小型察打无人机群对机场目标攻击模式研究

导  读：本文编译自俄罗斯军事学术期刊《空天力量理论与实践》（2019年第11期），作者为俄罗斯茹科夫斯基—加加林空军学院工学副博士А.В. 阿纳尼耶夫和А.Г. 雷巴尔科。

摘 要：本文探讨了小型智能“察—打”无人机“蜂群”对机场目标实施进攻的方案。无人机执行“测风”飞行机动是本文所提方案的一大特点。使用作战效能评估方法，所提方案可论证无人机间“从各个方向攻击”时的协同交互能力。在无人机“蜂群”作战测试、风险理论的基础上，考虑风的影响，所提方案可评估机场防空战机的毁伤程度。通过战术计算，确定无人机“蜂群”编队的组成要素，论证实现战术目标的可行性。

关键词：集群作战；无人机；对地攻击；风险理论

0 引言

敌方防空战机能够给执行对敌打击任务的空中打击群和轰炸机群造成实质性的威胁。因此，为了摧毁敌方防空战机，应根据敌我战机数量，组建以多用途轰炸机为中心的空中打击编队。这种摧毁敌方防空战机的作战方式，不仅可能会导致轰炸机的损失，也可能导致掩护机被击落。另外，停放在机场露天机坪或跑道的敌方防空战机，在起飞前最易遭受攻击。因此，须使用包括多用途轰炸机、战术导弹、齐射型导弹等一切打击手段摧毁机场防空战机。

但是，机场防空战机停泊位置的高度不确定性、导弹发射阵地距离机场过远以及远程对空警戒雷达系统的使用，大大降低了空中打击编队对机场防空战机的作战效果。迄今，有一些利用小型无人机对机场目标实施攻击的典型案例。小型无人机“蜂群”行动具有隐蔽性、突然性、单个作战单元目标小等特征，更易达到行动目标。目前，个别国家进行了小型智能无人机航行300km后对地目标实施打击的测试。为了确保行动的隐蔽性，探测各种地面目标物，通常在无人机上安装最先进的小型雷达装置。因此，逻辑上可认为，可使用小型智能“察—打”无人机“蜂群”对机场防空战机实施打击。

1 现实性

理论和一系列测试论证了本文所提方案的可行性。测试表明，小型智能无人机“蜂群”可对机场战斗机实施精准打击。但是，受限于载荷及其自身结构，小型智能无人机无法安装制导系统，在有风气象条件下，难以对目标实施精确打击。因此，为了保证打击精度，无人机应逆风飞向目标，进行射击瞄准。但前提是，须提前获取目标区域的风向和风速数据。一般通过单架无人机在某目标区执行“测风绕圈飞行”的方式解决这一问题。测试表明，智能无人机只需执行2次“测风”机动，专门的机载计算系统就能确定风的参数值及其变化趋势。

此外，小型智能无人机挂载非制导弹药，其特点是功耗低、体积小。因此，技术人员开发出新型计算评估系统，以评估机载弹药对地打击效果。作战效能评估表明，需要若干架小型智能无人机才能将机场防空战机摧毁。其前提是，须以执行对敌机打击行动的时间节点为限，即敌机准备起飞前的5分钟内。因此，专家认为，防空战机飞行员完成发动机启动、设备和仪表检查所需时间不应超过3-4分钟。获悉无人机投射第一枚炸弹时，飞行员应迅速完成上述动作流程。

为了论证所提设想，即在限定条件下遂行小型智能无人机“蜂群”作战行动的可能性，并评估风的因素对敌防空战机打击效果的影响，必须设计小型智能“察—打”无人机“蜂群”对机场防空战机协同攻击的方案。这也是本文研究的目的。

本文所提小型智能“察—打”无人机“蜂群”作战方案具有概念性，它包括以下战术流程：

1. 小型智能侦察无人机装有专门的测风系统，执行“测风绕圈飞行”机动；接下来，小型智能侦察无人机借助光电侦察系统对“蜂群”火力打击效果进行监督。

2. 地面指挥中心使用《佩列斯韦特》系统提前设定小型智能无人机飞行指令，计算载弹量，确定小型智能无人机攻击群空中戒备区。

3. 确定“察—打”无人机“蜂群”编队构成；各无人机作战单元按时序沿预定飞行路线朝目标空域飞行，保证智能侦察无人机执行2次测风“绕圈飞行”，并保证智能侦察无人机处于相对安全位置。“蜂群”打击群按设定高度和速度飞行。

