小型无人机的军事潜在应用及威胁

戴维·汉布林

对军方来说，小型低成本无人机不仅代表了全新的军事作战能力但同时也会带来新的挑战和威胁。因为非国家武装力量也可以很容易获得和操控无人机，甚至还可以进行大规模部署，所以随着无人机技术的日益成熟以及无人机群数量的与日俱增都会给现有的安全防御系统带来新的威胁和挑战。

在21世纪的战场，像20世纪的飞机一样，无人机集群是空防力量的关键转折点。与早期的飞机一样，有些人将小型无人机视为玩具，后来则有人警告说它们可能是大规模杀伤性武器。2013年，当深圳大疆创新科技有限公司（DJI）推出精灵（Phantom）无人机时，这种具有消费性的无人机在国内市场上市了。这种无人机的售价仅为1000美元，一次飞行时间为20min，而且它还能拍摄和传输高品质的图像和视频。精灵无人机与以前的无线遥控飞机不同，就算是没有无人机操控经验的新手也可以很好的对它进行控制。

无人机技术的迅速发展与应用既有利也有弊。警用部队可以直接购买商用货架（商用货架）无人机作为侦察直升机的低成本替代品，但是犯罪分子也开始利用它将违禁品走私到监狱和进行跨境走私。无人机在军事方面的应用比重与日俱增。国家武装部队都是配备昂贵的军用级别多功能无人机，如艾伦公司研制的“侦察兵”（Scout）。而叛乱分子则可以使用从零售店购买的廉价四轴飞行器。

伊斯兰国家最初使用无人机是进行宣传视频的拍摄，之后是用于侦察和导航——基于车辆的简易爆炸装置（IED）的投放。但他们很快就发现，用四轴飞行器携带40mm的手榴弹可以产生巨大的杀伤力。后来，伊斯兰国家并没有使用它来制造像美国利用航空环境公司的“弹簧小妖刀”（Switchblade）空中巡飞弹制造的那种大爆炸，而是将这些空中炸弹用于武装自己的部队，使其投入的成本得到更大回报。

现在，手榴弹式多旋翼无人机变得司空见惯。在2017年，叛乱组织发布了200多起成功袭击军方的视频。在视频中显示了即使是在几百英尺的高空中，无人机也可以击中军用车辆，甚至在M1坦克打开仓口盖的那一瞬间也能将手榴弹投入将其炸毁。

图1 美国海军正在为每个小队提供一架小型四轴无人机，用以提高对周边情况的侦察。

随着大量的无人机投入作战，这大大削弱了伊拉克摩苏尔的进攻力量。美国特种作战司令部负责人雷蒙德·托马斯将军在一次军事会议上说道：“伊拉克的进攻几乎没有作用，在24h内空中就出现了70架无人机。只要我们愿意，一瞬间就会有12架“杀手蜂”出现在空中，这就是我们的空中作战优势”。

叛乱分子的无人机载弹技术也在不断发展，他们最新研制的炸弹是基于美国的40mm两用手榴弹，这种手榴弹是聚能性弹药，能轻易地对抗轻型装甲车辆。现在他们研制的炸弹都配有特殊的引信和塑料翅片。这表明，这些炸弹是以一种工业化规模进行批量生产的。

伊斯兰国家的一些组织还制造出了可以携带更大型武器的无人机。在一次袭击中，一架无人机发射一枚火箭弹杀死了两名学生。这种火箭弹又称为无导向火箭推进式榴弹。在该组织的一个无人机制造工厂发现了一枚“斯特雷拉”（Strela）地空导弹的弹头， 这很可能是一架无人机正被设计为一种巡回式反直升机武器。该组织还宣称，他们已经不会再使用无人机携带毒气了。

伊拉克联邦警察迅速购买携带挂弹的商用货架多旋翼无人机来对抗该组织。据报道，此无人机上配备了专用于夜间作业的热成像仪和缩进40mm的炸弹。2017年，伊拉克军事生产技术局还专门展示了此种专门配备于无人机上的小型炸弹。

在乌克兰，一些组织使用商用货架无人机在弹药库和燃料堆上大肆放置热熔弹进行轰炸。试图进行救援和灭火的部队受到了第二次炸弹的轰炸。这次无人机袭击事件中，乌克兰东部哈尔科夫州的巨型武器库里被摧毁的弹药达到7万多吨。

最近1月份，驻叙利亚Khmeimim的俄罗斯空军基地被袭击。叛乱分子使用由商用电子设备组装的13架无人机群进行攻击。此次事件标志着无人机的大规模部署技术向前进了一大步。

