【空天观察】反无人机装备发展研究

  国外主要国家空天袭击兵器发展的一个重要方向是制造不一样和用途的无人机并开发其作战使用方式。

  军用无人机开发和制造的领先者是美国、以色列、土耳其和中国。同时，俄罗斯国内外出版物，要么只分析无人机的性能和作战使用方式，要么只分析毁伤无人机的手段。这使得不能整体系统地评估防空兵器和无人机综合系统的武装对抗方式发展的现实趋势和将来预计发展的规律。本文的目的是分析无人机发展的趋势，并揭示用于毁伤无人机的装备研制的可能方向。

  专家们用来预测全球军用无人机市场的方法通常是基于对其分类的分析，即根据无人机的战术和技术性能对其进行分类，但没有考虑到其用途和要执行的任务。

  在美国和几乎所有的北约国家，无人机通常被分为战斗无人机和战斗保障无人机。战斗无人机包括多用途无人机和攻击型无人机，包括专用无人机和一次性使用无人机；战斗保障无人机包括侦察型无人机。为分析无人机的作战能力和反无人机手段，与别的类型的空天袭击兵器类似，我们按照无人机的用途和待解决的任务来研究一下无人机的分层多级分类。

  作者在下表中给出了国外主要国家根据用途和待解决的任务对无人机的总体分类。

  在这种分类中，所有无人机被分为三大类：战略型、战役战术型、战术型，这些大类与假定摧毁（压制）它们的武器有关，与其相应的无人机级别为重型、中型、小型和轻型，既与作战使用的实际升限有关，也与有效载荷质量有关。这种分类是一种开放式的。将来，当在这些级别的无人机中对具体类型的无人机进行分类时，就非常有可能测无人机作为目标的重要性，并论证对于射程和目标毁伤概率的战术技术方面的要求。其他要求需要更详细的信息，包括无人机的形状和尺寸、结构布局、高度-速度特性等，以及它们在指定的预测时段内的预计变化趋势，借助这一些信息，可以评估所研制的反无人机武器在长时间内的效能。根据通用的世界武器设计方法，一定要使用所研究的无人机分类方法中的目标重要性，按照“避免受无人机攻击的被保护设施价值与保护设施的兵器（系统）价值比”来选择武器方案。

  通过对相关出版物做多元化的分析，能得出这样的结论：国外无人机发展的优先方向是在现役的侦察和攻击机的基础上，制造多用途（多功能）无人机。同时，多用途无人机的战术技术性能变化的主要趋势具体如下：

  在起飞重量和尺寸无显著变化的情况下，增加航程、高度和续航时间；增加战斗（有效载荷）质量；实现隐身性，降低易损性；扩大现有的产品目录表，以及未来侦察和毁伤兵器的模块化；使用与自主战斗使用实现最佳结合的AI和机器人技术部件。

  其结果是，凭借其高度和速度性能，现役的量产无人机占据了以前只由有人驾驶飞机使用的空域（图1），并且在不久的将来将会涉足属于第五代飞机的空域。

  对过去十年军事冲突的分析表明，无人机的作战使用方法在其组合使用方面发生了重大变化。例如，在纳戈尔诺-卡拉巴赫使用无人机的主要特征是在统一指挥和控制之下使用不相同类型的多用途和攻击无人机来执行搜索任务，查明包括防空兵器在内的地面目标的位置，并立即对其进行火力杀伤。对目标实施火力杀伤最有效的是专用的Harop攻击型无人机，它还能对敌方人员产生强烈的心理影响。

  在阿塞拜疆领空，在紧邻陆军部队集群战斗接触线的地方（3-50千米），有6到12个无人机群在昼夜飞行。每个群包括：1架战役战术无人机（Elbit Hermes-900,BayraKtar-TB2），在5000至8000米的高度飞行；5至10架战术侦察和攻击无人机（包括自杀式无人机）在100至3500米的高度飞行。这样一来，有30到120架无人机同时在空中飞行。这种编组已能看作是未来“无人机群”的原型。

  世界上几乎所有领先国家的军队都在研究无人机群（UAV Swarm）战术，它允许同时使用大量的侦察和察打一体无人机。这种战术在战场上创造了新的能力，可以最小的损失有效地打击所有类型的目标。

  无人机群使用技术的发展是基于加强无人机之间的信息交换，减少它们的尺寸，提高机动性和降低结构成本。这些措施可影响敌人探测和毁伤无人机，因为无人机的有效散射面积很小（不大于0.01米2）。无人机群的使用可确保以所需的效能完成任务。

  鉴于无人机技术的积极扩散和使用，国外主要国家也在开发反无人机手段。美国持续不断的增加的军事预算，以及建立联合反小型无人机系统办公室就证明了这一点。对抗无人机的问题相对较新。关于这一个主题的科学刊物在本世纪初刚刚出现。在第一阶段，研究使用传统的防空导弹武器系统毁伤兵器来对抗无人机，但现在国外专家已经意识到，用防空导弹武器系统兵器来直接反击无人机大规模袭击具有以下缺点：