4. 智能侦察无人机执行“测风绕圈飞行”，将风力数据传输至地面指挥中心进行数据处理，修正“蜂群”航向，选择进攻发起点。向“蜂群”攻击编队机载指挥系统发送指令。

5. 预设“蜂群”编队队形；无人机打击群自主飞向目标空域；保证各作战单元在最短时间内按预定程序投射所有载弹。

6. 无人机打击群实施火力打击时，装有光电侦察系统的智能侦察无人机在预定高度环绕交战空域飞行。在此机动过程中，智能侦察无人机监督战况，实时向地面指挥中心传输信息。在必要时刻，指挥中心直接操纵无人机打击群，修正“蜂群”航向和火力攻击发起点，。

7. 无人机打击群使用“花瓣”战术，对各个防空战机远程投射智能弹药，并在目标空域预定高度引爆。

8. 完成攻击任务后，“蜂群”打击群沿预定路线自主返回地面发射点。

图1展示了小型智能无人机“蜂群”执行该作战方案。

图1：小型智能无人机“蜂群”对机场防空战机攻击方案

本文所提小型智能无人机集群作战方案与其他方案的区别是，小型智能侦察无人机执行2次“绕圈飞行”机动，其首次“绕圈飞行”机动的目的是测量风的参数。小型智能侦察无人机“测风”机动分两个阶段，其前提是其能够不受风的影响脱离集群编队飞行路线，执行“测风”机动。地面指挥中心计算系统通过对智能侦察无人机机体倾斜度的分析，计算出实时的风速和风向。小型智能侦察无人机“测风”机动有助于消除因风的变化引起的误差。接下来，根据获取的风的数据，地面指挥中心操作员利用《佩列斯韦特》系统计算弹药轨迹滞后变量，校正“蜂群”打击群火力攻击位置，解决机载控制系统所解决不了的目标瞄准校定问题。

为了论证“测风”机动的必要性，首先必须评估风要素对战机毁伤效果的影响程度。在以往的测试过程中，侦察无人机执行了上述“测风”飞行机动，测定100m-500m范围高空的风速和风向。表1展示了所获取的数据。

显然，弹道轨迹取决于小型智能无人机的飞行高度、速度以及风速和风向等因素。例如，小型智能无人机飞行速度为72km/h（20m/s），风速为6m/s，风向为逆风左偏45°，无人机飞行高度分别为200m、300m和400m时，对应的弹药轨迹滞后变量值分别为3.8m、4.2m和5.6m。基于上述滞后变量值的瞄准误差，论证和评估了风要素对机场战机毁伤效果的影响。图2分别表示是否考虑风对敌战机毁伤效果影响的曲线。该图表明，基于风要素考虑的毁伤效果相对高出32%。

表1：“测风”飞行机动数据

图2：风要素对毁伤效果影响的曲线

除了评估风要素对地面目标毁伤效果的影响外，本文所提方案有助于确定小型智能无人机攻击集群编队的构成要素，进一步开展小型智能无人机“蜂群”对机场目标打击战术的研究。

方案一：小型智能“察—打”无人机集群使用“花瓣”战术对机场战机实施攻击，如图3所示。它是著名的“从各个方向实施攻击”战术的发展。使用“花瓣”战术时，无人机“蜂群”各作战单元向目标实施连续火力攻击。该战术的优点在于，无人机集群在预定高度从各个方向向目标区域一次性投射所有非制导弹药，可大大提高对目标区域的命中率。

图3：小型智能“察—打”无人机集群“花瓣”战术

方案二：小型智能“察—打”无人机集群使用“梳子”战术对机场战机实施攻击，如图4所示。该战术中，无人机集群同样从预定高度向目标投射非制导弹药。但在该方案中，无人机集群分两波次攻击。“梳子”战术相对于“花瓣”战术的优点是用较少的攻击时间实现对预定目标最大的打击效果。

图4：小型智能“察—打”无人机集群“梳子”战术

上述方案是最适合小型智能无人机机动特性和进攻时限特征的战术手段。

为了评估和优化小型智能“察—打”无人机集群编队对机场防空战机的攻击时间（不应超过敌机准备起飞的时间，即5分钟），合理确定无人机集群构成要素，故制定图5所示的流程。

