董明兆
陆军航空兵学院
近年来,低慢小消费级无人机的数量巨增,在全球范围内接连不断地引发事件。本文阐述反无人机装备的概念及分类,对当前国内外反无人机装备的发展现状进行分析,并对反无人机装备的发展趋势提出设想,为我军加紧推进反无人机技术研发和装备发展,强化反无人机作战能力建设提供启示,以确保重点空域、重大场合和重要人物的安全。
无人机凭借成本低、无人员伤亡、机动性高等优势,正在成为敌对势力和恐怖分子发动袭击的主要装备,给相关国家重点空域、重大场合和重要人物的安全带来严重威胁。委内瑞拉总统马杜罗遇袭、伊朗苏莱曼尼将军死于无人机袭击、俄罗斯驻叙利亚军事基地遭无人机蜂群袭击等事件接连不断,尤其是在2020年亚美尼亚和阿塞拜疆两国间爆发的纳卡冲突中,无人机广泛运用于实战,意义深远。无人机的潜在威胁已经引起我国政府的高度关注,加快反无人机技术研发和装备发展迫在眉睫。
反无人机装备产生于反无人机技术的运用和发展,是利用探测、识别、干扰、诱骗、网捕、毁伤等手段,防御和消除无人机威胁的一系列设备或系统的统称。
反无人机装备大体可分为如下三种类型。
(1)指挥控制装备
指挥控制装备包含通信、数据处理、视频、效果评估等分系统,设置在地面指控中心,同时可以接入其他空情接受与分发系统。
(2)侦察预警装备
侦察预警装备利用无线电侦测、光电侦察、雷达探测、声波探测等手段,对作用范围内的空域进行实时监视,接入指控中心,上报目标预警信息。
(3)综合处置装备
综合处置装备主要采用电子干扰、导航诱骗、激光武器和微波武器毁伤、火力打击、无人机攻击等多种手段,直接对无人机进行反制,实现对非合作无人机的压制或打击。
近几年,无人机及其技术在世界范围内快速发展和广泛应用,其带来的潜在威胁逐渐被国际社会重点关注。世界众多军工企业都在加大反无人机装备和技术的研发力度。
当前,侦察预警装备和综合处置装备是国外反无人机系统的重要组成部分。其主要工作原理是,侦察预警装备首先对入侵无人机进行探测,然后综合处置装备依据不同情况,采取电子干扰、导航欺骗或直接毁伤等手段对入侵无人机进行反制。现介绍几种国外侦察预警装备和综合处置反无人机装备。
(1)侦察预警装备
世界众多国均高度重视侦察预警反无人机装备的研发。这种装备主要针对反无人机作战的观察—判断—决策—行动(OODA)环中的观察、判断环节,利用频谱侦测、光电侦察、雷达探测、声波探测等手段,对低慢小目标进行快速探测、自主定位、连续跟踪、目标识别、威胁判断,为综合处置装备提供目标引导。
①德国“天空卫士”30防空系统
德国“天空卫士”30移动式地面防空系统的目标探测器采用S波段有源相控阵雷达,集成5个扁平天线,提供全方位探测覆盖。该系统采用“红外快速搜索和跟踪系统”作为被动探测系统,能在自身隐蔽的情况下被动探测敌方目标。
②英国A800 3D无人机探测雷达
英国A800 3D多模式无人机探测雷达提供了一种创新性威胁探测解决方案,尺寸更小,更易于使用,其设计目的是探测周边以外区域的目标,尽可能早地发出威胁警报。该型雷达采用坚固的设计,能够在恶劣条件下工作。
③俄罗斯鲁贝什-自动装置公司电子战系统
俄罗斯鲁贝什-自动装置公司电子战系统于2021年在阿布扎比国际防务展上首次亮相。该系统能压制单架无人机和无人机蜂群的攻击。
国外侦察预警装备采取无线电侦测、光学侦察、雷达探测等手段对无人机进行反制,但是,探测雷达具有价格昂贵、难以维护、使用复杂、较难隐蔽等缺点;光学侦察设备则具有环境条件要求高、夜晚侦察效果差、日常维护难等缺陷;而无线电侦测能够最大程度地克服前两者的缺陷。因此,目前国外侦察预警反无人机装备主要采用无线电侦测手段。受技术所限,早期的侦察预警装备对入侵无人机进行探测和识别时,通常会发生误报。但随着人工智能技术的日趋成熟,国外很多国家开始在反无人机装备中充分应用人工智能技术,进而实现对入侵无人机的精准识别和持续追踪。可以预见,未来反无人机装备必然会更加智能化、协同化。
图1 英国A800 3D无人机探测雷达。
图2 俄罗斯鲁贝什-自动装置公司反无人机电子战系统的操作界面。
图3 2021年,鲁贝什-自动装置公司反无人机电子战系统在阿布扎比国际防务展上亮相。
(2)综合处置装备
综合处置装备主要针对反无人机作战OODA环中的行动环节进行软硬杀伤,利用电子干扰、导航诱骗、激光和微波武器毁伤、网捕等手段,对低慢小目标的机体、机载电子设备和导航设备进行干扰、毁伤和诱骗,使无人机无法完成预定任务。一旦侦察预警装备探测到无人机入侵,综合处置装备将对入侵无人机进行打击或诱骗。
