“低慢小”无人机高效费比反制技术的研究

2024-01-20刘小旭万子平

中国军转民 2023年10期

刘小旭万子平

【摘要】本文研究了针对无人机的主要防御技术，包括探测和对抗技术。我们通过分析无人机的光电探测能力，提出了一种针对 “小、慢、低”无人机的低成本探测和威慑方案。对机枪、榴弹和无人机对抗这三种主要硬杀伤防御手段进行研究，确定其各自的优劣势。并结合现有技术，建立了一个综合评价体系，考虑了目标多样性、作战单元损伤机制差异、作战意图的不可预测性、目标反射特性的复杂性等因素，旨在提高无人机反制措施的成功率。

【关键词】-

引言

无人机技术在现代化战争中已经逐渐成为重要的作战装备，在侦察和情报收集、精确制导和打击、近程防御和维护巡逻、高速突袭和快速反应、特殊作战等领域发挥着重要作用，以2020年纳卡战争为例，阿塞拜疆为了夺回争议领土纳卡地区，大量使用了无人机进行侦察和打击，这些无人机的高精度导航系统和精准武器使其能够有效地摧毁亚美尼亚的军事设施和装备，同时也减少了阿塞拜疆自己部队的伤亡。随着无人机技术在现代化战争中的频繁使用，如何有效地防范和打击无人机所带来的威胁已成为了各个国家维护国家安全的当务之急。本文从“低慢小”无人机的探测技术出发，分析针对“低慢小”无人机的硬杀伤防御手段，建立了一个综合考虑目标多样性、作战单位破坏机制差异、作战意图的不可预测性、目标反射特性的复杂性等因素的综合评价体系，旨在提高无人机对抗的成功率。

一、无人机定义及反无人机技术

无人机按照飞行质量、速度、高度，分为五个威胁等级。根据不同的无人机威胁等级，其应对手段也有所不同。结合现有的反无人机技术，在高效费比前提下，以高成熟度的技术实现对一级无人机的有效毁伤和对二级无人机形成威胁。一、二级无人机的分类如表1所示。后续将一、二级无人机，统称为“低慢小”无人机[1]。

二、搜索跟踪模块

搜索跟踪模块提供对无人机目标的全方位搜索警戒能力，用于对目标的早期预警和威胁评判。目前采取的技术手段可为雷达+光电[2-3]。两种技术国内均有比较成熟的产品可以提供，可按需要选择。由于主要侦查目标为小型侦查无人机或无人机群，因此需对该类无人机任务能力及拒止距离进行充分分析才能选取最为合适的侦查模块。

常见的一、二类无人机有大疆精灵系列无人机、美国的“美洲狮”RQ-20 无人机。

分析不同探测概率下两型无人机可见光相机，对长3 m、高2 m 的车辆最大分辨距离，在50%概率下“美洲狮”无人机可见光相机对目标识别距离为 2. 7 km，辨別距离为 1. 4 km；大疆精灵 4 Pro 可见光相机对目标识别距离为 1. 8 km，辨别距离为 0. 9 km。“美洲狮”机载红外相机分辨率640×512像素、视场角为 24°。结合“美洲狮”分辨率和分辨概率，判断在50%概率下红外相机对长3 m、高2 m的车辆最大成像识别距离为1. 1 km，辨别距离不大于0.56 km。

由于有效载荷能力有限，小型无人侦察机的探测距离一般不超过3公里。因此，选择具有3公里以上探测、识别和跟踪能力的雷达加光电子搜索跟踪模块，可以有效抑制“低慢小”无人机任务的实现，满足国防作战要求。

三、高效费比打击手段分析

应对“低慢小”无人机目标，打击手段需满足：高射速、大杀伤半径、高响应速度这三个特点，才能提高对“低慢小”无人机的拦截概率。目前针对该类无人机近程打击手段，以高效费比为目标进行考虑有：机枪、空爆榴弹、无人机反无人机等技术[4-7]。

本文将着重对机枪、空爆榴弹、无人机反无人机技术的国内外研制情况进行详细介绍，对比分析各项技术的无人机毁伤能力。

（一）机枪

利用机枪打击无人机的成本较低，易于推广和使用，而且机枪结构简单、使用便捷，可以在恶劣环境下使用，具有良好的可靠性。机枪反制无人机技术缺点与优点一样明显，主要集中在以下两点：

