
前段时间,俄罗斯宣布即将发展控制攻击无人机群的空中指挥所。这种指挥系统,不但能控制新一代无人机对数百乃至数千千米外的目标实施打击,还可以和不同军兵种装备进行联合。这次尝试,是针对无人机指挥控制模式的一次革命性创新。
近年来,不论美、俄等传统军事大国,还是以色列、瑞典、土耳其等军工领域的新兴强国,都在加紧研发新型无人机。无人机控制技术被誉为“无人机的大脑”,直接影响到无人机作战的实际效能。想要控制无人机完成任务,就像隔山打牛一般,操控人员要在几千米甚至几千千米外的距离遥控操作,难度可想而知。世界各国在无人机控制技术上投入了大量人力物力,但实际飞行中,由控制系统引发的故障依旧屡见不鲜。
那么,无人机控制的难点到底在哪里?想要为无人机“掌舵”需要攻克哪些技术关卡?无人机控制与战斗机操控又有什么区别?本期为您一一解答。
01 无人机的“成名之路”
1914年,第一次世界大战的战火正酣。
战争中,飞行员的平均死亡率高达16%。在这种情况下,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出一项建议:研制一种不用人驾驶、使用无线电操纵的小型飞机——让它飞到某个目标区域上空,投下装备好的炸弹,来代替飞行员执行任务。
此时,有人机的发展尚处于起步阶段,研制无人机无疑是异想天开。不出所料,操作人员通过无线电控制小型飞机起飞升空,还来不及高兴,无人机就突然改变方向,失控坠落。在众人惋惜的目光中,无人机的第一次尝试以失败告终。
试飞失败,并不意味着无人机的设想不可行。相比于有人机,无人机拥有制造成本低、战斗损失小等显著优点,令各国科研人员心动不已。无人机作战控制技术研究,也就此拉开序幕。
1935年,“蜂王号”无人机问世,标志着无人机时代的真正开启。然而,由于动力不足、机载设备侦察精度较低、无法完成远距离通信等因素,无人机在当时主要承担着靶机和自杀式攻击机的功能,在战场建设上处于非常边缘的位置。
20世纪60年代,新型电子工业崛起,带动无人机技术迅速发展。一架架新型无人机如冉冉升起的新星,在战争中崭露头角。越南战争中,“火蜂”系列无人机总计飞行500多次,承担了电子窃听、电台干扰、抛撒金属箔条以及为有人机开辟通道等任务。等到2001年,在阿富汗战争中,美国的“捕食者”无人机可以携带反坦克导弹对地面目标进行攻击。这标志着无人机已经进入察打一体的发展新阶段。
2020年,在土耳其发动的“春天之盾”军事行动中,无人机完成从配角到主角的“华丽转身”,成为空中打击主力。无人机开始大规模应用于作战行动,并取得重大战果。
近年来,世界各国纷纷加快研制无人机的脚步:美国先后装备过60多种型号的无人机;以色列生产的“探路者”“苍鹭”“赫尔墨斯”等无人机出口至10多个国家,受到广泛关注;土耳其的“旗手”TB-2无人机在多次局部冲突中表现亮眼……无人机逐渐步入全球瞩目的军工舞台中央。
然而,取得累累战果的同时,无人机也接连不断地暴露出自身问题。报道显示,自2001年到2013年底,美军超过400架不同类型的军用无人机发生坠毁。在无人机的“成名之路”上,如何实现有效精准的操控,依然是其“关键技术中的关键”。
02 集群进攻,组建“神经网络”
自然界中,当蜂巢遭遇威胁时,巢中成百上千只蜜蜂会倾巢出动,舍身攻击敌人。20世纪90年代末,美国国防部高级研究计划局从蜂群中获得灵感、吸取经验,率先提出了无人作战“蜂群战术”。
历经数十年发展,直到“伯克”级驱逐舰的“宙斯盾”防空系统被无人机蜂群突破,才标志着无人作战“蜂群战术”初步成熟。数以千计的无人机,对决策控制系统提出更高要求。每架无人机都要通过集群算法,完成收集数据、汇总数据、空中编队与执行攻击指令等一系列任务。
除此之外,有些国家尝试研制可以直接使用强电磁攻击的反无人机武器,在无人机“蜂群”所处地域形成磁暴,让机上所有电子信息设备陷入瘫痪,使无人机完全丧失战斗力甚至直接坠毁。
高度复杂的控制系统和日益强大的针对性武器,给无人机的作战控制带来了更多挑战。集群作战的无人机需要打通3道难关,才能完成战场上的涅槃——第一关,建立“控制中枢”。需要以母机作为“蜂窝”,投放一定规模数量的无人机“蜂群”,模拟自然界生物集群编队飞行。母机的集成控制中枢,要将控制指令实时并平行地传输给多架无人机,指挥无人机群完成作战任务,对目标实施精确打击。
不过,这一技术仍面临难题。能够大规模存放无人机的平台屈指可数,一台母机可携带的无人机数量有限,无人机数量过少则无法对敌人造成有效打击。因此,找到一个合适的用于投放无人机的平台至关重要。平台越大,“蜂群战术”的作战效果才越突出。
第二关,打通“关键链路”。战场上,数据信息受到瞬息万变的战斗态势影响,随时发生变动。在此情况下,无人机与控制中枢能否做到信息紧密联通就尤为重要。完成作战控制,必须及时准确地获取有效目标信息,并通过数据链路传输到无人机上,以便根据情况随机应变。
当前研究对目标信息探测、目标状态评估等方面,进行了大量理论和实践探索。想要实时获取信息,并通过控制中枢立体化传输到每一架无人机上,需要数据链路具有较强的稳定性和抗干扰能力。