浅析以无制无的反无人机作战运用
2024-01-26鄢家志王兵刘星宇
鄢家志 王兵 刘星宇
过去的5年内,无人机在很多冲突中发挥了重要甚至决定性的作用,尤其是2020年的纳卡冲突和2022年的俄乌冲突中,无人机所带来的威胁和作用愈发明显,成为一系列正面战场上的“明星”。鉴于无人机在战场上带来的威胁,近年来各国纷纷推出应对之策,美军更是将无人机列入最具破坏力的空中威胁之一,制定出《反无人机系统战略》予以应对。研究反无人机技术和手段与作战运用具有现实的价值与意义。本文从无人机的角度,研究以无制无的作战运用并给出了相应的发展建议,以应对现代战场的无人机威胁与挑战。
现代战争无人机威胁
信息技术的发展使得无人机在战争中扮演著越来越重要的角色。无人机可以作为侦察工具,也可以作为武器,用来执行袭扰、自杀性攻击、轰炸或其他攻击任务。无人机已经成为现代战争中不可或缺的一部分,无人机在战争中的使用也带来了新的挑战和威胁。美军更是认为,无人机带来的挑战是战场威胁之最,因为现有防空力量来无法对这种平台进行有效拦截。
无人机在现代战争中的作用主要分为三个方面:一是侦察和监视,二是攻击和打击,三是电子干扰。其带来的典型威胁包括:
“定点清除”威胁。无人机在执行不对称战争和反恐行动中,“定点清除”(Targeted Killings)被认为是一种低成本、高效率的军事手段。在“定点清除”行动中,无人机除搜集情报、监测和侦察等能力外,强大打击力、先进科技力、隐晦伤亡率是其主要优势。以色列利用无人机“定点清除”高效地达到打击巴勒斯坦一方的目标。以色列认为,无人机定点清除有助于尽快结束冲突,减少武装暴力的密度,减少叛乱分子袭击的频率,特别是在人员密集且复杂的场所,可有效减少己方战斗人员的伤亡。2020年10月27日,纳卡冲突中,阿军无人机在纳卡地区对“纳卡国防部长”加拉尔-哈鲁特云扬中将实施了“斩首行动”,这是本次战争中进行的最高级别的一次无人机斩首行动,展示了阿军无人机的目标跟踪和打击能力。
“时敏打击”威胁。无人机具备留空时间长和一定武器挂载等能力,具有持续侦察监视能力强、无需预设打击目标位置等特点,可引导火力打击或对时敏目标即察即打。俄乌冲突中,俄军能够在一架海鹰-10无人机发现一个目标之后的3-5分钟内将枪炮对准敌方。没有无人机的话,执行一次这样的攻击可能需时20-30分钟;2022年3月,乌军TB-2无人机在上空盘旋一段时间后,精准的打击了藏在树下的山毛榉飞弹, 1分钟后,又对附近的另一辆山毛榉飞弹车进行了打击。
“自杀性攻击”威胁。自杀式无人机(巡飞弹)具备巡航和高速突防的优势,相比常规无人机,具有结构紧凑、隐蔽性和突防能力强等特点,规避了被敌捕获的被动局面,大胆前出至纵深区域执行高风险任务。在俄乌冲突中,一次性自杀式无人机被证明是最有效的攻击无人机。2023年5月21日,社交媒体上出现了俄罗斯“柳叶刀”巡飞弹摧毁一辆Bukovel-AD R4反无人机系统电子战车辆的视频,这是该系统首次有公开影像资料显示被击毁。
“集群攻击”威胁。通过自组网及自同步集群大量低成本小型无人机,对某个区域进行全面侦察并对诸如指控系统之类的关键节点及目标进行打击破坏。无人机集群的总成本甚至比一枚导弹还低。例如,一枚“鱼叉”导弹成本为120万美元,用于模拟作战的“郊狼”无人机单价仅为1.5万美元,一枚“鱼叉”导弹的成本相当于80架“郊狼”无人机的成本总和。
“饱和攻击”威胁。无人机集群由于数量众多,可以从多个方向对不同作战目标实施全方位、立体式饱和攻击,对敌方作战体系和要害部位进行高精度重点打击,使敌方应对能力迅速达到饱和,防御难度大大增加。俄乌冲突中,在克里米亚大桥被袭击后,俄罗斯利用采购的大量低成本、可消耗无人机连续一周对乌克兰境内目标展开轰炸,效果明显,一举扭转了形势。
