国外军用反无人机发展研究

国外军用反无人机发展研究

继无人机在反恐表现出的突出优势,2020年纳卡冲突把世界目光进一步聚焦到无人机在现代战争中的重要作用,美国《福布斯》杂志认为纳卡冲突是无人机的胜利,即便阿塞拜疆不算一个强国也可以部署大量现代无人机武器库,对对手进行大规模破坏,赢得战争主动权,因此未来战场上攻防模式将有一轮新的变化。但也有媒体认为,无人机的作用不应过分夸大,亚美尼亚的失败主要是其防空系统缺失,对于已经建立全域防空体系的国家,可以有效应对各类无人机袭击。随着技术的进步,作为“矛”的无人机和作为“盾”的反无人机正在开展螺旋式较量。

国外军用无人机呈现爆炸式发展

美国防部认为目前无人机技术已扩散至许多国家、非国家行为体甚至个人手中,无人机的广泛使用给交战双方带来较大挑战:一是通过使用无人机,能够以较低成本进行情报侦察、战场监视并发动攻击;二是许多小型无人机凭借尺寸小、结构材料特殊及飞行高度低等优势,能够躲避传统防空系统的攻击。国际军用无人机发展呈现如下爆炸式发展特点。

越来越多国家使用军用无人机用于反恐及局部战争。自20世纪美国在越战和以色列在中东战争中成功将无人机用于作战,以及2001年美国首次用挂载海尔法导弹的捕食者无人机在阿富汗进行了实弹攻击,开创无人攻击机对地打击的先河以来,军用无人机的应用愈加广泛,并朝着攻防一体、察打一体、多能一体方向深入发展。根据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所有关数据统计,目前,全球装备军用无人机的国家超过70个,而根据美国《外交》杂志,2011年之前只有美国、英国和以色列拥有武装无人机。

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以色列苍鹭无人机

除美国和以色列外,越来越多的国家将无人机应用到战场上。资料显示,近3年俄军在叙利亚共拦截和击落近120架各型无人机;土耳其一直在国内使用武装无人机打击库尔德工人党;尼日利亚和伊拉克则分别用无人机对付“博科圣地”和“伊斯兰国”组织;沙特和阿联酋使用无人机在利比亚和也门发动了致命袭击。在阿塞拜疆与亚美尼亚冲突中,察打一体型、侦察型、自杀型等不同类型无人机轮番上场,表现出很强战斗力。2020 年9月,一群自杀式无人机和巡航导弹,突然袭击了沙特石油加工设施和油田,给沙特造成了巨大损失。2021年1月,伊朗举行了首次国产无人机大规模演习,向全球展示其在该领域的建设成就。

军用无人机研制销售呈稳步增长态势,扩散速度加快。根据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所军贸市场交易数据统计,1980—2020年国际市场销售的无人机主要有43种,初步分析呈现以下特点。一是交易产品以战术无人机和中高空长航时固定翼无人机为主。北约标准I类(起飞重量小于150千克)仅有8型,占比19%;II类(起飞重量小于600千克)21型,占比49%;III类(起飞重量大于600千克)14型,占比33%。旋翼型无人机只有三型,固定翼无人机占比超过93%。

二是新世纪之后推出的无人机型号,特别是III类无人机较之前急剧增长。2000年以前的20年推出的无人机10型,占比27%,而之后20年有33型,增长3.3倍,特别是2015年以来新推出9型,增长速度明显提升;此外,III类无人机在2000年以后推出11型,占比超过78%。

三是具备研制无人机能力的国家增加,但性能优市场好的产品依然掌握在美国和以色列手中。1980—1999年推出的10型无人机,8型由美国和以色列提供,占比80%;2000—2009年推出的18型无人机,11型由美国和以色列提供,占比下降到61%;2010—2020年推出的15型无人机中,7型由美国和以色列提供,占比为46.6%,土耳其、伊朗、瑞典和德国等国家开始进入国际军贸无人机市场,但是以色列和美国依然是出口强国,以色列的探路者、苍鹭、赫尔墨斯和航空星等出口超过10个国家,美国扫描鹰无人机使用国家更是超过21个。

可以预测,随着美国、以色列、俄罗斯、土耳其等国家供应商不断增加销售量,阿塞拜疆、乌克兰、沙特、阿联酋等多个国家开始在本土生产及研制无人机,无人机产品及相关技术扩散速度将会加快。在未来战争中,无人机替代常规战机、精确制导武器,成为精确打击任务主角,必将颠覆以往利用夜暗、凌晨出动有人机出奇不意地实施精确打击的作战方式。

