摘要
本研究的相关性由现代武装冲突条件下,尤其是俄乌战争背景下,战役及战役战略层级侦察打击复合体作用日益凸显所决定。当前,无人航空技术、网络中心化指挥控制原则及高精度打击手段迅猛发展,深刻重塑着战争形态。有鉴于此,本文旨在全面分析基于无人机的侦察打击复合体全球发展趋势,厘清其各组成部分的演进方向,并提出经科学论证的建议,以指导此类复合体的前瞻性发展,谋求非对称军事技术优势。研究采用核心方法论为系统与结构功能分析法,结合对开源资料的比较与批判性分析,从而将侦察打击复合体视为集成的多组件系统进行全面考察,评估各要素间的相互关联,并识别全球主导性技术趋势。本文明确了基于无人机构建的战役(战役战略)级侦察打击复合体的整体及其各组件的发展大势;揭示了提升此类复合体自主性、网络交互及打击能力的路径;指出了人工智能、蜂群技术及大规模消耗性无人机的日益重要作用;论证了向模块化、序列化及高效费比解决方案转型的合理性。本文研究成果对国防规划领域专家及国防工业科研设计单位具有重要实践价值,可为拟定前瞻性侦察打击复合体需求论证及明确其后续发展方向提供支撑。
关键词 侦察打击复合体;无人机;无人航空复合体;战役战略层级;人工智能;蜂群技术;网络中心系统;高精度打击;国防技术
引言
近十年来,面对现代地缘政治挑战与军事威胁,夺取对敌军事技术优势已成为确保国家防御能力、高效遂行作战行动的关键要素。自2014年延续至今的战事,特别是2022年2月24日全面入侵以来,对乌克兰武装部队的技术适应、武器装备现代化及创新引入提出了全新要求。
本研究的相关性在于,亟需全面分析全球武器装备发展的当代趋势,评估侵略国引入的技术,研究本国武器装备现代化经验,并识别国内国防工业综合体的前瞻性发展方向。
本文旨在全面分析国防技术领域的创新解决方案,评估乌克兰现有技术发展成果,明确高技术武器装备的后续主攻方向,并提出旨在确保对敌形成非对称优势的技术方案建议。
关于基于无人机构建的战役(战役战略)级侦察打击复合体的发展问题,文献[1]已有所探讨。[2]回顾了无人航空复合体的发展历程并展望了趋势,同时考量了当前的研制规划。[3]阐述了顺应武装斗争趋势的侦察打击复合体发展观点。[4]分析了俄联邦对乌全面武装侵略期间,侦察火力复合体在反击与威慑行动中的运用经验。[5]探讨了乌克兰国防军打击型无人航空复合体的发展前景。[6]强调了将基于人工智能的无人航空复合体指挥决策系统列装部队的必要性。[7]提出了乌克兰国防军无人航空复合体选型方法论。[8]研究了“多旋翼”类无人机无人航空复合体的发展前景。[9]指出了混合动力无人机的发展趋势。[10]分析了战争中无人机的运用特点及对抗方法。
方法论框架
本研究的方法论框架由一套相互补充的科学方法、手段与原则构成,确保对现代条件下侦察打击复合体发展进行系统、客观且具代表性的分析。构成该框架的科学方法(表1)、研究手段(表2)及原则(表3)如下所述。
表1. 用于研究指定侦察打击复合体全球发展趋势的科学方法
| 方法 |
应用目的 |
| 系统方法 |
将侦察打击复合体视为传感器子系统、通信信道、信息处理手段、投送平台及打击手段等相互依存的集成整体。这使我们能够超越技术集合的视角,将其视为单一多功能系统,其中任一要素的改变都将影响复合体的整体能力。 |
| 结构功能方法 |
确定侦察打击复合体各组成部分的功能角色及其对“探测—识别—打击”流程整体效能的贡献。 |
| 比较方法 |
对比不同国家(美国、英国、法国、土耳其、以色列、中国、乌克兰等)的全球实践、技术解决方案及条令方针。这有助于识别普遍趋势与特定发展模式。 |
| 批判性分析方法 |
分析来自开源的信息:学术出版物、分析机构数据、国防工业资料、关于乌克兰战争的结论,以及北约及其他国际组织的评估。应用此方法可避免不当概括,兼顾不同观点,并基于经核实的数据形成结论。 |
表2. 用于研究指定侦察打击复合体全球发展趋势的研究手段
| 手段 |
应用目的 |
| 分析与综合法 |
梳理侦察打击复合体技术与概念信息,识别主要技术趋势,并将所获数据系统化为条理清晰的结论。 |
