外軍定向能防空武器——反無(wú)人機(jī)蜂群的殺手锏
時(shí)間: 2023-04-26 20:47:04
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，世界主要軍事強(qiáng)國(guó)為了強(qiáng)化其在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中的非對(duì)稱作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)防預(yù)算受限的大背景下，提出蜂群無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)概念，并且通過(guò)有計(jì)劃、有組織地發(fā)展成本較低、便于制造的無(wú)人機(jī)技術(shù)項(xiàng)目，不斷將理念付諸實(shí)踐，將紙面威脅變成現(xiàn)實(shí)威脅。在應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群威脅過(guò)程中，傳統(tǒng)防空體系受到武器系統(tǒng)自身?xiàng)l件限制，在目標(biāo)攔截?cái)?shù)量上存在嚴(yán)重不足，防御體系的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離、有效攔截時(shí)間被大大壓縮，攔截目標(biāo)能力被極大降低，在抗擊作戰(zhàn)中面臨耗不起、看不見(jiàn)、探不到、打不著的尷尬局面。在此背景下，研究以高能激光武器、高功率微波武器等為代表的定向能防空武器抗擊無(wú)人機(jī)蜂群，將有效提升防空體系的反應(yīng)速度、攔截目標(biāo)密度、最大攔截目標(biāo)數(shù)量，滿足未來(lái)防空作戰(zhàn)需求。1 無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)特點(diǎn)無(wú)人機(jī)蜂群是指在操控人員的指揮或監(jiān)督下，通過(guò)自主組網(wǎng)遂行統(tǒng)一作戰(zhàn)任務(wù)的一群小型無(wú)人機(jī)。構(gòu)成蜂群的無(wú)人機(jī)可以是相同或不同的。組群方式可以是主從型或無(wú)中心的。2019年，胡賽武裝僅出動(dòng)10架無(wú)人機(jī)，便癱瘓了沙特一半的石油加工產(chǎn)業(yè)， 世界石油市場(chǎng)也為之動(dòng)蕩不安。2020年，阿塞拜疆運(yùn)用無(wú)人機(jī)蜂群戰(zhàn)術(shù)，在24 h內(nèi)便摧毀亞美尼亞130輛坦克、20個(gè)火箭發(fā)射系統(tǒng)、64部武裝車輛、25個(gè)防空導(dǎo)彈系統(tǒng)以及其它軍事目標(biāo)，為最終戰(zhàn)爭(zhēng)勝利創(chuàng)造了條件。較之傳統(tǒng)大型、高價(jià)值、高效能無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)，無(wú)人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)規(guī)模更龐大，已從簡(jiǎn)單的單型單架單批過(guò)渡到單型多架集群，并趨向于多型多架蜂群。其作戰(zhàn)任務(wù)更多元，已從單一偵察過(guò)渡到察打一體，并趨向于多任務(wù)融合，這對(duì)當(dāng)下防空體系的威脅也更加現(xiàn)實(shí)和緊迫。1. 1 突防能力較強(qiáng)無(wú)人機(jī)故有的隱身能力可以降低對(duì)手的發(fā)現(xiàn)概率，能夠以其較小的體積、隱形化的外觀設(shè)計(jì)、低噪聲的飛行狀態(tài)，在雷達(dá)、聲、光、紅外方面的特征均較弱，這將直接導(dǎo)致防守方預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)和反應(yīng)時(shí)間被大大壓縮。其隱蔽快速的機(jī)動(dòng)方式可以規(guī)避對(duì)手的首輪打擊。作戰(zhàn)初期，無(wú)人機(jī)由陸基或空基平臺(tái)秘密運(yùn)送到防區(qū)外特定區(qū)域進(jìn)行集中投放，在短時(shí)間內(nèi)展開(kāi)形成戰(zhàn)斗隊(duì)形后，便可對(duì)敵方縱深進(jìn)行低空、超低空突防，能夠確保在對(duì)手有所反應(yīng)之前完成作戰(zhàn)任務(wù)。其主佯結(jié)合的突防手段可以抑制對(duì)手的抗擊效果。突防進(jìn)程中，通過(guò)有意識(shí)地加入大量誘餌蜂群，可以實(shí)現(xiàn)阻塞和消耗對(duì)手的探測(cè)、火力等多個(gè)信道，為已方突擊蜂群完成作戰(zhàn)任務(wù)創(chuàng)造條件。1. 