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无人机突防与反突防技术发展综述

2021-11-25 11:08:25来源:中国电科14所 作者:深无协 点击次数:3802次字号:|
本文将对无人机的突防与反突防技术的现状及发展趋势进行总结性论述。
      9月,在葡萄牙举行的北约“认知环境图-海上无人系统21”(REPMUS21)演习中,美国成功演示了美洲狮(Puma)3无人机和弹簧刀(Switchblade)300巡航导弹的协同能力。韩国防部于9月29日宣布,计划在2027年前为韩国武装部队增购1000架无人。10月6日,波音子公司Insitu宣布已开发出通用型无人机Integrator,并装备最先进的雷达系统。10月上旬,雷声公司使用郊狼拦截无人机成功击败了无人机蜂群,展示了其无人机和雷达技术在反无人机系统作战中的应用。未来无人机将越来越密集的应用于战场中,其突防与反突防方式也将日益丰富,本文将对无人机的突防与反突防技术的现状及发展趋势进行总结性论述。  

 一、发展历程  

      军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等,可用于战场火力部署侦察、军力调动监视、边境巡逻、定位校射、运输救援、毁伤评估、中继通信、电子对抗、防空制空及精确打击等,靶机可作为火炮、导弹的靶标。  

  图1:军用无人机的用途分类  

      空中无人作战系统的发展大致经历了靶机、一次性自杀式无人机、无人侦察机、察打一体无人机和无人作战飞机等阶段,如图2所示。  

   图2:无人机发展历程  

二、无人机的突防  
      无人机包括大、中、小型无人机,根据型号、成本、载荷的不同,其突防方式也不同。大型无人机的突防与有人机的突防有类似之处,如低空、超低空突防,隐身突防,高速突防,此外,现代无人机的突防会更加注重干扰突防的利用。对于价格更便宜、实惠的中小型无人机,更便于实现自杀式突防和饱和突防。下表给出了无人机典型突防手段及其主要特征。  

  表1:无人机典型突防手段  

        在无人机载武器方面,未来的大中型无人机必将朝着察打一体、高生存性的方向发展,各国均开展了无人机载武器的研究。为节约成本,尽快形成战斗力,一方面,将现有有人机载弹药系统直接或改进后配装于无人机;另一方面,根据无人机本身的特殊性与作战使用要求重新研制相关弹药。  
        美国几种典型在役主战无人机主要配装小型导弹或炸弹。由于其当前主要的作战应用是对地攻击,所以当前主要武器是空地导弹和炸弹,如:  
        AGM-114海尔法导弹、AGM-65幼畜空地导弹;  
        航空制导炸弹,如GBU-38JDAM联合直接攻击炸弹、SDB小直径炸弹、GBU-12宝石路激光制导炸弹、GBU-69/BSGM等;  
        航空火箭弹,如九头蛇-70火箭弹;  
        轻型子弹药,如毒蛇攻击子弹药、LOCAAS低成本自主攻击系统等;  
        机载布撒器WCMD,如BLU-108等。  
        俄罗斯的大中型无人机上均可携带高性能反舰导弹和航空炸弹,从而对他国的大型舰艇实施反舰作战。空天军S-70猎人无人机可实现光电、电子侦察、雷达探测与攻击,可与Su-57实现A射B导的联合作战;俄组建的阿提乌斯海军无人机航空大队,搭载了Kh-35U反舰导弹。  
        未来,军用无人机发展大致呈现9种趋势:察打一体化、滞空长时化、结构隐身化、微小型化、高度智能化、综合集成化、使用协同化、作战网络化、装备系列化。  
        1)无人机逐渐隐身化、微小化,且探测环境复杂。在外型方面,随着纳米复合材料、智能蒙皮结构等前沿技术的突破,小型化、微小型化将成为无人机未来的发展趋势,这将会导致信噪比低,回波信号极易被杂波淹没。另一方面,针对各探测手段无人机采用了复合材料、防红外反射技术等实现隐身化,将大大增加探测难度。  
        2)无人机侦察-防御-攻击一体化,作战效能成倍提高,增加了防空系统的难度。近年来,无人机逐渐发展为侦察、防御、攻击一体化,能够实现多角色功能转换,给目前的反无人机系统带来了极大挑战。  
        3)无人机系统信息处理高速化、智能化,信息传递多样化,传感器系统综合化,增大了反侦察和干扰的难度。为增强无人机通信效率和抗干扰能力,在其内部还安装了高速信息处理机,信息处理速度得到很大提高。为了提高无人机的探测侦察能力,许多无人机安装了由雷达、红外等多种异类传感器构成的传感器系统,可进行准确的态势感知,综合化水平越来越高。  
        4)无人机使用协同化,作战网络化。相比于单个无人机,集群无人机不仅作战效能高、灵活性强、而且作战成本可控、效费比高,近年来已成为各军事强国争先研究的一种新型作战样式。战场上,集群攻击将使得作战成本极不对称,效费交换劣势明显。凭借系列化、模块化特性,无人机作战易于实现网络化,协同化,比如美国的小精灵计划。而随着复眼战术、蜂群策略逐步完善,未来将出现更多的作战样式。  
三、无人机的反突防  
        随着无人机威胁度的增大,美俄等国家都在致力于发展实用、高效、可靠性高的反无人机手段,包括常规的防空导弹、火炮,无线电干扰、微波/激光武器、微型导弹以及无人机群对抗无人机群等。不同手段适应于不同的无人机对抗场景。  
        针对大中型无人机体积大、防御能力强的特点,其防御手段与常规有人机类似,需要利用防空导弹或者近程防空武器进行打击,或新型武器如高能激光武器、高能微波武器和电磁轨道炮等;电子对抗方式也与有人机类似,可采用综合电子战系统。  
        针对中小型无人机,其对抗方式与有人机最大的区别,也是目前反无人机所面临的最大威胁,即无人机“蜂群”。传统的防空系统基本上无法应对无人机“蜂群”的饱和攻击,一是反应不过来,二是成本太高。目前已经发展的针对小型、微型无人机的饱和式攻击,多采用成本较低、更灵巧的对抗方式,如电子干扰、通信干扰、激光武器(可低功率)、微波武器(可低功率)、捕捉网等,具有成本低、效果好特点。  
        与高炮和防空导弹组成的防空系统相比,新型反无人机系统具备如下特点。  
        无线电干扰、微波/激光武器发射一次的成本可低至100美元,应对小型无人机“蜂群”饱和攻击的能力较强,且均已投入实战环境下进行检验;缺点是无线电压制和微波武器的作用距离较短,激光武器则容易受到天气和烟雾干扰,在应对大中型察打一体无人机时能力不足,因为后者可在火力外围发射导弹摧毁防空平台。  
        微型导弹作战距离中等,但采用的制导方式、发射密度和打击效果尚未得到检验,因此可靠性未知。  
        无人机反制“蜂群”作战距离最远,可在“蜂群”飞行途中发起攻击,但对防守一方无人机在动力和制导系统方面要求更高,由此会导致整套系统成本上升。  
        随着科学技术的发展,未来的“蜂群”无人机会在智能化程度、抗干扰/欺骗以及自主编队/攻击能力方面得到大大增强。与此同时,诸多新型防空武器系统也在快速发展。鉴于各反无人机措施的特性,未来反无人机作战必将朝着组网、多层次防御的方向发展,如美国提出的反无人机系统与高炮、防空导弹等组成的多层次防空作战网,俄罗斯的四层反无人机体系。
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