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反制無人機帶來的威脅成為各國極力解決的難題,如何反制無人機?

工程師鄧生 ? 來源:環(huán)球 ? 作者:環(huán)球 ? 2020-12-13 10:28 ? 次閱讀
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與有人駕駛飛機相比,無人機具有成本低廉、操作靈活等特點,如今隨著無人機技術(shù)發(fā)展,其在軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用都越來越廣范。

與此同時, 無人機帶來的威脅也日益被重視。納卡沖突中,相對廉價的小型攻擊無人機輕松摧毀有“陸戰(zhàn)之王”稱呼的坦克讓人見識了其威力。而民用無人機帶來的諸多威脅同樣令人驚心,比如對軍事目標和敏感目標的拍攝;非政府武裝組織用來進行非對稱作戰(zhàn);極端分子用來進行恐襲;犯罪分子用來走私、販毒、犯罪前勘察路線、反監(jiān)視,等等。

由此, 反制無人機帶來的威脅成為各國極力解決的難題。近日在韓國首爾郊外舉行的武器展上,各種無人防御系統(tǒng)和應(yīng)對無人機威脅的先進武器,成了展會的焦點。

圖為阿布扎比海軍防務(wù)展上展出的全尺寸“捕食者”無人機模型。

文 | 石宏《艦載武器》執(zhí)行主編

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號“環(huán)球”(ID:GlobeMagazine),首發(fā)于2020年12月10日,原標題為《誰能反制無人機?》,原文刊于 2020年12月9日出版的 《環(huán)球》雜志第25期。

1發(fā)現(xiàn)是前提

要反制無人機,首先要解決發(fā)現(xiàn)的問題。

傳感器技術(shù)方面,現(xiàn)在用于探測無人機的傳感器已涵蓋電磁、光學(xué)、紅外、聲學(xué)等各種頻譜,既有獨立使用也有組合使用的傳感器。

雷達是現(xiàn)代防空系統(tǒng)最關(guān)鍵的傳感器,對于大型高速目標有很好的探測能力,但在探測無人機方面卻不盡如人意。原因在于大多數(shù)無人機是低空、慢速的小型甚至微型飛行器,呈現(xiàn)在雷達上的信號特征很弱,很難被發(fā)現(xiàn)。比如雷達通常是以多普勒效應(yīng)來發(fā)現(xiàn)空中飛行目標,很多時候會過濾掉低速目標,而且對低空目標的探測距離很近。

微型、小型無人機的速度往往和飛鳥差不多,特別是多旋翼無人機還可以進行空中懸停和垂直機動,不具備普通運動目標的多普勒特征,這就使得防空雷達經(jīng)常將它們忽略。再者微型、小型無人機飛行高度低,很多還是采用非金屬材料制成,雷達反射截面積在0.01平方米以下,這進一步增加了雷達發(fā)現(xiàn)難度。

此外,雷達探測需要一定的凈空條件,如果環(huán)境復(fù)雜,雷達探測也很困難。比如在城市環(huán)境條件下,雷達要想探測緊貼樓層或在樓宇之間飛行的無人機難度極大。

射頻探測是通過監(jiān)測無線電信號來分析確定無人機,但當無人機保持無線電靜默時就無能為力了,而且其探測距離也太近,通常只有數(shù)百米。

光學(xué)探測是根據(jù)無人機的光學(xué)特征來探測,也存在探測距離近的問題。例如常見的多旋翼無人機軸距基本在300~600毫米范圍內(nèi),在100米高度飛行時,肉眼很難發(fā)現(xiàn)。即使是光電探測設(shè)備,也提高不了多少距離。

紅外探測是根據(jù)無人機的紅外信號特征來探測,然而無人機飛行速度慢,很少產(chǎn)生氣動加熱,而且很多還是活塞動力和電池驅(qū)動,紅外信號極弱,因此紅外探測的距離也很近,往往不到200米。

聲探測是通過無人機的噪聲來進行探測,同樣存在探測距離太近的問題,像商業(yè)消費級無人機飛到100米以上就很難聽到噪聲了。 在城鎮(zhèn)嘈雜環(huán)境下,聲探測就更困難。

目前,還沒有一種理想的探測無人機的傳感器,即使是對中型和大型無人機的探測都不理想,更別提對微型和小型無人機的探測了。土耳其制造的TB-2中型無人機在利比亞、納卡戰(zhàn)場上能打掉多輛裝有雷達和光電探測系統(tǒng)的俄制“鎧甲”S1機動式防空系統(tǒng),原因就在于“鎧甲”S1很難及時探測到無人機,結(jié)果“獵人”屢屢變成了“獵物”。

在發(fā)現(xiàn)無人機上,各國采取的措施是:

一方面不斷提升各種探測器的性能,改進算法,例如改進雷達對低空低速目標探測的算法;

