摘要:2024年4月11日,英国皇家三军研究所发布报告《大规模精确打击:为陆军设计无人机综合体》。报告详细介绍了军用无人机从理论到实际运用上的设计考量。根据该报告内容,将其分为了上《军用无人机设计应考虑的七因素》、中(《军用无人机设计:五个关键任务决定相关组件》)、及下(《大规模无人机精确打击体系的部署》)三篇文章进行了介绍。本文下篇,主要介绍了由无人机组成的大规模精确打击体系的支持装备、行动单位以及必要体系结构,并讨论了蜂群能力能够为该打击体系带来哪些额外的优势。
关键词:大规模精确打击体系,无人机,支持装备,行动单位,无人机蜂群

大规模精确打击体系的持续、有效部署需要针对战区的实时电磁频谱监视。
在交战过程中,双方部队都无法使所有电磁频谱在所有时段内失效,即使双方都拥有大量先进的电子战装备也无法做到这一点。这是因为对电磁频谱的干扰也会影响友军部队,并且那些能够进行大范围、多频谱干扰的干扰发射器也极易被发现并遭受打击。因此,即便敌军拥有电子战优势,其也会在部分地区、部分时间范围内开放部分频谱。对于友军电子战效果在战略、作战和战术层级的使用也是如此。友军的电子战效果必须为己方所了解,并且还要避免对己方的无人机作战行动进行干扰,以减少电子战领域的友军误伤。在俄乌冲突中,电子战干扰是俄乌两军大多数小型无人机损失的主要原因,并且此类损失很大一部分来自于己方电子战装备的误伤。有鉴于此,大规模精确打击体系中的部队必须具备一定的能力,以全面了解和解读敌方和己方电子战效果以及电磁频谱的使用情况,并对了解到的情况做出适当回应。
由于电子战装备工作时的位置、地理环境和海拔高度会对电子战效果产生影响,因此对每个频谱波段的使用程度和干扰程度可能会因地形的不同而有所差异。这意味着,只有卫星情报收集手段才能对如此广阔范围内的实时电磁频谱使用信息进行收集。因此,大规模精确打击体系的部署需要高分辨率轨道电磁频谱监控装备、适配的下行链路、地面基站以及处理和传播体系为其提供支持。然而,电磁频谱监视、分析、传播和任务规划能力的成本可能十分高昂,并且只有国家组织目前能够获得这些能力。较不可靠的电磁频谱测绘能力可由地面系统实现,但是其数据带宽无法与卫星高分辨率反馈数据带宽相提并论。在缺乏天基情报收集手段时,侦察无人机也可进行电磁频谱测绘以为纵深打击任务提供支持。此外,侦察无人机还可为后续的打击齐射进行实时动态安全路径规划,这一战术已经在俄军中广泛使用,俄军可使用“见证者-136”的衍生型号将电磁频谱数据和遥测数据传递给武器发射站。与此同时,此类规划还依赖于细致且最新的地理特征绘制,这一能力使得规划人员能够在规划无人机飞行路径时将地形遮蔽、障碍规避和敌方防御考虑在内。
大规模精确打击体系所有组成部分的生存能力和有效性取决于任务规划的有效性。
大规模精确打击体系中的部队旨在在所有装备的能力范围内将任务有效性最大化,同时通过风险削减措施最大限度地降低损失率。此类部队对任务规划的高度依赖使得其必须派出侦察装备深入对抗性空域之后的纵深区域。随着深入距离的不断增加,侦察装备暴露在敌方防御系统面前的可能性不断上升,暴露时间不断增加,并且通信系统出现问题的概率也在不断提高。此外,更远距离的纵深侦察也使得执行此类任务的装备必须更大、成本更高。相比于小型短航程无人机,此类大型无人机的损失将带来更大的影响。

“见证者-136”巡飞弹
途经区域敌方防空装备的实时位置和活动信息也是影响任务规划的一个重要因素。