伊朗也在部署商用货架无人机。官方图片显示，“筋斗云”S1000无人机上配备了20世纪70年代德黑兰研制的BL755集束炸弹中的两枚小炸弹。这炸弹能够穿透250mm的钢板，它们也是一种廉价而有效的反坦克武器。

小型射击武器很难瞄准和击落无人机，特别是在装甲车上更不可能将它击落。美国陆军将无人机描述为“使用直接射击式武器很难将它击落”，要击落无人机会消耗大量弹药且效果甚微。

2017年3月，在一次军事研讨会上美陆军将军大卫●帕金斯曾说过，美国的盟友——以色列曾使用价值数百万美元的“爱国者”导弹击落一架小型四轴无人机，使用导弹进行对无人机的防御，最大的问题就是会迅速耗尽弹药库存。

军方正在升级其肩部发射的红外制导“毒刺”（Stinger）导弹，其近炸引信能够摧毁小型无人机。其升级成本约为50,000美元，除去基本成本之外，其它费用不到1,150美元。而且，使用这种无人机防御装置可能比使用导弹摧毁无人机的效果更显著。

在驻叙利亚的俄罗斯空军基地被袭之后，俄罗斯研制了一种名为“钉子”（Gvozd）的微型导弹来对付成群的小型无人机。据报道，他们将可以容纳多达48枚微型导弹的发射器，还在旁边配备了30mm自动炮和地对空导弹来防御无人机。

图2 美国Duke Robotics公司为特种部队开发了一种携带武器的无人机。

在摩苏尔，伊斯兰一些组织的无人机普遍都遭受了干扰器的影响。各种各样的反制系统正在进入市场，其中包括大量的车载装置，例如：英国开发的反无人机防御系统，也包括美国陆军研发的枪式便携式装置，例如：巴特尔的反无人机光束枪等。这些装置对于未经改制的商用货架（商用货架）无人机有效，且这些无人机在失去通信和GPS信号时可以着陆。

图3 激光武器可以击落一架小型无人机，但也会受到大型武器的攻击。

图4 InstantEye Mk-2 -GEN3

现在美军正在努力升级现有的高射炮以对抗无人机。美国陆军的BLADE系统（弹道低空无人机接入系统）试图连接原来的远程控制系统。原有系统是通过火控雷达来控制装甲车上0.50ft.的炮塔。美国海军的“宙斯盾”武器系统正在升级，使用其Phalanx 20mm近距加农炮对抗多架小型无人机。BAE系统公司正在为美国海军Mk38-25mm炮弹增加反击能力，而美国陆军也正在研发一个弹片为50mm的炮弹。

自1973年以来，一直是使用激光武器来击落无人机，并且许多激光武器正在被热捧, 这些武器都经过测试用来进行反击，包括安装在Stryker装甲车上的陆军移动远征高能激光测试平台。激光器对小型无人机可以进行有效地防御。每次射击的成本约为1美元，成本非常低廉，但武器系统非常昂贵，它的射击范围大概在一千米或两千米范围内，目前还不清楚在武器系统的射击范围内能够击落多少架无人机。

2月，美陆军披露希望迅速部署两套新系统，以保护部队免受“低、慢、小”无人机的攻击，同时发布两份建议征询书，一份是面向快速开发、部署和支持机动型“低、慢、小”无人机一体化防御系统（M-LIDS），一份是征询远征型“低、慢、小”无人机一体化防御系统（E-LIDS）。美军方一直在寻求对抗无人机的方法，许多军事单位也在为自己配备小型商用货架无人机，还有些正在武器化。当无人机以商业价格出售时，军队强烈要求每个小队需配备无人机，而且一定要具备使用无人机识别敌方阵地、定位简易爆炸装置和安全范围的作战能力。在当时，小型军用无人机非常受欢迎，例如航空环境公司的“乌鸦”RQ-11，但这种无人机只有高级别的指挥官能使用。“乌鸦”RQ-11成本较低，多无人机群会有更强的集体作战能力。

美国城市安全问题严重影响了中国制造无人机的销量，美陆军于2017年8月发布了停止使用中国大疆公司无人机的命令。但是仍有例外，以色列国防军（IDF）计划继续给所有步兵队配备Mavic无人机。

一位发言人说：“以色列国防军考虑到了所述多旋翼无人机的局限性，所以将此类无人机用于执行未分类的任务，”还说：“他们正在努力研发没有这些限制的多旋翼无人机”。以色列曾使用商用货架无人机进行攻击。2015年，美国初创公司Duke Robotics向以色列特种部队提供了配备稳定狙击步枪的无人机。但受限于武器的重量，它的飞行时间只有5min。现在，以色列国防军会定期购买杜克定制的Tikad无人机，该无人机可配备步枪，榴弹发射器或其他武器。

