着无人机微型化和组网技术的成熟并广泛应用于具有智能化特征的军事行动,越来越多的集群系统将被应用于多种战场环境,现已成为推动军事形态变革的关键因素,必将改变战争模式与制胜规则。科学把握反无人机集群内在制胜机理,将成为未来战场上必不可缺的要素。

战争中无人机的使用越来越频繁,无人机的集群作战也开始崭露头角。虽然无法与发挥巨大威力的导弹相提并论,但小型无人机集群作战以相对较低的成本实现了较大的打击效果,值得在未来战争中更多地加以关注。

无人机的集群化

集群化是未来战场环境中备受关注的一个领域。集群可以被定义为一种交战形式,其中非常小的、分散的但紧密相连的单位观察并攻击一个共同的目标,这种策略不仅可以用于无人机,还可以用于各种小型无人武器系统。有的国家将其定义为具有群体智能的系统,其中多个能够交换信息的无人机模仿自然生态系统的群体行为,独立合作并以集成的方式运行。为了实现该系统,研究者使用了避免与无人机或障碍物碰撞的同时相互靠近飞行的控制技术,创建成员之间信息共享的分布式通信网络技术,以及通过共享和融合每个成员获取的数据来获取信息。

操作无人机集群需要各种复杂的技术,最基本的可以说是“超连接网络”。基于高水平的数据通信,必须能够利用超高速、超低延迟、超连接等技术才能实现作战目的。原因在于,只有以上述技术能力为基础,众多无人机才能在互不干扰的情况下完成既定任务。假设超连接网络已经建立,无人机集群所需的关键技术就是“集群”技术。

实现这种集群技术还需要具备以下几种能力。首先,操控无人机集群需要“分离技术”,使无人机能够根据自己的目的飞行而不会相互碰撞。如果分离技术不足,就会发生相互干扰和碰撞的情况,不可避免地导致友军受损。其次,需要“凝聚力技术”来控制无人机,使它们不会彼此移动太远。为了在集群优势的基础上获得更高的效率,这种以适当的凝聚力飞行的技术能力必不可少。最后,需要“对准技术”,使多架无人机能够以特定方向和速度同时飞行,这对于使成群飞行的无人机作为一个大型实体飞行至关重要。

作战任务场景

一是侦察预警。在一些冲突地区,部署部队进行搜索和伏击行动时,可能遭遇雷区不明的情况,实际的搜索路线和可移动的伏击区域也极为有限。这些问题可以通过无人机集群的侦察轻松解决。即使在无法部署有人作战力量的地区,也可以利用无人机进行连续监测,并且在必要时立即做出适当的反应。

二是后方作战。在后方的军事行动中,无人机集群战术也可以得到有效利用。战争爆发时,进攻方将向防守方的后方渗透大量特种作战部队,执行侦察打击核心设施、杀伤关键人员等任务。由于这些渗透部队规模较小且行动秘密,守军寻找他们并不是一件容易的事,即使根据过去的作战经验,这种搜寻也需要大量的时间和人力。这种情况下,操作大量无人机集群可以使敌人在后方活动中感到行动处处受限,处于被发现的恐惧之中。此外,基于显著提高的监视和侦察能力,可以用更少的兵力更快地发现敌人,并在必要时进行适当的打击。

三是排雷作业。除了在侦察、反渗透等作战行动中大显身手,无人机集群也能在扫雷行动中得到有效运用。根据联合国的调查报告,目前仍有近70个国家的约6000万民众面临地雷的威胁,仅2021年就有超过5500人被地雷炸死或致残,其中大多数是平民,这些受害者中又有一半是儿童。然而,使用探雷器手动清除地雷需要大量的时间和精力,并且必须始终牢记发生安全事故的可能性。如果使用具有扫雷作业能力的无人机集群,就可以快速、安全地进行扫雷作业。

四是作战服务保障。随着技术的发展,越来越多的军事活动可以使用无人机替代人力。特别是在物资空运方面,通过无人机集群作业可以取得良好的效果。目前,一些企业已经积极采取行动开发无人机送货服务,将其应用到国防领域不会有太大困难。如果采用这种方法,预计可以通过同时操作多架无人机来快速、安全地向作战区域运输物资。根据国外作战实验的结果,将有可能用5至6架无人机为步兵排级部队提供作战服务保障。如果无人机的运输和集群飞行能力得到提高,未来有可能实现更快地运输大量物资的目标。

无人机集群作为一种安全有效的战术手段,以其多用途和无限的可能性,可以大大降低人力成本、减少战斗人员损失。因此,除了上述提到的领域外,它有望在更加多样化和复杂的未来战场环境中得到进一步使用。

需要突破的技术难点

近年来,无人机集群作为一个前沿军事概念备受瞩目。理论上讲,无人机集群战术可能以其独特的优势重新定义战争形态,颠覆未来作战方式,但其真正意义上的作战效能目前并未得到实战验证。一些地区冲突中,交战双方都投入了大量无人机,但没有看到如媒体所渲染的那些典型的集群作战模式。

一是控制问题。作为一种前沿技术,无人机集群系统存在较高的技术门槛。飞控系统是无人机技术中最具挑战性的部分,目前在实战中,单个无人机的控制已经非常困难,面对多架无人机的控制更是难度倍增。

二是人工智能问题。无人机集群作战要求无人机具有较高的自主与智能程度,但终将不能取代人在回路中的作用。虽然高度自主智能是无人机集群作战的发展目标,但现阶段乃至今后很长一个时期,无人机活动依然严重依赖控制站的远程辅助。人工智能水平越高,对机载计算机的能力要求就越高、所需能耗就越大,这对于无人机集群而言又是一大挑战。

三是信息通信问题。无人机之间、无人机与有人机协同作战时,都需要依靠强大的网络系统进行信息共享,这就导致无人机集群经不住导航或通信链路干扰。一旦通信链路关键节点被摧毁,无人机之间的协同合作将“崩塌”,战斗力或将顷刻消失殆尽。在近年来的一些实战中,就有大量无人机折戟于电子战。

四是能源储存问题。能源直接影响无人机集群的机动能力,而无人机的速度、航程等机动能力直接关系到作战效能。受无人机集群低成本、轻量化和小型化的要求限制,无人机平台的机动性、续航能力和承载能力相对较差,从物理域上限制了单架无人机的极限性能,这种矛盾短期内将一直存在。最理想的状态是,低能耗的机载设备和大容量的储能电池结合在一起。

随着无人机微型化和组网技术的成熟并广泛应用于具有智能化特征的军事行动,越来越多的集群系统将被应用于多种战场环境,现已成为推动军事形态变革的关键因素,必将改变战争模式与制胜规则。科学把握反无人机集群内在制胜机理,将成为未来战场上必不可缺的要素。

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责编:高蝶
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