直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)研究

王清龍，嚴 平，趙軍峰

(1.中國直升機設計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001;2.軍委審計署北京審計中心,北京 100041)

0 引言

自20世紀70、80年代正式投入戰(zhàn)爭以來，無人機一直以無傷亡、多用途、小巧靈活等特點活躍在現(xiàn)代軍事行動當中。近年來，隨著通信、智能、網(wǎng)絡、協(xié)同與控制技術和無人機平臺技術的快速發(fā)展，各軍事強國都在積極開展無人機蜂群技術及作戰(zhàn)應用研究。無人機蜂群具有數(shù)量優(yōu)勢、成本優(yōu)勢、智能協(xié)同優(yōu)勢。有模擬試驗表明，在同等條件下，裝有傳感器和武器的100架無人機蜂群可一次性摧毀63個目標并探測到91%的敵軍部隊，而現(xiàn)有的可部署火力單位只能消滅11個目標，僅探測到33%的敵軍部隊，試驗充分展現(xiàn)了無人機蜂群極高的作戰(zhàn)效能。未來在陸、海、空、天各個領域將出現(xiàn)各種無人機蜂群，可獨立或與有人機(如固定翼飛機、直升機等)協(xié)同實施全域攻擊與防御作戰(zhàn)等。美國防部研究人員預測，在未來10～15年內，無人機蜂群將被整合融入新型作戰(zhàn)體系中，并在未來作戰(zhàn)任務中扮演重要角色，大幅改變戰(zhàn)爭形態(tài)。

直升機具備獨特的垂直起降、空中懸停、向任意方向飛行等能力，可在狹小場地、艦船甲板和平坦屋頂起降并在復雜地形氣象環(huán)境中飛行，具有出動反應時間短、出動方式靈活、機動速度快、適用范圍廣、克服障礙和對地突擊能力強等作戰(zhàn)優(yōu)點，可遂行機降突擊、攻擊、運輸、訓練、通用/聯(lián)絡、搜索救援、偵察/觀察、電子對抗、反潛、反艦、掃雷等多種作戰(zhàn)任務，已成為各軍兵種特別是陸軍奪取低空、超低空制空權的骨干力量。但受其飛行高度、速度、航程的限制，直升機的作戰(zhàn)半徑、探測打擊距離、戰(zhàn)場生存能力等方面與固定翼飛機相比還存在明顯短板。

發(fā)展直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)技術，一方面可充分發(fā)揮直升機的平臺優(yōu)勢，有效提升直升機的探測打擊距離、戰(zhàn)場生存能力；另一方面可充分發(fā)揮無人機蜂群的數(shù)量優(yōu)勢、成本優(yōu)勢、協(xié)同優(yōu)勢，提升無人機蜂群的超前部署能力、快速打擊能力、協(xié)同指控能力。

1 國外無人機蜂群技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前無人機蜂群技術研發(fā)取得較大進展的國家主要是美國和英國，俄羅斯、印度等國家也開展了無人機蜂群研究。美國以國防高級研究計劃局為主在推進相關研究工作，完成了多項關鍵技術攻關和相應的演示驗證工作。英國近些年在無人機蜂群領域發(fā)展迅猛，不僅早于美軍成立了蜂群中隊，還開展了若干演示驗證試驗。

1.1 美國

美國是最先開展無人系統(tǒng)相關技術研究的國家，在無人系統(tǒng)軍事應用領域處于絕對領先的位置，并將無人機/無人機蜂群作戰(zhàn)作為一個重要發(fā)展方向。近年來，美軍通過頂層設計、項目規(guī)劃、理論研究、關鍵技術攻關和演示驗證等持續(xù)促進無人機蜂群的快速發(fā)展，計劃在2030年實現(xiàn)無人機蜂群作戰(zhàn)能力，使蜂群無人作戰(zhàn)成為未來奪取制空權、制信息權的重大樣式。2018年8月，美國國防部發(fā)布《2017-2042財年無人系統(tǒng)綜合路線圖》，其中將“蜂群能力”列為無人系統(tǒng)的15項關鍵技術之一。美國國防部長辦公室發(fā)布的《無人機系統(tǒng)路線圖(2005-2030)》指出，2025年后，無人機將具備集群戰(zhàn)場態(tài)勢感知和認知能力，能夠完全自主和自行組織作戰(zhàn)。