| 内容分析法 |
处理海量信息源(国防机构分析报告、军工企业年报、军事技术评论、学术论文及北约官方文件)。 |
| 专家分析法 |
解读复杂技术数据,评估新技术引入成效及其在现代冲突条件下实际应用的潜力。 |
| 情景分析法 |
分析侦察打击复合体至2030—2035年的发展前景,并评估新技术(人工智能、无人机蜂群、软件定义弹药、边缘计算)对武装部队战役及战略能力的影响。 |
需指出的是,本研究的局限性在于:仅使用开源情报资料,无法接触涉密军事文件;最新系统的精确技术参数获取受限,此缺陷通过分析现有专利、营销材料及专家评估予以弥补;对乌克兰战争中无人机及侦察打击复合体作战效能的评估受限于碎片化数据(源于双方的信息管控)。
表3. 研究指定侦察打击复合体发展的原则
| 原则 |
适用依据 |
| 客观性 |
分析基于经多信息源证实的数据。 |
| 全面性 |
分析涵盖技术、条令、战术、政治及工业层面。 |
| 时效性 |
分析涵盖反映当前趋势的2020—2025年资料。 |
| 科学论证性 |
分析基于一系列科学研究方法。 |
| 跨学科性 |
分析融合了不同科学领域(技术、军事)的知识。 |
研究结果
经系统分析,明确了基于无人机构建的战役(战役战略)级侦察打击复合体的全球发展趋势。这些趋势被大致划分为三个维度,既涵盖此类复合体整体,亦涉及构成复合体的无人航空复合体及无人机本身。具体趋势分析如下。
一、指定侦察打击复合体整体的全球发展趋势
基于对世界主要国家武装部队无人航空发展远景的分析,确定此类复合体的核心全球趋势如下:
- 确保从地面指挥所实现对多套侦察打击无人航空复合体的同步控制,并从无人航空复合体地面控制站实现对不同类型无人机群组(侦察打击型、侦察型、打击型、中继平台)的控制,且最大限度减少操作员干预;同时保障无人机控制功能可在不同无人航空复合体之间及向复合体地面指挥所的实时移交。
- 在复合体架构中纳入“母舰无人机”,作为小型打击无人机(一次性或可回收型)的载机,确保其在脱离载机后自主执行任务,并在完成任务后(针对可回收型)返回载机。
- 确保在复合体责任区全境实施持续侦察,并将侦察信息实时处理,以适于直接使用的格式分发至外部无人航空复合体机组和/或直接传输至打击无人机。
- 提升在指定责任区内,全天候、全时段、最短时间内对静止及移动目标实施高精度火力打击的能力。
- 依托卫星信道及机载中继平台,在复合体责任区划定范围内,实现从地面指挥所(控制站)对空中作战单元飞行过程中的实时作战控制。
- 在统一信息空间内,与外部侦察手段(雷达、无线电、无线电技术、光电)及指挥控制手段实现交互,以提升态势感知水平,并具备向己方无人航空复合体(无人机)及其他作战平台(打击手段)实时选择性分发侦察信息的能力。
- 确保能够根据战场态势,与基于任务式运用原则构建的其他侦察打击复合体,或直接与部署于空、陆、海平台的打击手段组织协同,以实时增强在指定作战区域内对敌火力打击效果。
- 确保从复合体架构中实施无人机的大规模运用(以群组或“蜂群”形式),并实时控制其编队飞行(未来将与有人机组成联合战斗队形),旨在饱和与瘫痪敌防空系统,提升对敌重要目标的打击效能。
- 改进软硬件支撑体系,确保复合体内不同控制子系统间的信息交互与协同组织能力(特别是构建自动目标识别系统与武器控制系统间的接口,以及保障陆空环境态势感知系统间的交互等)。
- 增强负责复合体组件技术保障单位的维护能力,包括在其架构中编入无人航空复合体(无人机)及其指挥所(地面控制站)的运用保障、维修与维护小组。
二、指定侦察打击复合体内无人航空复合体的全球发展趋势
经分析,确定此类复合体内无人航空复合体的主要发展趋势如下:
- 通过为无人航空复合体配备搭载喷气发动机的一次性打击无人机及其衍生的空中靶机,提升其打击能力,这将确保获取侦察信息后能更快速地打击作战纵深内的移动目标,并为更有效地欺骗与饱和敌防空系统创造条件。
