外軍反無人機“蜂群”作戰

尤里

隨著無人機技術的發展，利用大量低成本的無人機系統對目標攻擊已經成為無人機發展的新方向，許多專家甚至認為其將引導一場戰爭技術革命，顛覆我們對未來戰爭的預想，特別是美國美國國防高級研究計劃局（DARPA）的“拒止環境中協同作戰”（CODE）項目和低成本無人機“蜂群”技術（LOCUST）項目的順利進展使這一技術似乎馬上便成現實，而在發展無人機蜂群技術的同時，許多國家軍隊已經開始研究和開發對抗“蜂群作戰”的技術和手段。

外軍“蜂群作戰”攔截的技術障礙

目前，外軍研發的無人“蜂群”技術，主要由大型空中平臺搭載并釋放大量無人機，編成戰斗集群，無人機群自主協同，實現飛行控制、態勢感知、目標分配和智能決策，依靠整體戰斗力應對復雜、強對抗、高度不確定的戰場環境。這種攻擊方式對現有軍事系統威脅巨大。

突防能力更強目前的艦艇防空系統能夠防御超音速巡航導彈和噴氣式戰斗機，應對低速的無人機自然也不在話下，但如果面對的是一群彼此協作的無人機，情況則可能復雜得多。美國海軍在2012年曾對“伯克”級驅逐艦遭受無人機“蜂群”攻擊的情況進行過研究，顯示艦上的“宙斯盾”系統在應對這種集群攻擊時仍顯得力不從心。由于小型無人機的雷達信號特征很小，等發現時已經來不及使用導彈或者127毫米艦炮攔截；干擾彈不能影響無人機的控制系統；可發揮作用的只有“密集陣”近防系統和機槍。當無人機群以250千米/小時的速度來襲時，防御系統從發現目標到啟動攔截只有15秒鐘時間。更致命的是，防御系統往往難以合理分配火力，從而導致部分無人機能夠避開攔截，對艦艇發動攻擊。對這一作戰模式進行了數百次模擬的結果表明，由8架無人機組成的集群進行攻擊時，有2.8架無人機可實現突防。即使艦艇防御系統進行了升級，例如采用了更好的傳感器、更多的機槍和“密集陣”系統，仍有至少1架無人機能夠避開攔截。這還只是8架無人機組成集群的情況，如果無人機數量增加到 10架、20架或者50架，那么防御系統也只能攔截到前面的7架左右。可見，數量有限的無人機也可以突破“宙斯盾”這種世界上防御最為嚴密的空防系統。

攻擊成本較低無人機集群作戰威脅的根本源于其作戰方案成本低，可以大大節省資金，不必擔心高價值作戰目標被擊落，而且可以接受多次襲擊、重新配置，重復執行作戰任務。美國海軍研究局（ONR）開展的“低成本無人機蜂群技術”項目已經完成40秒內在海上連續發射30架無人機以及無人機群的編組和機動飛行試驗。項目采用的陸基或艦基多管發射裝置，可以每秒一架的速度發射上百架小型無人機。無人機群可執行巡飛、情報、吸引火力、通訊干擾等任務。無人機由雷西恩公司研制，成本控制在1萬美元，一次性使用，能夠搭載多種有效載荷。該項目經理表示，無人機集群的總成本比導彈低得多，如目前用于模擬作戰的“郊狼”無人機單價僅為1.5萬美元，而一枚“魚叉”導彈的成本高達120萬美元。“10年或20年后，與其使用大型、昂貴的飛機或無人機，不如部署成百上千架廉價無人機。即使損失一半，仍可達成目標。”無人機集群攻擊避免了飛行員傷亡，并且成本也可承受，這是完全不同于以往的一種新“纏斗”方式。隨著技術發展和研究的深入，無人機的成本還可進一步降低，無人機集群戰術的研究可能重塑未來戰爭的形式。

偵打融合度高由于集群攻擊中的無人機攜帶的載荷可以相同，也可以不同，這樣在集群中的無人機個體就可以分別攜載不同的載荷，擔負偵察、攻擊、誘餌和通信中繼等不同的任務，使得輕型無人機群的綜合作戰能力可以遠遠大于單個的大型無人機。而大型無人機也可以通過集群作戰方式使得作戰能力倍增。例如，研發X-47B艦載無人戰機的諾·格公司曾提出構想：15架X-47B自組織編隊飛行，空中加油后續航時間達50個小時，作戰半徑1 750海里，可執行情報監視偵察、巡邏、對陸海攻擊等任務，提高航母在強對抗的海戰場的安全性和生存力，降低有人艦載機執行此類任務時承擔的風險，同時提高任務成功率。X-47B甚至可以與有人機組成小規模混合編隊，協同作戰。這種偵打高度融合的集群作戰單元無疑將使未來作戰方式發生顛覆性變革。