在美國國防部的統(tǒng)一領導下，美國國防高級研究計劃局和陸、海、空軍等機構都針對無人機蜂群展開了大量的研究工作，啟動了約20個項目，典型的有：“進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”(OFFSET)項目、“空中發(fā)射管式綜合無人系統(tǒng)”(ALTIUS)項目、“低成本無人機蜂群技術”(LOCUST)項目、“山鶉”(Perdix)微型無人機項目等。這些項目在功能上相互獨立，各有側重，在體系上又互為補充，融合發(fā)展。

1.1.1 “進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”項目

“進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”(全稱Offensive Swarm-Enabled Tactics，簡稱OFFSET)項目由美國國防高級研究計劃局主導，于2017年1月公布，參與單位包括洛·馬公司、雷神公司、諾斯羅普·格魯曼公司、密歇根理工大學等，重點研究蜂群自主性和人-蜂群編隊技術，以支撐和豐富蜂群能力發(fā)展基礎要素“蜂群戰(zhàn)術”。在2020年9月開展的第四次野外測試中(如圖1)，實現(xiàn)了空地蜂群基于態(tài)勢感知自主行動，同步整合仿真環(huán)境和實際環(huán)境，完成了在復雜城市環(huán)境中地面、空中不同蜂群的協(xié)作測試。在2021年11月位于坎貝爾堡軍事基地的試驗中，雷神公司的系統(tǒng)展示了一名操作員控制130架物理無人機和30架模擬無人機組成的蜂群，諾斯羅普·格魯曼公司演示了一名操作員控制174個平臺組成的蜂群。

圖1 “進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”項目野外測試

經(jīng)過近6年的持續(xù)研究，該項目取得了諸多技術突破，未來計劃實現(xiàn)多達250架協(xié)作自主的無人系統(tǒng)集群，執(zhí)行任務時間15～30分鐘，并很有可能實現(xiàn)通過語音指令為集群發(fā)布任務的功能。待列裝后，該項目集群可為地面部隊解決城市作戰(zhàn)中遇到的高層建筑、狹小空間和有限視線等多種問題。其在未來的運用方向和主要特點如下：一是可有效提升地面部隊在復雜城市環(huán)境中的作戰(zhàn)效率；二是有可能支撐“馬賽克戰(zhàn)”情報監(jiān)視偵察和通信能力；三是可能支撐陸軍蜂群技術發(fā)展。

1.1.2 “空中發(fā)射管式綜合無人系統(tǒng)”項目

“空中發(fā)射管式綜合無人系統(tǒng)”(全稱Air-Launched Tube-Integrated Unmanned System，簡稱ALTIUS)項目由美國陸軍航空與導彈中心負責。2020年5月，在亞利桑那州尤馬試驗場成功完成了從UH-60“黑鷹”直升機上發(fā)射ALTIUS-600無人機試驗，實現(xiàn)了偵察畫面的實時傳輸。

ALTIUS-600無人機由Areai公司負責研制，作為通過載機發(fā)射管從空中發(fā)射的可消耗無人機，其續(xù)航時間4小時、航程440千米，機頭位置的光電載荷1.35～3.15千克。該無人機發(fā)射后，既可受地面操控人員控制飛行，為己方攻擊火力提供戰(zhàn)場態(tài)勢感知信息，又可先于直升機攻擊敵方目標，還能按地面控制站預先制訂的程序飛行到指定地點進行回收。

美國陸軍希望通過此項目，實現(xiàn)一架“黑鷹”直升機搭載6架ALTIUS-600無人機進行編隊集群作戰(zhàn)(圖2)，并能與美軍其他軍種的無人機實現(xiàn)信息交互與聯(lián)合作戰(zhàn)。同時，計劃將其技術成果應用到正在進行的“未來攻擊偵察旋翼機(FARA)”和“未來遠程突擊旋翼機(FLRAA)”項目中。未來在載機執(zhí)行任務過程中，該無人機可作為先頭力量，在載機進入敵方射程范圍之前，對敵火力點、載機的飛行路線、打擊目標等進行前出偵察，并對分散火力點進行清除，從而確保優(yōu)先打擊權，提升載機作戰(zhàn)效能及戰(zhàn)場生存能力。

