有人/无人协同作战中直升机的作用分析

王 琳，辛 冀，高 超

(1.中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001；2.陆军航空兵研究所，北京 101100)

0 引言

现代战争已经由单一装备作战向体系化协同作战、简单对抗环境作战向复杂对抗环境作战、直升机独立作战向有人/无人直升机协同作战演进，有人/无人协同作战已成必然趋势。

有人/无人协同作战是指具备目标指示能力的高端有人机充当“主机”，携带制导武器或各类ISR传感器的无人机作为攻击性“僚机”，在数据链信息的支持下，有人“主机”和无人“僚机”通过密切协同来完成态势感知、战术决策、指挥引导、武器发射、武器制导及毁伤评估等过程达成作战任务[1]。在未来战场，无人机可以先对目标进行蜂群式的集中突袭，也可以采取点穴式瘫痪打击，为后期大规模的空中火力打击开辟道路；而直升机具有可携带多种武器、攻击火力强、不受地形限制、机动性好、隐蔽性好、突袭性强、侦察能力好、反应迅速、协同作战等功能特点，能够弥补固定翼战斗机的“时、空”间隙，是未来作战体系中不可或缺的装备平台。

未来的空中战斗编队可以包含各类固定翼有人机、通用直升机(指挥控制平台)、武装直升机(武器杀伤平台)、无人机(侦察监视平台)以及其他飞行平台(战斗机以及预警机等)。根据有人无人协同编队系统完成任务的功能特点，可将有人无人协同编队划分为侦察编队协同、作战编队协同和混合编队协同。本文着重分析了编队中直升机的作用，以及直升机对无人机指挥控制的关键技术。

1 侦察编队中的直升机

侦察编队由多架有人/无人机组成，并协同执行侦察任务。通过直升机和无人机数据交互，无人机将侦察到的情报资料传输到有人机供作战人员分析利用。这种编队一般采用松散编队队形。在此编队中，直升机根据既定作战任务、作战目标等约束条件，结合战场环境、威胁、气象、飞机、传感器、链路等性能参数，规划无人机对战场侦察的航路，引导控制无人机到达作战区域，通过对无人机任务载荷的控制，实现战场目标的快速搜索、识别、定位等作战活动。

美军的“复眼”即此种编队典型的作战样式。直升机一次部署7套以上无人机形成集群，多个多种无人机之间进行协同作战，完成情报搜集、侦察和监视任务。这种集群平台还可以加挂不同的侦察设备，通过各种侦察方式的合理搭配，一次完成大量综合性情报的侦察，从而实现所谓的“复眼”功能。

2 作战编队中的直升机

作战编队指的是在有人/无人协同作战过程中，通过合理调配多架有人机和无人机之间的侦察监视和攻击一体化行为，使作战资源得到最合理的运用，最终获得最优或接近最优的作战效能。在作战编队中，直升机可以指挥控制无人机执行：

1)前突攻击任务，即直升机通过对无人机任务的规划，引导无人机实施雷达探测，对敌方的地面指挥站、通信枢纽、装甲目标等要害目标进行快速瞄准和武器攻击，从而实现纵深攻击、定点破坏敌方要害的目标；

2)协同对空打击，即直升机通过实时任务规划，协同无人机的航路和攻击目标等，引导无人机协同直升机共同完成对敌方目标的侦察、探测、识别、定位以及攻击等任务，最终实现对敌方直升机、无人机以及其他低空目标的摧毁。

另外，在复杂、动态和不确定的空战环境下，直升机还可以控制多架无人机对战场纵深的各种目标进行拉网式搜索。一旦发现目标，无人机可从隐蔽地对目标进行主动攻击。

美军著名的“蜂群”协同作战样式，即是通过对无人机群加挂空战武器，利用数据链或者卫星信道获得目标坐标，对目标同时实施饱和式攻击，从而形成一个可遮蔽一定空域的火力“蜂群”。这种“蜂群”式攻击可用于突破防御严密的体系。典型的有人/无人协同作战样式如图1所示。

