對地攻擊型無人機作戰(zhàn)機群協(xié)同作戰(zhàn)研究

馮正文 耿福山

（1、湖南兵器輕武器研究所有限責任公司，湖南 益陽413046 2、71282 部隊，河北 保定071000）

隨著相關(guān)科技不斷發(fā)展，無人機在軍事領(lǐng)域的應用范圍日趨廣泛。利用無人機遂行破壞敵方機場、雷達等地面攻擊任務，具有低損耗、高毀傷等優(yōu)勢。目前，相關(guān)領(lǐng)域的研究主要集中在機群整體作戰(zhàn)方面。國內(nèi)外對機群自身編制方法、機型或載荷配置方案等方向的研究較少。

機群協(xié)同作戰(zhàn)的研究需要先建立以綜合火力與多機協(xié)同為主導的評價體系。目前相關(guān)研究將無人機類型分為攜帶攻擊武器的攻擊機、裝配偵察監(jiān)視系統(tǒng)的偵察機和具備電子戰(zhàn)能力的電子對抗機三類，并將評估指標明確為火控解算、毀傷、生存、搜尋、信息融合、電子戰(zhàn)、通信共享、感知協(xié)同、攻擊協(xié)同等9 項。本研究以上述界定形成的評價體系為基礎(chǔ)，嘗試分析不同類型無人機組合而成的作戰(zhàn)機群間存在的任務執(zhí)行效果差異。從而找出提升機群實際作戰(zhàn)成效的最佳配置方案，也為相關(guān)戰(zhàn)術(shù)的發(fā)展提供理論參考。

1 對地攻擊效能影響因子分析

基于評估體系可分步對無人機攻擊效果的影響因子進行分析。當無人機組成機群后，呈現(xiàn)為附屬的影響因子將通過不同的過程對作戰(zhàn)效果施加影響合力。分析中應當先設定作戰(zhàn)效果取值規(guī)則：攻擊任務完全達成取1、基本達成取0.8、幾乎未達成取0.5、完全未達成取0。隨后將效果與因素、因素的影響權(quán)重對各子過程進行綜合計算。將機群不同機型配置下得到改善的任務執(zhí)行效果影響因子表示為：

式中p*為機群采用多類型配置方案下的任務執(zhí)行效果；p為未采用協(xié)同作戰(zhàn)方案的任務執(zhí)行效果；I*和I 分別代表兩種情況下的不確定性。

以偵察能力影響分析為例。在對地攻擊無人機中配置偵察機后的機群協(xié)同執(zhí)行任務影響因子為：

2 對地攻擊型無人機作戰(zhàn)效果評估計算

對地攻擊型無人機作戰(zhàn)效果評估計算可采用層次分析法。需要先將相關(guān)指標按照重要程度分類，將無人機任務表現(xiàn)的滿分值設定為1，各類指標在作戰(zhàn)效果評估中的表現(xiàn)情況，可劃分為4 度標尺，根據(jù)其效果由強至弱分為1、3/4、1/2 及1/4 四個等級。單機協(xié)同作戰(zhàn)效果的計算需要參考任務特征并結(jié)合指標權(quán)重進行加權(quán)求和。可將機群中編入偵察機后的效果值表示為：

式中wi表示該項指標權(quán)重；PINi為指標能力估值。攻擊機和電子對抗機的效果值計算方法按照上式替換相關(guān)參數(shù)即可。將無人機對地攻擊機群不同編制方式下的任務執(zhí)行效果視為整數(shù)規(guī)劃，對一定數(shù)量無人機所組成機群在執(zhí)行相關(guān)任務中的最優(yōu)組織方式技術(shù)方法為：

式中ns為偵察機數(shù)量，ne為電子對抗機數(shù)量，na為對地攻擊機數(shù)量，PS、PG、PA分別為不同類型無人機的曉彤作戰(zhàn)效能，其效能最佳按照1 帶入計算。該問題的約束條件無法用線性規(guī)劃解決。實踐中，無人機執(zhí)行對地攻擊任務的編隊規(guī)模受多方因素影響普遍可控，因此建議通過Matlab 以枚舉法解決。