“电子诱骗/干扰/攻击”威胁。无人机可以搭载电子干扰设备,对敌方通信和雷达系统进行干扰和破坏,降低敌方作战效能。无人机的雷达有效反射面小,光学特征不明显,隐身性能好,可以更准确地抵近定位敌人的电磁辐射源,实施近距离电子干扰,减少干扰信号能量损失。无人机利用滞空能力强的优势,能够开展持续干扰,保持电磁压制。纳卡冲突中,为发现亚美尼亚地面目标,阿塞拜疆使用老式的“安-2”螺旋桨双翼飞机作为诱饵在战区上空进行无人飞行,诱骗亚美尼亚防空部队开启雷达,随后对其防空阵地进行定位并实施定点清除;阿塞拜疆的“哈洛普”反辐射无人机摧毁“驱虫剂”电子战系统,是世界首次对干扰系统成功实施反辐射无人机打击,将被载入电子战史册。
现有反无人机技术与手段
无人机的作战功能正向隐身突防、通信中继、空中格斗等多任务方向扩展,对作战全过程构成全面的威胁。针对日趋严峻的无人机威胁,反无人机技术及其在各型武器装备上的应用渐成发展热点。
通常使用防空部队和电子战手段对无人机进行打击和干扰。防空部队可以使用各种武器,包括轻武器和防空导弹,对无人机进行打击。电子战手段可以对无人机的通信和控制系统进行干扰和破坏,迫使无人机失去控制坠毁、反航或迫降。
典型的反无人机技术与手段包括以下几种。
常规防空武器
传统防空火炮、导弹组成的拦截火力网,是目前应对无人机作战的主要手段之一,可部署于空基、海基和陆基平台,如俄乌冲突中的中程防空系统和近程野战防空系统,诸如“道尔”和“铠甲-SM”防空导弹系统等。俄罗斯国防部2022年4月5日公布消息称,在乌克兰的一次特别军事行动中,俄军使用“道尔”防空导弹系统,摧毁了7架“旗手-TB2”攻击型无人机。但这些武器对于微小型无人机而言是一种过度杀伤,存在极大的成本不对称问题。且这些系统体积庞大,无法抵御小型、廉价无人机集群的攻击。2018年,极端组织“伊斯兰国”(ISIS)利用无人机集群袭击俄罗斯军事基地时,7架无人机被俄罗斯的铠甲-S防空导弹系统击落,6架无人机被电子对抗装置干扰。虽然俄军宣布未造成人员伤亡和其他损失,但却凸显了现有防空导弹系统在面对简易版无人机集群打击时的成本劣势。俄乌冲突中,与“道尔”M1野战防空系统同为近距离防空“利器”的俄制“铠甲”S1弹炮合一防空系统,在实战中出现被无人机摧毁的情况。
电子干扰阻断
电子干扰阻断被证实是非常有效的反制无人机手段之一。无人机依靠通信链路进行操作,而通信链路最怕电磁干扰。通过向无人机发射大功率射频信号,可扰乱操控程序,使其无法执行任务或坠机。美海军陆战队装备的轻型“防空综合系统”(L-MADIS),就是一种针对无人机的电子干扰系统。L-MADIS主要由两辆“北极星”全地形车、一个指挥中心和一辆人传感器车组成,利用射频技术干扰无人机的飞行,保护部队和前方作战基地。该系统配备了RPS-42型战术空中监视雷达、小型光电/红外摄像机、天景射频探测系统和干扰器,并使用电子攻击手段对无人机进行迫降。2019年7月18日,美海军“拳师”号两栖攻击舰上搭载的L-MADIS,在霍尔木兹海峡上空成功击落伊朗无人机。2011年12月5日,伊朗网络战部队也曾使用相似手段,在伊朗领空深处发现并捕获了一架美军的RQ-170“哨兵”无人侦察机。
定向能武器
以激光、高功率微波为代表的定向能武器被公认为是反无人机集群的最优手段,具有打击速度快、拦截效率高、效费比高等优点。2023年5月,美国空军研究实验室(Air Force Research Laboratory,AFRI)的战术高能任务回应机(Tactical High-power Operational Responder,THOR)高功率微波武器,在最近一次试验中成功压制无人机群攻击。2022年4月14日,以色列国防部宣布,该国研发的“铁束”激光防御系统在测试中,成功拦截了无人机、反坦克导弹、迫击炮弹和火箭弹等目标。激光系统的陆基版一个关键缺陷是无法在多云或是恶劣天气下使用,而机载版本可以克服这些限制条件。今后发展的重点是实现定向能武器的小型化和高功率化,实现有人机或无人机搭载,提高定向能武器的作战灵活性。
电磁炮防空武器