图5 Qasef-1巡飞弹

美国海军陆战队热衷于为部队配备无人机。战斗发展和火力机动一体化部门的长官皮特潘上校说：“我们加快了计划，在2018年期间会向步兵小队提供小型垂直升降无人机”。此次目标是先购买800架InstantEye Robotics公司的Mk-2 Gen3-A0无人机，在年底前每个步兵都配备一台无人机。Mk-2 Gen3-A0无人机的成本和性能和商用货架无人机相仿，但它是专为军事用途而设计。

美陆军已经配备了一些商用四轴飞行器，主要用于训练军队如何应对敌方无人机，但有些已被用作为短程侦察设备。目前还有一个名为“士兵传感器”（Soldier Borne Sensor）的官方系统，专用于搭载袖珍无人机。

无人机技术正在急速发展。皮特潘说：“美国海军陆战队打算用类似于电脑升级的方式来开发升级无人机技术，所以此次改革计划一定要做到足够灵活，能够应对市场中快速发展的无人机技术”。

在摩苏尔的一名美国军官说过，单个无人机的情报收集和投放弹药的能力很强，但大规模无人机群的攻击力更加强劲。伊斯兰国家某组织曾使用3～5组无人机进行“群袭”攻击，叙利亚的俄罗斯空军基地被13架无人机袭击事件也表明，无人机群体攻击技术又向前进了一步。在也门，胡希部队也提到过，成群的伊朗制造的Qasef无人机已经两次抵挡住了爱国者导弹的进攻。

美军方对无人机群的操控技术相当感兴趣。数量庞大的无人机群是由单个操作员进行操控，无人机群非常协调飞行，没有碰撞的风险，就像一群鸟或一群昆虫，并且可以执行诸如合作搜索区域等任务。美国海军特种作战司令部副指挥官凯斯戴●维斯上尉指出，操作单个“扫描鹰”无人机系统（ScanEagle UAS）就需要11个人，现在我们要改变这种比例，转换成由一个操作员操作11架无人机。

美国海军研究机构利用低成本无人机群集技术（Locust）展示了无人机集群强大的攻击力量，主要是这些无人机群的成本远低于一枚导弹。美国国防部预研局（DARPA）的“小精灵”计划（Gremlins）正在大力发展他们在空中发射和截击合作型无人机系统的能力。空军研究实验室的灰太狼计划则是将低成本巡航导弹充当无人机群来进行演示。

2017年，麻省理工学院（MIT）的林肯实验室和五角大楼快速能力办公室一起研发了103架Perdix微型无人机，这些无人机最终由F/A-18战斗机发射升空。Perdix微型无人机能够联网执行任务，且在未来，它们还可以实现充当诱饵或干扰器以及收集图像或电子情报等功能。

中国正在与美国争夺无人机技术这一领域的霸主地位。中国电子科技集团公司（China Electronics Technology Group Corp.）推出了由119架无人机组成的无人机群，并发布了一个视频，显示无人机群以压倒性优势战胜敌人的导弹发射器。该公司表示，在未来，无人机群的数量是数以千计而不是数以百计。

美国国防部预研局的“进攻性蜂群战术”（OFFSET）项目旨在开发无人机群体战术，将无人机带入城市内进行作战，数百架微型无人机可以进出建筑物。目前，这群无人机被设定为非武装传感器，但它们也可以升级为武装化无人机。

现在，商用无人机群力量也非常强大，例如，由超过1,200架英特尔无人机群表演的灯光秀就向人们展现它们惊人的力量。2月，在代尔夫特大学举办的DroneClash活动中有八个注册团队，他们开发出一种用单一频率控制无人机群的方法。在理论上来说，用约100万美元的价格购买1,000架商用货架无人机组成一个庞大的无人机群，这个无人机群可以淹没任何现有的防空力量。

干扰器能对单架商用无人机产生一定的影响。现在，它或多或少也会对无人机群产生干扰。在乌克兰，民兵部队还是使用商业无人机对周边进行部署。起初乌克兰面临的一个大问题就是俄罗斯的干扰器对他们产生的影响，但现在无人机已经升级，显然可以在强烈干扰环境中生存下来。

小型无人机系统也越来越不用依赖于操作员的操作和GPS信号的导引。现在无人机群是非常自动化的，最新型的消费性无人机也都可以自动避开障碍物，自动绘制路线并跟踪人员或车辆。这些功能主要基于英伟达公司提供的Jetson片上系统，实际上是一种深度学习的微型超级计算机。这个技术还可以应用到目标识别和精确瞄准等应用中。

