刘 升
(武警工程大学装备管理与保障学院,陕西 西安 710086)
随着世界形势的不断演变,全球社会矛盾发生深刻变化,局部地区安全事件频频发生,严重威胁世界各国人民的生命安全,安全问题成为各国政府面临的严峻课题。
相比于常规杀伤性武器,非致命武器不以杀伤有生力量为目标,它更侧重于对人员及装备的失能或控制,由于其具有作战样式灵活、破坏效果可控、政治及外交上更易被接受的特点,而受到世界各国的青睐,逐渐成为相关行动的最佳选择。
捕捉网系统是国内外常用的一种非致命武器,因其具有良好的捕获和阻滞特性,而被广泛应用于抓捕犯罪嫌疑人、捕获非合作目标装备等任务中。捕捉网系统通常以压缩空气或火药燃烧产生的高压气体为动力源,通过发射捕捉网并在空中张开,依靠其动能对目标进行束缚,使目标行动受限或丧失行动能力而实现抓捕目的。
捕捉网系统根据作用目标不同,可以分为反人员捕捉网系统和反物质捕捉网系统。
国外典型的反人员捕捉网系统有德国手发式捕捉网抛射器,外形类似警棍,可单手握持发射,其采用9 mm 空包弹作为动力源,捕捉网发射后在空中飞行平均速度为30 m/s,能够有效捕捉2~4.5 m范围内的目标。波兰SZO-84 冲锋手枪捕捉网装置,采用枪管前安装绳网发射机的方式实现捕捉网发射,可实现2~8 m 范围内的目标捕捉。此外还有美国福斯特·米勒公司研制的Grab 系列网弹,其可使用普通37/40 mm 口径武器发射,有效作用距离达30 m,而展开时间仅需0.1 s[1]。
国内对反人员捕捉网系统的研究起步较晚,但经过多年的发展,也取得了长足进步。早期产品有SWQ 型飞网防暴器,外形类似手电筒,由发射器和捕捉网罩组成,采用空包弹发射,用于捕获7~9 m范围内人员目标[2];中国警用捕捉网及发射器系统,外形类似波兰SZO-84 冲锋手枪捕捉网装置,其设计为专用发射器,采用56 式7.62 mm 空包弹进行捕捉网发射,有效射程在2~8 m[3]。
此后较典型的产品有TQ 系列捕捉网发射器[4],分为TQ1 单筒型和TQ2 双筒型,两种发射器结构类似,外形都类似手枪,主要由发射器和载网筒组成,采用普通射钉弹作为动力源,用于捕捉5~10 m内的目标;但与TQ1 单筒型相比,TQ2 双筒型发射器因多出一个载网筒,在一定程度上提高了连发效率,目前国内比较流行的手枪型捕捉网系统结构及原理均类似于TQ 系列发射器。
单手握持的捕捉网系统具有有效射程近、不易捕捉运动目标、抗风力差、命中概率低等缺点,中国兵器工业集团公司208 所针对上述不足,研发的一种新型捕捉网枪——CS/LW8 型捕捉网发射器,其采用双手握持抵肩射击,增加了发射稳定性,有效作用距离最大可达25 m[5]。我国台湾地区在2015年也展示了一款类似的重型捕捉器,其形似M79 榴弹发射器,采用CO2气体作为动力,可用于10 m以内目标的捕获[6]。
反物质捕捉网系统主要用于对非合作目标如车辆、无人机等进行阻滞和捕获,目前研究的热点主要集中在“低慢小”无人机的反制方面。在国内外,随着消费级无人机大量涌现,大量“黑飞”事件频频出现,给各国航空及安保带来很大的安全隐患,非致命捕捉网系统因具有结构原理简单、容错能力强、不彻底损坏目标等特点,而得到越来越多的研究机构重视,成为反制“低慢小”无人机的重要手段之一[7-8]。
在国外,2016年英国OpenWorks Engineering公司首次展示了一款肩扛式无人机捕捉系统——SkyWall 100 系统,其通过气瓶供气实现弹药的发射,并在规定的飞行点上自动打开弹体,射出面积为8 m2的网体,罩住无人机并缠住旋翼,进而实现捕捉。该捕捉系统根据配备的弹药不同而性能不同,如SP10 弹药能够在距离150 m 处捕捉无人机,但它的捕捉网没有降落伞,无法保证软着陆;,而SP40 可以捕获并使用降落伞迫降无人机,但其最大射程只有约为120 m。
荷兰Delft Dynamics 公司研发一款多翼网枪无人机DroneCatcher,它利用机身携带的多个传感器识别并定位流氓无人机,通过发射捕捉网进行捕获,被网住的无人机将会被携带到安全地点;如果流氓无人机太重不能拖曳,DroneCatcher 则会释放降落伞,将各类影响缩到最小并下降到地面。美国Theiss UAV Solutions 公司同样研制了一款产品——EXCIPIO 反无人机系统,其功能基本与Drone-Catcher 相同。
除了上述专用无人机捕捉网系统,依靠制式武器发射的捕捉网弹也有一定进展。美国空军委托ALS 公司研制了一款专用反制无人机的捕捉网弹——ALS12SKYMi-5 型霰弹,这是标准12 号口径弹药,全长为70 mm,初速度为251 m/s,有效作用距离为91.4 m,弹体内部由5 瓣长约40 mm 的无铅合金弹芯和纤维系绳组成,可采用美军列装的所有标准型雷明顿M870 发射,发射后形成一个直径127 mm(5 in) 的捕捉网,缠绕目标无人机,使其迫降坠毁。