电磁炮防空武器是利用现代电磁发射技术研制的一种火炮式动能防空武器,主要由超高速炮和微型射弹组成,是利用电磁能、电热能或其他先进手段把微型射弹加速到极高速度发射出去并拦截目标。美国军方认为,相对传统防空武器来说,电磁炮弹丸初速快,加速度仅为几毫秒,不怕干扰,射击精度高、命中概率大,拦截和摧毁无人机(导弹)的概率大。英国能将200g重的弹丸加速到2km/s的速度,将50g重的弹丸加速到3-4km/s的速度。电磁炮弹丸的速度在大气中可达4-6km/s,是各种飞机和导弹速度的2-15倍,当以5km/s左右的速度射出时,可高效拦截速度在4Ma以下的战役战术导弹和作战飞机。
有人战机拦截
有人机相对于无人机速度快、挂载重、打击能力强,针对特定空域和一定数量的无人机具备拦截和攻击的能力与優势。2020年8月11日,俄军三架米格-31战机在楚科奇海上空拦截了一架美军的“全球鹰”无人机。据美国有线电视新闻网(CNN)2023年3月14日报道,美国驻欧洲空军司令詹姆斯·赫克称,美军MQ-9“死神”无人机在黑海国际空域飞行,遭到俄罗斯两架苏-27战斗机的拦截,其中一架多次在无人机前方空中放油,飞机随后撞向无人机的螺旋桨,导致无人机坠毁在国际水域。有人机拦截无人机的缺点是以机炮打击时由于速度差大,有人机可能面临危险。以空空导弹拦截时成本较高,具有不对称的成本代价。
以无制无,以群反群
以无制无的方式是未来反无人机技术的发展方向之一,特别是对应发展小型、低成本、智能型无人机集群,在面对来袭的无人机集群时,实现一对一拦截,可起到“出其不意、攻其不备”的效果。无人机集群具有低成本、大规模、高自主等特点,逐渐成为军事智能领域的新方向,不仅可以广泛应用于渗透侦察、诱骗干扰、察打一体、大规模饱和攻击和区域封控等作战任务,也可以防御敌方无人机机群的攻击。为了探索这个方向,美国海军陆战队正在安排机群对机群的试验,2021年7月,美国利用“郊狼”无人机集群,空对空击败了由10架无人机组成的集群。
综合手段运用
2023年5月以来,俄乌双方频繁发动空袭,战火逐渐蔓延至首都地带,导致局势变得越发紧张和复杂。在基辅遭到无人机和导弹袭击的同时,大批无人机涌向莫斯科上空。5月30日,俄首都莫斯科传来爆炸巨响,多栋建筑物遭到无人机袭击受损,尽管所有无人机都被击毁,但此次空袭仍然导致多位俄罗斯平民受伤。针对来袭8架无人机,俄军采用“电子战+防空导弹”结合的方式进行了有效应对,其中3架被俄方电子战系统击中脱离控制,其余5架被俄军“铠甲-S”防导系统击落。与此同时,俄国家杜马国防委员会主席卡尔塔波洛夫表示,俄方针对无人机的防御系统仍然存在漏洞。
以无制无的优势和不足
以无制无的优势
以无人机对抗无人机,具有独特的优势:
长航时、持久侦察优势。无人机实施持久侦察,特别是中空长航时察打一体型无人机,通常具备20h以上的航时、不少于3000km的航程、不低于6km的巡航高度,凭借长航时、隐蔽性强的优势可持续留空,在重要目标/区域周边空域,弥补地面防空系统的探测盲区,7*24h不间断对低空突防的小慢无人机目标进行广域警戒,第一时间实现无人机突袭的预警。
挂载重、速度相对快的优势。以中空长航时察打一体型无人机为例,具备较大的外挂能力,可挂载一定数量的空空导弹,利用相对速度优势可对来袭无人机实施拦截。
人员零伤亡、作战效能高等优势。与传统作战相比,无人机作战可减少人员损失风险、降低使用成本、提升作战效能。利用无人机的升限和速度,通过装备不同任务载荷的多种型号无人机,依托操作人员遥控前往飞行区域执行侦察监视、对空拦截、电子干扰等反无人机任务,具有极大的优势。叙利亚战场中,俄军利用“海雕-10”电子战无人机成功对恐怖分子6架察打无人机实施电子压制并致使其坠落,充分体现了无人机作战安全性好,可根据任务编配各型无人机,作战效能高等特点。
以无制无的不足
于此同时,无人机在反无人机的过程中,也存在一些不足之处,主要体现在:
自身防护能力弱。尽管现有的察打一体无人机具备持久的留空能力,但其本身缺乏隐身能力,其速度相对有人机而言偏慢,在对抗有人机或地面防空装备(如射高为4.8km的“毒刺”肩扛式导弹)掩护的低空突袭无人机时,其生存能力弱的情况很难适应现代战场。
易受电子干扰和压制。无人机在遂行任务中要依靠数据链路、机载电子设备进行非实时和实时信息情报的收集,实施电子干扰,将使无人机在复杂环境下的使用受到很大限制,其机载探测设备及数据传输与处理也会受到很大影响,容易被电子干扰和压制。