圖2 “黑鷹”直升機空中發(fā)射ALTIUS-600無人機

1.1.3 “低成本無人機蜂群技術”項目

“低成本無人機蜂群技術”(全稱Low-Cost UAV Swarming Technology，簡稱LOCUST)項目由海軍研究辦公室主導，于2014年啟動。該項目旨在釋放大量小型無人機，通過自適應組網(wǎng)及自治協(xié)調，對某個區(qū)域進行全面?zhèn)刹觳χT如指控系統(tǒng)等的關鍵節(jié)點及目標進行攻擊破壞等。該自主集群飛行技術是分布式和集群論在無人機領域的一個典型應用。

該項目采用的是由先進陶瓷研究公司研制的“北美狼”(Coyote drone)無人機(圖3)。該無人機擁有可折疊機翼和螺旋槳，采用發(fā)射管發(fā)射，發(fā)射后展開機翼進入飛行模式，并可在不依賴GPS的環(huán)境下，基于光電/紅外傳感器及慣導裝置進行導航；其續(xù)航時間1.5小時，作戰(zhàn)半徑37千米，巡航時速145千米，最大載荷2.7 千克。

圖3 “北美狼”無人機

2015年4 月 3 日，美軍完成共有 9 架“北美狼”無人機的自主集群飛行測試；2016年4月，又成功在30秒內完成30架“北美狼”無人機的連續(xù)發(fā)射及編隊飛行試驗，驗證了無人機蜂群的編隊飛行、隊形變換、協(xié)同機動能力?！氨泵览恰睙o人機蜂群在迅速發(fā)射之后，可使用低功率無線電網(wǎng)絡建立彼此之間的通信關系，共享位置信息和其它信息；而且所有無人機將形成“母子”關系，其中1架起領導作用，其余無人機則為下屬。飛行時，地面操作員不必對每架無人機進行單獨控制，僅需對蜂群進行整體控制。

1.1.4 “山鶉”(Perdix)微型無人機項目

“山鶉”(Perdix)微型無人機由美國麻省理工學院于2011年研制(圖4)。2012年，美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室成立后，采納了該型無人機，并為其配套開發(fā)了由戰(zhàn)機進行空中投放的技術，并于2014年由美國空軍以研究項目形式開始進行試驗，以突破從戰(zhàn)斗機發(fā)射可樂瓶大小的無人機系統(tǒng)來執(zhí)行蜂群任務的關鍵技術。

圖4 “山鶉”微型無人機

“山鶉”微型無人機機長約16.5厘米，機翼展開后翼展30厘米，投放重量約0.3千克，可在40米/秒的速度下正常打開機翼，并在30米/秒的風速中保持飛行姿態(tài)穩(wěn)定，續(xù)航時間大于20分鐘，飛行時速75～110千米/小時。該無人機可選用空中投放和地面發(fā)射兩種部署方式。

截止2015年6月，該無人機進行了150次試驗，其中包括72次由F-16戰(zhàn)斗機通過曳光彈投放器投放試驗，驗證了無人機在空中相互通信并自主組成集群編隊的能力。2016年10月進行了無人機拋灑試驗，3架海軍F/A-18F戰(zhàn)斗機以0.6馬赫的速度成功拋灑出103架“山鶉”微型無人機，無人機在發(fā)射后的短時間內能相互發(fā)現(xiàn)隊友并組成集群隊形，展示了美軍的集群自組網(wǎng)技術達到了實用性階段。

“山鶉”微型無人機的研究，標志著美軍空射無人機蜂群正朝實戰(zhàn)化方向邁進，已取得如下四方面突破：一是微型無人機已經(jīng)做到高成熟度和低成本；二是已創(chuàng)造性地解決了微型無人機裝機綜合問題；三是已開展了作戰(zhàn)演習和多機編隊投放演示；四是演示了大規(guī)?！胺淙骸币劳性铺幚韰f(xié)同。

