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美军空射无人机“蜂群”朝实战化方向迈进!
2017-03-18 20:08   审核人:

  《空天防务观察》提示:“蜂群”一词译自SwarmSwarming。但航空工业发展研究中心高级专家殷云浩先生指出:要注意的是,至少美空军目前对其定义并无群中节点相互间的地理空间距离限制。美空军在20165月发布的《20162036年小型无人机系统飞行规划》中指出:“蜂群”是指在“回路之上或之中”只有一个操作人员情况下,一组自主网络化小型无人机系统协同作战以实现共同的目标……一个无线的基于网络协议(IP)的网络或其他类型的通信架构能够将小型无人机系统彼此联接在一起。这一网络是关键的一部分,它在容许单个平台执行分配的任务和共享实时数据的同时,使“蜂群”作为单一内聚性单元来实施作战行动……也即,我们并不能假定“蜂群”一定就是密集编队。

  201719日,美国防部首次披露:国防部长办公厅战略能力办公室(SCO)不久前完成了一次空射微型无人机“蜂群”演示,创下军用无人机“蜂群”最大规模纪录。与美军其他机构及他国目前开展的研究相比,SCO开展的此项“蜂群”研究直接瞄准快速生成战斗力,而新进展显示美军空射无人机“蜂群”正朝实战化方向迈进。

  一、本次演示的背景及基本情况

  本次演示由SCO策划并实施,该办于20128月由时任美国防部副部长卡特临时建立,通过创新装备用途、发挥集群作用、融合军民技术三大途径,开展可在约4年的周期内生成战斗力的快速装备技术创新,支持“亚太再平衡”战略和后来的第三个“抵消战略”。该办已策划并实施20多个项目,如“杀伤链”升级为更具弹性的“杀伤网”发展并演示“灰山鹑”微型无人机将老式大型军机改装为“武库机”利用传统火炮发射高速弹药实现低成本防空拦截RIM-174“标准”6防空导弹和MGM-140陆军战术弹道导弹系统增加反舰能力利用智能手机摄像头为制导炸弹增加不依赖于GPS的图像导航能力等等,多数细节保密。201611月,时任美国防部长卡特已指令将该办改为永久机构。

  

最大射程300千米级的美陆军战术导弹系统。在SCO的创意和支持下,美军已发展了该导弹打击舰艇目标的能力,但SCO和美陆军未公布详情。正在发展的最大射程500千米的美陆军“远程精确火力”(LRPF)导弹也将具备反舰能力,这使美陆军能够实施“跨域拒止”作战(美国洛马公司图片)

  本次演示即是SCO以融合军民技术的途径发展并演示“灰山鹑”微型无人机取得的最新进展。“灰山鹑”无人机原是美国麻省理工学院航空航天学部在2013年发展出的全复合材料、锂电池推进一次性微型无人机,被SCO选中发展为空射微型无人机,采用全商用部件、增材制造和敏捷制造技术,机长约16.5厘米,机翼展开后翼展30厘米,投放重量约0.3千克,续航时间大于20分钟,飞行速度75110千米/时,自20149月首次配装F-16战斗机试投以来不断改进,本次演示采用的已是第六代产品。演示于20161025日在美海军航空系统司令部的加利福尼亚州中国湖试验场进行,3F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机在马赫数0.6的速度下,利用外挂的投放装置连续投放103架“灰山鹑”。这些无人机在地面站的指挥之下,通过机间通信和协同,作为“蜂群”成功完成了地面站设定的4项任务。

20161025日的演示相关视频(美国国防部国防视频和图像分发系统)

  二、本次演示体现出的实战化特征

  本次演示进一步显示,美军空射微型无人机“蜂群”又朝实战化方向迈进一大步。原因是本次演示与美军其他机构及他国目前开展的类似研究相比,具有4个重要特点。

  一是微型无人机已经做到高成熟度和低成本。SCO已对“灰山鹑”进行了500多次试验(包括多次空中投放),发展出了六代产品,累计试飞了670多架;该机采购单价估计不超过3万美元,比1ADM-160B“微型空射诱饵”至少低90%。可认为,该机已做到高成熟度和低成本,今后的重点是单机功能拓展和更复杂的“蜂群”演示。

  

“灰山鹑”也可从地面发射,图为一架准备从地面发射的该无人机近景。该无人机命名可追溯到希腊语中的“鹌鹑”(partridge),以及希腊神话故事——嫉妒心很重的代达罗斯将他富有创新精神的侄子珀迪克斯(Perdix)从塔上扔下去,就在珀迪克斯即将与死亡相遇之时,雅典娜女神将他变化为一只鹌鹑,拯救了他(美国哥伦比亚广播公司图片)

  二是已创造性解决微型无人机装机综合问题。SCO首先选择利用战斗机现成的机载雷达/红外干扰弹发射装置投放“灰山鹑”,且每个干扰弹发射筒都可装载1架“灰山鹑”,不但简化了该机的装机综合问题,也直接确保每架机都可配装足够的数量。这一综合方式已在多次试验中得到检验,取得了成功。

  三是已开展了作战演习和多机编队投放演示。在美空军于20156月在阿拉斯加州举行的“北方利刃”作战演习中,SCO和美军对“灰山鹑”进行了150次试验,其中包括72次战斗机投放,例如1F-16连续投放20架并形成“蜂群”。最近这次演示的最大突破是3F/A-18F编队投放103架“灰山鹑”,这种多机编队投放方式不仅提供更大的机群规模,也更符合实战情况。

  

“灰山鹑”由母机投放、支持分布式作战示意图

  四是演示了大规模“蜂群”依托云处理协同。美国防部称,本次演示中投放的“灰山鹑”未进行预编程,但机间可以互通,且“共享一个分布式大脑”;同时“蜂群”还与多个地面站通信。从视频来看,该“蜂群”展现了集体决策、自修正和自适应编队飞行能力,自组织地完成了地面站设定的4项任务;在整个任务过程中,新投放的“灰山鹑”可以不断加入“蜂群”并参与协同。这表明该大规模“蜂群”已依托云处理等技术实现了“云协同”。

  

20161025日的中国湖演示中,“灰山鹑”蜂群正在完成地面控制员设定的第4项任务(美国国防部视频截图)

  三、未来发展预测

  预计,美军今后将重点从单机功能拓展和更复杂的“蜂群”演示两个方面开展进一步工作,提升上述空射微型无人机“蜂群”实战化水平。单机功能拓展方面,由于美军并不打算仅将“灰山鹑”作为诱饵,因此应将发展并验证适于该机使用的侦察、干扰等有效载荷;更复杂的“蜂群”演示方面,预计将着眼高端作战环境进一步扩大演示规模,并解决由军机对“蜂群”进行指挥、进一步提高“蜂群”的自主性、平衡航程有限与作战需求(或者将相关技术移植到其他具备更大航程的无人机上)等问题。在解决这些问题后,美军或将在世界上率先获得基于空射微型无人机的“蜂群”作战能力。

  无人机“蜂群”相关资讯,可参见:

  1、【Drone Swarms】无人机铺天盖地出动!解析蜂群战术到底有多厉害

  2、【Micro-Drone Demonstration】美国防部战略能力办公室协同“蜂群”演示

  3、【OFFensive Swarm-Enabled Tactics】DARPA“抵消”项目打造城市无人“蜂群”作战能力

  文章来源:“空天防务观察”微信公众号

  感谢编译/述评:中国航空工业发展研究中心 张洋


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