图6 DARPA正在研究探测和击败无人机群的方法。

图7 美国陆军正在对Stryker装甲车辆进行5kW反无人机激光的现场测试。

图8 InstantEye无人机

图9 Nibbler无人机

与此同时，许多研究人员正致力于研究同步定位和映射技术。这种技术使无人机通过识别路标就能进行导航且完全不需要GPS信号。现已有高端军事型别，例如，科学系统公司为美国空军开发的ImageNav、洛克希德·马丁公司的NorthStar和Roke Manor的DCCS。这些都是无需GPS导航且适配Tomahawk巡航导弹和数字场景区域匹配度高的高端装置。

在不久的将来，可以发射自动的后期不受控“发射后遗忘型”无人机。此类型无人机在发射后无需人为控制就可以自动定位和摧毁目标。政府可能会禁止使用这类型的自主式武器。当然五角大楼内的人员坚持认为，总会存在人为控制的因素，但是其他人，尤其是非国家组织，可能会将其视为便宜的非对称式武器。

伊斯兰国家的一些组织将一架靶标型无人机部署在一架真正的无人机的机队中，躲过敌方防御后并击败敌方部队。在他们的无人机制造工厂中发现一些无人机上涂有蜡质材料，这可能是他们研制的反雷达隐身涂层。早在2015年，俄罗斯联合仪器制造公司研究能够进行躲避攻击的小型无人机，能有效地抵御小型武器的射击。

在未来，无人机飞行速度更快，这急剧缩短了无人机在进行防御前被击落的时间。美国国防部预研局的快速轻量级自主研发项目正在开发在没有通信链路或GPS信号的情况下能以45miles/h速度飞行的无人机。麻省理工学院之前研发出Perdix无人机的团队，目前正在研究设计Firefly无人机，这是一种长度为2in.大小的长方形火箭动力无人机，能以超过500miles/h的高速平稳飞行，这意味着它飞行射击范围能超过15miles。

就像载人飞机原理一样，在无人机上可以装置诱导设备和其它防御措施。这样可以对敌方的干扰器进行反向影响，使自身更难以被发现和受到攻击。更老练的作战者会将多种类型的无人机进行混合部署，包括侦察，攻击，电子战和防御抑制车辆等等。目前，因为无人机价格越来越便宜，一些组织将它们视为消耗性武器。

商用货架无人机的设计和研发周期很短，价格也很低廉，但是，它的配置远达不到严格的军用设备标准。这就导致士兵们配备的是数量有限但达到军用标准且昂贵的无人机，以及许多过时的电子设备，而叛乱分子拥有的是廉价和先进的无人机设备。

但是，商用货架无人机的硬件确实存在严重的缺点。如果是国外制造的无人机，除非它经过人为改制，否则它很可能会出现安全问题，例如：非常容易被卡住。国防技术运营总监麦克·马茨凯维奇曾说：“有一段时间商用无人机在收集情报、监视和侦察中发挥很大作用，但是考虑到安全问题我们不会再使用它”。

美国海军陆战队配备的InstantEye无人机具有安全通信功能。InstantEye无人机的设计考虑到了战术安全性，与商用无人机不同，它们不存储任何数据，例如飞行路径的发射点或视频的细节。因此，如果丢失了则没有安全风险，而且它的设计成本低廉还比传统的军用硬件更实惠。

研究人员还研究了如何使用3D打印快速制造军用级无人机。包括来自智库米特公司研制的“剃刀”飞翼无人机和美国海军陆战队的Nibbler无人机。英国皇家海军还曾使用南安普顿大学3D打印出的无人机进行海上试验。

在有特定要求的3D打印无人机项目上，美国陆军研究实验室已经进行更进一步的研究。根据航程、速度、耐久性、有效载荷和其它系列因素的特定要求下，进行机身的打印，而其它组件电机、传感器、摄像机都出自其它标准库。这种技术可以使新电子设备库存充足且能随时备用。

尽管在无人机技术研发道路上存在各种问题，例如资金短缺和安全威胁等问题，但无人机技术还是在迅速向前发展，并持续为军队带来无限机遇和挑战。伊拉克和叙利亚已经做出了巨大努力，想从开发者和技术操作方手中拿到“主动抑制发射”(left-of-launch)技术 。该技术涉及面广泛还难以操控，而且想要破坏供货渠道也是非常困难的。 最后，对无人机的防御还是取决于要掌握基于传统的空中防御手段下由低级到高级的无人机技术。