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前段時間,俄羅斯宣布即將發展控制攻擊無人機群的空中指揮所。這種指揮系統,不但能控制新一代無人機對數百乃至數千千米外的目標實施打擊,還可以和不同軍兵種裝備進行聯合。這次嘗試,是針對無人機指揮控制模式的一次革命性創新。
近年來,不論美、俄等傳統軍事大國,還是以色列、瑞典、土耳其等軍工領域的新興強國,都在加緊研發新型無人機。無人機控制技術被譽為“無人機的大腦”,直接影響到無人機作戰的實際效能。想要控制無人機完成任務,就像隔山打牛一般,操控人員要在幾千米甚至幾千千米外的距離遙控操作,難度可想而知。世界各國在無人機控制技術上投入了大量人力物力,但實際飛行中,由控制系統引發的故障依舊屢見不鮮。
那么,無人機控制的難點到底在哪里?想要為無人機“掌舵”需要攻克哪些技術關卡?無人機控制與戰斗機操控又有什么區別?本期為您一一解答。
01 無人機的“成名之路”
1914年,第一次世界大戰的戰火正酣。
戰爭中,飛行員的平均死亡率高達16%。在這種情況下,英國的卡德爾和皮切爾兩位將軍,向英國軍事航空學會提出一項建議:研制一種不用人駕駛、使用無線電操縱的小型飛機——讓它飛到某個目標區域上空,投下裝備好的炸彈,來代替飛行員執行任務。
此時,有人機的發展尚處于起步階段,研制無人機無疑是異想天開。不出所料,操作人員通過無線電控制小型飛機起飛升空,還來不及高興,無人機就突然改變方向,失控墜落。在眾人惋惜的目光中,無人機的第一次嘗試以失敗告終。
試飛失敗,并不意味著無人機的設想不可行。相比于有人機,無人機擁有制造成本低、戰斗損失小等顯著優點,令各國科研人員心動不已。無人機作戰控制技術研究,也就此拉開序幕。
1935年,“蜂王號”無人機問世,標志著無人機時代的真正開啟。然而,由于動力不足、機載設備偵察精度較低、無法完成遠距離通信等因素,無人機在當時主要承擔著靶機和自殺式攻擊機的功能,在戰場建設上處于非常邊緣的位置。
20世紀60年代,新型電子工業崛起,帶動無人機技術迅速發展。一架架新型無人機如冉冉升起的新星,在戰爭中嶄露頭角。越南戰爭中,“火蜂”系列無人機總計飛行500多次,承擔了電子竊聽、電臺干擾、拋撒金屬箔條以及為有人機開辟通道等任務。等到2001年,在阿富汗戰爭中,美國的“捕食者”無人機可以攜帶反坦克導彈對地面目標進行攻擊。這標志著無人機已經進入察打一體的發展新階段。
2020年,在土耳其發動的“春天之盾”軍事行動中,無人機完成從配角到主角的“華麗轉身”,成為空中打擊主力。無人機開始大規模應用于作戰行動,并取得重大戰果。
近年來,世界各國紛紛加快研制無人機的腳步:美國先后裝備過60多種型號的無人機;以色列生產的“探路者”“蒼鷺”“赫爾墨斯”等無人機出口至10多個國家,受到廣泛關注;土耳其的“旗手”TB-2無人機在多次局部沖突中表現亮眼……無人機逐漸步入全球矚目的軍工舞臺中央。
然而,取得累累戰果的同時,無人機也接連不斷地暴露出自身問題。報道顯示,自2001年到2013年底,美軍超過400架不同類型的軍用無人機發生墜毀。在無人機的“成名之路”上,如何實現有效精準的操控,依然是其“關鍵技術中的關鍵”。
02 集群進攻,組建“神經網絡”
自然界中,當蜂巢遭遇威脅時,巢中成百上千只蜜蜂會傾巢出動,舍身攻擊敵人。20世紀90年代末,美國國防部高級研究計劃局從蜂群中獲得靈感、吸取經驗,率先提出了無人作戰“蜂群戰術”。
歷經數十年發展,直到“伯克”級驅逐艦的“宙斯盾”防空系統被無人機蜂群突破,才標志著無人作戰“蜂群戰術”初步成熟。數以千計的無人機,對決策控制系統提出更高要求。每架無人機都要通過集群算法,完成收集數據、匯總數據、空中編隊與執行攻擊指令等一系列任務。
除此之外,有些國家嘗試研制可以直接使用強電磁攻擊的反無人機武器,在無人機“蜂群”所處地域形成磁暴,讓機上所有電子信息設備陷入癱瘓,使無人機完全喪失戰斗力甚至直接墜毀。
高度復雜的控制系統和日益強大的針對性武器,給無人機的作戰控制帶來了更多挑戰。集群作戰的無人機需要打通3道難關,才能完成戰場上的涅槃——第一關,建立“控制中樞”。需要以母機作為“蜂窩”,投放一定規模數量的無人機“蜂群”,模擬自然界生物集群編隊飛行。母機的集成控制中樞,要將控制指令實時并平行地傳輸給多架無人機,指揮無人機群完成作戰任務,對目標實施精確打擊。
不過,這一技術仍面臨難題。能夠大規模存放無人機的平臺屈指可數,一臺母機可攜帶的無人機數量有限,無人機數量過少則無法對敵人造成有效打擊。因此,找到一個合適的用于投放無人機的平臺至關重要。平臺越大,“蜂群戰術”的作戰效果才越突出。
第二關,打通“關鍵鏈路”。戰場上,數據信息受到瞬息萬變的戰斗態勢影響,隨時發生變動。在此情況下,無人機與控制中樞能否做到信息緊密聯通就尤為重要。完成作戰控制,必須及時準確地獲取有效目標信息,并通過數據鏈路傳輸到無人機上,以便根據情況隨機應變。
當前研究對目標信息探測、目標狀態評估等方面,進行了大量理論和實踐探索。想要實時獲取信息,并通過控制中樞立體化傳輸到每一架無人機上,需要數據鏈路具有較強的穩定性和抗干擾能力。