美国陆军新泽西州Picatinny Arsenal 兵工厂工程师研发了一款可打击无人机的40 mm 枪榴弹,其通过M320 便携式榴弹发射器或重型MK-19 发射器发射,前者可以摧毁数百码(1 yd=0.9144 m) 之外的无人机,而后者的打击范围更远。该枪榴弹发射后一旦靠近无人机,其内部伺服器就会释放ogive 部分,进而弹出加重的绳网至距离目标6~9 m的位置,从而诱捕无人机,并让其坠落到地面。
国内,中国兵器工业集团公司基于18.4 mm 霰弹枪系统,确定了一套反无人机绳网弹总体方案,形成了反无人机绳网弹原理样机,并对“低慢小”无人机进行了实弹打击试验。试验结果表明,该弹对150 m 范围内的小型无人机具有良好的捕获能力。中国航天科工集团推出了一套名为“天网一号”的“低慢小”无人机拦截系统,其外形与普通四联防空导弹类似,能够实现全空域探测与高精度跟踪目标,一旦发现非法入侵无人机,可立即发射拦截导弹,并在飞至无人机附近时,释放一张直径为3 m 的捕捉网,将目标缠住,进而使其动力系统失灵而实现捕获[9]。
非致命捕捉网系统具有结构原理简单、容错能力强、使用安全可靠等优点,而最早在犯罪嫌疑人的抓捕上得到应用;随着任务新需求,其应用范围又拓展到非合作目标的阻滞及捕获上,尤其是“低慢小”无人机的反制方面。目前非致命捕捉网系统技术发展虽然相对成熟,但是在具体应用上却存在诸多不足。
首先,反人员捕捉网系统虽然市面上具有大量产品且已形成系列化,但是多数存在有效作用距离近、远距离捕捉能力差的不足,由于捕捉网发射展开后受空气阻力较大,飞行速度会很快衰减,因此一般作用距离较近,多数在5~25 m 之间,对30 m以外的目标无能为力;其次,存在连发效率低、多目标捕获能力有限的不足,目前市面上的反人员捕捉网系统多是一个或两个网筒,且二次击发准备时间较长,无法应对群体性、多目标犯罪嫌疑人;最后,存在通用性不强、需要专用发射装置的不足,在处理不同执行任务时,需要带不同装备,而反人员捕捉网系统的专用发射装置会增加作战人员的负担,削弱其在任务处置中的灵活性。
随着“低慢小”无人机的发展,近年来,作为反制手段之一的反物质捕捉网系统得到了全面发展,虽然其与反人员捕捉网系统技术实现原理是相通的,但是反无人机捕捉网系统因应用场景不同,在安全性、功能性、操作性方面要求均不同,因此很少相互代替使用。在实际应用中,反无人机捕捉网系统存在以下不足:一是操作要求高、捕捉难度大,反无人机捕捉网系统虽然都带有自己的侦察、识别及定位系统,但是受无人机目标周围环境、运动速度变化等影响,使其捕捉难度较大,操作人员需要经过专业训练;二是作用距离有限,目前比较有效的反无人机捕捉网系统最大作用距离在150 m以内,由于无人机在运动模式下飞行速度较快,尤其是竞技无人机,速度可达55~70 m/s,一旦目标发现危险,可以迅速飞离捕捉范围;三是捕获命中率低,虽然捕捉网系统具有一定的容错能力,但是由于捕捉网一旦发射就不能更改作用位置和方向,影响捕获成功率,因此一般需要与其他反制手段配合使用。
综合非致命捕捉网系统的发展现状,其主要有以下3 个方面的发展趋势。
1) 反人员捕捉网系统向小型化、通用化弹药方向发展。随着材料及微机电系统(MEMS)技术的发展,相同抗拉能力的捕捉网绳可以做得更细,捕捉网发射控制系统可以做得更小,使研制小型化、通用化捕捉网弹成为可能,并且集成微型引信机构的网弹又为弹药智能化提供技术基础,目前国内有部分学者[10]已经开始相关研究,未来反人员捕捉网系统必将以一种小型化、通用化弹药的形式出现。
2) 反物质捕捉网系统向系统化、平台化方向发展。相对于反人员捕捉网系统,反物质捕捉网系统面对的任务场景更为复杂,其不仅需要捕捉,还需要具备侦察、识别、定位及弹道轨迹计算等功能[11],因此未来反物质捕捉网系统一定是系统化、平台化的产品。
3) 非致命捕捉网系统适用场景不断拓展。随着人们对捕捉网系统认识的深入,以及不同新型威胁形式的出现,非致命捕捉网系统以其容错能力强、使用安全可靠、目标损伤程度低等独特优势,使其应用场景不断有新的拓展,如未来军用机器人能够较为完整地捕获目标,为后续反侦察作业和技术研究提供条件。
虽然作战人员面对的任务场景越来越复杂,但是从诸多成果中可以清晰看到,非致命捕捉网系统在安全可靠地捕获犯罪嫌疑人、反制非合作目标方面发挥着独特优势。尽管在使用方面目前还存在诸多不足,但是随着科学技术的发展,未来非致命捕捉网系统必将更加完善,适用范围更为广阔。