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如何防御蜂群

  鉴于集群式无人机的低红外、低成本和高抗毁性等特点,使用地空导弹、空空导弹等高价值武器无异于大炮打蚊子,容易丢失目标且经济成本太大;使用高炮和便携式导弹尽管对单个近距离、低空、慢速目标拦截效果较好,但也不适合分布式作战的无人机集群。因此,干扰和打击方法必须具备低成本、大覆盖、高效能等优势。

  (一)实施多途径电子干扰,全面抑制无人机集群的作战威力

  无人机本身体积小、容量有限、抗干扰功能相对缺乏,其导航系统、电子侦察系统、通信系统和组网协同系统在受到强烈电磁干扰时很可能会部分失灵甚至彻底失效。

  定位、导航系统是无人机按预定路线飞行的保证。一般地,无人机在飞行时须依赖全球定位系统(GPS)和捷联惯性导航系统(SINS)实施定位和导航。但 GPS存在着信号强度弱、接收机响应能力不强等缺点。若GPS信号接收机被干扰,无人机只能依赖SINS导航,而SINS的累积误差往往会随着航程增加而迅速扩大,导致定位精度下降,甚至会使无人机偏离预定航线。

  无人机携带的任务载荷多为光电传感器和轻型合成孔径雷达。对光电传感器的干扰手段包括制导欺骗式干扰、测距欺骗干扰、致盲压制式干扰以及烟雾干扰等;对合成孔径雷达的干扰手段包括瞄准式噪声干扰和欺骗式干扰等。

  无人机集群同后方控制平台的通信通常有无人机与平台距离在视距之内的视距通信和在视距外的卫星中继通信两种方式。对于视距通信,可以使用多目标干扰、频率跟踪式干扰和全频段拦阻式干扰;对于卫星中继通信,只要破坏无人机发射端—上行链路—卫星转发器—下行链路—平台接收端的任一环节即可。

  无人机集群间通过一种子网络语言相互沟通、协调行动。通过发射合适的干扰信号可以扰乱这种内部通信,使其自乱阵脚,集群中的个体只能各自为战,集群战就退化为混战,作战效能也将大大折损。这种干扰甚至能在集群内部引起大规模碰撞毁伤等连锁反应,最终彻底摧毁整个集群。由于集群大都呈密集型分布,这种子网络语言可能会对甚高频(VHF)信号敏感。

  (二)利用定向能武器,实施瞬时高能打击

  1、激光武器

  激光武器利用激光固有的单色性、方向性和高能量密度等特点,具有直线攻击、瞬时打击、抗干扰能力强、作战效费比高等优势。高能激光照射到无人机上可以使机体升温、熔化或汽化,破坏机械结构或电子元件,从而毁伤无人机。2015年8月,波音公司在 “黑色标枪” (BlackDart)反无人机演习中,演示了 “紧凑型激光武器系统”的反无人机能力。该系统可通过中波红外传感器在 40千米的范围内识别、追踪地面和空中目标,激光波束可在37千米范围内聚焦。

  尽管如此,激光武器打击无人机集群还需克服很多困难:首先,激光能量转化效率低、光束功率密度小,未能实现 “即打即毁”杀伤能力;二是激光在大气传输中衰减较强,受天气影响较大,不具备全天候作战能力;三是目前激光武器的体积和重量大,机动性不强,难以跟得上灵活机动的机群;四是激光武器的波束太窄,一次只能攻击一个无人机目标。

  2、高功率微波武器

  高功率微波武器是一种具备软、硬多种杀伤效应的定向能武器,它可发射峰值功率在100兆瓦以上、频率在1~300吉赫之间的电磁脉冲,通过天线进入目标系统内部击穿和烧毁电子元器件,从而毁伤目标。与激光武器相比,微波武器的作用距离更远,受气候影响更小,攻击时只需确定大概指向,不必精确瞄准,易于火力控制。微波武器辐射出的大功率宽角度(多呈扇形或圆锥形)电磁波脉冲有大面积杀伤能力,可以充当盾牌防御整个集群。另外,由于发射波束具备一定的方向性,可避免对己方电子设备造成毁伤。雷声公司近年来持续为美国陆军开展陆基高功率微波(HPM)武器的演示验证,其演示样机安装在6米的容器内,它以高功率磁控管为基础,配备了用于目标跟踪与引导提示的火控雷达,可实现空中全覆盖。2013年,该系统在美国陆军火力卓越中心成功验证对抗多架无人机的能力。

  (三)发展 “幕”型拦截武器,提升无人机捕杀效能

  “幕”型武器发射之后在较大空间分散成幕状结构组织,可由地基或空基平台发射,是拦截和毁伤高密度、轻质量无人机集群的高性价比武器。

  几年前,DARPA曾评估一种称为 “快速捕获无人机或使无人机失能”的小型空中防御概念武器,这种武器采用携带红外近距离传感器的管型发射装置,可喷射出泡沫或网罩,而网罩的导电碳纤维能够使无人机的通信系统失灵。开放工厂公司研制生产的SkyWall100小型无人机拦截系统也属于这一类武器,该系统作用范围为100米,由肩扛式发射筒和拦截网弹组成,发射筒配有光学智能瞄准仪,拦截网发射后在空中形成大覆盖面,包裹目标无人机并使其失去动力。

  (四)依托制空优势,有人战机空中摧毁无人机集群

  尽管近年来无人机技术取得了长足进步,无人机装备也从单纯地监视侦察发展到携带 “地狱火”导弹执行地面攻击,甚至诞生了可执行多种任务的无人作战飞机,但制空能力弱还是所有无人机的通病。凭借高机动性和灵活性,有人战斗机可利用机炮等机载武器肆意猎杀无人机集群。此外,有人战机还可以利用机上电子对抗设备对无人机集群进行干扰,用 “幕”型武器取代空空导弹来提高拦截概率和效费比。

  (五)以雷达诱饵实施诱骗,抵消无人机集群威胁

  由于无人机集群的打击对象主要是以雷达为主的一体化防空系统,因此可采用雷达诱饵抵消威胁。雷达诱饵主要有制式干扰诱饵、废旧雷达诱饵以及同频接力诱饵三种。制式诱饵是指在雷达附近分置一个或多个与雷达发射信号特性相同的制式干扰源,当无人集群来袭时,雷达指挥控制中心可统一控制,利用闪烁、两点源相参干扰诱骗和多点源非相参干扰诱骗等方式,使集群无法精确跟踪雷达信号;利用废旧雷达诱饵,是指使用置于假阵地的废旧雷达模拟作战雷达的电磁辐射特征,用假信号引诱敌无人机集群偏离正确目标;同频接力诱饵即利用多部雷达接力交替工作,使集群难以持续跟踪某一部确定雷达,从而抵消其探测、干扰和打击能力。

  集群式无人机作战将动物界的集群行为与小型无人机系统相结合,集数量多、灵活弹性、分布式打击、抗毁伤和低成本优势于一体,是一种改变游戏规则的新型作战威胁。为及时发现这种威胁,可通过远程—中程—近程分层放置、双—多基地分布式部署、空—地组网协同等方案建立起完备的雷达预警体系,并开发微波光子雷达等具备颠覆性潜力的雷达探测技术和装备;为有效反制这种威胁,应对无人机集群开展广泛的电子软杀伤攻击,借助组网雷达或废旧雷达实施诱骗,使用有人战机空中拦截和摧毁,并开发 “幕”型武器和定向能武器 (特别是高功率微波武器)等具有大覆盖、宽角度、定向攻击能力的武器系统。

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