以直升機為載機的無人機集群作戰研究

陳帥 張春義 鄒旻杲

憑借成本低、數量多、可消耗等優勢，無人機集群在作戰運用中嶄露頭角。但是，航程短、任務載荷重量輕的短板在一定程度上限制了無人機集群發揮作戰效能。而直升機具有機動性高、航程遠、隱蔽突防能力強等優勢，無人機集群以直升機為載機，二者協同作戰可優勢互補，實現“1+1遠大于2”的作戰效果。

相關概念

集群是指擁有共同目標的多個個體組成的群體。

當生物個體組成群體來履行職能時，時間效率和資源利用率將大幅提高。例如，鳥群在遷徒過程中保持特定隊形飛行，能順利到達棲息地；魚群相較單條魚更能抵抗掠食者；蟻群分工明確地合作覓食。生物集群行為是群體中的個體之間利用簡單規則、信息共享，形成強魯棒性、高適應性、高擴展性的自組織行為。

無人機集群是指大量單機在保留自主能力的前提下，通過信息共享，形成合力，產生群體效應，實現具有自主協同作戰。近年，在第四次工業革命浪潮的推動下，基于無人機、人工智能等一系列技術融合發展的無人機集群凸顯了諸多優勢，例如數量多、成本低、功能豐富、無中心節點等，必然成為未來主要作戰模式之一，也是未來作戰必不可少的新質力量，在軍事領域將發揮更重要的作用。

無人機集群載機是指搭載無人機集群的平臺，是無人機集群充分發揮作戰效能的重要組成要素。根據實際環境和臨機任務綜合分析，無人機集群選用一個合適的載機，不僅可以節約飛行成本，提高任務成功率，還能充分發揮技戰術優勢，保證飛行安全，實現遠程運輸和前進指揮中心控制。

以直升機為載機的無人機集群作戰是指直升機作為無人機集群的搭載平臺，直升機與無人機集群協同完成目標任務。它能彌補無人機集群遠程機動性弱的短板，充分發揮直升機和無人機集群的優勢。

無人機集群載機發展與應用

國外無人機集群載機發展較為迅速，種類繁多，不僅有有人直升機、有人戰斗機、有人運輸機，甚至還有無人機。

直升機是一種由發動機驅動旋翼旋轉產生升力，可以完成垂直起降、懸停、原地轉彎以及其他飛行動作的飛行器，自誕生以來，在軍事、民用領域發揮了重要作用。在軍事領域，直升機既可作為載人平臺，快速機動地運送大量人員，又可以作為載貨平臺，將各種裝備、補給物資等貨物快速準確地送達作戰地域和海上艦隊。在民用領域，當各種自然災害、特殊情況突發時，直升機可以快速便捷地執行任務，滿足貨物運輸、搜救等應急需求。目前，國內外直升機發展非常迅速，眾多國家不斷積極探索直升機搭載無人機集群展開戰斗的模式，不斷升級技術。直升機技術正在向數字化、網絡化和信息化方向發展。

作為目前重要的無人機集群載機，固定翼有人機具有飛行速度快、穩定性高、抗干擾能力強等突出優點。

以直升機為載機的無人機集群作戰需求

無人機具有機上無操控員等優勢，可有效保證空中平臺無人員傷亡。但是，單架無人機任務載荷重量輕、尺寸小、數量少、續航時間短、作戰半徑有限、信息感知與處理能力相對較弱，難以飛抵前沿陣地實施長達數小時的偵察、監視、打擊等作戰任務，更難以深入敵軍縱深執行作戰任務。基于此，無人機集群應運而生，并逐漸成為未來智能化戰爭的重要力量。當面臨越來越復雜的對抗環境、越來越強的對抗手段，大規模無人機集群高效完成作戰任務需要一種載機作為指揮控制中心，以解決面臨的問題。這種載機應具備搭載無人機集群能力，同時具有與無人機集群相同的指揮控制系統，才能作為核心來指揮整個無人機集群作戰。基于上述需求，直升機是無人機集群載機的絕佳方案之一。

在戰場上，人員零傷亡是指揮官們一直追求的目標。無人機通過操控員實現遠程作戰，有效完成各種高危任務。但是“一人一機”模式在高強度對抗中，操控員數量的增加將對指揮控制中心和通信系統造成很大負擔，因此有人機/無人機集群協同作戰模式應運而生。有人機上的操控員根據任務需要，控制單架集群無人機或部分集群無人機，通過指揮控制系統分發任務信息后，無人機集群依靠協同控制系統完成操控員下達的命令。該作戰模式可顯著減輕指揮控制中心和通信系統的負荷，大幅提升作戰效能。