- 通过为无人航空复合体配备搭载“空对面”与“空对空”类远程航空弹药的可回收侦察打击(打击)无人机,提升其打击能力,这将更有效地突破敌防空体系,并打击位于交战线较远距离外的目标。
- 提升无人航空复合体在昼夜及简繁天候条件下的监视与成像航空侦察(可见光与红外光谱光电侦察、无线电技术侦察、雷达侦察)能力。
- 基于人工智能提升无人航空复合体的自动化水平,确保对单架无人机及其群组(蜂群)在飞行全阶段(起飞、航程飞行、实施打击、着陆等)的自动控制,并使其能在敌战术、战役及战略纵深有效执行作战与特种任务。
- 提升无人机编队飞行与蜂群的控制效能(未来将与有人机组成联合战斗队形,以掌握与有人航空兵协同运用的形式与方法)。
- 增强无人机数据传输、指挥控制链路在敌电子战手段(自然与人为电磁发射影响)作用下的抗干扰(韧性)能力。
- 将无人航空复合体集成至部队(兵力)自动化指挥控制系统,确保其与伙伴国家研发(运用)的无人航空复合体在共同基础设施内的兼容性(包括使用统一通信与导航系统/网络的可能性),以支持联合作战。
- 发展基于分布式人工智能的网络化系统,使无人机群组能作为单一实体运用,并可根据实时变化的战役战术态势,在群组内自动分配任务。
- 在无人航空复合体架构中纳入中继无人机、基于 aerostat 的中继平台及卫星通信手段,以确保侦察(打击)无人机与地面控制站在视距外区域的通信。
三、指定侦察打击复合体内无人机的发展趋势
分析明确了此类复合体内无人机的主要发展趋势:
- 为侦察无人机配备机载紧凑型多频无线电技术套件,集成被动侦察手段、侧视与环视有源电扫阵列雷达,以及高分辨率光电系统。
- 在机载有源电扫阵列雷达中实现宽谱工作模式,使其能依据雷达特征识别小型地面目标(特别是提供1-2米级分辨率的合成孔径/逆合成孔径雷达模式),探测移动地面与低空目标(包括地面移动目标指示模式),并获取被土壤、积雪、沙土及森林遮蔽目标的雷达影像(低频探地雷达模式)。
- 提升机载雷达对地面目标的有源探测距离(至250公里)。
- 增强机载被动无线电技术手段基于目标自身辐射的探测能力(至400公里)。
- 提升可见光与红外光谱光电侦察手段的分辨率(低于1角分),涵盖静态成像与广域/聚焦视场视频流模式。
- 增强机载侦察手段在复杂下垫面、无线电干扰及高强度假信号背景下,进行目标筛选、识别与优先级排序的能力。
- 为无人机配备昼夜等效、且能在低、中、高空同等效能探测目标的光电与红外侦察设备。
- 确保能基于外部预先目标指示和/或自身算法(包括通过机载雷达探测到的目标无线电辐射进行定位)引导光电侦察站。
- 通过为一次性打击无人机战斗部配备自身末制导头(雷达、红外、激光),增强其对移动地面目标的打击能力。
- 为可回收侦察打击无人机配备自身自卫导弹武器(特别是“空对空”与“空对面”导弹)及有效的电子战手段,以对抗敌防空与电子压制手段,确保其能抵近至能最大限度发挥侦察效能的距离对目标实施侦察。
- 为无人机配备MP-CDL(多平台通用数据链)类通信与数据传输系统,确保在统一信息空间内与其他作战(侦察、打击)平台及其指挥所组织侦察信息交换,并在指定作战区域联合作战时提供(接收)目标指示。
- 将人工智能与机器视觉元素集成至无人机软硬件中,以实现导航、目标探测、识别(按类别、类型、状态)、跟踪、导引及打击过程的自动化。
- 依托搭载多类型传感器的机载综合惯性-卫星导航系统,确保无人机在发射(启动)后进入无需操作员干预的自主工作模式。
- 改进机载惯性系统,通过采用改进型传感器及基于人工智能的导航参数测量时变误差补偿新算法,提升无人机导航精度。
- 提升无人机续航能力,发展紧凑型模块化侦察设备,确保能通过多种通信信道实时传输侦察数据。
- 通过以新型动力系统(特别是液氢发动机、电动机及混合动力版本)取代传统内燃机,提升无人机航程,并降低其热与声学特征。
- 引入降低油耗、延长紧凑型涡轮发电机与涡轮喷气发动机寿命的技术,研发用于无人机的高效能新型紧凑型铝空电源。
- 发展具备智能自诊断与故障补偿功能的无人机功率变换器与电气装置。