  目前，外国正在第一先考虑以下主要类型的武器：无线电电子武器、激光武器、微波武器和声波武器，作为反无人机的手段。

  从所研究的无人机性能变化趋势能够准确的看出，无人机将会更为复杂，并且其内部系统和单元将会更加多种多样。相应地，根据无人机要害部件的组成和它们的预计易损性（敏感性），也在持续不断的发展对抗无人机的手段。

  图2给出了具有毁伤效力的武器种类与被毁伤的无人机部件之间的关系，为说明问题画了一个定向图。左侧是无人机典型的易损部件，右侧是所研究的拥有相对应毁伤效力的武器种类。例如，如果是打击武器（配备杀伤爆破弹药的导弹武器），那么破片杀伤效应和爆炸冲击波应当能够毁坏无人机的任何要害部件和整个无人机。现有的激光武器系统，就其性能而言，只能对无人机的激光敏感部件进行功能性破坏。将来，只要有足够的激光功率，就非常有可能对无人机的任何要害部件进行热毁伤（图2中的红色虚线箭头）。

  在现代军事冲突中，使用最多的是打击武器和无线电电子武器（电子战兵器），这中间还包括无线电技术、光电和声学设备，对无人机接收装置进行无线电电子压制。

  根据无人机易损部件的组成，正在研制的新式武器，如激光、微波和声学武器等，主要是针对无人机的相应易损部件。我们将简要介绍国外专家在开发、研制和测试新武器过程中发现的优缺点。

  无线电电子武器。无线电电子压制设备结构紧密相连，尺寸比下面讨论的激光武器小得多。无线电电子压制设备在无人机机载无线电电子设备和地面控制站之间的链路上制造干扰。许多压制设备是在阻塞模式下进行“面干扰”，如果干扰选择得当，可以使整个无人机群失去工作上的能力，甚至不需要探测到每一架无人机。

  同时，这种压制并不能够确保无人机会作出一定的反应，比如终止飞行、启动“返回程序”或“着陆程序”等。在成功压制无人机的无线电线路之后，无人机不会做出单一的反应，这是基于无线电电子压制的无人机对抗综合系统的一个严重缺点。

  激光武器。据了解，国外大约使用或正在研制三百种激光系统和无人机反制设备。美国、以色列、中国、英国、法国和德国有着先进的激光武器系统。据推测，通过提高激光装置的功率，这种武器能对无人机的任何部件进行热毁伤，从而取代传统的打击武器。

  同时，外国专家对毁伤无人机的激光武器测试和战斗使用结果进行的分析表明，激光武器目前存在一系列重大缺陷：

  对目标的毁伤概率严重依赖于天气条件。例如，低云层、雾、霾、和降水会大幅度的降低这种武器的主要效能指标、使用距离和精确度。

  激光辐射功率不足，其瞄准的精度也不够，无法在所需的距离内毁伤无人机。此外，以现有量子振荡器的功率，要毁伤一架无人机就需要使激光束在移动目标上保持0.5-15秒。当无人机进行机动时，这种毁伤任务变得尤为复杂。

  对对抗手段的稳定性较差，如对无人机进行掩蔽的气溶胶（烟雾）手段。此外，在无人机机体中预计会使用专门反射或散射激光辐射的材料。

  对目标的毁伤概率严重依赖于天气条件。例如，低云层、雾、霾、和降水会大幅度的降低这种武器的主要效能指标、使用距离和精确度。

  激光辐射功率不足，其瞄准的精度也不够，无法在所需的距离内毁伤无人机。此外，以现有量子振荡器的功率，要毁伤一架无人机就需要使激光束在移动目标上保持0.5-15秒。当无人机进行机动时，这种毁伤任务变得尤为复杂。

  对对抗手段的稳定性较差，如对无人机进行掩蔽的气溶胶（烟雾）手段。此外，在无人机机体中预计会使用专门反射或散射激光辐射的材料。

  对目标的毁伤概率严重依赖于天气条件。例如，低云层、雾、霾、和降水会大幅度的降低这种武器的主要效能指标、使用距离和精确度。

  激光辐射功率不足，其瞄准的精度也不够，无法在所需的距离内毁伤无人机。此外，以现有量子振荡器的功率，要毁伤一架无人机就需要使激光束在移动目标上保持0.5-15秒。当无人机进行机动时，这种毁伤任务变得尤为复杂。

  对对抗手段的稳定性较差，如对无人机进行掩蔽的气溶胶（烟雾）手段。此外，在无人机机体中预计会使用专门反射或散射激光辐射的材料。

  现代激光系统作为一种有效的防空和反无人机系统，只是处于发展的初期。尽管已经有了有效工作的原型机，但将大量的高功率振荡器结合起来，使其同步运行并将所有激光束汇集到目标上，并且制造其有效的散热系统等问题还没有完全解决。

