幻灯二

未来战术无人机系统(未来战场上的无人机)

无人机最近风光正盛,从大疆推出DJI FPV一夜刷屏,到新疆棉花使用无人机撒药,无人机已经从各个方面渗透到了我们的日常生活甚至工农业生产。

而大多数人不太了解的,则是无人机在军事方面的可能性。

在2019年,漫威在电影《蜘蛛侠:英雄远征》中,就已经开始了这方面的想象。反派神秘客利用无人机,折腾出一番前所未见的科幻战斗场面。

影片中,无人机加载了全息投影的功能,来制造裸眼就能沉浸体验的幻象。

而且他们的无人机还加载了视觉分析功能,能够分析环境,判断目标。

同时他们还加载了武器系统,成为了极为高效的武器,并且能够智能计算运动路线,追踪目标。

所有电影中这些功能模块,有的已经在投入研发。甚至更多具有想象力的科技,也可能与无人机结合,投入到未来军事的使用中。

美军曾发布过一份《无人机发展计划》,其中已经在考虑将无人机代替有人机。甚至有人大胆分析,到2040年美军航空兵部队90%的飞机都将是无人机。在军事领域,包括中国在内的主流军事强国都已经很明确地将无人机技术定位为未来军事发展的重要规划之一。这个领域的想象力,可以说是科幻级的。

无人机蜂群技术

在蜘蛛侠的电影中,正是无人机的蜂群技术的成熟,才得以实现全息投影和全方位攻击。

无人机的蜂群技术,它就是指由数十、成百乃至上千架小尺寸、低成本、任务相同的无人机共同组成的群体,并按照人类所发出的“指令”来进行相应的行动。简而言之,就是由人类操控一群无人机像蜂群一样有序作业。说得更简单一点,就是要实现无人机的群体效应,并最大程度发挥其机动性。

而这,也正是目前全球各国都在积极研发的方向,这是无人机大规模投入战场必须实现的第一步愿景。

“无人机蜂群”的概念最早是美国提出的,并针对这一想法而开展了顶层设计和关键技术的研发,在2014年,美国防部战略能力办公室启动了“无人机蜂群”项目;2015年,美国防预先研究计划局又推出“小精灵”项目,该项目主要就是研究小型无人机蜂群的空中投放/回收等关键技术。

美国开了头之后,世界上其他国家也积极的参与“无人机蜂群”的研发之中。比如欧盟在2016年启动“欧洲蜂群”项目,发展无人机蜂群的任务自主决策、协同导航等关键技术。

在我国军事领域,利用无人机蜂群所实现的“集群智能化”已经达到一定成熟度。按照相关的专家说法来讲,我国已经能组建数量庞大的无人机集群。

无人机蜂群的优势在于没有领导者,可以轻松适应单架无人机进入或退出的情况,即使损失了一部分无人机,也不会影响其他无人机继续作战。”

由于单个目标较小,低成本、可集群性决策、抗毁伤能力强且突防能力强,无人机“蜂群”作战很有可能成为未来战争的全新作战模式之一,并且很有可能取代有人战机执行大部分作战任务。

当这项技术得到进一步开发整合,军用无人机编队可能实现无缝多域作战。军武无人机与其他军种平台的一体化将会使跨域作战的设想更具可行性。届时,无人机编队也将不再是独立的编队,而将成为各类军种中的有机一员,实现更高效的调配和使用。

无人机蜂群达到蜘蛛侠电影中那样的程度的时候,无人机就必然成为空战核心了。

仿生技术+无人机

仿生无人机,指模仿借鉴自然生物的飞行方式和控制体系及运用微系统控制学等技术手段研制的人造飞行器。主要是通过仿生优化无人机的设计外形及内在结构以提高飞行性能,进而增强无人机的环境适应性,这些要素是未来无人机研发的重要方向。

在俄罗斯“军队-2019”防务论坛上,俄罗斯军队展示了一架外形酷似“雪鸮”的新型军用仿生侦察无人机。

德国FESTO公司研发生产的“仿生蝴蝶”无人机也是一款仿生无人机,拥有蝴蝶一样轻盈的外形,并且能够展现成群结队的效果,进而迷惑敌人进行作战。此外这个公司还开发出蝠翼机器人和雨燕机器人,造型也极具迷惑性。

美国伊利诺伊大学香槟分校航空机器人与控制实验室发布了一款号称是“世界最先进的扑翼/蝙蝠无人机”,该无人机的部分零件通过3D打印而成,总重92克,飞行起来酷似一只蝙蝠,能够完成数据的搜集和传输,使得人可以依托其进行数据采集和分析。