图1 有人/无人协同作战样式

3 混合编队协同作战中的直升机

根据未来战争的定位和发展趋势，各种方式的有人/无人机混合编队协同作战将成为十分重要的作战模式。混合编队是指执行不同任务(如侦察、监视、电子干扰、攻击等)的多个多架不同种类有人/无人机组成的混合式编队，按照预先制订好的任务规划和作战方案，根据各种机型的功能、性能以及它们的武器配置情况，进行分工和协同，形成一种完整的作战编队系统，在统一指挥下共同执行作战任务。典型的有人/无人编队协同作战任务可参见图2。有人直升机在此编队中的作用与在作战编队中的作用相似，主要还是对各类无人机的指挥引导控制，主要表现为：

1)直升机在作战人员的控制下，通过对对应信息和数据的处理，完成对无人机的全权控制，引导无人机执行侦察、检测和攻击等各种任务；

图2 有人/无人编队典型协同作战任务图

2)完成阶段性攻击任务之后，直升机将指挥控制无人机对战场进行实时监视，利用摄像机或全景照相机等光电传感器对战场需评估目标进行图像的获取，指挥部人员收到无人机传来的图像后进行分析比对，可以判断出刚才实施的火力打击是否达到了预期的毁伤效果，并决定是否还需要对其进行再次打击等等。

混合编队中参加执行任务的无人机平台可以是不同功能(无人侦察机、武装无人机、无人作战飞机等)、不同形式(无人直升机和固定翼无人机等)的无人机，直升机将根据不同任务要求指挥控制无人机的各种软件功能(比如任务规划、路径选择、传感器数据处理、感知能力等)，从而实现最佳协同作战方案。

4 直升机与无人机的协同等级

目前，地面站对无人机的操控能力分为五级。考虑到直升机低空机动隐蔽、数据链易断的特性，直升机与无人机的协同等级也按照同样的标准划分，如表1所示[2]。

表1 有人直升机与无人机的协同等级

其中，第二级操控能力只能允许直升机机组人员观看接收到的视频信号；而达到第四级操控能力则意味着直升机能完全控制无人机的导航系统，机组人员可以用驾驶舱现有的控制和显示系统管理无人机的飞行轨迹，控制其载荷并发射武器。

目前国内的无人机可以执行侦察监视以及打击任务，我国也正在进行直升机和无人机之间四级协同关系的试验；而美国规定并实现了更高的协同等级，包括直升机对无人机直接的任务载荷操控、航迹操控等。但对于直升机和无人机的协同，美国还提出了需要增补的能力，主要是因为：

1)在直升机专有任务科目如垂直攻击、近距毁伤评估当中，无人机的航迹十分复杂，与无人机协同的武装直升机通常空间有限，需要由飞行员或武器手担任无人机操控手，导致其任务负荷重，甚至可能无法完成。

2)在与直升机的配合中，无人机必将前出执行任务，这决定了其任务以突防为主。无人机以低空低速飞行为主要特点，在复杂地形中进行超低空地形跟随飞行，这种航迹中数据链极易被地形隔断，故而无法保证与直升机的互操纵能力[3]。因此，为实现有人/无人协同作战的优势，无人机还需要提升自身在数据断路情况下的自主任务和航迹规划能力。典型的演习作战视图如图3所示[4]。

图3 有人/无人协同演习作战视图

5 直升机指挥控制无人机进行协同作战的关键技术

直升机和无人机协同作战这种方式大大降低了直升机飞行员的风险和工作负荷，可以更快地打击目标，能够更灵活地完成侦察和攻击任务，提高了整体作战能力。双方要达到高契合度的协同，主要依赖数据链组件的发展。目前使用较为普遍的数据链组件有Tac-SIS组件、VUIT组件和UTA组件。从2007年起，Tac-SIS组件就已经装备在大部分美国陆军直升机平台中了，VUIT组件也几乎已经被UTA组件取代。UTA与直升机的任务处理器是完全综合的，无人机的位置、飞行计划和传感器覆盖图等可以添加到直升机战术态势显示器上，直升机能修改无人机的飞行计划。目前，UTA只限于装备美国直升机，不向其他国家出口。因此，数据链技术的研究发展是重中之重，主要表现为以下几个方面。