部分敌方防空系统可能会频繁使用远程雷达进行扫描,这将暴露其具体位置,而其他敌方防空系统将会在大多数时间内处于被动状态,或者在其功率水平内运行,亦或是在一个让远程电子情报三角定位难以实现的频段内运行。因此,为了确定敌方防空系统部署的准确位置,部队需要对多个领域的数据进行整合,这些数据主要来自所有领域的多个轨道装备、防区外装备和防区内装备。所有这些数据将被用于任务规划以得出可用的导航模式、飞行路径、飞行高度、行动方案、以及通信连接方式。
人工智能和其他自动处理工具使规划工作变得更快、更轻松。
规划工作的简化会导致任务规划团队的规模不断萎缩,所接受的复杂培训不断减少。然而,任务规划所需的关键数据不能由人工智能生成,因此任务规划工具还将继续依赖诸如最新地理空间信息和电磁频谱信息这样的关键数据以发挥作用。此外,无人机操作员需要适当许可,以获得由机密能力所产生的数据信息。
从俄乌冲突中的大规模无人机使用可得出一个重要的启示,即大量的无人机软件和部分硬件必须进行迅速的迭代调整以保持其作战能力。
2023年年中,俄乌冲突中新部署的无人机导航及控制系统的平均最长有效期是2周。2周后,这些系统的有效性将在后续4周多的时间里受到部分限制。在6到12周时,敌方就能够收集到足够的波形和技术数据以在前线范围内开始对该系统进行有效的干扰和欺骗。如果在俄军Shipovnik-Aero系统等专门用于反无人机作战的电子战装备附近使用新的无人机控制技术,那么敌方的适应过程就会大大加快,这一过程通常只需要两周左右的时间。不仅如此,人工智能信号分析和电子战信号的发展使得敌方能够在更短的时间内适应新的无人机控制技术和导航技术,其所遇到主要问题可能是如何保证反制措施的有效性以及如何在各防御系统之间传递任务数据文件。
为了对无人机控制系统进行频繁迭代,大规模精确打击体系需要自己的软件研发团队。这一体系需要对用于控制和导航的软件和信号进行迅速迭代,以使作战部队所使用的无人机系统在面对敌方迅速且不断的调整时保持有效。无人机部队还需要相关的知识产权以对这些无人机系统的运作进行调整。供应商还需通过直观的用户界面、脚本编写能力以及清晰全面的说明文件展示更多的无人机系统控制信息,以此让部队能够进行简单的控制调整。此外,无人机还需具备模块化能力,这样一来针对无人机机身和传感器的调整就可以在战场上轻松实现。无人机软件和控制信号频率模式的迅速迭代也需要避免与现存的友军电子战效果发生冲突。己方的电子战技术需要不断调整以保持其对敌方无人机、传感器和通信频道的干扰有效性。电子战软件和反电子战软件的不断发展将会对彼此产生影响,而这一影响可能是部队寻求有效部署大规模精确打击体系的关键,能够更好地处理这一相互影响问题的一方将获得巨大的优势。那些在交付完成后无法更新无线电和电子战相关模块的无人机系统将很快被淘汰。同样的,如果某些国家的监管和认证方法一成不变,那么其实验和策略调整的速度就会受到影响,进而使得这些国家失去竞争力。

Shipovnik-Aero电子干扰系统
行动单位从技术的角度来看,部署一架无人机可能十分简单,但协调大规模的无人机行动可能十分困难。在大规模精确打击体系运作的过程中,ISR无人机需要在电子对抗环境中保持在目标上空的持续监视,与此同时大量攻击无人机正向目标飞来以对其进行打击。整个过程中,不同的无人机系统的启动时间和飞行速度各不相同。这一部分的内容将对理想状态下的一个大规模精确打击营中的具体行动单位进行梳理。
一个大规模精确打击营下设一个纵深ISR连。
