在美國海軍的眼裡,無人機 " 蜂群戰術 " 承擔著改變未來海戰規則的重任,這在作戰概念創新乏力的今天顯得十分寶貴。
插上翅膀的 " 人海 " 或 " 狼群 "?
自然界中的蜜蜂,一旦遭到外敵入侵,即刻傾巢出動,依靠數量多、飛行靈活的優勢群起圍攻敵人,即使是皮糙肉厚的動物,在蜂群的攻擊下也隻能落荒而逃。" 蜂群戰術 " 由此而來。雖然這一高度仿生的作戰概念凝練成戰術理論的時間並不長,但在實際應用上卻擁有悠久的歷史。
早在 13 世紀蒙古人遠征中亞和歐洲的作戰行動中,蒙古輕騎兵以快速的機動迅速集中力量,對歐洲的城堡逐個進行密集攻擊,這種 " 人海戰術 " 實際上就是 " 蜂群戰術 " 的雛形。
二戰期間,德國潛艇部隊在大西洋深處所采用的 " 狼群戰術 " 更是將 " 蜂群戰術 " 演繹得淋漓盡致。眾多 U 型潛艇在廣闊的海域搜索目標,一旦任何一艘潛艇發現目標,其餘潛艇就會從不同方向圍過來,最終以極大的優勢擊敗對方艦隊。僅在 1942 — 1943 年期間,德國潛艇通過該戰術擊沉盟軍船隻約 1 600 艘,而自身僅損失不足 10%,戰績顯著。
美國海軍一直是蜂群作戰領域的先驅,具體到此次美國海軍研究局推出的無人機蜂群作戰概念,它來源於美國國防高級研究計劃局(DARPA)的 " 拒止環境中協同作戰 "(CODE)項目,基本設想是從艦船、飛機、較大無人機或車輛上一個管狀發射器內,短時間、快速發射眾多低成本無人機,令它們相互分享信息,協同執行進攻性或防禦性任務,以數量優勢壓制敵人,為美軍提供空中監視支持,為美軍戰術車輛、飛機及其它無人航行器提供護航。顯然,這與幾百年來出現的各類 " 蜂群戰術 " 並無本質上的差別,難道美國海軍費盡心機炮制的全新作戰概念僅僅隻是插上翅膀的 " 人海 " 或 " 狼群 "?
▲小型無人機具備形成蜂群的重要原因在於可從多種平臺快速發射。圖中顯示的是從潛艇上特制發射管發射的無人機,這樣的發射方式隱蔽性強,是未來的發展方向之一
" 新瓶 " 裝 " 舊酒 "
無論是 " 人海戰術 " 還是 " 狼群戰術 ",各個時期、各個類型的 " 蜂群戰術 " 都具有相同也是唯一的目標:在局部戰場創造出壓倒性的力量優勢。不過,在瞬息萬變的現代戰場上,這種優勢的取得顯然不是一件容易的事情。
1
從具體實施的角度看
利用無人機平臺自主形成 " 蜂群 " 需要高度一致的協同能力,這並非傳統的計劃協同和臨時協同,而是以作戰目標為中心、以網絡化信息系統為支撐的,具有高度智能化的自主籌劃、自主協作、自主行動。它既克服瞭以預先設置佈局為主要方式的計劃協同所存在的靈活性不夠的問題,也解決瞭臨時協同方式存在的準備不足的問題,真正達到瞭自然界中蜂群的集群自組織水平。
2
從技術支撐的角度看
實施無人機 " 蜂群戰術 " 必須具備強大的網絡和信息能力。通過廣域分佈、無縫銜接、動態開放、隨即接入的網絡化信息系統,以及實時、不間斷的信息交互機制形成較強的戰場態勢感知能力和通信能力,從而使所有無人機能夠清晰獲取並及時共享和交流戰場變化,對作戰集群內的其它無人機迅速提出請求或做出回應。這種自動廣播、接受和轉發的信息傳播能力幾乎可以達到 " 零延時 " 的效果,絕非機械化時代和信息化初期的 " 蜂群戰術 " 所能比擬。
不難發現,美國海軍研究局推出的無人機蜂群作戰概念與以往的 " 蜂群戰術 " 存在較大的差別,這種差別來源於對技術的極高要求,並非通過規模化的人力可以彌補。這樣來看,無人機蜂群作戰概念雖然有點 " 新瓶 " 裝 " 舊酒 " 的意思,不過,隻是品牌舊,口味卻是全新的。
