蜂群無人機(jī)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)推演及展望

CMANO兵棋推演軟件簡

CMANO（現(xiàn)代?？招袆樱┦且豢钅M現(xiàn)代戰(zhàn)爭的兵棋推演軟件，使用者從軍事指揮官的角度，在特定的想定劇本中進(jìn)行軍事作戰(zhàn)行動模擬。在Steam游戲社區(qū)上，CMANO只是作為一款商業(yè)游戲，但是CMANO系列的發(fā)布引起了軍方的關(guān)注，之后開發(fā)了供專業(yè)用戶使用的CMANO Pro版，經(jīng)過迭代發(fā)展已能滿足軍方的需求并得以應(yīng)用，比如美國空軍、美國海軍、澳大利亞國防部、德國空軍、英國國防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等。

想定設(shè)置

作戰(zhàn)背景：紅藍(lán)雙方為爭奪某海域主導(dǎo)權(quán)展開了斗爭。藍(lán)方派遣航母戰(zhàn)斗群侵入，企圖封控某海域。受電磁環(huán)境和飛機(jī)作戰(zhàn)半徑限制，紅方此次借助運(yùn)輸機(jī)將無人機(jī)投送至戰(zhàn)場進(jìn)行作戰(zhàn)，紅方的任務(wù)是在藍(lán)方構(gòu)建的拒止環(huán)境下利用無人機(jī)蜂群進(jìn)攻藍(lán)方航母戰(zhàn)斗群，目的在于盡最大可能撕毀藍(lán)方防御，迫使藍(lán)方退出南海海域。任務(wù)設(shè)置如下：

紅方任務(wù)：摧毀藍(lán)方飛行編隊(duì)中的電子戰(zhàn)飛機(jī)及預(yù)警機(jī)，盡可能消耗藍(lán)方航母及其護(hù)衛(wèi)船只的防御彈藥，在有利條件下打擊藍(lán)方飛機(jī)和艦船。不同作戰(zhàn)單元任務(wù)如下：

①預(yù)警機(jī)任務(wù)：起飛兩架預(yù)警機(jī)進(jìn)行早期預(yù)警偵察，分別對應(yīng)“red AEW mission 1”和“red AEW mission 2”任務(wù)航線，預(yù)警機(jī)升空后對空域進(jìn)行偵探，發(fā)現(xiàn)藍(lán)方單位時給地面指揮所提供情報。

②運(yùn)輸機(jī)任務(wù)：收到情報后，出動10架運(yùn)輸機(jī)搭載無人機(jī)沿“red transport mission”航線飛行，到達(dá)區(qū)域1后拋灑200架無人誘餌機(jī)和30架無人干擾機(jī)，到達(dá)區(qū)域2拋灑50架無人攻擊機(jī)。

③無人機(jī)任務(wù)：

區(qū)域1：在高度層3000ft、6000ft、12000ft，分別投放50架、50架、100架無人誘餌機(jī)，充當(dāng)誘餌消耗航母戰(zhàn)斗群的武器彈藥。

區(qū)域1：在高度層32000 ft投放30架無人干擾機(jī)，飛向“red mission 4”任務(wù)區(qū)，在區(qū)域4實(shí)施干擾任務(wù)，為其他無人機(jī)的進(jìn)攻進(jìn)行掩護(hù)。

區(qū)域2：在高度層18000 ft投放50架無人攻擊機(jī)，飛向“red mission 6”任務(wù)區(qū)，對航母戰(zhàn)斗群展開攻擊。紅方任務(wù)區(qū)如圖1所示。

藍(lán)方任務(wù)：進(jìn)入目標(biāo)海域并封控1小時，盡可能保護(hù)藍(lán)方航母，消滅來襲的無人機(jī)。不同作戰(zhàn)單元任務(wù)如下：

①預(yù)警機(jī)任務(wù)：推演一開始藍(lán)方將會先起飛兩架E2-D預(yù)警機(jī)，分別進(jìn)入“blue yujing 1”“blue yujing 2”任務(wù)區(qū)進(jìn)行偵察監(jiān)視。

②艦載機(jī)任務(wù)：航母戰(zhàn)斗群由于一半飛機(jī)能立即加入戰(zhàn)斗，另一半飛機(jī)至少需要準(zhǔn)備三個小時，所以戰(zhàn)斗開始只有一中隊(duì)和二中隊(duì)能升空作戰(zhàn)，三中隊(duì)和四中隊(duì)在飛機(jī)準(zhǔn)備好之后將會加入空戰(zhàn)戰(zhàn)斗。

一中隊(duì)任務(wù)：預(yù)警機(jī)起飛后，一中隊(duì)緊接起飛10架F/A-18E、1架F/ A-18F和1架E-A18G進(jìn)入“blue mission 1”任務(wù)區(qū)，負(fù)責(zé)掩護(hù)航母順利進(jìn)入目標(biāo)海域（區(qū)域3）。