2 任務(wù)復(fù)雜多樣（1）分布式的探測(cè)監(jiān)視，即將各型不同的雷達(dá)、紅外、可見(jiàn)光探測(cè)設(shè)備和傳感設(shè)備安裝到無(wú)人載機(jī)上，并廣泛分布到戰(zhàn)場(chǎng)的各個(gè)角落，可對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、全方位、大范圍、高精度的偵察和監(jiān)視。（2）全頻段的電磁壓制，可攜帶電磁干擾設(shè)備、電磁脈沖彈、反輻射彈等，對(duì)敵實(shí)施全時(shí)、全頻的干擾、壓制、欺騙、毀傷，為后續(xù)任務(wù)蜂群提供掩護(hù)。（3）飽和式的集群攻擊，以集群智能為依托，形成多個(gè)突擊編隊(duì)蜂群，通過(guò)多點(diǎn)、多次、快速打擊，以戰(zhàn)場(chǎng)局部的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)換取軟/硬目標(biāo)的突襲成功率。（4）多樣化的協(xié)同作戰(zhàn)，包括蜂群內(nèi)部協(xié)同和有人/無(wú)人協(xié)同，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、整體聯(lián)動(dòng)的體系效應(yīng)。（5）立體化的保障支援，通過(guò)火力引導(dǎo)、物資彈藥補(bǔ)給、戰(zhàn)場(chǎng)氣象監(jiān)測(cè)、通信中繼等，為其它任務(wù)單元提供及時(shí)、精確、有力的保障。1. 3 作戰(zhàn)效費(fèi)比高（1）從自身價(jià)格來(lái)說(shuō)用于蜂群作戰(zhàn)的微/小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格介于1 000~10 000美元之間，相較于傳統(tǒng)防空導(dǎo)彈動(dòng)輒上百萬(wàn)、上千萬(wàn)的價(jià)格，制造成本相對(duì)較低，再加上其可回收的特性，循環(huán)利用的價(jià)值較高。（2）從制造方式來(lái)說(shuō)依靠市場(chǎng)上成熟的3D打印技術(shù)、集成芯片技術(shù)，可以在短時(shí)間制造成百上千架微/小型無(wú)人載機(jī)，形成較大規(guī)模的作戰(zhàn)力量，時(shí)間成本較低。（3）從升級(jí)方式來(lái)說(shuō)在人工智能技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)的支持下，通過(guò)算法迭代和遠(yuǎn)程空中下載技術(shù)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程持續(xù)升級(jí)和成長(zhǎng)，維護(hù)成本較低。（4）從戰(zhàn)損率來(lái)說(shuō)無(wú)人機(jī)蜂群可以替代有人突襲兵器在情況不明、危險(xiǎn)性高的區(qū)域執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，確保人員傷亡率處于較低水平的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)敵高價(jià)值防空武器的消耗。2 定向能防空武器對(duì)抗無(wú)人機(jī)蜂群的可行性分析定向能武器是指利用定向發(fā)射的電磁波束、高能激光束、高能粒子束直接攻擊目標(biāo)的武器。定向能防空武器則是專門用于防空作戰(zhàn)的定向能武器，包括高能激光防空武器和高功率微波防空武器。高能激光防空武器主要運(yùn)用激光的熱效應(yīng)達(dá)到摧毀目標(biāo)的目的，其原理類似于放大鏡聚光取火，即使用高能激光對(duì)目標(biāo)點(diǎn)狀區(qū)域進(jìn)行小范圍持續(xù)照射，當(dāng)能量達(dá)到一定閾值后在目標(biāo)上產(chǎn)生二次效應(yīng)（包括爆炸、碎裂、熱損等），從而實(shí)現(xiàn)擊傷、擊毀來(lái)襲空中目標(biāo)。高功率微波防空武器則主要運(yùn)用微波的場(chǎng)效應(yīng)和熱效應(yīng)，其原理與雷擊對(duì)電子設(shè)備的損害原理類似，即向目標(biāo)定向發(fā)射微波射束，通過(guò)“前門”和“后門”兩個(gè)途徑將能量耦合到目標(biāo)內(nèi)部，并對(duì)目標(biāo)內(nèi)部重要傳感器、關(guān)鍵電子元器件進(jìn)行破壞，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)整體毀壞和毀傷。使用定向能防空武器抗擊無(wú)人機(jī)蜂群目標(biāo)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在4個(gè)方面。2. 1 實(shí)施信息對(duì)抗（1）手段更全定向能防空武器作為介于電子對(duì)抗武器和火力攻擊武器之間的新概念武器，可以綜合采取軟干擾和硬破壞相結(jié)合的手段，對(duì)蜂群實(shí)施隱蔽打擊或者戰(zhàn)略外逼，為奪取制信息權(quán)創(chuàng)造條件。