1.2 英國

英國高度重視新興科學技術在軍事領域的應用研究，是首個對外宣布組建無人機蜂群部隊的國家。近年來在英國國防部、英國國防和安全推進局、英國國防科學與技術實驗室等機構主導下，組織BAE系統(tǒng)公司、MBDA公司、波音英國防務有限公司等開展了“輕量經(jīng)濟可承受新型作戰(zhàn)飛機”(LANCA)項目、“多無人機輕松工作”(many drones make light work)蜂群項目、“蚊子”技術演示項目等研究。通過這些項目研究，實現(xiàn)了單人超視距控制5種不同類型和大小的20架小型固定翼無人機蜂群，并利用無人機蜂群完成了信息中繼、通信干擾、跟蹤瞄準人員或車輛、區(qū)域繪圖等任務，探索了無人機蜂群技術的可行性和軍事用途。

2020年4月1日，英國皇家空軍在林肯郡的沃丁頓軍事基地組建了第216試驗中隊，該中隊將通過作戰(zhàn)試驗加速無人機蜂群的技術轉化進程，同時探索未來無人機蜂群的作戰(zhàn)編組，把無人機蜂群作戰(zhàn)能力引入部隊。

1.3 俄羅斯

俄羅斯也在積極研究無人機蜂群等新興科學技術。俄無線電電子技術集團在2017年透露，未來可采用1～2架有人機與20～30架蜂群無人機協(xié)同作戰(zhàn)樣式，執(zhí)行空空作戰(zhàn)、對地打擊、空中偵察等任務。2020年9月，俄國防部長紹伊古親自指揮空天軍完成戰(zhàn)法演練，在真實作戰(zhàn)背景下，多架Su-35戰(zhàn)斗機和數(shù)十架無人機組成編隊，由1架Su-57戰(zhàn)斗機統(tǒng)一指揮，執(zhí)行協(xié)同攻擊任務，成功完成了有人機與無人機蜂群進行的戰(zhàn)術演練。

1.4 印度

印度也在積極探索無人機蜂群技術。印度陸軍于2020年8月開始與印度新空間探索和技術公司合作研發(fā)無人機蜂群系統(tǒng)，并計劃在未來實現(xiàn)一次可出動1000架無人旋翼機蜂群的目標。在2021年1月15日舉行的印度第73個建軍節(jié)閱兵式上，展示了該研究項目的最新研究成果：由75架無人機組成進攻型無人機蜂群(圖5)。該蜂群可以執(zhí)行自主識別和攻擊目標的自殺任務，也可向地面部隊一次性空投600千克以上的物資補給。印媒宣稱，印度正在加快無人機蜂群的研發(fā)進度，并計劃通過無人機蜂群戰(zhàn)勝敵方先進的防空系統(tǒng)(例如自2020年中印邊境緊張局勢以來中國部署的防空系統(tǒng))，為己方部隊提供快捷的物資補給。

圖5 印度第73個建軍節(jié)閱兵式上展示的無人機蜂群

2 國內無人機蜂群技術發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)公開資料，國內對無人機蜂群技術的研究起步較晚，但對無人機蜂群技術任務規(guī)劃研究比較深入，已有多家單位完成了多旋翼無人機及固定翼無人機集群編隊的飛行技術驗證。

航空工業(yè)集團公司開展了大型運輸機釋放并控制蜂群無人機并與其他裝備協(xié)同作戰(zhàn)的概念探索，并在2017年10月17日的中國開放日活動上，播放了一段關于運-20大型運輸機釋放無人機蜂群作戰(zhàn)的視頻。在該視頻中，運-20在敵防區(qū)之外，從艙尾同時釋放出來多架小型無人機，組成一個龐大的蜂群；蜂群與先進隱身戰(zhàn)機、攻擊無人機之間通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)共享信息數(shù)據(jù)；隱身戰(zhàn)機通過有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)對蜂群進行指揮；發(fā)現(xiàn)目標后，蜂群對敵艦隊先行發(fā)動電子壓制，使敵艦隊指揮體系和電子系統(tǒng)徹底癱瘓；隨后，先進隱身戰(zhàn)機、艦載戰(zhàn)斗機、攻擊無人機等發(fā)射空艦導彈實施飽和式攻擊。在作戰(zhàn)蜂群與其他作戰(zhàn)裝備的密切配合下，敵方艦隊被徹底殲滅。

