(江南机电设计研究所 贵阳 550009)
摘要:本文首先对无人机在军事领域的应用与反制手段进行概括,然后对无人机常见反制方式进行了对比分析,总结了弹炮、激光、微波、电子干扰四种常见的无人机反制方式,并对四种方式的优缺点进行了对比,并根据对比结果提出了软硬火力配合、弹炮光波扰协同抗集群的对策措施,为无人机反制提供参考。
关键词:无人机反制;弹炮;激光;微波;电子干扰
引言:由于无人机具有成本低、质量尺寸小、隐身性能好、无人员伤亡风险、适应性强等优点[1],在军事领域被广泛应用于情报收集、态势监视、饱和攻击、消耗对方防空火力等。随着无人机技术的进一步发展,无人机将更加深入融入进攻方打击体系,给防御方带来新的挑战。在反无人机作战过程中,不同的反制方式各有优劣、作战效果不同,本文将无人机常见反制方式进行对比分析,为有效应对无人机威胁提供参考。
1、无人机的应用与反制
在越南战争期间,无人机首次用于作战并主要用于情报侦察[2];在中东战争、科索沃战争、利比亚内战中无人机发挥了重要作用;俄乌冲突是高强度无人机攻防对抗的又一典型战例,俄乌双方频繁部署与使用各类型无人机装备,充分发挥无人机的长航时、低成本、可消耗等优势,对敌方目标进行侦察、袭扰与打击,俄乌冲突中无人机较好的融入了作战体系,发挥了一定的作战效能[3]。
目前,国内外无人机反制手段主要有直接摧毁、干扰阻断、拦截捕获和诱骗控制四类方法[4]。直接摧毁指通过弹炮、激光等手段直接破坏无人机的物理结构,使其失去作战效能;干扰阻断指通过使用各种干扰方式,使受干扰的无人机目标返航或迫降;拦截捕获指通过抓捕网、空中抓捕机构等各种抓捕手段捕捉无人机;诱骗控制指通过导航控制信号诱骗、无线电挟持等手段,控制无人机偏离目标航线或诱骗至错误地点,使其无法到达行动空域。
随着人工智能技术的不断应用,无人机正朝着集群智能蜂群化的方向发展,对无人机的反制难度将会不断增加,应对智能蜂群的饱和攻击,现有防空武器系统存在效费比低和难以拦截等问题,不同反制方式的综合使用或将提高反无人机作战效能。
2、无人机常见反制方式分析
(1)弹炮
弹炮是反无人机作战的重要手段之一,通过毁伤无人机物理结构,被击中的无人机直接损毁,该方式具有较强的毁伤能力,其打击效果良好,且技术成熟度高,是反无机作战中最直接有效的拦截方式。以俄乌冲突为例,火力拦截装备居于主导地位[5],俄军采用“道尔”防空武器系统、“铠甲”弹炮系统,乌军采用“毒刺”、“星光”便携式防空武器等对无人机进行拦截。但是针对微型、轻小型无人机,若用拦截轰炸机、战斗机等高价值目标的传统防空系统来反制无人机,则拦截成本高昂,拦截效费比过低,难以支撑长时间作战。
(2)激光
该方式通过激光器产生的强激光照射毁坏或者毁伤目标,激光毁伤可分为激光致盲与激光摧毁两种方式。激光致盲是利用激光能量使光敏元件失灵,所需能量较低;激光摧毁利用很高的激光能量烧毁目标,所需能量较高。高能激光对目标的毁伤机理主要包括光学效应、热学效应、力学效应和等离子体效应。战术激光有效射程约为数十公里,战略激光则可达数千公里,在无人机反制中,激光作用半径通常在十公里内即可满足需求。
激光武器系统将能量聚集到目标的一个点上,在数秒内即可毁伤目标,转换攻击目标仅需数秒,具有攻击速度快、火力转移迅速等优点,激光武器理论上只要电能充足就可持续发射,可持续作战能力强,不消耗弹药、效费比高。激光武器的缺点是不能全天候作战,受限于大雾、大雨、大雪,且激光发射系统属于精密光学系统,大气对能量的吸收、大气扰动引起的能量衰减、热晕效应、湍流以及光束抖动均会引起衰减,所以激光武器受大气严重影响。此外,激光武器跟踪瞄准难度大、作用距离相对有限[6]。
(3)微波