二中隊(duì)任務(wù)：航母戰(zhàn)斗群進(jìn)入?yún)^(qū)域4時，二中隊(duì)起飛10架F/A-18E、1架F/A-18F和1架E-A18G進(jìn)入“blue mission 2”任務(wù)區(qū)（區(qū)域3），負(fù)責(zé)清空目標(biāo)海域內(nèi)的飛機(jī)。

三中隊(duì)任務(wù)：當(dāng)航母戰(zhàn)斗群到達(dá)區(qū)域2時，將會激活三中隊(duì)的任務(wù)“blue mission 3”，一旦三中隊(duì)飛機(jī)準(zhǔn)備好就會加入戰(zhàn)斗，支援二中隊(duì)控制目標(biāo)海域內(nèi)的空域。

四中隊(duì)任務(wù)：當(dāng)航母戰(zhàn)斗群進(jìn)入?yún)^(qū)域3將會激活四中隊(duì)的任務(wù)“blue mission 4”，四中隊(duì)的飛機(jī)將會加入覆蓋區(qū)域4的“blue mission 4”任務(wù)，進(jìn)一步擴(kuò)大控制空域。

③巡洋艦和驅(qū)逐艦的任務(wù)：巡洋艦和驅(qū)逐艦在航母戰(zhàn)斗群前進(jìn)過程中始終保持隊(duì)形不變，為航母提供火力支援掩護(hù)，一旦空中飛機(jī)無法攔截紅方的飛機(jī)或者導(dǎo)彈，將會由巡洋艦和驅(qū)逐艦發(fā)射導(dǎo)彈進(jìn)行補(bǔ)充攔截，確保航母免遭紅方飛機(jī)或者導(dǎo)彈的襲擊，藍(lán)方任務(wù)區(qū)如圖2所示。

推演過程

整個推演過程可以分為四個階段：

1.運(yùn)輸投送階段：紅方運(yùn)輸機(jī)將執(zhí)行誘餌任務(wù)、偵察任務(wù)和攻擊任務(wù)的三批次無人機(jī)投放到指定空域，無人機(jī)向任務(wù)區(qū)域抵近。

2.初步接戰(zhàn)階段：紅藍(lán)雙方相互發(fā)現(xiàn)，藍(lán)方以機(jī)動能力強(qiáng)的優(yōu)勢，率先展開攻擊，并優(yōu)先打擊紅方干擾機(jī)和誘餌機(jī)，此時紅方攻擊機(jī)進(jìn)入誘餌機(jī)所在區(qū)域，在干擾機(jī)和誘餌機(jī)的掩護(hù)下繼續(xù)向前抵近。

3.激烈交戰(zhàn)階段：紅方誘餌機(jī)基本被消耗完畢，攻擊機(jī)進(jìn)入攻擊區(qū)域，并將導(dǎo)彈發(fā)射出去，藍(lán)方在紅方攻擊機(jī)的打擊下積極防御，但是未能有效的全面攔截紅方導(dǎo)彈，最終導(dǎo)致?lián)p失3艘艦船，航母也遭到紅方導(dǎo)彈擊中。

4.戰(zhàn)斗尾聲：紅方無人機(jī)失去進(jìn)攻能力，多數(shù)飛機(jī)只能圍繞航母盤旋監(jiān)視，藍(lán)方的艦船不斷發(fā)射導(dǎo)彈擊落紅方飛機(jī)，最終藍(lán)方清空空域，紅方無人機(jī)全部被消滅。

推演戰(zhàn)損分析

為準(zhǔn)確反映推演結(jié)果，表1～5分別給出了10次推演戰(zhàn)損的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從總體上來看，第5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)偏差較大，是因?yàn)檫@次推演紅方擊中了藍(lán)方的航母，導(dǎo)致航母上飛機(jī)受損，其余9次推演結(jié)果較為接近。

從表1結(jié)果看，每次推演藍(lán)方至少損耗3艦船艘，紅方導(dǎo)彈消耗約120枚，平均40多枚導(dǎo)彈才能打掉一艘艦船，被攔截或者發(fā)射后失鎖的導(dǎo)彈占比較大。未來可以提高導(dǎo)彈精度和抗干擾能力來獲取的更大作戰(zhàn)收益。

從表2和表4看出，每次推演藍(lán)方武器消耗大約在800左右，而紅方Y(jié)J-18導(dǎo)彈消耗卻不固定，說明藍(lán)方導(dǎo)彈的消耗與紅方發(fā)射的導(dǎo)彈沒有太大關(guān)系，紅方導(dǎo)彈發(fā)射數(shù)量取決于攻擊無人機(jī)在發(fā)射導(dǎo)彈前是否被藍(lán)方擊落。紅方干擾無人機(jī)不開干擾的情況下，紅方導(dǎo)彈消耗數(shù)量明顯減少，說明部分紅方攻擊無人機(jī)在導(dǎo)彈未發(fā)射前就被藍(lán)方擊落，導(dǎo)致后續(xù)能發(fā)射導(dǎo)彈的無人機(jī)數(shù)量減少。