3 對地攻擊型無人機作戰(zhàn)機群協(xié)同作戰(zhàn)示例

3.1 作戰(zhàn)任務示例

為進一步分析對地攻擊無人機作戰(zhàn)機群的協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)化方法，本研究假設作戰(zhàn)任務，并嘗試對載荷編配數(shù)量與機群規(guī)模、載荷類型和作戰(zhàn)任務間的關(guān)系進行示例分析。結(jié)合當前常見的蜂群戰(zhàn)術(shù)，將無人機對地攻擊機群的數(shù)量假設為20 架。模擬任務為突入敵防區(qū)后，以專用集束炸彈對縱深機場實施跑道轟炸。從而在一定時間內(nèi)奪取區(qū)域制空權(quán)，配合其他兵種作戰(zhàn)。取得偵查和電子戰(zhàn)的影響因子參數(shù)，并結(jié)合評估體系確定的指標得出權(quán)重

3.2 示例分析

根據(jù)前述方法結(jié)合示例進行計算，得到機群載荷配置的最優(yōu)解。機群應當將對地打擊無人機的數(shù)量控制在80%，另外20%的無人機按照1：1 的比例分別選擇具有偵查和電子戰(zhàn)能力的機型或載荷。計算并模擬示例作戰(zhàn)任務后發(fā)現(xiàn)，采用該比例組成的對地攻擊集群相比滿編對地打擊型無人機機群的作戰(zhàn)效果為1.47：1。另外，通過示例演算過程分析，可以得出偵察機和電子對抗機在提升機群整體作戰(zhàn)效果中的影響方式。其中，偵察機優(yōu)化了機群的搜索、協(xié)同能力，為機群帶來了命中率和毀傷的提升；電子對抗機在任務中改善了機群整體的生存能力，機群中的對地打擊型無人機更易于突破敵防區(qū)并完成對地攻擊任務。

3.3 機群編制的規(guī)模影響分析

通過對示例任務的解算分析發(fā)現(xiàn)，隨著機群規(guī)模的增加，為提升任務執(zhí)行效果需要適當增加偵察機和電子對抗機的絕對數(shù)量。

經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，機群偵察機的配置數(shù)量在1-3 架之間，電子對抗機的配置數(shù)量在1-4 架之間。即便當機群出現(xiàn)超過100 架的大規(guī)模編制時，單純從規(guī)模較大分析也無需增加非攻擊機的數(shù)量。兩類無人機的配置呈現(xiàn)階梯增長趨勢。即便在3 機編組中，增加偵察機和電子對抗機后的作戰(zhàn)效果也強于2 架及以上的攻擊機編組方式。實測中電子對抗機的需求增長速度和相對數(shù)量均大于偵察機，1-3 架的需求增長過程中，電子對抗機數(shù)量增加的機群規(guī)模閾值分別提前于偵察機50%和100%。機群規(guī)模增長后，電子對抗在提升機群整體生存率方面的優(yōu)勢更早得到體現(xiàn)，而偵察機帶來的命中率和毀傷效果帶來的對地攻擊能效提升則較晚。

結(jié)束語

研究中發(fā)現(xiàn)，對地攻擊型無人機作戰(zhàn)機群協(xié)同作戰(zhàn)的配置方案選擇也受到搭載模塊與所執(zhí)行任務類型的影響。目前無人機的有效載荷相對有人定翼攻擊機或武裝直升機仍然較少。在機群載荷配置中應當考慮敵方能力進行有針對性的優(yōu)化。同時，不同類型的任務中戰(zhàn)場環(huán)境因素對無人機機群的配置也有一定影響。演練或?qū)崙?zhàn)中需要結(jié)合戰(zhàn)場分析，在機群數(shù)量的最佳編制方法基礎(chǔ)上靈活調(diào)整，以滿足執(zhí)行任務的實際需求。