以直升机为载机的无人机集群作战研究

陈帅 张春义 邹旻杲

凭借成本低、数量多、可消耗等优势，无人机集群在作战运用中崭露头角。但是，航程短、任务载荷重量轻的短板在一定程度上限制了无人机集群发挥作战效能。而直升机具有机动性高、航程远、隐蔽突防能力强等优势，无人机集群以直升机为载机，二者协同作战可优势互补，实现“1+1远大于2”的作战效果。

相关概念

集群是指拥有共同目标的多个个体组成的群体。

当生物个体组成群体来履行职能时，时间效率和资源利用率将大幅提高。例如，鸟群在迁徒过程中保持特定队形飞行，能顺利到达栖息地；鱼群相较单条鱼更能抵抗掠食者；蚁群分工明确地合作觅食。生物集群行为是群体中的个体之间利用简单规则、信息共享，形成强鲁棒性、高适应性、高扩展性的自组织行为。

无人机集群是指大量单机在保留自主能力的前提下，通过信息共享，形成合力，产生群体效应，实现具有自主协同作战。近年，在第四次工业革命浪潮的推动下，基于无人机、人工智能等一系列技术融合发展的无人机集群凸显了诸多优势，例如数量多、成本低、功能丰富、无中心节点等，必然成为未来主要作战模式之一，也是未来作战必不可少的新质力量，在军事领域将发挥更重要的作用。

无人机集群载机是指搭载无人机集群的平台，是无人机集群充分发挥作战效能的重要组成要素。根据实际环境和临机任务综合分析，无人机集群选用一个合适的载机，不仅可以节约飞行成本，提高任务成功率，还能充分发挥技战术优势，保证飞行安全，实现远程运输和前进指挥中心控制。

以直升机为载机的无人机集群作战是指直升机作为无人机集群的搭载平台，直升机与无人机集群协同完成目标任务。它能弥补无人机集群远程机动性弱的短板，充分发挥直升机和无人机集群的优势。

无人机集群载机发展与应用

国外无人机集群载机发展较为迅速，种类繁多，不仅有有人直升机、有人战斗机、有人运输机，甚至还有无人机。

直升机是一种由发动机驱动旋翼旋转产生升力，可以完成垂直起降、悬停、原地转弯以及其他飞行动作的飞行器，自诞生以来，在军事、民用领域发挥了重要作用。在军事领域，直升机既可作为载人平台，快速机动地运送大量人员，又可以作为载货平台，将各种装备、补给物资等货物快速准确地送达作战地域和海上舰队。在民用领域，当各种自然灾害、特殊情况突发时，直升机可以快速便捷地执行任务，满足货物运输、搜救等应急需求。目前，国内外直升机发展非常迅速，众多国家不断积极探索直升机搭载无人机集群展开战斗的模式，不断升级技术。直升机技术正在向数字化、网络化和信息化方向发展。

作为目前重要的无人机集群载机，固定翼有人机具有飞行速度快、稳定性高、抗干扰能力强等突出优点。

以直升机为载机的无人机集群作战需求

无人机具有机上无操控员等优势，可有效保证空中平台无人员伤亡。但是，单架无人机任务载荷重量轻、尺寸小、数量少、续航时间短、作战半径有限、信息感知与处理能力相对较弱，难以飞抵前沿阵地实施长达数小时的侦察、监视、打击等作战任务，更难以深入敌军纵深执行作战任务。基于此，无人机集群应运而生，并逐渐成为未来智能化战争的重要力量。当面临越来越复杂的对抗环境、越来越强的对抗手段，大规模无人机集群高效完成作战任务需要一种载机作为指挥控制中心，以解决面临的问题。这种载机应具备搭载无人机集群能力，同时具有与无人机集群相同的指挥控制系统，才能作为核心来指挥整个无人机集群作战。基于上述需求，直升机是无人机集群载机的绝佳方案之一。

在战场上，人员零伤亡是指挥官们一直追求的目标。无人机通过操控员实现远程作战，有效完成各种高危任务。但是“一人一机”模式在高强度对抗中，操控员数量的增加将对指挥控制中心和通信系统造成很大负担，因此有人机/无人机集群协同作战模式应运而生。有人机上的操控员根据任务需要，控制单架集群无人机或部分集群无人机，通过指挥控制系统分发任务信息后，无人机集群依靠协同控制系统完成操控员下达的命令。该作战模式可显著减轻指挥控制中心和通信系统的负荷，大幅提升作战效能。