（2）范圍更大當(dāng)下，高能激光防空武器的輸出功率可達(dá)到數(shù)百千瓦級(jí)別，其軟殺傷的作用距離可達(dá)到100 km，而高功率微波防空武器的輸出功率可達(dá)到吉瓦級(jí)別，作用距離可達(dá)到300 km。（3）效果更好光電偵查蜂群的態(tài)勢(shì)感知能力需要大量的光電傳感設(shè)備作為支撐，而這些設(shè)備極易受到激光產(chǎn)生的熱噪聲和電磁噪聲的干擾，這使得高能激光防空武器成為抗擊此類蜂群的有效裝備之一。而電子偵察/電子戰(zhàn)蜂群的偵察接收設(shè)備由大量精密電子元器件構(gòu)成，這將給高功率微波防空武器遠(yuǎn)距離抗擊此類蜂群創(chuàng)造了條件。2. 2 彌補(bǔ)低空近程盲區(qū)（1）看得更細(xì)由于無(wú)人機(jī)飛行高度低、飛行速度慢、雷達(dá)散射截面（RCS） 較小、電磁信號(hào)弱，傳統(tǒng)防空武器在抗擊過(guò)程中存在發(fā)現(xiàn)不了、發(fā)現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)、目標(biāo)性質(zhì)無(wú)法確認(rèn)、無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定跟蹤等一系列問(wèn)題，而定向能防空武器通過(guò)綜合運(yùn)用雷達(dá)、聲光、紅外等各領(lǐng)域探測(cè)信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。（2）防得更密定向能防空武器不僅有高能激光的點(diǎn)殺傷，還有高功率微波的面覆蓋，能在低空近程區(qū)域形成更緊密的攔截網(wǎng)，進(jìn)而有效應(yīng)對(duì)反輻射無(wú)人機(jī)蜂群的壓制（SEAD） 和毀傷（DEAD） 行動(dòng)。（3）效率更高相比于有人航空器，無(wú)人機(jī)蜂群更加依賴于高敏傳感器和無(wú)線通信設(shè)備，其飛行高度越低、密度越大，則導(dǎo)航和控制系統(tǒng)越容易受小擾動(dòng)的影響。在此情況下，定向能防空武器只要對(duì)其稍微施加影響，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂群的硬殺傷目的。2. 3 抗擊飽和攻擊（1）“彈藥”更多定向能武器的“彈藥”來(lái)自于電源系統(tǒng)，其“海量彈倉(cāng)”較之傳統(tǒng)防空武器的彈藥來(lái)說(shuō)，具有獲取方便、易于存儲(chǔ)、危險(xiǎn)性低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)射過(guò)程中沒(méi)有重新裝填的時(shí)間限制，具備快速多次發(fā)射能力。（2）反應(yīng)更快定向能武器系統(tǒng)發(fā)射的激光或微波均以光速傳播，其跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)無(wú)需額外計(jì)算預(yù)計(jì)攔截路線，基本可以實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)即打擊，加之其“彈藥”是沒(méi)有質(zhì)量的能量態(tài)，火力轉(zhuǎn)移更方便、更快捷。（3）成本更低典型定向能武器一次發(fā)射消耗的電量不足2度，折合成使用成本大約在1美元左右，而以1美元的代價(jià)換取超過(guò)自身價(jià)值1千余倍的無(wú)人機(jī)顯然相當(dāng)劃算。2. 4 避敵自衛(wèi)反擊（1）安全性更高傳統(tǒng)防空導(dǎo)彈在發(fā)射后存在被蜂群自帶的自衛(wèi)設(shè)備干擾、欺騙或擊毀的風(fēng)險(xiǎn)，但定向能射束除了存在熱暈、衍射、散射造成的能量削弱外，目前條件下在其攻擊路線上還無(wú)法被攔截，其可靠性更強(qiáng)。（2）隱蔽性更好攻擊時(shí)除了具有無(wú)聲的特性之外，還兼具不可見(jiàn)的特性。微波武器很好理解，激光武器則是因?yàn)榧す獾牟ㄩL(zhǎng)可以從不可見(jiàn)的紅外光到可見(jiàn)光的波長(zhǎng)不等，如果使用特殊的濾光片，可以通過(guò)改變波長(zhǎng)輸出高能量且不可見(jiàn)的紫外線。（3）機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)定向能防空武器系統(tǒng)較之傳統(tǒng)防空武器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)體積更小、集成度更高、機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中作戰(zhàn)，戰(zhàn)場(chǎng)生存能力顯著提高。3 發(fā)展現(xiàn)狀3. 1 美國(guó)方面美國(guó)在加大無(wú)人機(jī)研發(fā)以確保其領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，越來(lái)越重視開(kāi)展反無(wú)人機(jī)蜂群項(xiàng)目的研發(fā)和試驗(yàn)。