中国航空报报道指出,美空军在2016年的《小型无人机系统飞行规划2016-2036》文件中不仅对“蜂群”概念进行了定义,还将其与“忠实僚机”和“编组”概念进行了比较。同年,美国防部发布的《2017-2042财年无人系统综合路线图》也将“蜂群技术”列为15项关键技术之一。
无人系统蜂群技术的研究主要集中在无人机蜂群领域,因为这种技术具有成本低、可大规模部署、覆盖范围广、灵活度高、抗毁能力强等优势。随着机动组网、编队控制、自主协同等关键技术的突破,无人机蜂群有望具备对地、对海、对空侦察甚至攻击的能力,从而对未来的航空装备体系和作战模式产生重大影响。
根据美空军的定义,无人机蜂群是在操控人员(空中或地面)的指挥或监督下,通过自主组网执行统一作战任务的一群小型无人机。这些无人机可以是相同的(同构),也可以是不同的(异构)。组网方式可以是主从型,也可以是无中心型。相比传统的F-22战斗机,无人机蜂群具有数量多、分布广泛、态势感知强、抗毁能力强、成本低、作战灵活等优势。
国内外正在或计划开展飞行验证的蜂群平台大多属于1到3级无人机,按照美国防部的标准,这些无人机重量分别为0-9千克、9.5-25千克和小于600千克,飞行高度分别为小于370米、1100米和5500米,空速分别为小于185千米/小时、463千米/小时和463千米/小时。
美军正在积极推进无人机蜂群技术的发展,已经取得了显著进展。例如,美国防部战略能力办公室在2014年启动了“无人机蜂群”项目,使用“灰山鹑”微型无人机进行试验。2016年,103架“灰山鹑”无人机展示了自主编队飞行和自适应飞行能力。海军研究办公室也在推进“低成本无人机技术蜂群”项目,使用“郊狼”无人机进行试验。2018年,美海军授予雷神公司一份合同,用于开发“低成本无人机蜂群技术创新海军原型机”。
此外,DARPA也在发展“小精灵”项目,研究小型无人机蜂群的空中投放和回收技术。该项目参考了成熟的空中加油系统,设计了绞车、线缆和对接装置等组件。未来,这些技术有望应用于C-130运输机。
无人机蜂群技术需要克服多项关键技术,包括作战管理、自主编队控制、低成本平台等。关键技术可以分为三个方面:
蜂群与装备体系协同技术:包括体系架构、作战管理和协同战术。这些技术有助于优化无人机和有人机的配置,提高作战效率。
蜂群内部协同技术:包括组网技术、自主编队控制、协同态势感知和协同任务规划。这些技术有助于提高蜂群的协作能力和作战效能。
蜂群无人机平台技术:包括低成本无人机、快速投放回收和多功能载荷。这些技术有助于降低整体成本,提高无人机的灵活性和功能。
无人机蜂群在未来可能在多种作战任务中发挥重要作用。例如,在对地、对海作战中,蜂群可用于侦察、压制防空、电子干扰、攻击等任务。在对空作战中,蜂群可用于反无人机蜂群和电子压制。在城市战中,蜂群可用于发现敌人、保护地面部队和提供支援。此外,蜂群还可以用于气象监测和物资投送等任务。
无人机蜂群技术的发展将对航空装备体系产生深远影响。首先,它将成为未来航空装备体系中的重要组成部分。其次,它将推动军用航空技术的变革,特别是低成本技术和人工智能的发展。第三,它将促进军民融合,加快技术迭代。最后,它将改变未来的空中作战模式,促进从单一平台作战向网络化、分布式作战转变。