- 通过配备涡轮喷气与涡轮螺旋桨发动机,以及混合动力系统(涡轮喷气/涡轮螺旋桨发动机与电动机集成),提升无人机飞行速度。
- 研发速度超过5马赫的高超声速无人机,这将显著加速对敌战役与战略纵深目标的交战过程,并使此类无人机几乎无法被传统防空系统摧毁。
- 研发基于侦察无人机与巡飞弹两类无人机集成的侦察打击无人机,确保能远距离发现目标并立即引导巡飞弹实施打击。
- 基于无人机研发能模拟各类飞行器特征的诱饵空中靶机以欺骗敌防空系统,以及旨在拦截不同类型空中目标(包括FPV无人机、直升机及“沙赫德”型无人机)的拦截型无人机。
- 通过采用新型复合材料与隐身技术制造机体(类比F-35C第五代舰载战斗机),应用吸波和/或散射涂层,并在无人机最强雷达反射部位周围同步于雷达辐射生成等离子云,降低无人机的雷达与热信号特征,使其能在强敌防空环境下作战。
- 应用设备微型化与性能增强新技术,在此基础上研发指挥与遥测信道距离增加的紧凑型无线电通信模块,以及能延长机载设备工作时间与无人机续航能力的大容量机载电池。
- 发展新型光学里程计与稳定技术,使无人机能利用自身机载相机获取的特定标记信息在地形上固定自身位置(该技术的关键优势在于不依赖GPS连接,从而增强无人机抗电子干扰能力)。
- 研发性能(强度、柔韧性、质量等)更优的光纤电缆,以确保在复杂地形、强电子对抗条件下,于最大可能距离上实现对无人机的稳定控制。
- 推进传感器技术发展(研究集成激光雷达、雷达、相机等各类传感器,以提升环境感知精度与无人机导航能力)。
- 推进通信技术发展(研发无人机与地面站间数据传输的新协议与标准,包括利用5G及其他高速信道)。
- 发展防撞系统(创建基于传感器数据分析的、能探测并规避空中与地面其他物体的技术)。
- 发展高能效系统(研究通过应用新型电池、太阳能电池板及其他能源提升无人机能效)。
- 发展多天线系统(创建能在单次任务中实现多架无人机协同与交互的技术,以执行更复杂的任务)。
- 推进网络安全技术(保护无人机免受网络威胁,提升其在遂行作战任务过程中的效能与安全性)。
- 发展能在光、无线电及红外光谱分析信息的多通道技术视觉系统。
- 改进技术视觉系统,以确保在光、无线电干扰条件下可靠探测与识别目标(考虑其可能存在的畸变)。
- 通过应用机器学习与人工智能技术,改进探测目标的信息处理算法。
- 基于技术视觉方法与雷达帧流综合处理,实现地形多站监测,并具备识别与预测目标位置的能力。
- 实施旨在提升导航质量与自主性的技术,包括改进机载光学导航系统软硬件,通过应用卷积神经网络提升其分辨率。
- 实施基于无人机群组数据的协同监测与地形测绘技术。
- 研发基于多光谱(多传感器)技术视觉系统的智能机载信息导航复合体,确保利用人工智能处理异构测量数据。
- 发展集成相关极值机载导航系统,能联合处理不同光谱(可见光、红外、雷达)获取的目标(地形)信息。
- 改进机载软硬件,通过研发与实施高效的蜂群交互神经网络算法、人工智能元素及无人机群组学习与自学习技术,确保单架无人机(及其群组)在飞行中的自主控制、导航与交互能力。
- 改进无人机群组内的通信组织体系与任务分配算法。
- 发展用于无人机群组在执行指派任务过程中的集成控制、交互与行为组织系统。
- 通过研发与应用基于纳米改性灌注及粘接化合物的聚合物复合材料,以及格状复合承载结构,增强无人机结构的强度与使用寿命。
- 研发用于无人机结构潜在缺陷安全热检测(探测)的技术系统,防止检测过程中损伤其复合材料蒙皮。
- 发展无人机与有人机在空域内协同运用的技术。
- 通过量子加密技术确保无人机信息信道的抗干扰能力,提升其防护水平。
- 实施无人机模块化设计原则,确保结构、能源与信息层面的模块兼容性,以赋予无人机现代化潜力,并在全寿命周期内维持其所需技术水平。