自2002年以來(lái)，美國(guó)國(guó)防情報(bào)局每年都要秘密進(jìn)行1次名為黑色飛鏢的反無(wú)人機(jī)試驗(yàn)。2010年，美軍首次進(jìn)行用于戰(zhàn)術(shù)防空的激光武器系統(tǒng)試驗(yàn)，成功擊中3 km外飛行時(shí)速超過(guò)300 km/h的4架無(wú)人機(jī)。2014年，美軍將改進(jìn)后的33 kW光纖激光武器（LaWS）部署在龐塞號(hào)軍艦上，成功擊落掃描鷹無(wú)人機(jī)。2019年，雷錫恩公司研制的移動(dòng)式高能激光系統(tǒng)（HEL） 可探測(cè)、識(shí)別、跟蹤無(wú)人機(jī)并與之交戰(zhàn)，在演示過(guò)程中取得了擊落45 架無(wú)人駕駛飛行器和無(wú)人駕駛飛機(jī)的戰(zhàn)績(jī)。到目前為止，美軍高能激光武器已經(jīng)形成攻擊近程無(wú)人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)能力，并呈現(xiàn)出小型化、輕型化、節(jié)能型的發(fā)展趨勢(shì)。2015年之前，美國(guó)并不重視高功率微波技術(shù)，但自2015年美國(guó)開(kāi)始大力推進(jìn)定向能技術(shù)發(fā)展，情況才有所改變。2016年，美國(guó)雷錫恩公司研發(fā)相位器高功率微波反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)短短2年時(shí)間，便在美國(guó)陸軍卓越火力中心完成了反無(wú)人機(jī)演示驗(yàn)證，不僅展示了單次射擊殺傷多個(gè)目標(biāo)的能力，更取得了擊落33架無(wú)人機(jī)的優(yōu)異成績(jī)。2019年，美國(guó)空軍展示了THOR微波武器系統(tǒng)，該系統(tǒng)以錐形發(fā)射電磁波的方式，能夠同時(shí)擊中多架次無(wú)人機(jī)，其結(jié)果也表明該系統(tǒng)適用于攻擊無(wú)人機(jī)蜂群。3. 2 俄羅斯方面在繼承大量蘇聯(lián)定向能武器研究成果的基礎(chǔ)上，俄羅斯積極拓展理論研究和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，先后開(kāi)發(fā)并裝備了多種型號(hào)定向能防空武器系統(tǒng)，極大地增強(qiáng)了其傳統(tǒng)防空體系作戰(zhàn)水平。2015年，俄羅斯KRET 公司推出的Krasukha-2 車載高功率微波干擾系統(tǒng)，集成度高，主要針對(duì)美軍的E-3預(yù)警機(jī)和S 波段裝備系統(tǒng)。最新型號(hào)Krasukha-4系統(tǒng)可對(duì)E-8C監(jiān)視機(jī)、捕食者無(wú)人機(jī)、全球鷹無(wú)人機(jī)和長(zhǎng)曲棍球偵察衛(wèi)星進(jìn)行干擾。兩型裝備在聯(lián)合使用的情況下，可覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個(gè)無(wú)人機(jī)蜂群目標(biāo)，其不俗的作用效能已在烏克蘭沖突和敘利亞戰(zhàn)爭(zhēng)中得到證明。2018年，俄羅斯推出的新一代定向能激光武器系統(tǒng)佩列斯韋特（Peresvet） 可以攔截包括無(wú)人機(jī)、巡航導(dǎo)彈和低空飛行的戰(zhàn)斗機(jī)等目標(biāo)。據(jù)證實(shí)，該系統(tǒng)已正式應(yīng)用在敘利亞戰(zhàn)場(chǎng)，這標(biāo)志著俄羅斯激光武器已邁向?qū)崙?zhàn)化應(yīng)用階段。3. 3 其他軍事大國(guó)較之美、俄兩個(gè)大國(guó)，國(guó)外其他幾個(gè)軍事大國(guó)在本領(lǐng)域的研究還有一定的差距，但對(duì)該問(wèn)題的重視程度卻有過(guò)之而無(wú)不及。特別是在地區(qū)動(dòng)蕩、局勢(shì)惡化的背景下，研究如何運(yùn)用新理念、新裝備應(yīng)對(duì)和解決新問(wèn)題、新威脅已經(jīng)成為各國(guó)軍隊(duì)當(dāng)下首要面對(duì)的問(wèn)題。2012年，德國(guó)萊茵金屬公司使用50 kW的高能激光器擊落2 km以外的無(wú)人機(jī)。2018年，英國(guó)BAE系統(tǒng)公司在美國(guó)海軍水面艦艇協(xié)會(huì)2018年年會(huì)上，展示了一款可以攔截?zé)o人機(jī)的艦載高功率微波近程防御系統(tǒng)。鑒于定向能防空武器的重要應(yīng)用前景，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、以色列、澳大利亞等國(guó)都在花大力研制，也都各有側(cè)重，但總體上仍處于技術(shù)發(fā)展向戰(zhàn)場(chǎng)運(yùn)用的過(guò)渡階段。