微波武器是一种定向能毁伤方式,利用其定向辐射的高功率微波束,通过极高的强度照射敌方目标,以击穿目标电子元件、烧毁目标电子设备,达到干扰或烧毁敌方目标使其丧失作战效能的目的,高功率微波也可用于杀伤敌方作战人员。高功率微波作为一种强电磁脉冲,其峰值功率一般在100MW以上、频率在1GHz~300GHz之间。
高功率微波发射的电磁脉冲功率大、角度宽,瞄准跟踪精度要求较低,具备大面积毁伤能力,可通过面扫对抗无人机蜂群;同时,高功率微波受气候影响较小,可实现远距离全天候作战;此外,若用相控天线阵,能快速重新瞄准目标,可长时间重复交替作战,从而使拦截成本降低,效费比提高。但是,高功率微波存在能量转换率不高、作用距离相对有限、附带杀伤大等缺点。
(4)电子干扰
电子干扰包括对无人机导航信号的压制与诱骗和对无人机测控链路的干扰压制。通过发射大功率干扰信号,对目标机的控制信号进行压制,可迫使无人机降落或返航;通过向无人机的控制系统发送虚假的位置信息,可诱导无人机偏离到错误地点。常见的无人机干扰设备有手车式、固定式和车载式
干扰装备。
电子干扰属于软杀伤,与硬杀伤武器相比,电子干扰范围较大,可以对一定方向角内或360度干扰来袭目标,由于电子干扰不产生破片和高能激光束,对周围设施和人员伤害较小,其附带损伤相对较小。但是,由于电子干扰是针对某一频段或频点进行干扰,若不能正确获取对方所用频率,很难实施有效干扰。同时,电子干扰实行无差别攻击,在其干扰频段内的己方装备也将会被干扰。此外,由于干扰没有造成对方无人机物理结构破坏或电子元件烧毁,在停止干扰后对方无人机可能复飞。
(5)无人机常见反制方式对比
无人机常见的反制方式对比如下表1。
表1 无人机常见反制方式对比
反制方式 | 优点 | 缺点 |
弹炮 | 直接破坏物理结构; 毁伤能力强、打击效果好; 技术成熟度高。 | 拦截成本高; 效费比低。 |
激光 | 直接烧毁目标; 攻击速度快、火力转移迅速; 可持续作战能力强; 不消耗弹药、效费比高。 | 不能全天候作战; 作用距离相对有限; 瞄准精度要求高。 |
微波 | 具备大面积毁伤能力; 受环境和气候影响较小; 瞄准跟踪精度要求较低; 不消耗弹药、效费比高。 | 作用距离相对有限; 附带杀伤大。 |
电子干扰 | 低成本,高可靠性; 具备范围干扰能力; 不消耗弹药、效费比高。 | 需正确获取对方使用频率; 停止干扰后无人机可能复飞。 |
3、结束语
从无人机运用于军事领域以来的几次冲突中可看出,无人机的使用越来越广泛,已逐渐融入打击体系,在军事行动中发挥着不可替代的重要作用,无人机将是未来防空战场的重要威胁,智能集群化的无人机蜂群将给防守方带来挑战,传统的弹炮直接拦截将过度消耗防空火力,难以应对进攻方体系化攻击,深入分析各种无人机反制手段的优缺点,充分利用好各反制方式的优点,通过软硬火力配合、弹炮光波扰协同抗集群消耗,提高反无人机作战效能,方能在未来防空作战中立于不败之地。
参考文献
[1]张静,张科,王靖于,等.低空反无人机技术现状与发展趋势[J].航空工程进展,2018,9(1):01-08,34.
[2]王海波,林久辉,李永涛.军用无人机的应用与发展趋势[J].科技视界,2014,2(15):113+137.
[3]杨佳会,朱超磊,许佳. 俄乌冲突中的无人机运用[J]. 战术导弹技术,2022(3):116-123.
[4]吴浩,徐婧,李刚. 无人机探测与反制技术发展现状及建议[J]. 飞航导弹,2020(9):89-95.
[5]任亚宁,刘大鹏,石新新. 火力拦截装备在反无人机作战中的应用现状与展望[C].2022年无人系统高峰论坛(USS2022)论文集,2022:52-57.
[6]李建华,赵全习,许伟,等. 激光反无人机作战需求分析[J].飞航导弹,2010(12):13-17.