航天科技集團公司掌握了無人機機間衛(wèi)通超視距協(xié)同作戰(zhàn)技術。2016年12月，彩虹四(CH-4B)無人機圓滿完成了五站四機協(xié)同超視距衛(wèi)通飛行任務，包括超視距飛行、衛(wèi)通視距接力、多路衛(wèi)通同傳、多機態(tài)勢監(jiān)視及協(xié)同飛行等多個科目。這是CH-4B首次實現(xiàn)五站四機的高密度協(xié)同任務，是國內首創(chuàng)采用衛(wèi)通對無人機機隊實現(xiàn)超視距測控；驗證了多通道無人機測控能力、機載衛(wèi)星鏈路設備低仰角動態(tài)可靠跟蹤能力以及CH-4B無人機系統(tǒng)多機多站超視距協(xié)同作戰(zhàn)能力；實現(xiàn)了多區(qū)域協(xié)同偵察/監(jiān)視/打擊及控制的作戰(zhàn)演練；開拓了在高密度大規(guī)模集群作戰(zhàn)的新途徑，為有人-無人聯(lián)合任務奠定了基礎。

電子科技集團公司具備國際領先的無人機集群控制能力，陸空協(xié)同固定翼無人機“蜂群”系統(tǒng)初步進入實用階段。2016年10月珠海航展上，中國電子科技集團披露了我國第一個固定翼無人機集群試驗原型，實現(xiàn)了67架規(guī)模的集群原理驗證，打破了之前由美國海軍保持的50架固定翼無人機集群的世界紀錄。該成果由電科院、清華大學、泊松技術攜手完成。2017年6月，又完成了119架固定翼無人機集群飛行試驗，成功演示了密集彈射起飛、空中集結、多目標分組、編隊合圍、集群行動等動作，實現(xiàn)了我國在智能無人集群領域的又一重大突破。2017年11月，創(chuàng)造了200架固定翼無人機“蜂群”的世界紀錄。2020年10月，開展了陸空協(xié)同固定翼無人機“蜂群”系統(tǒng)的相關試驗試飛工作，驗證了陸上發(fā)射和空中投放固定翼無人機“蜂群”開展對地察打、精確打擊等各項任務的能力。陸空協(xié)同固定翼無人機“蜂群”系統(tǒng)是我國首個實用化的無人機“蜂群”，具備快速部署、密集發(fā)射、空中懸停投放、機動投放、精確編隊、陣型變換、對地察打、精確打擊等全流程任務能力。

另外，部分民營企業(yè)也參與了無人機編隊飛行技術研究。如億航公司具備上千架無人旋翼機的編隊控制能力，2017年在中國廣州海心沙亞運公園組織了1000架無人旋翼機進行編隊表演，打破了世界吉尼斯紀錄。泊松技術公司則重點傾向于無人機控制技術研究，于2016在珠海航展上展示了67架規(guī)模的固定翼集群。一飛智控公司于2019年10月1日完成了1001架無人機編隊飛行表演。

3 直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)模式想定

3.1 滲透偵察

無人機蜂群以微小型無人機為主，在與有人直升機的協(xié)同作戰(zhàn)中，可發(fā)揮其低噪聲、低探測、低空/超低空飛行等特性，有效突破敵方防空體系，滲透潛入敵方重點、要害區(qū)域，利用各種偵察探測設備分布協(xié)同開展前沿偵察、監(jiān)視，為后方超低空飛行直升機提供前方高時效性情報。無人機蜂群可從防區(qū)外發(fā)射實施快速滲透偵察，也可以無線電靜默滑翔飛行并在落地后隱蔽組網(wǎng)偵察，將相應的信息反饋給有人直升機。

3.2 協(xié)同突防

敵防空火力威脅較大時，無人機蜂群可與有人直升機協(xié)同突防。一種方式是無人機蜂群可做大規(guī)?？罩腥肭盅饎?，吸引敵防空火力，直升機在敵防空火力探測飽和或間隙超低空快速突防；另一種方式是無人機蜂群組合攜帶探測設備和攻擊彈藥，探測到敵防空火力后，可通過自主自殺式攻擊敵探測雷達、防空火力等部位，為直升機突防清除威脅。

3.3 靈活干擾

利用直升機超低空飛行突擊能力強的優(yōu)勢，可將攜帶干擾設備的無人機蜂群投放至前沿陣地。無人機蜂群發(fā)揮低可探測性、自組織編隊優(yōu)勢，潛進至敵縱深部位，利用大規(guī)模數(shù)量優(yōu)勢，分布式實施靈活干擾，為我方突防、攻擊等戰(zhàn)斗行動創(chuàng)造時機和條件。