以无制无的作战运用
利用无人机反无人机,在无人机上更换不同模块化载荷,实现对来袭的无人机进行“预警-识别-定位-追踪-处置”全流程处置,承担持久侦察预警、协同拦截打击、目标引导打击和毁伤效果评估等多重复杂的作战任务。
战场情报监视侦察
各国现役的地面防空武器大多针对来袭飞机、巡航导弹等高价值目标设计,在面对无人机集群、自杀性无人机时,存在探测与跟踪难、拦截概率低、效费比低等问题。
利用中空长航时大中型无人机构建预警空中防线,在重点护卫目标靠前几十公里开外,进行持久的战场情报、监视、侦察(ISR),获取来袭无人机集群、自杀性无人机预警情报,实时回传至无人机地面控制站或指挥控制中心,或直接传输至防空火力单元实施拦截。
对空拦截打击
遂行战场打击任务的无人机主要包括察打一体型作战无人机和自杀式无人机(巡飞弹、游荡弹药)两类。这两类无人机具有飞行速度慢、飞行高度低、机动能力差等特点,利用中空长航时无人机挂载空空导弹,在发现空中无人机目标时,利用相对速度较快的优势,可实施抵近拦截,击伤/击毁来犯无人机。
电子干扰拦截
无人机在遂行作战任务的飞行过程中,需要依靠无线电通信进行控制和数据传输。无线电波容易受到电磁干扰的影响,从而导致无人机失去控制或者数据传输出现错误。针对这一特点,可在中空长航时无人机上加装适应无人机的小型化电子干扰系统,抵近目标无人机,在2-15km距离内,对无人机的控制频率进行识别分析,自动进行瞄准式干扰,也可使用电磁脉冲载荷针对集群无人机实施批量干扰,实现对无人的电子干扰拦截。
要地以身掩护
针对大型无人机以及如沙希德-136等低成本无人机,单一的无人机打击拦截手段效果不一定有效,特别是针对速度较快以及大规模类型的无人机攻击,漏网的无人机数量足以消耗掉对空拦截无人机的武器弹药,因此,在针对重要目标和要地进行护卫时,必要情况下,无人机可遂行“忠诚僚机”的角色,实施“肉搏战”对无人机进行自杀性拦截或打击。
目标引导打击
无人机可搭载预警雷达等任务载荷,长时间展开作战空域的对空监视探测,实现对战场无人机/无人集群等目标的搜索发现,识别跟踪、和火力打击。也可将空情态势接入综合指挥控制系统,引导有人机或地面防空火力等实施打击。
毁伤效果评估
目标打击毁伤效果评估主要用来对完成预定战斗任务的有效程度和效率指标进行定性或定量评估。无人机通过近距离获取实时图像或影像,回传至地面控制站或指挥中心,根据回传影像数据迅速进行图像匹配和毁伤效果评估,以判定是否实施对无人机目标的补充打击。
以无制无的发展建议
无人机正以其独特的优势,成为现代战争中出奇制胜的关键利器。随着电子与信息等重要支撑技术的发展与成熟,势必为无人机对抗无人机的发展应用注入新的动能。
集成各类反无人机任务载荷/武器。通过加装电子干扰/侦察载荷、定向能武器、对空打击武器等提升无人机应对无人机的能力。例如,以激光、高功率微波为代表的定向能武器被公认为是反无人机/集群的最优手段,定向能武器的小型化和高功率化,实现无人机搭载,提高定向能武器的作战灵活性。
构建无人/有人深度融合的反无人机作战力量体系。俄乌冲突中,对抗双方的无人机系统得到广泛使用并相当程度影响了作战进程。但在如此大规模军事冲突中,无人機战场生存能力等方面的局限性也暴露得比较充分。要充分发挥以无制无的效果,必须构建有人/无人、空地一体的反无人机作战力量体系,实现跨域联合中的即插即用,以提升反无机的体系作战效能。
加强轻量价廉、可靠性高的新型弹药研究。微型空空导弹、网弹等新型弹药具有成本低、可靠性高等特点,应用场景广泛,是未来打击无人机集群/无人机的理想武器。利用中空长航时无人机平台加装小型空空导弹,针对无人机集群,在其刚由平台发射,尚未扩散飞行时使用;针对单一的无人机,利用空空导弹实施拦截,实现以机制机。
结论
本文对无人机所带来的威胁进行了深入的分析,研究了现有反无人机的技术和手段,剖析了以无制无的优势与不足,从无人机的角度提出了以无制无的作战运用方法,并给出了提升以无制无的能力发展建议,可为无人机未来的技术发展和作战运用提供借鉴与参考。