反无人机蜂群势在必行

想象一下，由八架 “柳叶刀 ”巡航弹药和四架第一人称视角（FPV）四旋翼无人机组成的俄罗斯无人机群正在乌克兰上空盘旋。固定翼 “柳叶刀 ”的机动性有限，但可以携带致命的有效载荷，因此它们的威胁不容忽视。假设两架乌克兰 Flakpanzer Gepard 自行防空炮 (SPAAG) 击落了七架 “柳叶刀”。这一佯攻牺牲了 “柳叶刀”，却迫使Gepards暴露了位置，为 FPV 操作员从四个不同方向协调攻击其中一架Gepards创造了绝佳机会。

这个例子提出了如何对付合作和异种蜂群的问题。廉价无人机的普及给防御者带来了地对空导弹（SAM）等高端系统的成本难题。装有摄像头的商用无人机只需几百美元。伊朗每架 Shahed-136 无人机的价格约为 20,000 美元。相比之下，IRIS-T（提供给乌克兰）等短程防空导弹的价格为 45 万美元。此外，任何一个防空导弹发射系统最多只能携带几枚导弹。用数量稀少、价格昂贵、功能强大的导弹对付大量小型、廉价、简单的无人机，意味着防御者将以高昂的代价迅速耗尽部署和储存的导弹。

一些建议的经济解决方案涉及电子战、高能激光和微波系统，如海军陆战队的轻型陆战队防空综合系统（L-MADIS）。虽然这些技术前景广阔，但大多仍处于试验阶段。另一方面，自第一次世界大战以来，枪炮对防空一直非常重要。一些有趣的概念采用了 “需要无人机群来捕捉无人机群 ”的方法。

防御蜂群

DARPA 2017 年的 “服务学院蜂群挑战赛 ”针对这一想法，要求参赛者为友方无人机提出防御战术建议，以保护一个高价值单元免受蜂群的攻击。

参赛者开发了几种算法。第一种算法指示防御型无人机瞄准距离最近的攻击者。这种 “贪婪射手 ”算法的问题在于，多个防御者会将自己分配给同一个单元。如果单个攻击者远远领先于其他攻击者，所有防御无人机都会瞄准它，而其他攻击者则无法参与攻击。

改进后的算法--“智能射手”--包括目标冲突。防御无人机会先选择离自己最近的攻击者，然后检查是否有其他防御者离它更近。如果是，第一架防御机将选择下一个最近的攻击机，然后检查它，重复这一过程，直到找到未交战的攻击机。

最后一项改进是使用拦截点导航。在 “拦截射手 ”算法下，防御者不会试图直接飞向攻击者（这往往会成为尾随追逐），而是会确定攻击者的速度和方向，并根据自身的速度飞行拦截。

智能射手算法对移动缓慢的无人机、简单的攻击者行为和相对较近的距离最有效。但更复杂、能力更强的攻击群则会带来问题。

拦截射手虽然性能优越，但远非理想。攻击者的任何复杂飞行行为都可能需要较大的航向修正，以满足新拦截点的要求。使用比例导航（有时也称为 “方位不变，射程递减”）可以解决这个问题--这也是许多防空导弹所使用的方法。不过，攻击者也可以飞向高价值单元，直到防御者靠近，然后通过改变航向引开防御者。但这会使被防御单元处于易受攻击的状态。

最近，在这种拦截-射击算法的基础上进行了改进，但使用的仍是相当简单的交战场景。虽然这有助于确定性能权衡，但并没有描绘出进攻性蜂群行为的真实图景。不过，这项研究还是得出了一些有用的见解。

图：罗马尼亚 Flakpanzer Gepard 防空炮和俄罗斯 Lancet 巡飞弹药（上页）。成群的巡飞弹药可以迫使防空武器进入空旷地带进行后续攻击。

NPS 的研究人员将拦截射击算法与 “匈牙利算法 ”进行了比较。“匈牙利算法 ”分配目标的方式是尽量减少防御者与被分配攻击者之间的总距离。在测试中，当防御者的速度比攻击者慢时，匈牙利算法更成功，而当防御者的无人机速度更快时，拦截-射击算法则占上风。