1)人机接口控制技术。

在有人/无人协同作战过程中，直升机和无人机担负着不同的使命，双方通过数据和信息的交换来实现协同。人机接口控制技术一般采用图形化、直观化等方式显示地面站的指挥控制、直升机与无人机飞行、载荷、侦察以及对目标攻击态势等信息，从而让作战人员对整个战场状态有全面的掌握；简单的数据交互方式可减少作战人员对飞机驾驶的影响，飞行员可以简单通过按键触屏或是语音控制来发送和接收指令，最终实现作战人员对本机以及无人机的指挥控制。

2)协同作战决策技术。

协同作战指挥决策技术指的是对战场威胁的预测与评估，协同作战战术的制定，直升机和无人机的任务和空域分配，武器发射管理以及攻击决策等，是能最大限度减轻作战人员负担，提高直升机智能化程度的一种关键技术。在有人/无人协同作战过程中，这项技术能及时分析定位战场态势，对环境状态和战场威胁进行评估分析，并制定出作战预案，及时为作战人员提供战术行动建议，帮助其指挥控制协同作战。协同作战指挥决策技术综合了各类模型库、知识库、作战规则库和智库，能够为作战人员提供实时化和精确化的决策建议。

3)实时任务规划技术。

规划技术是指在有人/无人协同侦察、攻击过程中进行的实时任务载荷和航路规划，以及在发生突发情况时的任务规划。该技术在直升机和无人机各项性能指标的基础上为直升机/无人机制订多个任务规划，任何一个任务规划都满足空间和时间上的协调关系，最终目的是让整体作战效能达到最优或者接近最优。该技术采用多维的规划方法，并结合统筹、智能计算几何等理论技术，可以解决此限制条件多杂的多目标控制决策问题。

4)指挥控制技术。

指挥控制技术是在有人/无人协同作战过程中，有人机实现对无人机的引导控制，从而完成各种侦察和攻击任务。该技术主要是依据实时战场态势、战场地形、天气及环境等信息，制定出对无人机的合理引导控制方案，指挥无人机按照预设方案实施最佳的战术侦察、突击、战损评估等行动。该技术利用人工智能自适应算法，同时结合具有自适应能力并且自动化的指挥引导控制模型，从而制定出最优协同作战方案。

6 对国内有人/无人协同作战研究的几点发展建议

目前，美国等一些国家对有人/无人协同作战领域的研究已取得了重大进展，从作战使用模式到任务规划再到引导控制等方面都开展了大量的试验和验证活动。而我国的无人机几乎还是以单平台为中心，还受自主能力、指控体制等方面的限制，要融入我军整体空战体系还有一定难度和距离。为改变现状，适应新趋势，我们应该在如下领域做出努力：

1)逐步突破协同作战的各项关键技术。针对制约有人/无人协同作战的体系级、编队级、平台级、设备级瓶颈技术，在一系列重点项目中予以重点安排，努力突破平台、链路通信、指挥控制和火控协同等方面的关键技术。

2)逐步提升控制层级和互操作性。按照计划、信息、轨迹、火力的协同程度递进，从“机-站-链”系统逐步演化成采用统一标准、面向服务、基于数据的互操作体系，实现一站多机、通站异机和混空域管理。

3)推动协同作战工程化。重点突破协同飞行控制、链路通信、指挥控制以及传感器/武器协同等的关键技术，开展有人/无人直升机飞行试验、模拟协同作战试验、集成演示验证试验、军事演习等，提升有人/无人直升机编队协同能力，逐步实现有人/无人协同作战的实战运用[5]。这是一项艰巨的任务，任重而道远。