單目標特征小攔截無人機的最大障礙是其單個目標特征太小，對集群攻擊中單個無人機目標的區別、瞄準、鎖定都十分困難。例如，美國海軍研究局在2016年公布的“低成本無人機蜂群技術”項目，采用了廉價的“郊狼”型無人機為主要工具，這種無人機由BAE系統公司研制，長僅為1米左右，重約5.44～6.33千克。2014年9月，美國防部戰略能力辦公室首次利用F-16戰機開展無人機空中集群發射試驗中的無人機“灰山鶉”，由美國麻省理工學院設計，機身廣泛使用了凱芙拉、碳纖維等材料，并利用3D打印技術制造而成，配備鋰聚合物電池，整個機身尺寸不足一部蘋果6 Plus手機，重量僅為0.45千克。這類無人機不僅尺寸小，而且由于采用復合材料，電磁信號特征也十分小，而X-47B這種大型無人機由于采用了隱身技術且飛行高度較高，因此也難以被現有偵察警戒手段發現和鎖定。

外軍“蜂群作戰”的技術缺陷

雖然無人機集群難以被攔截，但無人機群的整體作戰能力與編成無人機的數量、尺寸、質量、性能是正向變化關系，即在航程、航時、航速、傳感器、打擊武器等方面，小型無人機難以滿足要求，這種狀況在未來中短期內依靠技術進步難以扭轉，因此無人機集群作戰存在著以下幾方面的技術缺陷，這是反“蜂群作戰”可以利用的技術途徑。

目標密度較大一般來看，無人機集群的突防和攻擊能力與集群構成的無人機數量成正相關，但數量越大，則目標集群的密度也越大。例如，美國海軍在研究無人機群對“宙斯盾”系統的攻擊時使用了30架無人機，諾·格公司提出的X-47B艦載無人戰機集群作戰構想中使用了15架，這些無人機作為單個飛行體時的目標特征非常小，而作為數十架的集群目標時，雷達信號明顯增強。雖然其可能是從多個方向和高度發起攻擊，但同時出現在探測系統中，一方面增大了其被探測發現的可能性，另一方面增大了被反擊攔截武器擊中的可能性，特別是被“密集陣”或空爆彈藥這些集火殺傷武器摧毀的可能性。

對通信依賴大從目前外軍的幾種集群作戰項目看，無人機集群與控制站（機）、集群中無人機之間均需要無線電通信聯系，保持規劃隊形和任務分配。例如，2015年6月，美軍在“北方邊界”演習中，利用F-16開展了一系列“灰山鶉”無人機空中發射與編隊試驗，以驗證無人機在空中相互通信并自主組成“蜂群”編隊的能力。演習中，F-16戰機利用曳光彈撒布器投放了一組小型曳光管。曳光管利用自身攜帶的降落傘緩慢降落，并在預定高度釋放出了內藏的“灰山鶉”無人機。這些無人機在空中自主展開折疊的機翼，并通過數據鏈保持聯系，完成各自作戰目標。此外，有些無人機活動嚴重依賴地面控制站的輔助，沒有其輔助無人機就不能有效發揮作用，而這都需要依賴無線電通信系統，這可能成為無人機的缺陷。

攻擊速度不高如前所述，無人機的性能與其尺寸有關，而使集群作戰成為優勢的低成本無人機無法達到突防需要的較高速度，而較高的速度意味著集群無人機之間的攻擊通道間距離必須擴大，這就可能喪失集群攻擊的優勢。美海軍對無人機集群的控制速度限制在250千米/小時，這一速度為防御系統警戒和攔截提供了可能，因此其對于艦載戰斗機和艦載密集近防火力而言幾乎不堪一擊。