3.4 協(xié)同攻擊

無人機蜂群憑借其隱蔽性、數(shù)量、成本優(yōu)勢，在無人機蜂群與有人直升機協(xié)同中，可潛入式探測，然后協(xié)同引導直升機攻擊敵方目標；也可直接對敵防空系統(tǒng)或空中目標發(fā)起飽和攻擊，規(guī)模超出敵預警系統(tǒng)探測、跟蹤或攻擊能力，突破其防御體系，實現(xiàn)單純直升機作戰(zhàn)難以達到的作戰(zhàn)意圖。

3.5 潛伏攻擊

發(fā)揮無人機蜂群智能特性，可借助直升機超低空飛行抵近敵前沿陣地，投放無人機蜂群至敵防區(qū)：無人機可降落在指定路徑或區(qū)域內潛伏，利用聲學或光學探測器實時偵察監(jiān)視，最終形成探測網(wǎng)絡；無人機蜂群可借助智能分析探測數(shù)據(jù)以識別特定目標，對符合圖像或聲學特征的特定目標自主發(fā)起攻擊，達到隱蔽、突襲的目的。

4 直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢分析

4.1 低空/超低空飛行，突防能力強

直升機攜帶無人機蜂群可低空/超低空飛行，無人機蜂群投放后可分布式自組織編隊低空/超低空飛行，能夠重新編隊、智能分組躲避障礙物；有些無人機能靜默飛行/滑翔，加大了敵方預警系統(tǒng)探測難度，甚至可脫離防空系統(tǒng)監(jiān)視。無人機蜂群節(jié)點平臺大多體積小、雷達反射面積小，敵方難以遠距離探測，可壓縮敵反應時間。如“北美狼”無人機蜂群以250千米/小時速度攻擊，“宙斯盾”系統(tǒng)雷達發(fā)現(xiàn)后，僅有15秒攔截時間。2018年1月，俄羅斯駐敘利亞基地曾遭受恐怖分子從50千米外發(fā)起的無人機蜂群襲擊。

4.2 任務載荷類型多，功能覆蓋廣

直升機與無人機蜂群協(xié)同中，無人機蜂群任務載荷具備模塊化特征，可根據(jù)需求靈活配置，功能可覆蓋偵察、監(jiān)視、探測、攻擊等方面。無人機蜂群自身的靈活性，加上任務載荷的多樣性，使得直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)領域很廣。例如，若在任務載荷中配備目標特征模擬裝置，可以模擬假目標實施誘騙干擾；配備電磁干擾裝置或定向能武器，就可具備攔截能力。已有公開報道稱美軍特種作戰(zhàn)司令部計劃借助蜂群無人機開展心理戰(zhàn)。

4.3 個體便宜數(shù)量多，非對稱性強

微小型無人機平臺成本低，部分可回收重復使用，相比于傳統(tǒng)飛機、武器全壽命周期費用低。如1架“北美狼”無人機成本僅1.5萬美元，僅為魚叉導彈成本的1/80，且不需要長時間服役的維修費用。直升機可攜帶數(shù)量眾多的微小型無人機，投放后構成無人機蜂群，組織較大規(guī)模行動，一方面可滿足戰(zhàn)場高損耗、高消耗要求，另一方面可快速消耗敵方防空導彈，高效摧毀敵方雷達等高價值武器裝備，具有非對稱作戰(zhàn)成本優(yōu)勢。如無人機數(shù)量超出敵方預警系統(tǒng)探測、跟蹤、鎖定門限，能有效突破防空，實施飽和攻擊。

4.4 自主智能潛力大，戰(zhàn)術應用新

無人機蜂群可重構、自組織編隊、自適應飛行、集體決策等自主智能特性應用潛力巨大，給直升機與無人機蜂群協(xié)同戰(zhàn)術應用很大的創(chuàng)新空間，結合實際作戰(zhàn)環(huán)境和需求，在偵察監(jiān)視、飽和突防、智能干擾、智能攻擊等方面可不斷發(fā)展，不斷創(chuàng)新。

