20
世纪
80
年代，美军在冷战末期成功实施了著名的第二次“抵消战略”，围绕传感器、网络和精确制导武器打造的信息化部队遏制了苏联机械化钢铁洪流，并在之后的海湾战争中表现出了令人震惊的作战能力，实现了以装备的性能优势战胜数量优势。但是，目前美军的高性能空中作战装备已经接近发展极限，技术过于复杂、研制周期太长、成本居高不下等问题导致服役数量严重降低，例如美国空军仅采购了
187
架
F-22
第
4
代隐身战斗机。
而与此同时，其他军事大国的空中力量也逐渐进入了信息化时代，使美军失去了信息化独享特权。这让美军在海外局部战场，以数量较少的高端信息化空中装备较难在对手大量相对低端的信息化装备面前取得压倒性优势。例如，美国著名智库兰德公司在
2008
年开展了一项研究，预测未来美国和中国在台海地区发生空战的结果。
研究认为，即使部署在关岛的所有
F-22
都能参战，受航程和滞空能力的限制，也只能有
6
架
F-22
持续参与台海地区作战。相反，中国能参战的
2
、
3
代战机可以达到
72
架。最终，占据战机和导弹数量优势的中国会赢得战争。因此，在当前军事信息化普及时期，美军急需通过大幅扩充装备数量，对中、俄等大国继续保持空中作战优势。而这最终使无人机蜂群成为重要发展方向。
无人机蜂群概念及作战优势
无人机蜂群由若干配备多种任务载荷的低成本小型无人机组成，它们参照蜜蜂等昆虫的集体行动模式，在人类指挥或监管下共同完成特定作战任务。虽然被冠以“蜂群”，但无人机蜂群并非完全模仿真实的蜜蜂群设计。实际上其与无人机个体的数量、尺寸、类型和飞行间距无关，只要是一组参照自然界生物集体行动模式遂行作战的无人机便可称为“蜂群”。
相比
F-22
等多功能高端战机，无人机蜂群最大的特点是个体的分散。这既有好处，同时也带来了不少挑战。好处是：作战时无人机蜂群可进行专业化分工，由于每架无人机的功能相对单一，可大幅降低研发和采购成本；无人机蜂群可增加战场传感器和攻击武器数量，使美军在局部战场拥有了空中装备数量优势；由于每架无人机的功能不尽相同，因此无人机蜂群可以执行多种任务；大量无人机可瘫痪敌人防空雷达，增加敌人确定目标难度；可消耗敌人有限数量的高成本防空弹药，即便损失部分无人机，无人机蜂群作为整体仍可共同完成任务。挑战主要来自技术方面：无人机蜂群对协同和自主的要求更高，而且需要建立管理大规模蜂群的全新指挥控制模式，因此需要攻克协同作战算法、集群个体间通信、远程指挥控制、空中发射
/
回收、降低成本、可损耗机体设计、小型高性能推进系统等关键技术。
美军无人机蜂群发展历程和态势
美军于
20
世纪
90
年代末率先提出无人机蜂群作战概念，并开展了一系列概念完善和技术积累工作。近几年，在感知、数字化、组网和先进人工智能等技术支持下，无人机蜂群进入了发展快车道。
美空军在
2015
年
9
月发布的《空军未来作战概念》顶层战略文件中，提出了无人机蜂群配合高超音速空地导弹作战的想定：
2035
年，美军企图利用高超音速导弹攻击敌高能激光防御系统，并首先由
4
架运输机投放
200
架高亚音速小型无人机蜂群，抵近实施侦察和干扰。由于探测和火力通道被无人机蜂群饱和，敌激光防御系统未能及时发现高超音速空地导弹，使其很容易被摧毁。
另外，美空军还在
2016
年
5
月发布了首份专门针对小型无人机系统的《
2016-2036
年小型无人机系统飞行规划》，也提出了无人机蜂群的作战概念：在低对抗环境下，无人机蜂群由
C-130
运输机投送，除执行情报侦察、监视任务外，还能配合中空长航时无人机实施动能打击和为
AC-130
空中炮艇提供目标指示；而在强对抗环境中，无人机蜂群将由
B-2
隐身轰炸机投送，而且还新增加了对空
/
对地电子攻击、压制
/
摧毁敌防空火力等功能。
美军无人机蜂群研究项目