缺乏突防規劃由于對攻擊目標的防御部署和戰術無法詳細了解，因此無法在攻擊任務規劃中對無人機集群作出突防規劃，這使得其攻擊行為呆板，易被攔截。由于防御方的防御部署和防御策略是可變的，而無人機集群的攻擊需要多種類型載荷的無人機相互配合，但是這種在攻擊中利用數據鏈臨時加注任務數據的方式受到帶寬和干擾的限制，因此大部分只能在發射無人機之前規劃，這使得無人機集群在大部分時候的攻擊是被動和僵化的，其攻擊策略無法靈活調整，增大了被發現和攔截的可能性。

此外，由于目前參與試驗的集群無人機的大部分航程都較短，需要飛機、艦船等運載平臺投送，因此打擊這些無人機的“巢穴”對抗擊無人機集群攻擊也較為有效。

外軍“蜂群作戰”的對抗手段發展

鑒于“蜂群作戰”的以上技術缺陷，外軍發展了多種對抗無人機集群的技術手段。

無人機群格斗從武器發展史看，任何武器的最大天敵就是其自己，無人機群也不例外，按照這一思路，外軍發展了格斗無人機以對抗無人機和無人機集群。2011年，時任美國聯合無人機系統卓越中心負責人的馬奎爾上校，在當年的國際無人機系統協會年會上提出建議，考慮研制格斗型無人機作為反無人機的重要手段，并研發廉價的長航時無人機加強對敵方無人機的偵察監視和打擊引導。2016年5月，美國特種作戰司令部科學和技術部門負責人托尼·戴維斯在國防工業協會主辦的特種作戰部隊行業會議上稱，特種作戰司令部正在尋求無人系統的“蜂群”和自主能力以抵御“蜂群”攻擊。2015年1月，美國陸軍透露的一份研究報告指出，反無人機武器也可能安裝在無人機上，增加用無人機擊落其它無人機的可能性。具體方案包括干擾無人機的無線電指揮頻率。

電子干擾壓制由于無人機集群幾乎都依靠無線電通信和GPS來定位和編隊，因此通過電磁壓制、選擇性干擾、GPS電子欺騙和電磁脈沖等實現對其的攔截和壓制，還可以用裝有干擾設備的無人機進行抵近干擾攔截。例如，2016年12月，俄軍方媒體透露，位于莫斯科的全俄“標準器”科研所研制了代號為“薔薇航空”（簡稱“薔薇”）的電子戰系統，可對無人機和無人機群實施有效干擾和壓制。“薔薇”的計算機設備和操控平臺可裝入一輛軍用卡車的車廂，各種天線和信號發射裝備設置于車廂外。系統被運抵有敵方無人機活動的戰場后，幾分鐘就能做好戰斗準備。“薔薇”能在其周圍半徑約10千米范圍內從大量無線電信號中自動識別敵方無人機的遙控信號，然后根據信號的關鍵參數選擇最合適的雜波干擾類型，用功率強大的干擾信號壓制敵方無人機的遙控信號，使其無法完成任務。“薔薇”還能分析無人機的遙控信號參數并對這種信號的編碼進行模仿，向無人機發射大量假信號，使無人機行為混亂，例如出現航向錯誤或是按照假指令著陸。如果無人機不服從假命令，“薔薇”會盡可能截獲遙控信號，用運算能力強大的計算機破譯其指令密碼的秘鑰參數，得手后再阻斷無人機與遙控臺的聯系，并用“薔薇”的遙控信號突破敵無人機自身的控制系統，攫取控制權。俄國防部透露，該系統目前可“制服”各種商業無人機及軍用RQ-5“獵人”無人機、RQ-7“影子”無人機、RQ-11“渡鴉”無人機和以色列“赫爾墨斯”450型無人機。對于難度較大的美國MQ-9攻擊型無人機、長航時的RQ-4“全球鷹”和RQ-170“哨兵”無人偵察機，“薔薇”可迫使這些機型返航。此外，2016年12月，美國《大眾科學》報道，美國“無人機盾牌”公司研發了名為“反無人機槍械”的系統。該系統射程超過1.6千米，能立即讓無人機停止向操控者發送圖像。這種槍看起來和其它反無人機干擾槍類似：一根天線附在一臺電腦上，做成槍的形狀。這種天線槍實質上是干擾和控制裝置，通過發出無線電信號來干擾并壓制無人機操控者發出的指令。

