浅析定向能武器在要地防御反无人机集群中的应用

无人机技术快速发展与普及,低空无人机、无人机蜂群加速出现。微小型无人机快速发展,可进行任务规划、自主导航、精确定位悬停等,其成本低廉价格便宜,为恐怖活动和军事行动提供了新的手段。2016年10月,美军使用3架F/A-18战斗机成功投放103架山鹑微型无人机,标志着微型蜂群无人机军事应用取得重大进展。

浅析定向能武器在要地防御反无人机集群中的应用

无人机对要地防御带来新的威胁

国际上已发生多起和平时期无人机闯入核心要地事件。核心要地和关系国计民生的重要场地已发生多次小型无人机非法侵入事件,如美国五角大楼和白宫,法国核电站、日本首相官邸、韩国青瓦台等都出现多起无人机擅入事件;携带简易爆炸装置和侦测装置的小型无人机已经被恐怖分子推向了恐怖活动的第一线。近年来,我国重要政治经济中心、军事基地、大型活动现场等核心要地也多次出现无人机非法闯入事件。2018年8月4日,一架载有爆炸物的无人机突袭了委内瑞拉总统演讲现场,在飞至总统演讲台附近爆炸,近百名士兵慌忙四散逃生,造成多人受伤。2021年11月7日凌晨,伊拉克首都巴格达“绿区”内的总理官邸遭无人机袭击。

国际战场已存在无人机集群攻击要地的作战案例。2018年1月6日凌晨,俄罗斯驻叙基地遭到了无人机集群攻击,13架无人机(每架携带10枚炸弹)从50km外起飞,经远程遥控分别对俄罗斯驻叙赫梅米姆空军基地和塔尔图斯港补给站进行了突袭,展示了无人机蜂群技术的巨大作战力,这给要地的低空防御敲响了警钟。此次事件代表了低成本无人机集群化作战的趋势,成为无人机集群走进战场的标志性事件。2019年1月10日,也门胡塞武装在该国南部拉赫季省使用无人机攻击了政府军的阿纳德空军基地,此次袭击造成总参谋长和军事情报部门负责人在内的数名高级官员受伤,多人死亡。

小型无人机集群对抗难。类似攻击俄驻叙基地的无人机成本低廉,所需的技术门槛不高,在公开市场上可大批量购得,通过简单改装就可以使无人机携带小型爆炸装置,对目标进行火力打击或自杀式袭击,易于大规模使用。这些无人机采用低空或超低空飞行,几何尺寸小、雷达散射截面小、红外的特征弱,加上复杂的环境和地物遮挡等因素,难以发现和拦截。传统采用的防空导弹、火炮、机枪等常规硬杀伤武器可在一定程度上完成反无人机任务,但存在弹仓有限、效费比低等问题,且不适于和平时期核心区域活动的防护。国际上正在发展的GPS定位干扰、通信与遥控链路干扰等电子战手段,也存在易干扰友军、对抗干扰型无人机效果较差等劣势。国家迫切需要应用新质作战力量来解决无人机蜂群的现实威胁。

定向能武器的特点与发展现状

定能武器具有光速攻击等重要特点

以强激光、高功率微波等为代表的定向能武器因其独有的特点和能力,非常适合用于低空、超低空战场的防御。

强激光武器通过发射激光远距离照射飞行器,在目标表面沉积,直接或间接烧蚀其传感器、组成结构、动力系统、飞控或驱动部件,使其失去飞行能力而坠毁。强激光武器具有光速攻击(发现即摧毁)、作战隐蔽、弹仓容量大、火力转移迅速、抗电磁干扰、附带损伤小、单发拦截成本极低(效费比高)等特点。

高功率微波武器发射电磁脉冲可通过耦合等进入并扰乱无人机飞控等控制系统或损伤其无线电接收机,最终使无人机失控或坠毁。高功率微波武器仅消耗电能,能在1秒内产生杀伤效果,杀伤区域大,可对多架次、多批次目标进行面杀伤,是对抗无人机蜂群攻击的利器。