以直升机为载机的无人机集群作战优势

战场态势感知到作战决策下达的速度提升

有人直升机反应速度快、突击能力强、使用范围广、航程远、飞行高度低，但防护能力弱。而无人机集群规模大、成本低、可消耗、功能多样，可弥补直升机防护能力弱的短板，为直升机提供实时战场态势感知信息，提高直升机综合信息处理能力和及时准确的决策能力，有效提升战场态势感知到作战决策下达的速度。

同时，直升机先进机载飞行控制系统、武器控制系统、智能化设备可作为无人机集群前进指挥中心，提高无人机集群作战的智能化水平。此外，直升机作为综合信息处理平台，用于多架无人机各种机载传感器信息融合与处理，形成战场态势信息，根据作战需求，视情在空中对无人机集群进行指挥控制，向集群无人机分配目标，完成航线规划和参数装订等操作。

超低空低空飞行和突防能力强

在超低空低空作战时，相较于固定翼飞机，直升机更适合无人机集群作战。直升机可超低空悬停，飞行灵活机动，起降不受场地限制，低空隐蔽性强，瞬时机动性优异，这些特点决定了直升机能与无人机集群实现协同作战。

直升机采取超低空隐蔽突防方式抵近作战区域后，发射无人机集群。无人机集群在超低空低空飞行，甚至以无线电静默方式飞行，尽可能抵近敌方前沿阵地，充分发挥群体作战优势。同时，集群单机尺寸较小，雷达截面积小，能够有效躲避敌方预警探测系统，诱骗敌方探测预警系统开机，实施抵近突防、奇袭作战战术，取得出其不意的作战效果。直升机應尽可能躲避敌方雷达系统探测，实现突然奇袭的作战效能。

集群任务载荷种类多样、功能全面

根据实际任务的需要，无人机集群能非常灵活地配置不同任务设备，实现多种功能，拓宽作战任务范围。

续航时间延长，作战半径增大

相较于集群无人机，直升机续航时间和航程相对较长，可以显著增大集群无人机的作战半径，延长集群无人机的续航时间，将无人机集群有限的航程高效地用于任务区的作战行动，进一步提升直升机/无人机集群协同作战效能。

作战成本低

集群单机多以微小型无人机为主。该类无人机制造成本和维修成本低，回收后可重复使用，成本优势显著。以直升机为载机的无人机集群作战，可以有效减小人员伤亡率，显著消耗敌方对空武器，特别是微小型无人机成本低，经得起消耗，作战成本优势非常突出。

集群智能特性潜力大、战术应用创新

无人机集群采用智能群体技术，实现自主协同控制、自组网通信、有序分布，具备极强的群体作战能力。随着科学技术的飞速发展，集群单机和集群智能化水平将同步发展。无人机集群具有巨大的智能发展潜力，因此以直升机为载机的无人机集群战术，可满足不同作战环境的需求，实现不断发展、不断创新。

以直升机为载机的无人机集群技术瓶颈

以直升机为载机的无人机集群作战具备诸多优势，但仍有许多技术难题亟待解决。

智能态势感知技术仍需攻克

正确可靠的战场态势感知与认知是无人机集群完成作战任务的基本前提。未来战场态势具有复杂化、复合化、隐蔽化等特点，因此无人机集群作战体现了双刃剑的两面性，敌我双方都极大地提高综合对抗能力、战场目标感知难度。以直升机为载机的无人机集群作战需要攻克分布式协同感知、多源信息融合与处理、智能化目标识别和跟踪、目标导引等一系列技术。

协同控制技术的稳定性与可靠性需要进一步提高

美国无人机集群协同控制技术目前处于领先地位，美军现役无人机自主控制等级已达到3级或4级，中高端无人机初步具备机上航线再规划能力。但是，无人机集群协同控制技术与作战实际需求仍存在一定差距。未来，面对复杂、不断变化的战场环境，无人机集群协同控制技术的稳定性、可靠性等指标都需要通过智能化技术进行有效解决。

无人机集群自主性需进一步提升

单机和集群自主性是战争制胜的关键要素，是确保任务执行不脱节、既定作战目标达成的必要保证，是未来发展需重点研究的内容。因为，操控者无法为每架集群无人机预设程序来控制集群飞行，而集群通过分布式指挥控制系统来实现群体决策，每架单机之间都有必要的通信和协作，以形成具有强适应性、高弹性的群体。以直升机为载机的无人机集群作战方式对单机和集群的自主性提出了较高要求。集群无人机数量越多，自主性要求越高，协同效果和智能化技术要求更高。未来，无人机集群在執行任务过程中，将根据战场态势变化和作战需要，自主规划待战空域和临机航线，自主应对干扰和威胁。