小型及自杀无人机迎来井喷式发展,必将改变作战模式。2018年8月,自杀式袭击无人机暗杀委内瑞拉总统尼古拉斯·马杜罗事件成为国际热点;2020年,纳卡冲突让以色列Harop巡飞弹一夜之间天下闻名。美国防部评估认为,未来20年将是包括巡飞弹在内的小型无人机的黄金20年。巡飞弹集成无人机和制导弹药优点,可由多种平台或方式发射投放,能巡弋飞行、实时侦察、待机打击,使用优势体现在察打一体、弹道可控、可对目标实施超视距精确打击,其发展呈现系列化、定制化、模块化、低成本化和低门槛化的发展态势。

以色列是研制巡飞弹的主要国家,IAI公司的Harpy和Harop,UVision公司近10型的Hero系列产品,Aeronautics公司Orbiter-1K等都是明星产品,此外美国Aeroenvironment公司的SwitchBlade系列和Raytheon公司的Coyote,俄罗斯Zala公司的Lancet系列、波兰WB集团的Warmate系列以及伊朗的Kasef系列等多型巡飞弹在全球多个战场或防务展上纷纷亮相。可以预见巡飞弹的应用将引领智能化弹药创新发展,成为推动特种部队及其他军兵种部队战术战法变革的重要支撑,未来的作战模式将因此改变。

國外军用反无人机方式手段呈现多元化趋势

伴随着军用无人机爆炸式发展,目前各国也在开发软硬结合、空地一体的军用反无人机系统,主要方式包括以干扰阻断为主的电子战、火炮和导弹硬杀伤、高能激光、高功率微波以及用无人机反无人机等。当前国外主要军用反无人机手段及最新进展情况简析如下。

干扰阻断为主的电子战是当前应对小微无人机的主要手段。通信链路是无人机系统操纵的主要途径,也是无人机的薄弱环节,因此无人机系统对电磁干扰非常敏感,通过对目标无人机定向发射大功率干扰射频信号,就会导致其产生错误控制指令,使其无法执行任务,甚至失控坠机。基于此,通过电子干扰等手段阻断无人机与卫星或与后方的通信链路,使之无法定位或偏离航道;此外,也可利用网络技术,破解敌方与无人机的无线电通信协议,模仿敌方主控站与无人机建立通信,发送控制指令,接管敌方无人机。

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纳卡战争中大显神威的以色列巡飞弹

由于对通信链路干扰的技术门槛相对较低,干扰的功率可以从几瓦到上千瓦,同时部署灵活、相对成本较低,特别是单次拦截成本极低,因此这种方式是当前军用反无人机必备和主要手段之一,特别是对于小微型无人机效果最佳。美海军陆战队的四个陆基防空项目之一就是在北极星MRZA全地形车上安装电子干扰反无人机系统;而俄罗斯更是基于叙利亚战场的实际经验教训,开发了一系列电子干扰反无人机系统,包括游隼-沙锥、圈套、杀虫剂-1等多个型号,特别是杀虫剂-1可定向压制捕获30千米内的无人机。以色列也开发了无人机卫士、无人机穹顶等多型固定或车载式干扰装备。伊朗利用电子战系统捕获了美军RQ-170哨兵隐身无人机和扫描鹰无人机,并进行了成功仿制。

火炮和防空导弹硬杀伤是应对小型以上无人机的可靠手段。传统火炮、高射机枪和防空炮等密集型火力武器具备高射击速度,可通过构建密集火力网快速拦截无人机集群;防空反导武器等精确制导武器具备较高的制导精度,可精准拦截并有效摧毁无人机。目前防空机枪及高炮反无人机提升方向包括:提高射击精度、采用霰弹药或制导弹药等,而防空导弹主要是提高杀伤效能、降低导弹成本以及研发专门对付无人机的微型导弹等。

美国弹道低空无人机交战系统(BLADE)作为陆军构建的防空体系第一层,就是为通用遥控武器站(CROWS)配置先进火控和精确瞄准设备,用12.7毫米机枪拦截无人机;而美陆军选定的反无人机装备之一——智能射击手是在突击步枪上加装集成了光电传感器和弹道计算机的火控系统,为射手提供最佳射击时机,以做到“一发一中”;在防空导弹领域,美国为毒刺便携式导弹增加了近炸引信,提升反无人机能力,在间接火力防护能力(IFPC)项目下研发专门反无人机和巡航导弹的低成本发射架和拦截弹;俄罗斯结合叙利亚战场教训正在为铠甲系统专门研发钉子反无人机小弹,美国萨维奇公司正在开发可见光成像制导的SAVAGE微型导弹,这些微型导弹应用场景广、成本低、体积小,是未来打击军用无人机集群的理想武器。