1.瞄准和射击：面对低速小型无人机，机枪射击时需要进行微小角度的调整，这要求机枪具有极高的操作精度和反应速度。

2.射击精度的提升能力有限，面对灵活机动且体型微小的无人机，现有的机枪弹道和射表无法进行有效应对。因此目前机枪反制无人机技术主要聚焦在枪瞄辅助系统和弹的研究上。

利用机枪打无人机，当具备一套完善的弹道解算算法和稳定跟踪辅助系统时，效费比无疑是可观的，但当面对多目标来袭的低慢小无人机时，应尽可能提升机枪的持续作战能力以达到利用火力覆盖网拒止无人机的目的，如针对大容量弹箱及连续供弹技术的研发。

（二）空爆榴弹

空爆榴弹主要是通过在目标附近引爆，形成“弹片云”对无人机进行杀伤。其优势和不足之处如表2所示。

通过发射较少弹数的空爆榴弹来毁伤近距离的“低小慢”无人机，从杀伤机理上看是极其有效的。但考虑到榴弹的初速低的特点，为提高对无人机的拦截概率，应尽量选用可在较短的拦截时间内，发射较多弹数的高射速的武器发射系统或利用“齐射”技术，来增加对无人机的毁伤概率。

（三）无人机反制无人机

无人机反无人机技术较为成熟的是无人机携带打击武器进行摧毁的方式。

无人机携带武器打击无人机技术主要需考虑以下几点：

1.集成设计：将武器系统与无人机平台进行集成设计，确保武器与平台之间的兼容性和协同作战能力。

2.制导技术：将制导系统与武器集成，并且在无人机上安装先进的传感器和控制系统，用于确定目标位置、跟踪运动目标、指引武器进行精确打击等。

3.负载能力：无人机有一定的承载能力，以承担搭载武器及其所需的动力、控制和通信设备等额外负荷。

4.电子干扰抗性：无人机需要具备一定程度的电磁干扰抗性，以及抵御其他可能影响其战斗效果和生存能力的电磁和非电磁攻击。

携带武器的无人机现在的技术已相对完善，并在现代战争中得到了广泛应用。未来发展和优化的方向是解决通信延迟问题，确保及时传输控制信号和影像信息；提升反应速度和抗干扰能力；提高电池续航能力，延长飞行时间；改进目标检测和跟踪技术、增强无人机的自主性和智能化水平等。

四、反无人机的毁伤和探测指标体系的建立

在考虑效能和成本的前提下，以上三种反制无人机的技术确实具有较高的性价比。要想利用这些技术的优点并避免其局限性，笔者认为构建目标毁伤和探测指标体系至关重要。即对反无人机的毁伤和探测形成初步的指标体系，基于雷达信号和光电观瞄、侦测仪的多信息融合毁伤效果综合评估能实现信息上的互补，提高毁伤评估结果的稳定性和可靠性。

（一）目标无人机毁伤效果等级划分

将无人机遭受火力打击后的毁伤效果评估定义为以下三种情况，使得指挥系统辅助软件或操作人员能够获得简洁明了的再打击建议：

（1）彻底毁伤，指机枪毁伤或榴弹空炸毁伤以足够大的能量和小的交会角度命中无人机，使其发生明显的轰燃、轰爆，运动状态发生了剧烈且明显的改变；

（2）任务毁伤，指虽未彻底毁伤无人机，但目标无人机运动轨迹偏移既定飞行路线或弹头弹道发生偏离，致使其丧失了侦测或攻击我方的能力，判定拦截成功；

（3）未毁伤，指通过雷达跟踪目标情况或光电观瞄、侦测仪返回图像都显示目标无人机未被有效拦截，拦截失败。

（二）目标无人机毁伤效果评估流程

基于雷達信号和光电观瞄、侦测仪的目标无人机毁伤评估判定流程如下图1所示。

五、总结

机枪作为一种传统的反制无人机方法，凭借高射速和高精度能有效摧毁空中目标。然而，针对体型较小、数量众多且易避开探测的低慢小无人机，机枪仍然存在缺陷。榴弹发射器能向空中发射炮弹，在敌方无人机附近形成破片进行摧毁，具备较远的射程和较大的破坏力。尽管如此，由于射速慢且空炸偏差大，榴弹发射器击中小型无人机的概率较低，也可能对周围无辜受害者造成误伤。无人机反无人机的方法精确度较高，误伤风险较低，但在某些情况下技术难度与成本较高。虽然这三种近距离反制无人机技术都具备一定的性价比，但仍需注意各自存在的问题。为确保无人机反制技术成功应用，建立全面的评估体系是关键，需考虑目标多样性、战斗部毁伤机理差异、作战意图难预测以及目标毁伤反应的复杂性。