受傷的總是大傢夥
從美國海軍研究局的概念演示中可以發現,無人機蜂群主要用於監視和護航,屬於偵察和防禦性質的任務。但長遠來看,美國海軍的野心絕不僅僅局限於此,這從美國海軍研究生院給大部分研究 " 蜂群戰術 " 的文章都設定瞭密級的這一行為就能看出。而美國海軍研究生院的蒂莫西稱,他們正在開展 " 空戰集群 " 研究,該項目的正式名稱為 " 系統的系統:無人系統集群測試平臺的開發研究 "。恐怕將無人機蜂群用於進攻行動才是美海軍的最終目的。當然,這也無可厚非,有成熟的技術作為支撐,進攻與防禦隻在一念之間。
既然是進攻行動,自然有打擊目標。美海軍設想的無人機蜂群到底用來攻擊誰呢?對於這個問題,或許能夠從美國海軍研究生院的洛克 · 范姆於 2012 年公開發表的《無人機蜂群攻擊》一文中一窺究竟。這篇文章假定瞭一種簡單的戰場環境:在良好的天氣條件下,美海軍一艘驅逐艦被 5~10 架從各個方向飛來的無人機攻擊,這些無人機采用貨架部件組裝而成,受附近的一艘漁船遙控。
以驅逐艦作為攻擊目標是有充分依據的。與無人機蜂群作戰概念同一時期提出的無人快艇蜂群作戰概念,其首要目標就是水面艦艇,特別是大型水面艦艇。
一方面,大型水面艦艇目標大、價值高、機動能力較差,是合適的 " 靶子 ";
另一方面,目前大型水面艦艇的防空系統的設計目標主要是防禦超音速巡航導彈和噴氣式戰鬥機,應對以無人機為代表的 " 低慢小 " 目標的能力並不突出。
盡管各國都在盡力升級以彌補這方面的能力缺失,但如果面對的是一大群擁有高度自主能力、彼此協作的無人機,艦隊中的 " 大傢夥 " 可能會哭訴:為什麼受傷的總是我?!
大炮打蚊子的尷尬
" 大炮打蚊子——大材小用 " 是一句膾炙人口的歇後語,這或多或少含有些誇張的藝術成分。不過,瞄準無人機蜂群的大型水面艦艇正在將這種中國藝術幻化成殘酷的現實,不同的是,現實充滿瞭尷尬。
以美國海軍大量裝備的 " 宙斯盾 " 系統為例,這套世界上最成熟也是最好的艦載武器系統集成瞭 AN/SPY-1 相控陣雷達、多類傳感器、幹擾器、誘餌彈、" 標準 " 系列防空導彈、127 毫米艦炮和 2 座 " 密集陣 " 近防武器系統。如果以 " 伯克 " 級驅逐艦為平臺,甲板上還另外配備瞭 6 挺重機槍。但這套強大的防空系統在應對無人機 " 蜂群 " 攻擊時仍顯得力不從心,這一令人大跌眼鏡的結論來源於美國海軍數百次的模擬試驗。結果表明,裝備瞭 " 宙斯盾 " 系統的 " 伯克 " 級驅逐艦能夠有效發揮攔截無人機 " 蜂群 " 的武器系統隻有 " 密集陣 " 近防系統和重機槍。更致命的是,防禦系統往往難以合理分配火力,從而導致部分無人機能夠避開攔截,對艦艇發動攻擊。試驗中,當由 8 架無人機組成的集群進行攻擊時,平均有 2.8 架無人機能夠避開攔截系統。即使對艦載防空系統進行瞭升級(例如采用瞭更好的傳感器、更多的機槍和 " 密集陣 " 系統),仍有至少 1 架無人機能夠避開攔截。這還隻是 8 架無人機組成集群的情況,如果無人機數量增加到 30 架,甚至 50 架,結果可想而知。
▲美國海軍 " 提康德羅加 " 級導彈巡洋艦 " 維拉灣 " 號
顯而易見,無人機蜂群攻擊的研究暴露瞭當前艦艇防禦的弱點,美國人用左手打右手的方式證明瞭艦載防空系統在無人機蜂群攻擊面前的尷尬,而這種尷尬何嘗不是世界各國海軍都可能面對的呢?