5 直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)關鍵技術

在未來信息化、網(wǎng)絡化、體系對抗作戰(zhàn)環(huán)境下，無人機集群相對單無人機系統(tǒng)，利用其規(guī)模優(yōu)勢，能夠完成更加復雜的任務，具有更好的魯棒性，更強的生存能力。但如何將自組織機制引入無人機平臺，真正實現(xiàn)復雜、動態(tài)、不確定環(huán)境下的無人機集群，還需解決如下重點問題：集群感知與態(tài)勢共享，多無人機自主編隊飛行，集群智能協(xié)同決策等。

5.1 集群協(xié)同態(tài)勢感知和共享技術

多無人機協(xié)同態(tài)勢感知是無人機集群控制和決策的基礎。在無人機集群中，多架無人機可配備不同的傳感器，通過相互協(xié)同工作，獲得更大的范圍、更高的精度及更強的魯棒性。要實現(xiàn)態(tài)勢的協(xié)同感知，需要進行協(xié)同目標探測、目標識別和融合估計、協(xié)同態(tài)勢理解和共享，以獲取完整、清晰、準確的信息，為決策提供支持。在集群信息共享的過程中，如何將感知到的目標、平臺狀態(tài)信息傳遞到其他個體，使得整個系統(tǒng)既能滿足可用帶寬限制以減小被偵測到的概率，又能滿足協(xié)同控制和決策的需要，是非常重要的問題。因此，有必要面向集群飛行進行通信系統(tǒng)設計，以應對強電磁干擾環(huán)境下通信的延遲、丟包、異步等情況，克服由于分布式的應用環(huán)境以及平臺計算能力差異導致的空間、時間不確定性。此外，在無人機集群自組織系統(tǒng)中，無人機作為通信網(wǎng)絡節(jié)點，其空間的分布決定了網(wǎng)絡的拓撲結構，而不同的網(wǎng)絡拓撲結構有著不同的通信性能?？紤]通信算法和控制技術的耦合，研究基于通信質量約束的集群控制方法，有效提高無人機集群完成任務的效能。

5.2 無人機集群自主編隊控制技術

編隊飛行是無人機集群執(zhí)行任務的基礎和基本形式。編隊控制是指無人機集群在執(zhí)行任務的過程中，控制無人機形成并保持一定的幾何構型，以適應平臺性能、戰(zhàn)場環(huán)境、戰(zhàn)術任務等需求的技術。編隊控制主要解決兩方面的問題：一是編隊的生成和保持，包括面向空間、時間和通信拓撲的構型優(yōu)化，不同幾何形態(tài)間的隊形切換，隊形不變條件下的編隊收縮、擴張和旋轉等；二是編隊構型的動態(tài)調整和重構，如遇到障礙物時編隊的分離與重新融合，編隊成員增加或減少時的隊形調整，以及作戰(zhàn)目標改變、威脅環(huán)境變化等其他突發(fā)情況下的編隊重構。廣義的編隊飛行也包括在像鳥群一樣的集群飛行，集群整體不一定保持特定的幾何隊形，但內部的個體具備感知與規(guī)避能力，能夠通過集群內部的信息共享和決策，實現(xiàn)協(xié)同自主飛行。

5.3 無人機集群協(xié)同智能決策技術

無人機集群協(xié)同決策是實現(xiàn)無人機集群優(yōu)勢的核心。無人機協(xié)同決策的目標，就是針對高對抗的戰(zhàn)場環(huán)境，提高系統(tǒng)的整體生存能力，在可能損失部分無人機的條件下，加強整個系統(tǒng)的生存能力，確保任務的完成率。無人機集群協(xié)同決策的內容包括威脅的判斷、目標優(yōu)先權的排序及目標分配等任務的動態(tài)分配與調度。需要重點考慮多機之間的任務分配的沖突消解，消除多機之間的任務耦合，應對動態(tài)、不確定的外部環(huán)境，實現(xiàn)基于任務和無人機能力的協(xié)同決策，制定高效合理的任務計劃，使得無人機在執(zhí)行任務的生存概率和作戰(zhàn)效能達到最佳。針對高對抗、強不確定及時間敏感的環(huán)境中隨時可能出現(xiàn)的包括任務目標改變、威脅和環(huán)境變化、集群成員損傷等突發(fā)情況，需要無人機集群具備實時任務調整和重規(guī)劃的能力，快速響應外界環(huán)境的變化，提高任務效率和使用靈活性。