美国已经开展定向能武器反无人机集群的演示试验

据雷声公司网站3月20日报道,美国陆军在俄克拉荷马州西尔堡的美国陆军火力卓越中心(Army Fires Center of Excellence)举行了名为“机动火力综合试验”(Maneuver Fires Integrated Experiment,MFIX)的演习,雷声公司利用其先进的高功率微波武器和高能激光武器击落了45架无人机。其中高功率微波武器(HPM)与多个无人机群作战,击落了33架无人机,每次可击落两到三架无人机。

我国已经公开报道多种定向能武器系统

自2014年我国官方媒体正式报道“低空卫士”激光系统以来,多种万瓦级激光系统已经公开于大众视野,亦有出口外贸型激光系统在国际防务展上多次展示。

构建以定向能武器为核心的要地防御反无人机集群体系认识与思路

已知的各种对抗无人机蜂群的处置手段各有优缺点。导弹和高炮的拦截概率低、反应速度慢、附带损伤严重、费效比极低,对GPS定位干扰的装备成本低、对周围环境影响较大,无人机易采用抗干扰措施、干扰后无人机的行为状态严重依赖无人机厂家的控制策略,对遥控链路干扰的装备成本低、对自主飞行模式无效、无人机易采用抗干扰措施,网弹或网捕实时性较差、拦截距离短、控制要求高、控制距离短。激光是已知最有效的最后一层直接杀伤手段,但也存在装备成本高的弱点,高功率微波也存在装备成本高、可能具有附带杀伤等弱点。

为了有效对抗无人机蜂群威胁,可以采用体系性对抗思路,以定向能,特别是激光手段为保底,建立集多种探测监视、拦截处置和智能指挥于一体的综合防御体系。远近搭配、软硬结合,实现对无人机蜂群的有效防御。

要地防御反无人机蜂群体系构成

要地防御反无人机蜂群体系由指挥控制、侦察探测、拦截处置三方面系统构成。

在侦察探测手段方面,从研究与应用情况来看,采用雷达搜索+光电探测的复合侦测手段,可实现对低慢小航空器的有效侦测,并实现与激光搜索跟踪系统的有效衔接。其中雷达搜索对小尺寸目标分辨率高,跟踪识别能力强,可用于实现大区域的目标来袭告警。光电探测采用中、长波,红外、可见光多波段探测,分辨率高,实现告警目标的识别、确认和取证。同时可根据实际情况融合新兴的技术手段,综合使用雷达、光电、声、频谱分析等多种体制的探测装备,充分发挥不同体制探测装备的优势,并对多平台、多体制传感器的情报信息进行融合处理,形成统一的空中综合态势图。

在拦截处置手段方面,以激光、高功率微波拦截为主,还可与其他处置手段衔接融合。装备的种类和数量及技战术能力可根据实际的场地和防御范围大小等进行相应的增减以适配。以某要地防御为例,针对典型小型无人机系统,采用分层防御的思路,探测覆盖核心区5公里以内范围,高功率微波拦截覆盖4公里,激光拦截覆盖3公里远。多种手段叠加可以实现对有意无意目标、加固防护目标、一定批次目标的有效分层拦截和摧毁。高功率微波可以快速批量拦截处置掉目标,对于极端加固等特殊目标在靠近核心区后,激光可以实现硬摧毁。

作战流程主要分为三个阶段:预警阶段、决策阶段和拦截阶段,防御系统在自身预警探测系统以及外部预警信息的综合判断下发出预警,智能指控系统对目标进行识别及威胁等级判断并上报处置建议,在上级指控决策或在本级指控有授权的情况下进行火力分配对目标进行拦截处置,然后进行效能评估、火力转移或结束战斗。

定向能武器效能预估

按照体系建设思路,针对某核心基地区域,综合配置固定式和车载机动式组合,考虑一定的火力覆盖重叠,可以对保护区域实施100%覆盖,处置目标包括固定翼/多旋翼无人机、航空模型、空飘气球、孔明灯等多种类型。可有效应对单批达到数十架无人机的多方向攻击。

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