密集武器攔截采用密集的速射武器攔截無人機群是較為傳統的攔截方法。2016年11月，美國《航空周刊》透露，雷西恩公司已經論證了許多創新方法對抗集群無人機，包括使用空空導彈和用火炮發射帶有前向爆炸型碎片殺傷彈頭且射向可修正的炮彈等。美國陸軍的一份研究計劃書稱，美陸軍正在考慮通過信號干擾或用舊式機槍和火炮阻止無人機——或許是可安裝在“悍馬”軍車轉塔上的槍炮。考慮到激光武器離投入使用還有數年，并且容易受天氣或粉塵等障礙的影響，目前采用較正常且較便宜的解決方式可能更好。此外，外軍也在論證采用“密集陣”等傳統近防武器對集群無人機進行攔截。

微波武器摧毀采用具備區域性殺傷能力的微波武器對高密度的無人機集群進行攻擊似乎更加有效，美軍制定的“無人機防御計劃”就是利用微波武器作為攔截無人機集群攻擊的主要武器。美國空軍實驗室正在試驗一個名為“黑色飛鏢”的項目，其具有偵測、追蹤甚至擊落小型無人機的能力，系統核心是通過微波能量瓦解無人機的電子系統，將其擊落。2013年9～10月間，美國陸軍在位于俄克拉荷馬州錫爾堡的陸軍火力卓越中心內，成功使用雷西恩公司研制的“相位器”高功率微波（HPM）武器進行了攔截小型無人機集群目標的防空測試。在測試中，HPM使用相控陣雷達與高能微波天線作為搭配，跟蹤并擊落小型無人機。作為靶機的是由UASUSA研制的Tempest無人機和Flanker無人機，這兩型無人機根據其性能差異，分別被美軍劃分為Tier-Ⅰ級和Tier-Ⅱ級威脅。整個測試單元由三部分組成，分別是地空警戒雷達、近距交戰戰術雷達和HPM地面站。三者呈三角形布局，正對無人機可能出現的方向，其中HPM在前，方便地空警戒雷達和近距交戰戰術雷達發揮其探測距離遠、掃描范圍廣的優勢。而在測試中，HPM不但顯示出可在發現無人機后迅速使其癱瘓的能力，還可同時擊落多架無人機。據稱，美國陸軍希望進一步降低HPM的能耗，并盡可能縮小其尺寸，使其未來可擔負攔截對手“蜂群”式無人機攻擊的任務。雷西恩公司稱，HPM系統的尺寸已減小至之前的一半。試驗驗證了“相位器”系統向目標區域發射一次就可消滅多個目標，這是與激光器截然不同的。激光器必須將光束集中在一個點才能將空中的目標燒毀，而HPM可將飛過其微波束的所有目標一并摧毀。HPM武器在幾毫秒內就能起作用，而激光器要在光束聚焦在目標上數秒之后才能將其消滅。如果用HPM對付無人機群，會產生一個微波場，飛過該場的所有目標可被一舉擊落。HPM武器每次發射的成本只有數美分，與導彈比起來可忽略不計。

激光武器打擊為了應對無人機，美國陸軍與波音公司合作，改裝了“復仇者”防空系統，將其“毒刺”導彈發射筒換裝成固體激光器和光束定向器，從而使該系統成為彈、炮、激光三合一武器系統，具備了定向能和導彈武器的雙重作戰功能。美國海軍則使用“海軍激光武器系統”于2009年6月首次成功跟蹤、擊落了處于飛行狀態的無人機。2010年5月和6月，又先后在海上擊落了距離被保護艦艇3.2千米以480千米時速飛行的無人機。美國空軍則與波音公司聯合研制了安裝在拖車上的機動反無人機激光武器系統。2009年5月，該系統在位于中國湖的美國海軍空戰中心進行了一系列打靶試驗，利用單束激光擊落了5架位于不同距離的無人機。美陸軍在近期舉行的演習中，一輛安裝了約2～3千瓦級激光器的“斯特賴克”輪式裝甲車擊落了35架小型四旋翼無人機。

此外，美軍和俄軍都提出利用電子戰系統搜索并鎖定無人機和地面控制站之間的無線電信號，以發現其地面控制站的位置，然后用飛機或火炮打擊無人機“巢穴”，最終切斷無人機集群的控制信號來源。

（最后附上美海軍2016年4月進行的30架無人機“蜂群”發射試驗記錄。）

附：美海軍2016年4月進行的30架無人機“蜂群”發射試驗