这些仿生技术主要会被应用于侦查跟踪,这种技术提升了无人机在侦察时的隐蔽性。

当仿生无人机被投入未来战场,配合执行跟踪定位、精确打击等任务,面对它们与一般昆虫外形和飞行状态几乎一致的特点,当前战场上的通用雷达或其他侦察手段很难作出准确判断,它们将会对敌防空进行有效打击。

而士兵可用它来搜寻藏匿在林地中的狙击手,标记安全的前进路线,为部队寻找必要的掩护以及对敌军重要目标进行标定。小队指挥官也可以用它来搜寻掉队的小队成员,反之走丢的士兵也可以通过放飞无人机来通报他的确切位置。

在信息化战争的未来,这些小巧可爱又鬼灵精怪的无人机,也将成为获得信息优势,决断胜负手的关键

我们可以想象,当仿生无人机发展到极为成熟的阶段,未来军事战场上可能出现一幕幕蜂飞蝶舞的景象,必然会成为未来战场上一道奇特的风景。

AI技术+无人机

在蜘蛛侠的电影中,神秘客的无人机看似已经非常高科技,但是从一些细节看,它们好像依然不够聪明。它们似乎需要预先对运动轨迹进行编程,且非常依赖远程控制,需要操作者实时监控,及时调整,一旦蜘蛛侠干扰,任务执行就需要人工干预。

当无人机踏上未来真实的战场,它必须比这个电影中更加聪明,因此和AI技术的深度结合就成为了必要。

目前已经比较主流化的AI技术,还是识图类的功能。随着AI在深度学习、模式识别、脑科学等人工智能基础领域的发展,无人机的智能化水平也必将实现跃升。

2016年辛辛那提大学与美国空军实验室合作的ALPHA智能空战系统在模拟器中战胜了已退役的空战专家。这个ALPHA系统被评价为 “迄今为止最具有侵略性,反应迅速,最具活力和可行度的AI”。但是在不确定、多任务、高威胁的现代强对抗作战条件下,无人机全自主模式离实战还有较大的距离。要实现无人机完全自主作战需要具备复杂战场环境理解能力、战场态势综合分析与判断能力、对手和目标战术意图的预估、及时响应能力以及面对意外事件的处理等智能化能力。

各国军方在此方面的投入也在持续增加。美军在2021财年已拨款数百亿美元用于空军现役飞机的无人AI智能用途。其中将最新型F-35“闪电II”战斗机纳入未来无人AI作战系统。在F-35数字化升级系统采用最新的人工智能AI技术,因此未来的F-35“闪电II”能够根据实际情况自行分析与管理战斗任务。

无人机的自主分析和任务管理能力一旦成熟,那么全球的空战模式都将被彻底刷新。

事实上当现代航空技术快速发展的背景下,未来有人战斗机也将势必面临许多瓶颈,比如机动性上,现代战斗机无论如何提高机动性,但却始终会受到飞行员身体可承受能力的限制。科学已证明,9G的过载已经是人体可承受载荷的极限,飞行员的身体已经明显的限制了战斗机性能的提高,而在各国已经相继开发出能够打击9G过载的高超音速空空导弹以后,有人驾驶战斗机的缺陷已经越来越大了。

而无人机对比有人机则有着许多无法比拟的优势,如果战斗机实现无人驾驶后,在理论上要比有人驾驶战斗机更加有战斗力,无人机不需要有人机的操作设备和生命维持设备,因此可以搭载更加多的空战设备,能做到更加细致的隐身和气动设计,在机动性上,无人机就不需要考虑飞行员在飞机机动过程中的身体承受能力,以现有的技术,无人机的机动过载已经可以达到20个G的标准,在理论上仅靠机动性就可摆脱目前世界上所有的空空导弹。

另外,有人机的飞行员会累,需要休息,以目前各国的主流战斗机而言,不加油的情况下滞空时间也不过几个小时而已,如果在战时的紧绷精神状态下,时间越久越影响战斗力,而无人机的滞空却普遍比有人机要长得多,只要部件完善,弹药充足,在加油的情况下可以全天候无停歇的执行任务,操作员甚至可以换人睡上一觉,这也将有效减少人员的伤亡,无人机在战斗中将不会再受到飞行员的情绪影响,不会胆怯和失去理智,交战过程中可以极少出现操作失误,能够最大限度地发挥装备的性能。

未来空战,最可能的模式就是无人机和有人机搭配使用。这样的模式搭配,能够执行更危险和飞行时间更长的任务,扩大执行任务的范围,有效减少成本。与导弹相比,无人机的优势则体现在其作战灵活性上,导弹一旦发射出去,在其飞行过程中无法中止或更改其任务,而无人机在作战过程中依然可控。

未来战场,无人机可能成为一颗璀璨的新星,在一定程度上将现有的空中打击模式推到一个新的高度。

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