与传统作战相比，无人机作战具有人员零伤亡、机动优势明显、隐蔽性能突出、作战效能高等优势。其作战运用深刻影响诸军兵种的作战行动，正从侦察监视、电子对抗、网络通信等传统任务向精确打击、引导支援和战场保障等领域扩展，逐步实现从辅助作战向新型作战方式的转变。
远程遥控、保障作战的侦察模式。其基本方式是利用无人机的空中优势和速度优势，通过装备不同任务载荷的多种型号无人机，依托操作人员遥控前往飞行区域执行侦察监视、电子干扰、通信中继等任务，以保障作战行动的顺利实施。美军在伊拉克战争中广泛运用“全球鹰”和“捕食者”无人机执行情报侦察与目标监视任务高达110架次；俄军在两次车臣战争中大量运用“航行者-D”和“熊蜂-1”无人机承担侦察任务，潜入敌纵深实施战役战术侦察，为作战部队提供重要情报；印军利用“苍鹭”无人机不断加大边境管控和海洋监视力度，高频次、多点位对边境敏感地区实施情报侦察；俄军在叙利亚战场利用“海雕-10”电子战无人机成功对恐怖分子的6架察打无人机实施电子压制并致使其坠落；美军在“海神之矛”行动中，动用2架搭载BACN（战场机载通信节点）的“全球鹰”无人机提供通信保障，以保证击毙本·拉登的计划顺利实现。
可见，该模式下的无人机作战运用安全性好，参战部队根据任务需要编配各型无人机，构建距离覆盖、高低搭配、功能多样的体系配置，由后方操作人员进行远程遥控，为作战取胜提供有力保障。同时也值得关注的是，该模式对无人机与控制站的通信链路要求高，一旦链路受阻，其作战保障能力也相继丧失。
察打一体、协同作战的主战模式。这是当前无人机作战发展的主战模式和重要模式，其基本方式是融有人平台与无人平台混合编组，无人机率先担负战场侦察、目标锁定、攻击引导等任务，有人机随后负责火力打击、消除目标，二者相互协同，实现优势互补。美军在阿富汗战争中首次使用“捕食者”无人机，击毙塔利班基地组织二号头目阿提夫，开创了无人机执行攻击任务的先河。此战中，美军动用“RQ-1捕食者”无人侦察/攻击机率先发现并跟踪目标，随后引导3架F-15战斗机投掷3枚GBU-15炸弹，与此同时，“捕食者”也相继发射2枚“梅尔法”反坦克导弹，精确命中阿提夫的临时住所，成功将其击毙。
另外，法、英、美联军在叙利亚战争中，将“斩首行动”贯穿于空袭的全过程，美军实施的397次空中打击中有145次由“捕食者”无人机完成，远超过了前几次战争中使用的次数。在英美情报部门的配合下，由“捕食者”无人机、法国“阵风”战机、利比亚部队协同作战，成功完成对卡扎菲的搜捕。可见，该模式下的无人机作战运用交互性强，不仅积极探索出“察打一体”的新战法，也使得无人平台与有人平台紧密耦合，发展“斩首”攻击、“点穴”清除等重要作战样式的同时，形成了独特的作战体系。
自主灵活、集群作战的全新模式。其基本方式是利用若干大型有人或无人机平台搭载大量小型无人机，作战时发射或部署为战斗集群，实现数据共享、飞行控制、态势感知和智能决策，使之自主灵活应对战场突发情况，遂行集群式侦察、对抗和攻击任务。实际上，这种集群作战思想古已有之，成吉思汗曾提出过“集群进攻”，强调利用大规模骑兵实施突击进攻，二战期间也曾出现大规模集群装甲车辆的“闪电战”。而无人机集群作战，更强调“集群智能”，虽然个体简单、控制分散，但其能够在实时变化的战场中通过自主协同配合组成强大的战斗集群，共同实施目标打击。2017年美军公布的微型无人机蜂群演示，美海军3架F/A-18F“超级大黄蜂”战机以0.6马赫速度投放103架“山鹑”无人机，演示集体决策、自修正以及自适应编队飞行等群体行为；2017年联合国特定常规武器公约会议上，伯克利大学教授Stuart Russell演示“AI杀人蜂”无人机通过人脸面部识别锁定目标，对准额头一击致命。
可见，该模式下的无人机作战运用智能性高，在现代战场环境日趋复杂，敌方目标规避机动能力不断增强、防御生存能力不断提高的情况下，有助于增强整体战斗力，最大限度消耗敌方防御体系，获得最大作战效益。
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