  微波武器，可以被看作是传统无线电电子压制手段的一种类别，其不同之处在于其脉冲中的能量要强大得多。这种武器被用来对付大机群。微波（射频）武器的主要使用方式是，将一束具有高能量通量密度的无线电波对准拦截的无人机（无人机群）的区域。这将通过破坏目标的机载电路来对无人机进行功能性毁伤。现有的微波武器在脉冲模式下工作，有两个级别：近程微波武器（作用距离约300米）和中程微波武器（作用距离可达10千米）。

  这种装置的缺点是，在毁伤无人机的同时，其他落入其作用范围的无线电电子系统也会受损，这使得它们在和平时期在人口密集地区和工业设施上的使用受到限制。此外，还有一个单独的难题似乎还没有正真获得解决，就是确保这种装备操作人员的电磁安全。

  声波武器，在发挥作用时能够最终靠破坏陀螺仪的稳定性来改变无人机的飞行路线。该设备的声波功率至少为140分贝。这种类型的武器由于其作用半径很小（最多40米）而用途有限。

  打击武器，包括射击武器（火炮、轻武器）和导弹武器。现有资料显示，在美国和北约旨在开发反无人机手段的军备计划中，打击武器被认为是没有前途的。据称，与别的类型的武器相比，防空、导弹和火炮系统的主要缺点是会消耗大量的弹药，但无人机是相对廉价的。据推测，这类武器难以与无线电电子压制和毁伤兵器相抗衡，后者不需要弹药，只需要消耗电能就能毁伤目标。同时，根据对军事冲突和反恐行动结果的分析材料，在外国军队装备足够有效的激光和微波武器之前，打击武器仍然是毁伤战略无人机和一系列战役战术无人机的主要手段，在某些情况下，也可以毁伤组成密集“蜂群”的战术无人机。

  首先，外国无人机的发展的新趋势已经在改变对防空系统配置的要求和使用飞机进行作战的规划。首先，对防空兵器的战斗准备和机动性的要求有所提高，因为无人机空袭威胁现在可能非常迅速地出现，包括在以前认为不可能的方向上。

  第二是当前使用的无人机操控方法，导致电子战的作用大幅度的增加，电子战部队领受的为己方部队提供战斗保障的任务慢慢的变少，更多的是直接对付，甚至是毁伤敌方的无人机，这不是典型的保障，而是独立战斗行动。

  第三，在战术层面上，使用反无人机装备在15千米范围内（无人机侦察设备和从无人机上使用的航空杀伤兵器的典型有效距离）直接为要地和部队提供防御的重要性急剧上升。这种防空力量作用提升如此之大，以至于就其对战斗过程和结果的影响而言，正在接近部队的主要武器——火炮和轻武器。

  第四，国外的反无人机手段的发展反映了无人机作为杀伤对象的特点和发展的趋势。从美国的反无人机战略来看，美国相信，最好主要发展激光和微波武器，未来既要放弃使用成本高的打击性毁伤兵器，也要放弃易受传统防空兵器攻击的大型无人机。

  第五，外国专家关于对大量相对廉价的无人机使用昂贵的导弹在经济上不合适的结论应该要依据使用条件加以修改，因为它没考虑无人机群可能对被保护要地（例如核电站）或部队造成的损失程度。历史经验使我们不难发现了第二次世界大战期间用高射炮来掩护北极护航队的问题，当时人们通过比较发现，船上的防空兵器价值较高，而它们击落的德国飞机总价值较小，于是便拆除了这些防空兵器，但他们应该意识到防空兵器的价值应该与它们防止的损失的价值进行对比。

  第六，从中期来看，未来预计会出现组合式反无人机系统，其中外国专家觉得激光武器更好。然而，就其性能而言，目前的研发项目大多是试验性的，预计其实现批量生产至少将在5-10年之后。

  1.A.V.斯捷潘诺夫《国外反无人机系统和设备》，《国外军事评论》2021第3期。

  2.S.I.马卡连科《对抗无人机》，圣彼得堡“高技术”出版社，2020年出版，第204页。

  3.《被杀伤爆破弹药击中时空中目标的易损性特征。研究方法》/N.Yu.科姆拉科夫、E.P.热利亚兹科夫、D.G.德米特里耶维奇等著，特维尔Polypress出版社，2022年出版，第499页。

  4.M.G.叶夫托季耶夫、S.V.采利茨基《军用无人机机：研制和制造方面的趋势》//《和平和安全之路》杂志，2019年第2期。

  5.V.S.莫伊谢耶夫《无人机的组合使用》，喀山，“学校”编辑出版中心，2017年出版，第572页。

  《现代防御技术》1973年创刊，是由中国航天科工集团有限公司主管,北京电子工程总体研究所主办的学术技术性刊物，双月刊。办刊宗旨为：立足航天高科技领域，分析国外最新防御思想与技术发展动态，积极地推进现代防御技术探讨研究和创新，引领国内外同行业间的技术交流，促进先进的技术在现代国防中的应用和跨越式发展，为读者提供具有独创性、实用性和前瞻性的信息。