高能激光武器是前景可期的反无人机的最佳方式。激光武器是利用定向发射的激光束产生烧蚀、激波和辐射等三种效应,直接毁伤目标或使之丧失效能的新概念武器,具有快速、灵活、精确、作战效费比高等优点,对“低慢小”类无人机效果最佳。美国防部制定的对小型无人机最佳处置手段就是激光类装备。有资料显示,100kW功率激光可以拦截无人机和RAM类目标、300kW功率激光可以拦截飞行在一定剖面的巡航导弹,1MW功率激光可以拦截弹道导弹类目标。但受体积、重量、功耗等限制,激光反无人机系统主要以地基平台为主,而且发展速度较慢。模块化、固态化、小型化以及新材料的采用,都是未来改进的方向。

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高能激光武器是前景可期的反无人机最佳方式

美陆军正在构建的六层防空体系中,其中两层部署激光武器,第二层多任务高能激光(MMHEL)是将雷神公司50kW激光模块装载到斯崔克底盘上,2021年8月完成拦截目标测试,预计美军将于2022财年在战场部署四套;第五层间接火力高能激光(IFPC-HEL)是300kW激光装载于卡车底盘,2019年,Dynetics和洛马公司合作击败雷神公司,预计2024年完成研发。美空军支持的雷声公司高能激光武器系统(HELWS)已完成3套样机开发,部署在美国海外基地,并进行了实际测试;俄军也在推进反无人机的激光系统工程,据俄国防部透露佩列斯韦特激光武器2019年12月就已开始战斗值班,并于2020年部署到叙利亚的俄军基地后,成功拦截了以色列无人机。

高功率微波武器是应对蜂群无人机的最有效方式。高功率微波武器通过定向辐射的高功率微波束直接攻击目标电子系统,是一种集软硬杀伤和多种作战功能于一身的新概念武器。与激光武器相比,波束更宽、作用距离更远、受气候影响更小、火力控制更为便捷,更加适用于对于像蜂群一样的无人机集群攻击的防御。如果说激光反无人机武器像狙击步枪,那么微波武器就像霰弹枪。

目前各国对高功率微波武器还处于研发试验阶段,美国在该领域同时推进多个项目。美空军研究实验室开发的战术大功率作战响应器(THOR),以圆锥形射向空中高功率短脉冲微波,最多可一次击落50架1-2类无人机。2019年首次演示,已在非洲进行试验部署,2021年8月,美空军宣布将从性能、可靠性和批生产能力等方面对THOR进行改进,命名为雷神之锤项目,预计2023年完成样机研制,2021年美陆军决定加入这一项目,预计陆军型2026年部署。PHASER是雷神公司为美空军推出的同类竞争性产品,系统发射电磁高能脉冲,只需要1毫秒就可以破坏无人机的电子系统,目前正在沙特基地进行初样测试。美国Epirus公司研发的Leonidas固态微波武器发射功率270兆瓦,作用距离300米,2021年2月,其向美国防部展示并成功击落所有66 架无人机目标。

用无人机反制无人机,是有潜力的发展方向。伴随无人机技术的发展,用无人机来反制无人机,即“以机制机”的无人机猎杀已成为目前军用反无人机重要而有效的手段之一。一个方向是无人机作为平台,借助机载电子干扰、机枪、导弹、捕网或微波等一种或几种组合,甚至是投放无人机,打击目标无人机,任务完成后平台无人机安全返航;另一个方向是作为格斗型无人机,采用自杀式攻击方式。

无人机作为平台载机方面,美国洛马公司的莫菲斯集成了高功率微波设备,机载传感器锁定目标后辐射数千兆瓦微波,高效毁伤蜂群目标,已获美国防部认证,与其他防空系统进行联合调试;俄罗斯用无人机搭载自动霰弹枪,打造出“会飞的AK47”,能对无人机蜂群实施面状打击,而其狼-18无人机拦截器是一款高速机动的四轴无人飞行器,可释放3个捕网发射器捕获来袭无人机。无人机直接作为打击武器方面,美国在Coyote无人机基础上升级的Block 2系统采用动能或近炸方式直接杀伤敌方无人机;俄研发的空中布雷系统,利用柳叶刀自杀式无人机,凭借速度优势打击敌机;加拿大Aerial公司研制的无人机子弹是一种微型导弹和四旋翼飞行器的结合体,在锁定敌方无人机后,能够自行精确计算最佳飞行路线,通过追击和撞击杀伤无人机。