图5：评估和优化小型智能“察—打”无人机集群编队对机场防空战机的攻击时间流程图

图5所示流程论证的实质是，在技战要素已定的前提下，无人机集群是否能在敌机起飞前完成打击任务，即无人机集群战斗时间是否低于敌机实现从“固定”状态向“移动”状态转变所需的时间。该流程包括：弹药投射评估（使用专门的数学统计软件）、瞄准点确定及蜂群编队构成要素和载弹量确定（使用《佩列斯韦特》系统）等步骤。上述步骤为优化小型智能“察—打”无人机集群攻击时间和集群编队构成要素提供初始数据。

接下来，我们将基于上述步骤，计算智能无人机“蜂群”使用“花瓣”战术时的对敌攻击时间，如图6所示：

图6：“花瓣”战术中确定蜂群编队队形要素方案

“蜂群”攻击时间（tуд）不超过战机准备起飞时间（tзад：3分钟）是方案所提优化时间的前提。根据无人机“蜂群”完成单次“花瓣”战术的飞行时间（tл）计算无人机“蜂群”的攻击时间（tуд），公式如下：

tб/п表示机间时隔，VБпЛА表示无人机投弹时飞行速度，γБпЛА表示无人机转向倾斜角，LБпЛА表示无人机投弹前航程，g表示弹体下落加速度。

基于作战行动效能评估方法，利用所提流程和公式：（1）—（3）可得出“花瓣”战术的以下结论：

初始数据：目标 — 机场战机；敌机数量 — 4架；要求毁伤程度 — 0.8；攻击总时长 — 低于180秒。

任务：基于对战机毁伤程度，确定小型智能无人机“蜂群”编队构成要素和队形。

决策：攻击型无人机数量 — 4架；单机无人机载弹量 — 4枚非制导炸弹；投射高度 — 300m；投射方式 — 单目标投放；“蜂群”机间时隔 — 15秒；攻击总时长 — 153秒。

2 结论

本文探讨了小型智能“察—打”无人机“蜂群”对敌机场防空战机打击方案。基于风险理论，所提方案可评估风力因素对“蜂群”对地面目标攻击效果的影响。考虑风力因素的影响，小型智能无人机“蜂群”对地目标毁伤效果可相对提高32%。此外，通过对所提方案的研究，可确定小型智能无人机打击编队的结构，优化执行“花瓣”战术和“梳子”战术时的攻击时间，在敌方战机起飞前（3-4分钟内）完成打击任务。使用“花瓣”战术的攻击时间为153秒，该数值已得到作战行动效能评估方法和模拟测试的验证。

日本新一代多功能护卫舰19日举行下水仪式，据称该型护卫舰采用了多种新技术，例如无人系统及减少雷达横截面的技术。

这艘被命名为“熊野”的30FFM级护卫舰19日在三井公司位于日本冈山的造船厂举行了下水仪式，预计将在2022年部署至日本海上自卫队正式服役。

值得注意的是，“熊野”号是该级护卫舰的第二艘舰，首艘舰仍在三菱重工位于长崎的造船厂建造。2017年，三菱重工的护卫舰方案赢得了日本采购、技术和后勤局的竞标。

日本政府此前已经订购了6艘该型护卫舰，在最近公布的国防预算中还计划花费9.51亿美元再购买2艘。报道称，日本海上自卫队总共需要22艘该型护卫舰，具体将由三菱和三井联合建造。

30FFM级护卫舰，此前被归类为驱逐舰30DX，设计长约435英尺，空载载排水量为3900吨（满载5500吨），其最鲜明的特色在于配备了能够减少雷达反射面的隐身技术，以及具备能够发射、控制及回收无人水面/水下装置的能力。

该型护卫舰还具有如下特点：配备了一个一体化桅杆，上面整合了三菱电机研制的OPY—2多功能雷达及其它传感器；一个集成的作战信息中心；更多的自动化功能，能够将船员数量减少至90人。

该型护卫舰装备有反鱼雷及反潜艇声呐，一个能够容纳海鹰直升机的机库。舰上还配备了雷神公司研制的RIM—116导弹及三菱重工研制的17型反舰导弹。

该型护卫舰的推进装置是劳斯莱斯研制的MT30燃气轮机及一对MAN公司的12V28/33D STC柴油发动机，采用柴油和燃气相结合的方式提供动力，最高航速能够达到30节。

本周早些时候，新加坡《商业时报》报道称，印度尼西亚计划购买4艘3OFFM护卫舰作为该国军事现代化努力的一部分，这是上月两国领导人在会谈后达成的协议。