纵深ISR任务需要特别的无人机发射和回收方式。虽然一架无人机就能够覆盖一个特定的方向,但保持随时在轨的需求使得一支执行纵深ISR任务的行动单位需要由3架无人机组成。其中,一架无人机保持在轨,一架无人机处于回收阶段,一架无人机处于随时可发射或者转进到站状态。此类无人机通常装备有一对两段式可拆卸机翼以及可拆卸尾翼,这使得一辆通用战术车辆可搭载2架此类无人机,而3架无人机则需要2辆通用战术车辆,第二辆通用战术车辆的空余空间还可搭载2个天线以及其他无人机指挥控制装备。搭载此类无人机的通用战术车辆需要3名乘员(1名驾驶员/机械师、1名通讯员以及1名传感器操作员)。这样一来,由2辆通用战术车辆组成的行动单位共有6名乘员。在实战中,1名机械师可为1架无人机的发射做准备而另1名机械师则可为回收1架无人机做准备,与此同时另外2个通讯员可休息或与其他部队单位保持通信,而剩下的2个传感器操作人员可将注意力集中在编程和执行飞行任务上。6个这样的行动单位就可以组成一个侦察连,这一连级单位能够密集发射6架无人机进行纵深侦察,或保持3架无人机在战场范围内的持续在轨运行,并且其侦察范围能够覆盖前线之后的60公里纵深区域。
除了纵深ISR连以外,一个大规模精确打击营还下设一个近距离打击连。
鉴于前文中有关瘫痪一个连级单位所需的弹药量的内容,执行一次大规模打击行动的行动单位可能需要同时派出24架攻击无人机。其中,每架攻击无人机机长2米,翼展40厘米(可折叠机翼),每6架攻击无人机可由一辆通用战术车辆搭载。每辆此种通用战术车辆需要3名乘员(1名驾驶员、1名通讯员以及1名无人机操作员),4辆该车就可以组成一个排级单位。这4辆通用战术车辆可两两组成一个小队进行作战,各个发射平台间可进行对等恢复,并且2个小队可在不同的位置设置通信天线,以增强指控链的韧性。这一作战方式使得打击系统可从不同的角度对目标进行打击。考虑到重复齐射的需要,由3个这样的排级单位就可以组成一个近距离打击连以为前线提供支持。
一个大规模精确打击营还下设一个纵深打击连。
一次纵深打击所需的无人机数量可能会因为目标的不同而发生变化。假设一架携带20到50公斤战斗部的无人机重量为140到200公斤,那么由一辆标准军用卡车牵引的集装箱式发射平台就可以发射8到12架此类无人机。如果此类无人机装备有可折叠机翼,那么每个发射平台就可搭载更多数量的无人机,但是这也会增加无人机的成本和复杂程度。假设3辆此类车辆和1辆运载工具、零部件和通讯设备的车辆组成了一个纵深打击连,那么该单位就可以从三个独立的发射位置发射36架无人机。此类发射平台的驾驶室需要具备为无人机设定飞行路线的能力。每辆发射平台需要3名乘员,包括1名司机、1名工程师和1名通信专家。
此外,一个大规模精确打击营中的最后两个连级单位还具有多个重要的作用。
首先,这种营级单位需要一个后勤保障连,该连级单位主要负责各种装备的后勤补给。在该连级单位中设有一个能够为无人机连提供支持的后勤支持排,以及一个负责维修和改装无人机的机修排。其次,这种营级单位还需要一个情报和总部连,该连级单位由总部单位和情报排组成,该情报排需要与其他部队的总部进行联系,以进行任务规划和打击规划,并进行无人机飞行路线规划。此外,该连级单位可能还需要一个软件研发排,以负责收集和分析各作战编队的任务数据,修补系统,更新任务数据文件并设计新的算法以为部署概念提供支持。最后,该连级单位可能还需要一个新式作战效果排,以负责设计作战支持效果并将其集成到有效载荷之中。该排级单位还需要负责使用定制的无人机提供作战辅助效果。
因此,一个大规模精确打击营大致由5个连组成:1个纵深ISR连、1个近距离打击连、1个纵深打击连、1个情报和总部连以及1个后勤保障连。