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美军试验毒刺便携式导弹

被动防御与主动进攻等间接反无人机策略也是必要手段。人造烟幕不仅可遮挡可见光,吸收红外、毫米波,还可使激光传输距离大大缩短,因此在无人机飞行方向上或重点目标附近采用多种手段定点、定位、定时施放烟幕可有效降低无人机侦察和打击效能,辅以各类地面充气类仿真伪装目标等被动防御也是反无人机的一种非常有效手段。而进攻是最有效的防守,现代局部战争敌方的无人机地面站基本上都在作战地域附近,应首选对其实施打击,毕竟攻击敌无人机地面站的效率几乎等同于消灭空中所有的无人机。

国外军用反无人机发展的启示

战略上高度重视,加大操作演练力度,争取实战检验。美国是最早制定反无人机战略的国家,美军建立了反无人机统一领导机构——陆军联合反小型无人机系统办公室(JCO),近年来每年都组织反无人机演习,2019至2021财年,美军平均每年投资近5亿美元用于反无人机研发与采购。美军欧洲司令部司令明确表示美军缺乏反无人机能力,为此美陆军间接火力保护项目(IFPC)将之前优先研发反RAM需求,改为将拦截无人机及巡航导弹作为第一阶段的优先作战需求。俄罗斯除加紧反无人机作战力量建设和新型武器研发外,也注重加强能力训练和实战检验。2017年,俄罗斯成立了全球首支反无人机电子战部队;2020年,反无人机作战机动分队开始担负战斗值班。从战略制定、机构设立、研发投入以及实战演习部署等多个方面都表明美俄已将军用反无人机作战作为赢得当前及未来战争的重要砝码,应该从战略上提升对反无人机装备研制及体系构建的重视,战术上高效协调统筹,把反无人机装备推送到战场进行实战检验,提升体系及各组成部分的能力。

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美陆军正在构建的一体化防空體系

紧盯无人机发展,构建反无人机系统指控核心和标准。随着无人机技术的扩散,以及包括战场实时侦察、察打一体、反辐射打击、诱饵欺骗等多种作战样式,及其打节点、瘫网络、群攻击、斩首领、除火力、断后勤等典型战术,未来无人机不会单打独斗,一定是大型、中小型和微型同时应用的体系作战模式。没有单一的武器系统能够完全对抗这种攻击体系,单层武器防御不能适应多种作战场景和提供足够的杀伤概率,因此需要研发各种软杀伤和硬杀伤武器,这些武器在统一的指挥控制系统协调下完成体系化拦截。美陆军正在构建的一体化防空体系中,包括了防空机枪、电磁干扰、激光、防空导弹等多种武器,而美军将集成战场指控系统(IBCS)作为其核心,要求所有的接入武器都要实现与其互联,保证体系的健壮性和可持续发展性;俄军近年来在逐渐强化多军兵种协同、多手段融合通用反无人机理念,实战中成功应用了“电子侦察干扰+火力拦截+烟幕掩护”新战法。制定反无人机指挥控制通用技术标准,实现反无人机系统互操作和新技术“即插即用”,不断提高反无人机系统的灵活性、可扩展性和兼容性。

补弱项降成本,构建五位一体的军用无人机拦截体系。面对无人机成本不断降低、无人机蜂群大量应用等新痛点,电磁干扰不可靠、防空枪炮精度不高、防空导弹弹药库容量有限以及较差的成本交换比等不利方面都需要弥补。一是要加大激光和微波类新概念武器的研制进展,未来激光和高功率微波必将成为反无人机的常规手段;二是作为保底手段的最可靠措施,防空导弹依然是各国发展的重点,但降低防空导弹成本迫在眉睫,即便是军费全球第一的美国也意识到这一问题,美陆军已要求承包商限价研制及交付其主导的防空体系中的防空弹药;三是要构建软硬结合、空地一体的反击体系,形成以早期预警、电磁金钟罩、防空硬杀伤、地面定向能和空中攻击无人机组成的“五位一体”反击敌无人机拦截体系。

责任编辑:陈晓芳

版权声明:法正 发表于 2022-06-22 20:40:47。
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