讓窮人也玩得起的飽和攻擊
無人機蜂群對水面艦艇發起密集攻擊的畫面很容易讓人聯想到上世紀六七十年代蘇聯海軍司令戈爾什科夫元帥為美國航母編隊準備的 " 蘇氏導彈大餐 " ——導彈飽和攻擊戰術。這一戰術的核心要義是用絕對的數量優勢形成力量優勢,即在短時間內同時從空中、水面和水下不同方向,不同層次向同一個目標發射超出其防禦上限的導彈,使敵防空系統在短時間內處於無法應對的飽和狀態,以達成命中目標、造成毀滅性打擊的戰略戰術目的。
▲由人員遠程操縱無人機是目前無人機控制的主要方式,而低成本無人機蜂群技術最核心的自主集群飛行技術的實現已不僅限於這種控制方式,對控制技術的要求更高
雖說飽和攻擊戰術給軍事弱勢的一方提供瞭顛倒天平的便捷途徑,但高昂的成本讓蘇聯的 " 窮小弟們 " 隻能看看,甚至蘇聯實踐起來也比較費勁。那麼,一向以 " 創新領導者 " 標榜自己的美軍顯然不會翻炒半個世紀前別人留下的 " 剩飯 ",無人機蜂群攻擊戰術才是一個讓 " 窮人 " 也能玩得起的飽和攻擊戰術。
一方面,裝備瞭炸彈的無人機較反艦導彈要便宜許多。LOCUST 項目經理李安尼博士表示,無人機集群的總成本比導彈更低。例如,目前用於模擬作戰的 " 郊狼 " 無人機單價僅為 15 000 美元,而一枚 " 魚叉 " 導彈的成本高達 120 萬美元。當然,這些無人機可攜帶的彈頭比導彈要小得多,但事實卻是命中率比彈頭大小更為重要。
另一方面,無人機可反復使用。相對於導彈一次性的成本付出,經過一次蜂群攻擊生還的無人機還能繼續執行下一次任務,這種可回收的優勢使得攻擊成本大幅下降,最近炒的火熱的 SpaceX 回收火箭試驗不正是這個道理嗎?!