无人机(主要系一次性系统)颇具前景的发展趋势还应包括: 掌握并实施简化制造技术(含所用材料),同时在保留主要效能指标的前提下,确保大规模生产与最快速部队列装。此举有望实现无人机的大规模运用,将其作为提升效能的关键因素之一(主要源于通过持续攻击饱和敌防空系统、消耗其地空导弹库存)。典型案例为“终端自主”公司研发的国产“AQ 400镰刀”打击无人机“科萨”,其设计理念基于快速高效生产,最大限度降低后勤成本,同时保障最大功能,使其成为符合“效费比”标准的军事行动高效工具。
讨论
为进行全面分析,有必要考量国外专家的相关观点与研究成果。
文献[11]、[12]提供了特定时期内运用侦察打击复合体的国家数量数据。这些数据表明,战役层级侦察打击复合体中无人与自主打击手段(含无人机)的数量显著增加。为清晰分析这些数据,本文作者构建了相应图表(图1)与示意图(图2)。
对图1、图2数据的分析表明,过去十年间,将侦察打击复合体纳入武装部队的国家数量大幅增长,且此类复合体中打击无人机与巡飞弹的占比显著提升。
![]()
![]()
文献[13]的研究人员分析了一次性与可回收无人机的经济可行性,这对构建高效侦察打击复合体架构及优化打击无人机系统具有重要意义。文献[14]的作者探讨了多任务作战中无人机任务分配的优化问题,有助于提升战役级侦察打击复合体的效能。报告[15]分析了精确打击在战略对抗中的作用,包括将无人机、巡航导弹与信息系统集成至战役战略级侦察打击复合体。文献[16]的作者研发了面向未来高自主度侦察打击复合体的无人机蜂群控制算法,确保了高水平的协同能力。文献[17]阐述了当前多智能体模型在无人系统控制中的应用现状,这构成了自主侦察打击复合体发展的基础。分析综述[18]概述了全球巡飞弹发展趋势,此类弹药是现代侦察打击复合体的关键打击组件之一。研究[19]对俄军巡飞弹运用进行了实证分析,为现代战争条件下一次性打击无人机的效能提供了实践洞见。
结论
-
本研究分析证实,基于无人机构建的战役及战役战略层级侦察打击复合体,已构成现代战争的关键要素,并决定着二十一世纪武装斗争的形态。全球发展趋势表明,军事领域正从单一打击手段向集成化网络中心系统转型,在此类系统中,不同级别无人机、侦察、指挥控制及打击手段在统一信息空间内协同运作。所得结果可断言,此类侦察打击复合体的发展应遵循对敌非对称响应原则,优先发展网络中心化解决方案,广泛应用人工智能与蜂群技术,并深化科学界、国防工业综合体与作战部队间的紧密互动。
-
研究确定,提升此类复合体自主化与自动化水平是核心趋势,这主要通过引入人工智能元素、分布式控制系统及蜂群算法实现。此举能显著缩短“探测—识别—打击”周期,减轻操作员负荷,并增强复合体在实战条件下因个别单元损失而产生的韧性。与此同时,此类复合体正朝着与部队自动化指挥控制系统及其他不同部署方式(空、陆、海基)侦察与火力打击手段深度集成的方向发展。这提升了复合体的运用效能及其在战役与战役战略层级的运用灵活性。
-
对复合体内无人航空复合体发展的分析揭示出一条清晰趋势:将可回收打击平台与一次性无人机及巡飞弹相结合。此种模式确保了能依据战役战术态势,基于最优“效费比”运用侦察打击复合体,为饱和敌防空系统创造条件,并提升复合体的整体生存能力。
-
研究确定,复合体内无人机的发展正沿着提升航程、速度、续航能力及降低可探测性的路径推进,同时机载传感器系统的能力也实现了质的飞跃。多光谱侦察手段、有源电扫阵列雷达、技术视觉系统与机器学习技术的集成,确保了在敌积极电子对抗条件下提升目标识别精度与无人机运用效能。与此同时,确保简化无人机生产工艺并使其能快速适应战役战术态势变化至关重要。国产研发案例表明,聚焦序列化生产、模块化设计及基于实战经验的快速升级具有显著合理性。
未来研究方向可包括:构建论证基于无人机的侦察打击复合体最优编成的方法论框架,综合考虑其技术水平、可能运用场景及经济约束条件。
建议
本研究所得成果的实践价值在于,可应用于:
- 制定国家武器装备发展计划(涉及侦察打击复合体的研发与现代化改造),遴选相关研发与试验设计工作的优先主题,并提出相应的技术方案;
- 论证基于无人机的前瞻性侦察打击复合体及其各组件所需的战役战术与技术战术指标;
- 为高等军事院校及军官培训体系相关课程教学(涉及武器装备研发领域)构建科学方法论基础。