还分析了每种目标分配算法的效率。在这项分析中，攻击者与防御者的比率被用作自变量。因变量是效率指标。其方法是将攻击者数量与防御者数量进行归一化，然后用该数量除以交战时间，交战时间定义为从首次击杀到模拟结束的时间。效率指标也是如此，对于速度较慢的防御者来说，匈牙利算法更有利，而对于速度较快的防御者来说，拦截-射击算法更有利。

研究人员的结论是，防御蜂群的有效性 “随武器射程的增加而线性增加，随防御者数量的增加而非线性增加，随加速度和速度的增加而指数增加”。这表明，反无人机系统（cUAS）无人机的最高投资回报率可以通过部署速度更快的平台来获得，其次是增加防御群中无人机的数量，最后是提高效应器的射程。

防御型无人机的种类越来越多，包括固定翼无人机，如洛克希德-马丁公司的 MORFIUS、雷神公司的 Coyote 和安杜里尔公司的 Roadrunner，以及旋转翼平台（通常速度较慢），如 Fortem Technologies 公司的 DroneHunter。其中一些--如 Coyote 和 Roadrunner--是单发动能杀伤武器，在拦截过程中自行销毁。DroneHunter 和 MORFIUS 使用的是远程武器。因此，异质防御蜂群可以依靠高速、高重力机动的 “Roadrunner ”拦截蜂群中威胁最大的攻击者，而 MORFIUS 无人机则可以摧毁威胁相对较小的攻击者。

需要注意的是，研究人员排除了从失败中获得的数据。只要有一架无人机到达高价值单元，迭代就算失败。对于这项研究来说，这是有道理的，但在现实世界中，虽然防御性无人机群无疑是有用的，但不能完全依靠它们来百分之百地消灭进攻性无人机群。

防空炮

全面的 cUAS 方法将包括无人机群和防空炮。后者具有明显的优势：防空炮产量大、弹药便宜、经过实战检验，而且可以与雷达或光电传感器搭配使用，进行目标搜索和火力控制。乌克兰驻美国国防武官 Borys Kremenetsky 少将说，尽管孤立地使用 SPAAGs 并不是完美的解决方案，但苏联时代的 ZSU-23-4 和Gepards在摧毁俄罗斯无人飞行器方面还是很有效的。

如果乌克兰飞行器得到了防御性无人机群的协助，想象中的Gepards和 FPV 之间的交战会如何发展？

雷神公司的 “苍狼 ”动能杀伤无人机售价 15000 美元。防空炮通常通过连发射击摧毁目标，但 7.62 毫米北约弹药可以以每发 1 美元左右的价格在市场上买到。这意味着，只需花一发 “苍狼 ”的钱，就可以购买大约 1 万至 1.5 万发子弹。这种弹药也是 MADIS 的 Mk 2 M134 迷你机枪的效果器。

同样，海军水面舰队加强水面作战舰艇的火炮装备也是明智之举。一艘二战时期的 “弗莱彻 ”级驱逐舰拥有 5 门 5 英寸舰炮和多门 40 毫米和 20 毫米舰炮。虽然宙斯盾驱逐舰和巡洋舰仍有一门 5 英寸舰炮和 “法兰克斯 ”近防武器系统，但它们的总体火炮装备远不及 “弗莱彻 ”级驱逐舰。阿利-伯克级驱逐舰装备两门 Mk 38 25 毫米舰炮系统。增加这一数量将大大提高它们对 USV 的防御能力。加装从 MADIS Mk 2 衍生而来的 cUAS 系统--该系统已在全面生产中--也将提高战舰抵御空中无人机群的生存能力。

单个无人机已在现代战场上展示了其杀伤力。无人机群的上限还有待充分认识。进攻型和防御型无人机群的类型和战术将继续演变，每种类型和战术至少会获得暂时的优势。将防御型蜂群与其他久经考验的防御系统整合到联合武器系统中，将提高每种蜂群的效能，并使进攻型蜂群更难以实现其目标。海军和海军陆战队必须继续发展能力更强的防御性蜂群和地面 cUAS 能力，同时学习如何最好地整合它们。

参考来源：美国海军