▲美國海軍計劃的低成本無人機蜂群技術采用 BAE 公司的 " 郊狼 " 無人機作演示。這種無人機采用管式發射,其可折疊機翼和螺旋槳在離開發射管後迅速展開進入飛行模式,可從艦船、車輛、飛機等平臺上直接發射起飛,續航能力約 1 小時,最大速度 144.8 千米 / 小時,重約 5.9 千克
" 低標準 " 並不意味著低水平
有別於 " 全球鷹 "、" 捕食者 " 這種大型無人機需要良好的機場跑道用於起飛,可以從艦船、車輛甚至大型無人機上大批量同時發射的中小型無人機對發射條件的要求是名副其實的 " 低標準 "。但 " 低標準 " 並不意味著低水平。
以對一個美軍航母編隊攻擊為例:
標準配置下航母戰鬥群的區域防空系統由艦載戰鬥機和裝備瞭 " 宙斯盾 " 系統的各類艦艇組成。艦載戰鬥機為第一層防空圈,按照最大攔截能力計算,48 架 F/ A-18E/F" 超級大黃蜂 " 戰鬥機能在 120 千米左右的距離上一次攔截 192 枚掠海飛行的反艦導彈。艦艇裝備的防空導彈為第二層防空圈,4 艘裝備瞭最新 " 宙斯盾 " 系統的 " 提康德羅加 " 級巡洋艦和 " 伯克 " 級驅逐艦可同時偵測跟蹤 400 千米外數百個目標,但真正攔截還得依靠 AN/ SPQ-9 火控雷達,後者的數量意味著火控通道的數量,這是制約抗飽和攻擊的核心能力。每艦大概 4 部,美軍采用輪流制導的方式,可同時制導 12 枚防空導彈進行攔截,按照 100% 的命中率,4 套 " 宙斯盾 " 系統一次可同時攔截 48 枚反艦導彈。考慮到地球曲率對雷達探測距離的影響和導彈的機動能力,艦載防空系統基本沒有第二次攔截的機會。近防武器系統為第三層防空圈,包括航母上的共有約 12 座 " 密集陣 " 或 " 拉姆 " 近防系統對付突破瞭上述兩層防空網的導彈。這樣計算,對一個理想防空狀態下的航母編隊一次飽和攻擊需要超過 240 枚反艦導彈,大概是 60 艘 " 伯克 " 級驅逐艦一次齊射的效果。環顧當今世界,除美國外,應該還沒有任何一個國傢可以做到這一點。
▲美國海軍 " 提康德羅加 " 級巡洋艦,註意其前後 2 組共 128 個垂發單元,除去 6 個裝填單元,該級巡洋艦總共可攜帶 122 枚艦空導彈,但由於火控通道(火控雷達為前後艦島上的白色小球)的限制,一次隻能為 12 枚導彈提供制導,這是其應對無人機蜂群的不足之處
▲半個世紀前,蘇聯人針對美國航母編隊設計的飽和攻擊戰術卻被美國人如今用無人機實現,兩者的目標都是大型水面艦艇,航母編隊首當其沖
▲無人機 " 蜂群戰術 " 的性價比在於低廉的價格和可回收的特點,根據美軍的說法,一枚 " 魚叉 " 反艦導彈的價格可以購買 80 架 " 郊狼 " 無人機
但如果把導彈換成用於蜂群作戰的無人機,或許實踐意義就強得多。按照每艘艦船攜帶 8~12 架無人機單元,通過空中編組,隻需要 20 艘左右的艦船即可實現相同的效果。當然,這是一個理論上的推導,實際情況或許要復雜得多,但具有很大的參考價值。值得一提的是," 伯克 " 級驅逐艦是世界上首艘設計用於抗導彈飽和攻擊的艦艇,這個當年用來對抗蘇聯人的武器最終還是沒能逃脫 " 被圍毆 " 的命運,而執行者卻是美國人,不知道已逝的戈爾什科夫元帥作何感想。
魚和熊掌不可兼得
無人機蜂群未來對水面艦艇編隊的威脅是顯而易見的,諸如較小的雷達信號特征和較強的抗幹擾能力這些與生俱來的特質使其應用前景極其美好。但凡事都有正反兩面,魚與熊掌不可兼得,至少從目前來看,無人機 " 蜂群戰術 " 也存在不少 " 短板 "。
1
速度偏慢