当前，除了编制战略发展规划，美军各技术研发机构也启动了大量无人机蜂群项目。由于机构定位不同，各项目的愿景也有所区别。例如战略能力办公室（
SCO
）聚焦近期应用，发展由战斗机空射的可执行低空态势感知和干扰任务的微型无人机蜂群；海军研究办公室（
ONR
）发展可在舰船或滩涂发射的小型无人机蜂群，以设施侦察监视或对陆、对海攻击；而国防高级研究计划局（
DARPA
）发展可在强对抗环境中使用的高性能无人机蜂群，并定位其为战场最前线与高端有人
/
无人平台配合执行任务的主战装备。
SCO
在
2014
年启动了“无人机蜂群”项目，并选择了麻省理工学院发展的全复合材料、锂电池推进的“灰山鹑”一次性微型无人机。“灰山鹑”长约
16.5
厘米、翼展
30
厘米、投放重量约
0.3
千克、续航时间大于
20
分钟、飞行速度
75
～
110
千米
/
时。自
2014
年
9
月首次配装
F-16
战斗机试投以来，“灰山鹑”共进行了
500
多次飞行试验。
2017
年
1
月
9
日，美国防部披露了“无人机蜂群”项目最新一次试验情况：
3
架海军
F/A-18F
战斗机投放了
103
架“灰山鹑”，创下军用无人机蜂群最大规模飞行纪录。试验中，“灰山鹑”蜂群未预先编写飞行程序，而是在地面站指挥下自主实现协同，展现了集体决策、自修正和自适应编队飞行能力。试验的成功表明，美军的空射无人机蜂群正朝实战化方向稳步迈进，或许不久便会列装。
ONR
于
2015
年公布了“低成本无人机蜂群”（
LOCUST
）项目，发展在特定区域一起执行掩护、巡逻和攻击地面目标任务的无人机蜂群，并选择使用雷神公司的“郊狼”小型无人机进行试验。“郊狼”无人机长
91
厘米、翼展
1.47
米、重量
5.9
千克、最大飞行高度
6096
米、飞行速度
110
千米
/
时、续航时间
1.5
小时、可携带约
0.9
千克的载荷、配装电动推进系统，每架约
1.5
万美元。
2016
年
5
月，
LOCUST
项目在陆上完成
30
秒内发射
30
架“郊狼”小型无人机的试验，验证了无人机蜂群的编队飞行、队形变换、协同机动能力。“郊狼”无人机蜂群在迅速发射之后，可使用低功率无线电网络建立彼此之间的通信关系，共享位置信息和其它信息。而且所有无人机将形成“母子”关系，其中
1
架起领导作用，其余无人机则为下属。飞行时，地面操作员不必对每架无人机进行单独控制，仅需对蜂群进行整体控制。接下来，
LOCUST
项目计划在墨西哥湾开展舰基的无人机蜂群发射和飞行试验。
目前，
DARPA
正着眼于对抗环境中的无人机蜂群运用，通过“小精灵”“拒止环境协同作战”“体系集成技术和试验”“分布式作战管理”和“进攻性蜂群使能战术”等项目分别攻克无人机蜂群各关键技术。
2015
年
DARPA
推出“小精灵”项目，研究小型无人机蜂群的空中发射
/
回收和高速数字式飞行控制等关键技术。“小精灵”无人机的最优性能目标为：作战半径
926
千米，作战半径处可巡逻
3
小时，设计载重
54.5
千克，最大速度不小于马赫数
0.8
，最大发射高度超过
12192
米，载荷所需功率
1200
瓦，设计寿命为使用
20
次，出厂单价（不包括载荷）低于
70
万美元。另外“小精灵”作战系统的最优性能目标为：大型平台能发射超过
20
架无人机，
30
分钟以内回收
8
架或更多无人机，成功回收率大于
95%
，回收后再次发射的时间不超过
24
小时。
2016
年
3
月，
DARPA
向
Dynetics
公司、通用原子公司、
Kratos
公司和洛克希德·马丁公司授予总共价值
1610
万美元的第一阶段合同。同年
9
月，通用原子公司在美国空军协会年度会议上，展示了其“小精灵”全尺寸无人机方案。
2017
年
3
月，
DARPA
表示项目第一阶段工作已顺利完成，并选择
Dynetics
公司和通用原子公司进入第二阶段。