另一方面加大協(xié)作,利用不同傳感器來實施組合,并進行機動式部署,利用綿密、無縫的廣域體系化探測來提高對無人機的發(fā)現(xiàn)概率。

特別是要發(fā)揮預(yù)警機、中高空長航時無人機和系留浮空氣球組網(wǎng)的優(yōu)勢(預(yù)警機探測范圍廣、長航時無人機接續(xù)能力強、系留浮空氣球滯空時間長),對無人機進行立體探測,增加探測距離,從而提供更多的預(yù)警時間。

傳統(tǒng)防空武器在對付無人機方面效果并不理想。圖為俄軍反導(dǎo)部隊部署的 S-300 型防空導(dǎo)彈

2高射炮打不了蚊子

高炮和防空導(dǎo)彈等傳統(tǒng)防空武器對無人機的攔截作用明顯不如它們攔截有人駕駛的固定翼飛機和直升機,原因依然在于無人機的“低、慢、小”特征。 高炮對無人機的攔截概率低,導(dǎo)彈攔截的費效比低,而且還都不適于對付無人機“蜂群”。

比如我們經(jīng)常聽到,一個防空導(dǎo)彈單元能同時對付8~10個空中目標,但一個由20架無人機組成的“蜂群”能輕松“嗆死”一個防空導(dǎo)彈單元。如果是上百架無人機組成的“蜂群”,一個防空導(dǎo)彈單元就只有干瞪眼的份兒了。

特別是現(xiàn)在的無人機“蜂群”常是多任務(wù)模式,即“蜂群”中有負責(zé)偵察的,有負責(zé)打擊的,有負責(zé)反輻射的……互相分工協(xié)作,實施體系化作戰(zhàn)。

反輻射無人機就是專門壓制防空系統(tǒng)的。在納卡之戰(zhàn)中,阿塞拜疆軍隊就用以色列生產(chǎn)的“哈洛普”反輻射無人機來壓制亞美尼亞軍隊的防空系統(tǒng),取得了不錯的效果。所以, 無人機“蜂群”對于現(xiàn)在的防空系統(tǒng)有著致命的威脅。換句話說,現(xiàn)在的防空系統(tǒng)并非攔截?zé)o人機“蜂群”的最佳手段,僅能對抗少數(shù)飛來的無人機。

不過,也有一些國家在重新發(fā)展中口徑高炮,例如俄羅斯的57毫米高炮和意大利的76毫米高炮,它們的共同特點是在炮彈內(nèi)預(yù)制大量鎢球或鎢珠,利用中口徑高炮較高的射速打出去,在無人機行進航線上形成大片彈幕。 這類中口徑高炮對高速、高機動有人駕駛飛機作用不是很大,但對低速、低機動的無人機“蜂群”卻是有不錯的攔截能力。

3多樣化的反制武器

目前攔截?zé)o人機的主流手段是非動能干擾系統(tǒng),即俗稱的射頻干擾系統(tǒng),主要是利用射頻來干擾、阻斷無人機與操控人員之間的控制與通信鏈路或衛(wèi)星通信鏈路,使無人機無法繼續(xù)飛向目標,要么降落,要么啟動“返回起點”模式往回飛。

國內(nèi)外現(xiàn)在都已研制出了多種不同型號的非動能干擾系統(tǒng),最大有效距離從數(shù)百米到數(shù)萬米不等。 此外,電子誘騙也是對抗無人機的一種重要“軟殺傷”手段,就是向來襲無人機發(fā)送虛假信號或?qū)Ш芥溄樱瑥亩`導(dǎo)或控制來襲無人機。

激光和高功率微波武器被認為是未來攔截?zé)o人機的兩類理想武器。激光武器具有精度高、使用成本低、瞄準即摧毀等優(yōu)點,所以各國紛紛投入巨大的人力物力來發(fā)展,這方面美國走在最前列,目前已有30~150千瓦激光武器問世。陸基“激光復(fù)仇者”的激光功率達到了50千瓦,以悍馬高機動車為底盤,可支持2分鐘的持續(xù)交戰(zhàn);海基LWSD MK2激光武器在2020年5月下旬進行了攔截?zé)o人機試驗,功率可達150千瓦。

高功率微波武器則是通過發(fā)射超高頻微波,燒毀無人機內(nèi)部的電子元器件,使無人機失靈。理論上,只要無人機進入高功率微波武器的覆蓋扇面,都逃不過被毀的下場。因此,高功率微波武器很適合對抗無人機“蜂群”。

此外,無人機捕捉網(wǎng)、“殺手”無人機等也是頗受重視的攔截?zé)o人機的手段。其中 “殺手”無人機采用一直流傳的“坦克是對付坦克的最有效武器”思想,用自殺式無人機來撞擊來襲無人機。

上述這些攔截?zé)o人機的手段各有優(yōu)缺點,所以在實際作戰(zhàn)中通常是集成其中的兩種或多種,以便大幅提高攔截概率。

責(zé)任編輯:PSY

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