從表2結(jié)果看，RIM（水面艦艇發(fā)射）類導(dǎo)彈實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都一樣，說明紅方無人機(jī)和攻擊導(dǎo)彈數(shù)量是可以將藍(lán)方艦船導(dǎo)彈全部消耗完畢的，消耗之余還能對航母戰(zhàn)斗群造成威脅。AIM-120D導(dǎo)彈（中程空對空導(dǎo)彈）是航母上E/ A-18E掛載的導(dǎo)彈，在戰(zhàn)斗過程中攻擊紅方無人機(jī)，在飛行末端制導(dǎo)受紅方干擾無人機(jī)的電磁壓制，命中精度下降，消耗最大。

表5統(tǒng)計(jì)給出了推演過程持續(xù)時間。不難看出，整個推演用時大約需要7小時，從第2次和第5次數(shù)據(jù)看出，當(dāng)紅方占據(jù)優(yōu)勢時推演時間也會隨之增加。紅方不開啟干擾時，推演時間為6.194小時，低于平均推演時間7.293小時，說明紅方干擾無人機(jī)作用明顯，極大延緩了戰(zhàn)斗時間。

結(jié)論及未來展望

未來海戰(zhàn)場上，利用運(yùn)輸機(jī)投送蜂群無人機(jī)進(jìn)行前期作戰(zhàn)的方案可以優(yōu)先考慮。蜂群無人機(jī)由載機(jī)平臺攜帶，在敵火力外層攻防區(qū)外投放，機(jī)群通過智能自適應(yīng)組網(wǎng)方式，進(jìn)入敵防空火力圈，逼近核心作戰(zhàn)區(qū)域。通過分階段實(shí)現(xiàn)“誘、偵、擾、攻”的一體化自主作戰(zhàn)，為我方戰(zhàn)斗機(jī)突防開辟空中走廊。未來海戰(zhàn)場中可能的蜂群作戰(zhàn)樣式如下：

分布式多平臺偵察：蜂群無人機(jī)攜帶偵察裝備飛抵指定空域，實(shí)施偵察任務(wù)。偵察裝備可采用分布式多平臺協(xié)同偵察定位，長僚機(jī)對敵艦機(jī)編隊(duì)形成共視，將輻射源數(shù)據(jù)通過數(shù)傳鏈路傳輸?shù)街笓]中心和其它應(yīng)用系統(tǒng)。

騙敵誘餌：在不了解敵方戰(zhàn)場環(huán)境的情況下，如果貿(mào)然動用主力戰(zhàn)機(jī)介入行動，很可能會造成巨大損失。將大量誘餌式的無人機(jī)投入敵方空域，采用無中心、局部通信組網(wǎng)等人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的編隊(duì)構(gòu)型，誘使敵方防空火力和雷達(dá)作出反應(yīng)。蜂群無人機(jī)基于對目標(biāo)特性的認(rèn)知變化自適應(yīng)調(diào)整編隊(duì)構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)敵防空火力范圍內(nèi)的分散構(gòu)型，以獲得高生存性。對于偵察獲取的高價值目標(biāo)信息，則通過指揮控制無人機(jī)發(fā)回地面或空中指揮控制中心，從而達(dá)到誘使敵雷達(dá)開機(jī)、消耗防空火力的目的。

抵近式干擾與壓制：借助抵近型干擾和壓制設(shè)備，蜂群無人機(jī)組成前沿電子戰(zhàn)編隊(duì)?；谘b訂的目標(biāo)信息和自身搭載的任務(wù)載荷，應(yīng)用人工智能技術(shù)自主選擇合適的干擾和壓制策略，對蜂群無人機(jī)機(jī)群的任務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)分配，實(shí)現(xiàn)對敵海面防空系統(tǒng)雷達(dá)、通信系統(tǒng)的精確壓制和精確干擾，為后續(xù)作戰(zhàn)力量開辟安全走廊，并提供可靠的掩護(hù)。通信干擾與雷達(dá)壓制策略等數(shù)據(jù)通過數(shù)傳鏈路傳回指揮中心。

飽和式攻擊：基于當(dāng)前目標(biāo)威脅評估和自動任務(wù)分配結(jié)果，蜂群無人機(jī)通過航路規(guī)劃等方式使其在同一時間或較短的時間間隔內(nèi)從多方向或單一方向進(jìn)行攻擊的作戰(zhàn)手段。由于數(shù)量上的優(yōu)勢，將超出敵艦船探測跟蹤或火力攔截能力，使艦船無法對全部導(dǎo)彈進(jìn)行有效攔截。