目前,国外综合处置装备主要有毁伤装备、干扰捕获装备二类。
毁伤装备主要利用传统防空武器、新型激光武器和微波武器对入侵无人机进行直接打击。
干扰捕获装备主要对入侵无人机的GPS导航信号、无线电通信信号进行干扰,驱赶或诱骗入侵无人机。美国、英国、以色列以及澳大利亚等国家在综合处置反无人机装备领域取得了诸多进展。
①美国空军基于微波系统的基地防御测试系统
该系统旨在真实环境中测试“战术高功率作战响应器”(THOR)干扰并摧毁无人机或无人机蜂群的能力。基于微波系统的基地防御测试系统被安装在一个集装箱中,配备了可360°旋转并可上下移动的微波脉冲发射器,发射的短脉冲高功率微波可同时应对不同方位的多个近距目标,烧蚀无人机机载电子设备,最终达到毁伤目的。
②英国无人机网捕系统
在“天空墙” 100(SkyWall 100)手持式无人机网捕系统基础上,英国近期研制出车载式无人机捕获系统“天空墙” 300。“天空墙” 300可安装在普通商用车辆上,自带的遮盖物能确保“天空墙” 300在不使用时一直保持隐蔽,使用时遮盖物能快速展开。目前该系统已在静止状态下进行了测试,能够捕获快速飞行的多旋翼或固定翼无人机。
③美国雷神公司第2批次“丛林狼”反无人机系统
第2批次“丛林狼”是雷神公司为美国陆军专门研发的一种移动式反无人机系统,其安装在轻型越野车上。这种车载式反无人机系统包括用于发射无人机的单联/多联装发射管、光电装置、微型雷达以及信息化人机交互终端。
第2批次“丛林狼”系统配置的无人机更像是一枚导弹,集成了火箭助推动力装置、无线电射频导引头以及战斗部,能以单机或蜂群方式进行反无人机作战。这种无人机采用模块化设计,可方便更换不同类型的导引头,以便实施监视、跟踪、电子战和打击等任务,其价格较低,有利于大量部署和使用,经简单改装后还能装载于飞机和舰艇上,体现了更强的通用性。
④以色列最新“无人机杀无人机”系统
“无人机杀无人机”(Drone-Kill-Drone,DKD)系统可全自主完成从发射到目标打击的全过程,除启动命令外,无须任何人工操作。DKD系统拥有机载处理、自动飞行控制和目标定位功能,可在飞行中打击目标。它包含一个由防切割丝缠结而成的网,网中的丝在飞行过程中会松开,并与无人机旋翼缠在一起,因此杀伤率极高。
虽然我国反无人机装备的研发工作相对国外起步较晚,但是近几年来,国内军队和地方科研院所、国企和民企都相继加大投入,开展广泛且深入的研究,取得了一定成果。下面简要介绍目前国内侦察预警装备和综合处置装备。
(1)侦察预警装备
①“天盾”低空小目标探测雷达
该型雷达采用有源一维相扫与连续波相结合的体制,工作频段为Ku波段,能够全天时、全天候工作。“天盾”雷达可组网和远程控制,可集成激光武器、微波武器等设备,在不同场景应对无人机带来的威胁。
②ZJ-TY1822全向全频段无人机无源侦测设备
该设备采用一体化设计,可有效捕获DIY无人机频段。该型设备功耗超低,极易使用,自身阵地隐蔽,可以满足固定面架设、异面架设、车辆加装等多种部署要求。
(2)综合处置装备
在综合处置反无人机装备领域,我国多家单位在关键技术,系统集成,紧凑化、工程化结构设计等方面取得了突破,已成功研制固定式、移动式等多种装备,部分反无人机技术处于国内先进水平。
①“低空卫士”激光武器
万瓦级激光武器“低空卫士”可对固定翼、多旋翼等多种小型无人机实施精确打击,具有快速、准确、无声、无附带损伤等特点,可部署在地面或车辆。
②“要地近距净空防御系统”反无人机装备
该型反无人机装备采用多项先进技术,集成了可见光跟瞄、雷达探测、红外搜索、频谱侦测等多种探测手段,利用激光毁伤、电子对抗等多种手段,有效反制低空飞行的无人机,其千瓦级激光武器可对入侵的低慢小目标实施有效打击,对重点目标、重大活动的安保具有重要价值。
③“大盾”和“地平线”反无人机系统
图4 “天空墙” 100 捕捉目标时不会对周围设施造成附带损伤。
图5 第2 批次“丛林狼”移动式反无人机系统。
图6 第2 批次“丛林狼”系统配置的无人机即将击中目标无人机。
“大盾”和“地平线”反无人机系统采用开放式架构,多手段协同运用,可对微小型无人机实施探测、识别、定位、导航诱骗,满足不同场景的无人机反制需求。该系统采用模块化设计,拆分后可由单兵背负到楼顶、山地等区域,阵地部署能力强,能集成无线电干扰设备、导航诱骗设备、激光武器、高功率微波武器、速射机枪等设备。