以直升機為載機的無人機集群作戰優勢

戰場態勢感知到作戰決策下達的速度提升

有人直升機反應速度快、突擊能力強、使用范圍廣、航程遠、飛行高度低，但防護能力弱。而無人機集群規模大、成本低、可消耗、功能多樣，可彌補直升機防護能力弱的短板，為直升機提供實時戰場態勢感知信息，提高直升機綜合信息處理能力和及時準確的決策能力，有效提升戰場態勢感知到作戰決策下達的速度。

同時，直升機先進機載飛行控制系統、武器控制系統、智能化設備可作為無人機集群前進指揮中心，提高無人機集群作戰的智能化水平。此外，直升機作為綜合信息處理平臺，用于多架無人機各種機載傳感器信息融合與處理，形成戰場態勢信息，根據作戰需求，視情在空中對無人機集群進行指揮控制，向集群無人機分配目標，完成航線規劃和參數裝訂等操作。

超低空低空飛行和突防能力強

在超低空低空作戰時，相較于固定翼飛機，直升機更適合無人機集群作戰。直升機可超低空懸停，飛行靈活機動，起降不受場地限制，低空隱蔽性強，瞬時機動性優異，這些特點決定了直升機能與無人機集群實現協同作戰。

直升機采取超低空隱蔽突防方式抵近作戰區域后，發射無人機集群。無人機集群在超低空低空飛行，甚至以無線電靜默方式飛行，盡可能抵近敵方前沿陣地，充分發揮群體作戰優勢。同時，集群單機尺寸較小，雷達截面積小，能夠有效躲避敵方預警探測系統，誘騙敵方探測預警系統開機，實施抵近突防、奇襲作戰戰術，取得出其不意的作戰效果。直升機應盡可能躲避敵方雷達系統探測，實現突然奇襲的作戰效能。

集群任務載荷種類多樣、功能全面

根據實際任務的需要，無人機集群能非常靈活地配置不同任務設備，實現多種功能，拓寬作戰任務范圍。

續航時間延長，作戰半徑增大

相較于集群無人機，直升機續航時間和航程相對較長，可以顯著增大集群無人機的作戰半徑，延長集群無人機的續航時間，將無人機集群有限的航程高效地用于任務區的作戰行動，進一步提升直升機/無人機集群協同作戰效能。

作戰成本低

集群單機多以微小型無人機為主。該類無人機制造成本和維修成本低，回收后可重復使用，成本優勢顯著。以直升機為載機的無人機集群作戰，可以有效減小人員傷亡率，顯著消耗敵方對空武器，特別是微小型無人機成本低，經得起消耗，作戰成本優勢非常突出。

集群智能特性潛力大、戰術應用創新

無人機集群采用智能群體技術，實現自主協同控制、自組網通信、有序分布，具備極強的群體作戰能力。隨著科學技術的飛速發展，集群單機和集群智能化水平將同步發展。無人機集群具有巨大的智能發展潛力，因此以直升機為載機的無人機集群戰術，可滿足不同作戰環境的需求，實現不斷發展、不斷創新。

以直升機為載機的無人機集群技術瓶頸

以直升機為載機的無人機集群作戰具備諸多優勢，但仍有許多技術難題亟待解決。

智能態勢感知技術仍需攻克

正確可靠的戰場態勢感知與認知是無人機集群完成作戰任務的基本前提。未來戰場態勢具有復雜化、復合化、隱蔽化等特點，因此無人機集群作戰體現了雙刃劍的兩面性，敵我雙方都極大地提高綜合對抗能力、戰場目標感知難度。以直升機為載機的無人機集群作戰需要攻克分布式協同感知、多源信息融合與處理、智能化目標識別和跟蹤、目標導引等一系列技術。

協同控制技術的穩定性與可靠性需要進一步提高

美國無人機集群協同控制技術目前處于領先地位，美軍現役無人機自主控制等級已達到3級或4級，中高端無人機初步具備機上航線再規劃能力。但是，無人機集群協同控制技術與作戰實際需求仍存在一定差距。未來，面對復雜、不斷變化的戰場環境，無人機集群協同控制技術的穩定性、可靠性等指標都需要通過智能化技術進行有效解決。

無人機集群自主性需進一步提升

單機和集群自主性是戰爭制勝的關鍵要素，是確保任務執行不脫節、既定作戰目標達成的必要保證，是未來發展需重點研究的內容。因為，操控者無法為每架集群無人機預設程序來控制集群飛行，而集群通過分布式指揮控制系統來實現群體決策，每架單機之間都有必要的通信和協作，以形成具有強適應性、高彈性的群體。以直升機為載機的無人機集群作戰方式對單機和集群的自主性提出了較高要求。集群無人機數量越多，自主性要求越高，協同效果和智能化技術要求更高。未來，無人機集群在執行任務過程中，將根據戰場態勢變化和作戰需要，自主規劃待戰空域和臨機航線，自主應對干擾和威脅。