5.4 蜂群協(xié)同指控與輔助決策技術

在直升機載蜂群作戰(zhàn)過程中，后艙操作人員需要同時監(jiān)控多架無人機，并快速應對不同的任務方案，信息變化迅速，反應時間縮短，導致操作員的信息判斷負荷、精神負荷與心理疲勞大大增加，容易導致誤判和誤操作。因此，從人機工效學角度開展低負擔多機指控及輔助決策技術研究顯得尤為重要。開展智能語音識別交互控制、人機交互界面的模塊化可重構以及蜂群任務的輔助規(guī)劃的研究，可實現(xiàn)人機之間的非接觸式控制和多樣化人機交互界面，輔助生成大規(guī)模異構蜂群的實時多任務分配與航路規(guī)劃方案，從而簡化操作人員的操作復雜度，大幅降低操作員的工作負荷。

5.5 模塊化任務載荷分布式協(xié)同應用技術

蜂群無人機的任務載荷性能決定了整個無人蜂群系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。由于蜂群無人機上搭載的任務載荷單體作戰(zhàn)能力偏弱，對蜂群間的任務載荷進行協(xié)同運用，可達到“1+1>2”的綜合效能。需要開展多種模塊化任務載荷(偵察、電偵、電干、打擊等)的小型化、互換性研究，以及分布式載荷間的協(xié)同技術研究。

6 我國直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展思考

6.1 提升重視程度

直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)模式具有作戰(zhàn)效能高、任務成本低、人員傷亡少、可拓展性強等優(yōu)點，是未來直升機體系化作戰(zhàn)的重要發(fā)展方向之一。歐美軍事強國近年來依托眾多項目持續(xù)開展無人機蜂群技術研究，突破了部分關鍵技術，完成了飛行驗證，對我國在該領域形成了一定的技術優(yōu)勢，并為后續(xù)實戰(zhàn)化應用奠定了技術基礎。對此，我們應提升對直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)研究的重視程度，將之作為豐富我軍體系化作戰(zhàn)樣式、提升我軍低空作戰(zhàn)能力的重要手段。

6.2 加強頂層策劃

瞄準未來實戰(zhàn)應用需求，立足國內技術發(fā)展現(xiàn)狀，可考慮由相關軍工單位牽頭，開展直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)研究的頂層策劃，包括制定科學合理的中長期發(fā)展思路、發(fā)展目標、發(fā)展路徑、保障措施，提出參與單位建議等，為我國后續(xù)在該技術領域的研究應用提供頂層參考。

6.3 聯(lián)合研究力量

國內航空工業(yè)、航天科技、電子科技等軍工集團，以及相關高校和民營企業(yè)，都陸續(xù)開展了無人機蜂群探索或研究，具有一定的技術基礎，但尚未形成合力。為加快推進直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)研究及應用，縮小與歐美軍事強國在此領域的技術差距，可考慮依托典型研究課題，根據(jù)課題研究重點及國內相關單位的技術優(yōu)勢，組建國內聯(lián)合研究團隊，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，形成合力，集智攻關，加速突破核心關鍵技術，提高研究工作成效。

6.4 推進應用研究

基于國內現(xiàn)有技術研究成果，選取合適的有人直升機作為載機，無人機作為蜂群個體，分步驟開展有人直升機與無人機蜂群編隊的協(xié)同作戰(zhàn)模式及效能評估、多機協(xié)同通信控制、無人機集群自主編隊控制、無人機集群協(xié)同智能決策等關鍵技術研究；同時根據(jù)作戰(zhàn)需求視情開展作為蜂群個體的現(xiàn)有無人機產(chǎn)品的升級或全新定制開發(fā)；另外，同步開展直升機與無人機蜂群的戰(zhàn)法研究，對無人機蜂群作戰(zhàn)模式進行探索，對其不同作戰(zhàn)狀態(tài)、不同作戰(zhàn)環(huán)境、不同作戰(zhàn)體系下的作戰(zhàn)效能進行評估，形成基于仿真評估結果的直升機載無人機蜂群技術方案、指標體系，牽引直升機載無人蜂群技術發(fā)展。通過以上主要措施，加速推動有人直升機與無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)應用。