對地攻擊型無人機(jī)作戰(zhàn)機(jī)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(zé)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(jī)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用范圍日趨廣泛。利用無人機(jī)遂行破壞敵方機(jī)場、雷達(dá)等地面攻擊任務(wù)，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(jī)群整體作戰(zhàn)方面。國內(nèi)外對機(jī)群自身編制方法、機(jī)型或載荷配置方案等方向的研究較少。

機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)的研究需要先建立以綜合火力與多機(jī)協(xié)同為主導(dǎo)的評價體系。目前相關(guān)研究將無人機(jī)類型分為攜帶攻擊武器的攻擊機(jī)、裝配偵察監(jiān)視系統(tǒng)的偵察機(jī)和具備電子戰(zhàn)能力的電子對抗機(jī)三類，并將評估指標(biāo)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(jī)組合而成的作戰(zhàn)機(jī)群間存在的任務(wù)執(zhí)行效果差異。從而找出提升機(jī)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(jī)攻擊效果的影響因子進(jìn)行分析。當(dāng)無人機(jī)組成機(jī)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(yīng)當(dāng)先設(shè)定作戰(zhàn)效果取值規(guī)則：攻擊任務(wù)完全達(dá)成取1、基本達(dá)成取0.8、幾乎未達(dá)成取0.5、完全未達(dá)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(jìn)行綜合計算。將機(jī)群不同機(jī)型配置下得到改善的任務(wù)執(zhí)行效果影響因子表示為：

式中p*為機(jī)群采用多類型配置方案下的任務(wù)執(zhí)行效果；p為未采用協(xié)同作戰(zhàn)方案的任務(wù)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(jī)中配置偵察機(jī)后的機(jī)群協(xié)同執(zhí)行任務(wù)影響因子為：

2 對地攻擊型無人機(jī)作戰(zhàn)效果評估計算

對地攻擊型無人機(jī)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(biāo)按照重要程度分類，將無人機(jī)任務(wù)表現(xiàn)的滿分值設(shè)定為1，各類指標(biāo)在作戰(zhàn)效果評估中的表現(xiàn)情況，可劃分為4 度標(biāo)尺，根據(jù)其效果由強(qiáng)至弱分為1、3/4、1/2 及1/4 四個等級。單機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)效果的計算需要參考任務(wù)特征并結(jié)合指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)求和?？蓪C(jī)群中編入偵察機(jī)后的效果值表示為：

式中wi表示該項指標(biāo)權(quán)重；PINi為指標(biāo)能力估值。攻擊機(jī)和電子對抗機(jī)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(jī)對地攻擊機(jī)群不同編制方式下的任務(wù)執(zhí)行效果視為整數(shù)規(guī)劃，對一定數(shù)量無人機(jī)所組成機(jī)群在執(zhí)行相關(guān)任務(wù)中的最優(yōu)組織方式技術(shù)方法為：

式中ns為偵察機(jī)數(shù)量，ne為電子對抗機(jī)數(shù)量，na為對地攻擊機(jī)數(shù)量，PS、PG、PA分別為不同類型無人機(jī)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(jī)執(zhí)行對地攻擊任務(wù)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(jī)作戰(zhàn)機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)示例

3.1 作戰(zhàn)任務(wù)示例

為進(jìn)一步分析對地攻擊無人機(jī)作戰(zhàn)機(jī)群的協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)化方法，本研究假設(shè)作戰(zhàn)任務(wù)，并嘗試對載荷編配數(shù)量與機(jī)群規(guī)模、載荷類型和作戰(zhàn)任務(wù)間的關(guān)系進(jìn)行示例分析。結(jié)合當(dāng)前常見的蜂群戰(zhàn)術(shù)，將無人機(jī)對地攻擊機(jī)群的數(shù)量假設(shè)為20 架。模擬任務(wù)為突入敵防區(qū)后，以專用集束炸彈對縱深機(jī)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(biāo)得出權(quán)重

3.2 示例分析

根據(jù)前述方法結(jié)合示例進(jìn)行計算，得到機(jī)群載荷配置的最優(yōu)解。機(jī)群應(yīng)當(dāng)將對地打擊無人機(jī)的數(shù)量控制在80%，另外20%的無人機(jī)按照1：1 的比例分別選擇具有偵查和電子戰(zhàn)能力的機(jī)型或載荷。計算并模擬示例作戰(zhàn)任務(wù)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(jī)機(jī)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(jī)和電子對抗機(jī)在提升機(jī)群整體作戰(zhàn)效果中的影響方式。其中，偵察機(jī)優(yōu)化了機(jī)群的搜索、協(xié)同能力，為機(jī)群帶來了命中率和毀傷的提升；電子對抗機(jī)在任務(wù)中改善了機(jī)群整體的生存能力，機(jī)群中的對地打擊型無人機(jī)更易于突破敵防區(qū)并完成對地攻擊任務(wù)。

3.3 機(jī)群編制的規(guī)模影響分析

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

經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，機(jī)群偵察機(jī)的配置數(shù)量在1-3 架之間，電子對抗機(jī)的配置數(shù)量在1-4 架之間。即便當(dāng)機(jī)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(jī)的數(shù)量。兩類無人機(jī)的配置呈現(xiàn)階梯增長趨勢。即便在3 機(jī)編組中，增加偵察機(jī)和電子對抗機(jī)后的作戰(zhàn)效果也強(qiáng)于2 架及以上的攻擊機(jī)編組方式。實測中電子對抗機(jī)的需求增長速度和相對數(shù)量均大于偵察機(jī)，1-3 架的需求增長過程中，電子對抗機(jī)數(shù)量增加的機(jī)群規(guī)模閾值分別提前于偵察機(jī)50%和100%。機(jī)群規(guī)模增長后，電子對抗在提升機(jī)群整體生存率方面的優(yōu)勢更早得到體現(xiàn)，而偵察機(jī)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(jī)作戰(zhàn)機(jī)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(wù)類型的影響。目前無人機(jī)的有效載荷相對有人定翼攻擊機(jī)或武裝直升機(jī)仍然較少。在機(jī)群載荷配置中應(yīng)當(dāng)考慮敵方能力進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。同時，不同類型的任務(wù)中戰(zhàn)場環(huán)境因素對無人機(jī)機(jī)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(jī)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(wù)的實際需求。