根據美海軍的模擬結論,無人機蜂群的速度最快可達到 250 千米 / 小時,這樣的速度不及國內的高鐵,更不用提與超音速或亞音速反艦導彈相比瞭。速度偏慢所帶來的後果是成為艦載戰鬥機的活靶子,同時還給被動防空系統預留瞭充足的反應時間。即便是采用超低空飛行,艦載防空系統 40 千米的最大探測距離也需要 10 分鐘才能飛到。如果無人機群攜帶的不是導彈的話,那麼飽和攻擊的數量可能需要擴大十幾倍甚至幾十倍。
2
航程較短
中小型無人機的體積決定瞭其航程不可能像專門用於高空監視偵察的長航時無人機那樣可觀,作戰半徑不足的弱點將大大增加發射平臺的風險。如果在艦載戰鬥機的作戰半徑之內,那麼很可能使發射平臺陷入出師未捷身先死的尷尬境地,而這也正是艦隊主動防空武器的目標——不給敵人發射機會。
3
制空能力極弱
在可預見的未來,無人機都不是現有二、三、四代戰鬥機的對手。即便是發展的專用空戰無人機,隻要還是依靠軟件控制用固定的戰術作戰,就很難戰勝有人駕駛的飛機。因此,艦載機,甚至是艦載直升機也能在離艦隊較遠的距離上肆意獵殺蜂群中的中小型無人機。" 空戰中 80% 的戰果都是由 20% 的王牌飛行員取得,在作戰上,沒有什麼軟件能超過人。" 這個道理仍然適用。
▲像 " 捕食者 " 這樣的大型無人機需要良好的起飛條件
▲小型無人機對起飛條件的要求非常低,圖中美軍裝備的 RQ-11" 大烏鴉 " 無人機采用人工拋投的方式發射
顛覆的身影尚在遠方
無人機蜂群戰術既避免瞭人員傷亡,而且成本也處於可承受范圍之內,這種完全不同於以往的全新作戰樣式將隨著技術的發展和研究的深入,徹底顛覆未來海上作戰樣式。不過,這種顛覆可能來的沒有那麼快,原因並非戰術本身,而是因為現在還存在諸多技術難題。
1
無人機蜂群遠程控制難度較大。
無人機活動嚴重依賴控制站的輔助,由於地球曲率的影響,無人機必須飛得較高才能與海上控制站保持有效、不間斷的聯系。但飛行高度的提升卻意味著被低空、中空防空武器發現和擊落的概率更高。在大型有人機上建立控制平臺,對無人機編隊實施遠程控制技術是無人機蜂群技術研究的主要方向之一。同原來的地面或海上控制站相比,這種方式更容易對無人機實施遠程控制,但技術難點更大,對無人機控制的要求也更高。
▲艦載固定翼戰機是無人機 " 蜂群戰術 " 的最大 " 勁敵 ",當圖中的 X-47B 正式服役後,未來海面上空或許會出現大小無人機之間的戰鬥
2
無人機蜂群編隊訓練難度較大
無人機編隊訓練遠比有人機難度更大,即使在沒有遮障物的海洋上空,對無人機蜂群進行有序的作戰指揮並同時引導控制大規模無人機做復雜的攻擊動作也不是一件容易的事。它需要優秀的空中管制能力和編隊協調能力。當前無人機編隊訓練已經成為世界各國競相研究的技術戰術內容。如果技術發展到使無人機蜂群具備高度智能的自組織能力,那麼編隊控制的難度將小得多,但想要實現完全自主化始終不太現實。
3
無人機蜂群機動能力的提升難度較大
" 性價比 " 是武器裝備領域的永恒話題,用於蜂群戰術的無人機也跳不出這個圈子。如果不能提升機動能力,無人機蜂群要達成相同的作戰效果需要付出比導彈飽和攻擊更多數量的代價,這樣很可能使其成本優勢顯得不那麼明顯。但如果采用更強的發動機或者裝載更多燃油又會存在成本升高的問題。實際上,在發動機、機體材料和油料的成本沒有本質變化的情況下,相同性能的無人機與有人機的成本大致略高於 1:5。所以在現有技術條件下,仍然會出現 " 便宜的飛不遠、飛不快,飛得遠、飛得快的又很貴 " 的矛盾。
來源:無人機
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