无人机蜂群作战蜂群能力常常被誉为是小型无人机领域的重要能力。然而,进行蜂群作战的要求使无人机硬件和软件的复杂性显著提升,进而导致无人机成本不断增加,可部署的无人机数量不断减少。
对于大规模精确打击体系的蜂群作战能力来说,该体系内的每架无人机都必须装备机载传感器以及能够抵抗敌方电子战干扰的低延迟数据链。此外,每架无人机必须携带一台能力足够强大的任务电脑和足够复杂的软件系统,以汇总从其传感器和编队中其他无人机那里获得的地形信息、威胁信息和目标信息,并对这些信息做出实时的动态回应。这些能力并非什么新鲜事物,也不依赖于人工智能或机器学习模型领域的重大发展。然而,其对传感器、数据链和先进软件的要求使得无人机组件成本上涨,即使使用成本较低的机身或发动机组合也无法实现有效的成本控制。
不仅如此,如果大规模精确打击体系使用蜂群战术来有效打击其核心目标,那么该体系的持续作战将需要更多的无人机,因为这一体系需要持续向目标区域投射足够的无人机以进行蜂群攻击。大量无人机需求以及无人机硬件和软件复杂性的增加,使得这种使用蜂群战术的大规模精确打击体系在日常作战中的运用面临较高的成本。
蜂群能力将主要用于提高己方压制敌方防空系统的能力。
压制防空系统的最有效方法是在不同方向上同时向其发射多种具有威胁性的打击武器。这对使用自动炮或定向导弹发射系统的近程防空系统尤其有效。像“猎豹”(Gepard)自行高炮或“铠甲”(Pantsir)防空系统这样的系统可能都装备有可360度全向探测和跟踪的雷达或其他传感器,但其还是需要转动炮塔以逐个打击每个方向上的来袭目标,而这可能会耗费不少时间。不过,进攻方也可以通过任务规划来打击防守严密的固定区域,以在不使用蜂群能力的情况下达到与蜂群能力类似的打击效果。在俄乌冲突中,俄军在使用“见证者-136”巡飞弹攻击乌军防空系统时经常会遇到这种挑战,而俄军往往只需调整发射顺序和路线规划,就可让多枚巡飞弹几乎同时从不同方向抵达目标区域,进而突破乌军防御,达到与蜂群能力类似的作战效果。

“猎豹”自行高炮
此外,蜂群能力还有助于节约武器装备。
该能力能够减少多架无人机对单一目标的重复选择,以此避免过多的无人机重复攻击同一个目标,进而达到节约武器装备的目的。然而,为实现这一目的,部队可能需要装备更先进的传感器和处理设备,以分辨目标是否已经被击毁或瘫痪,以及是否需要派出更多的打击装备以对目标进行重复打击。此外,虽然蜂群能力能够提升打击效率,但其也会使单一无人机成本上升,进而导致总体可用无人机数量减少,使总体无人机打击效果下降。无人机部队必须在打击效率的提升和总体打击效果的下降之间做出权衡。
有一些协作行动并不属于蜂群能力的范畴,但也可能具有一定的价值。
当防空系统的反应时间被压缩到最短时,无人机的远程大规模打击能够实现最好的打击效果,因此无人机的低空突防是有利的;但是在有通信要求的情况下,低空突防会大大增加维持指挥链的难度。如果有一架高空飞行的无人机能为低空无人机提供通信中继支持,那么低空突防无人机的指挥链就会更加稳定。如果中继无人机被击落,另一架无人机可升空继续提供中继支持。在没有指挥链的情况下,高空飞行的无人机能够使用像天文导航这样的特别导航技术以确定自己的位置,而这些技术可能无法在低空飞行的过程中使用。在这一技术的加持下,无人机可通过定期的高空飞行来重新确认自己的位置,并校准其他无人机的位置,从而使惯性导航保持准确。只要无人机拥有软件定义的无线电,此类协作工作就会变得相对简单。这与俄罗斯反舰巡航导弹的内置功能相同,俄军在使用多枚反舰巡航导弹进行打击时会让其中一枚导弹在高空飞行以搜索目标,而其他大部分导弹则保持掠海飞行的状态。