④中国电子科技集团公司第二十七研究所研制的反无人机装备
2017年,该所利用雷达探测、光电精准跟瞄、电子干扰、激光武器等领域的成熟技术,研发了一种反无人机系统,可对公共交通枢纽、重要会议场所等目标上空的近距低慢小目标实施及时和有效反制。
2020年,该所研制了“闪电”SD20-I型反无人机系统。该系统包括雷达探测、红外搜索、无线电侦测三种探测手段,同时具有电子干扰、激光毁伤两种反制手段。
目前,国内反无人机装备和技术发展迅速。但从部队实际使用情况来看,存在三方面问题。
一是侦察探测装备未形成体系化、集成化。在某项安保任务中,有关部队以租用方式,使用工业部门在研的装备遂行任务,因厂家多、型号杂、未定型,带来诸多问题。例如,单装不能有效融合于系统,仍须人工进行大量分析和研判;在研装备故障率偏高,须要有关工业部门派遣大量技术人员进行伴随保障。
二是反无人机装备易受复杂电磁环境影响。在城市环境中,通信、广播、交通、家用等各类设备用频多样,电磁环境复杂,对反无人机装备构成一定影响,容易造成虚警、误警、作用距离受限等现象。
三是反无人机装备发展受制约的因素较多。例如,激光武器工作时须要在短时间内提供极高的功率,虽然“理论上无携弹量限制,持续作战能力强”,但储能是使用过程中的制约因素之一。激光武器通常采用锂电池充电,充电时间数分钟,单次充电后一般只能进行数十次精确激光打击。目前,激光武器不适合反小型无人机作战,无法应对无人机蜂群的饱和攻击。
当前,无人机技术正向蜂群化、隐身化、智能化等方向发展,特别是多架无人机组成蜂群或无人机与有人机组成编队协同作战,已成为美国、法国、英国等国家重点发展的作战模式。在此背景下,反无人机装备技术也呈现出机动灵活、软硬兼备、体系融合、高度智能等发展趋势。
某些大型反无人机系统虽然具备发射功率大、作用距离远等优点,但构成设备多、维护保养复杂,不利于快速部署和实时维护,部署后战位相对固定,难以实施机动探测,遭受攻击时易造成附带损伤,不适合在城市等复杂环境下使用。鉴于此,诸多国家一方面注重将反无人机系统与小型作战平台整合,实现多域灵活部署;另一方面积极开发便携式反无人机装备,以满足要地防空、城市作战等需求。
现有“软杀伤”手段大多针对无人机的遥控信号进行干扰,对按预设程序自主飞行且关闭遥控数据链路的无人机则无能为力。采用导航诱骗手段,重新设置无人机的位置坐标和飞行航线,可诱导无人机在指定地点降落。因此,无人机在飞行过程中不间断接收定位导航数据具有重大隐患。
激光、微波等定向能武器具有打击速度快、拦截效果好和效费比高等优势,已成为重要的反无人机装备。特别是激光武器成本低、部署灵活且毁伤效果突出,备受各国青睐。除发展更大功率的激光武器外,诸多国家还尝试将激光武器与飞机、火炮、导弹相结合,形成反无人机作战的快速响应能力。
未来无人机将具有较强隐身能力,其远程突防和战场生存能力大幅提升。例如,美军MQ-25A“黄貂鱼”舰载无人机具备优异隐身性能,可自主遂行空中加油、侦察、监视等任务;洛克希德-马丁公司RQ-170“哨兵”无人机和波音公司“幻影射线”(Phantom Ray)无人机也具有隐身能力。因此,新一代探测雷达等装备开发以及隐身目标探测能力提升,将是未来反无人机作战的重要前提。
各型无人机正在快速发展,其飞行速度和飞行高度呈现出不同特点。现有单一探测、干扰、毁伤手段无法满足反无人机作战需求。近几年,美军每年都在专门开展“黑镖”等反无人机演习,意在重点研究探测、识别、跟踪、干扰、打击等多种装备对敌方无人机系统的联合对抗能力,展现了反无人机装备向体系对抗的发展趋势。
随着人工智能技术的快速发展及其在无人系统领域的广泛应用,未来战场上将出现自主无人平台,推动战争形态向无人化、智能化方向演变。届时,传统反制技术和相关战法将难以满足作战需求,智能无人系统开发和运用是未来战场的实际需求,以“无人对无人”“智能对智能”的方式,对抗未来自主无人平台的威胁。
以电子干扰、导航诱骗、定向能武器毁伤和动能武器摧毁为主的反无人机技术仍处于发展阶段,尚未投入大规模应用和部署,也难以适应复杂战场环境和要地防空作战要求。随着无人机蜂群的广泛运用,以及其智能技术的不断提升,今后一段时期,反无人机蜂群作战将面临更加严峻的挑战。我军应加紧推进相关装备的技术研发,强化反无人机专业作战能力建设,确保重点空域的安全。