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如何對(duì)抗威脅飛機(jī)的無(wú)人機(jī)“空中雷場(chǎng)”

2018-09-10 21:15萊斯利·F·霍克
無(wú)人機(jī) 2018年2期
關(guān)鍵詞:美國(guó)空軍手段激光

萊斯利·F·霍克

摩爾定律指出,集成電路的處理能力每18月提升一倍。這種倍增的能力既改進(jìn)了己方的攻擊性軍事系統(tǒng),也改進(jìn)了敵方的防御型軍事系統(tǒng)。從這種趨勢(shì)和其他可預(yù)見的技術(shù)進(jìn)步可以推斷,到2025年,目前廣泛擴(kuò)散的四旋翼無(wú)人機(jī)及其更新的機(jī)型將具有自主化飛行的能力,而且飛行高度更高,飛行時(shí)間更長(zhǎng),并能做復(fù)雜的編隊(duì)控制機(jī)動(dòng)。由于無(wú)人機(jī)已經(jīng)在這些領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)步,這些推斷可能很快成為現(xiàn)實(shí)。此外,無(wú)人機(jī)可能用3D打印等增材制造技術(shù)生產(chǎn),成本更低,而且可能很快能裝備部隊(duì)。

本文評(píng)估無(wú)人機(jī)的現(xiàn)實(shí)空中威脅,并探討打擊這種新興技術(shù)的幾種可能手段。本文首先分析了未來的無(wú)人機(jī)威脅,然后對(duì)比分析我們可能采用哪些對(duì)抗手段,包括定向能武器和動(dòng)能武器選擇,來降低無(wú)人機(jī)對(duì)空中軍事資產(chǎn)的攻擊。研究表明,未來很可能很快會(huì)像過去運(yùn)用高射炮或神風(fēng)敢死隊(duì)那樣,使用無(wú)人機(jī)蜂群對(duì)付我方的機(jī)群,因此需要增加投資來研發(fā)對(duì)抗無(wú)人機(jī)蜂群的技術(shù)。

猶如空中雷場(chǎng)的無(wú)人機(jī)蜂群威脅

1921年,朱利奧·杜黑在《制空權(quán)》中提出,飛機(jī)應(yīng)被用作進(jìn)攻性武器。他認(rèn)定,如果你要想打敗敵人,就應(yīng)該積極攻擊敵方空軍在空中飛行的資產(chǎn),尤其是地面資產(chǎn)。由于命中率太低,杜黑質(zhì)疑高射炮即“三A”炮的防空效果,他把這比作“一個(gè)人騎著自行車想逮住一只信鴿?!?/p>

從杜黑理論問世以來,世界已經(jīng)發(fā)生很大變化,雖然制空權(quán)對(duì)己方有效實(shí)施空中和地面行動(dòng)仍然必不可少,但是,杜黑的理論中有許多已然過時(shí),其中一項(xiàng)變化是,我們必須抓住敵機(jī)成為威脅之前就實(shí)施攻擊的機(jī)會(huì)。溫斯頓·丘吉爾在1914年曾經(jīng)闡述過這一觀點(diǎn):“對(duì)抗空中威脅的最佳防御,是在距敵機(jī)出發(fā)點(diǎn)盡可能近的地方實(shí)施打擊?!?/p>

空中的無(wú)人機(jī)蜂群猶如空中雷場(chǎng),等待飛機(jī)與其相撞,或者甚至主動(dòng)沖向飛機(jī)并像神風(fēng)敢死隊(duì)那樣撞毀飛機(jī)。這種概念有些類似二戰(zhàn)中使用氫氣球的做法,當(dāng)時(shí)的交戰(zhàn)國(guó)就曾使用氫氣球作為空中屏障。這種想法可能也借鑒了廣泛采用的針對(duì)飛機(jī)的高射炮火幕和戰(zhàn)術(shù)。在第二次世界大戰(zhàn)中,友軍和敵軍都曾使用氣球懸吊鋼絲組成無(wú)法穿過的攔阻網(wǎng)來“區(qū)域拒止”低空飛行的飛機(jī)。

這種手段今天在軍事術(shù)語(yǔ)中被稱為“攔阻幕防御”,它的含義已經(jīng)從最初的氣球防御,演進(jìn)到現(xiàn)在以高射炮火和無(wú)人機(jī)群來阻止來襲兵器打擊己方目標(biāo)。今天的對(duì)手在相關(guān)區(qū)域部署高射炮陣,希望擊中逼近的敵機(jī),加以毀傷而無(wú)法攻擊。這些稱為“攔阻幕防御”和“彈幕”的戰(zhàn)術(shù)在二戰(zhàn)中無(wú)法精確打擊目標(biāo),但應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)后,能更加精確鎖定入侵飛機(jī)目標(biāo)。

目前,雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)能使高射炮精確發(fā)射,并大幅度提高命中率。

類似高射炮發(fā)展為導(dǎo)引瞄準(zhǔn)開火一樣,無(wú)人機(jī)將很快具備獵殺和摧毀能力。目前,美國(guó)麻省理工學(xué)院開發(fā)可用于無(wú)人機(jī)的計(jì)算機(jī)演算程式,將其編程為具備感知與規(guī)避能力,并已經(jīng)展示了這樣的自主化軟件邏輯。在麻省理工學(xué)院的一項(xiàng)研究中,人工智能實(shí)驗(yàn)室的一名研究生使用開放源代碼立體視覺算法,能讓無(wú)人機(jī)以120幀/s的速度實(shí)時(shí)地偵測(cè)周圍物體并繪制一幅全景圖。

由此可以推斷,這種計(jì)算機(jī)演算系統(tǒng)能反過來應(yīng)用,即感知而不規(guī)避,迎頭撞上。這些技術(shù)發(fā)展將使無(wú)人機(jī)裝備采取進(jìn)攻思維模式,而不是麻省理工學(xué)院研究中所建議的僅發(fā)揮防御阻攔作用屏障。無(wú)人機(jī)技術(shù)正向著能力越來越強(qiáng)而造價(jià)越來越低的方向發(fā)展。目前,很多商用無(wú)人機(jī)在市場(chǎng)上就可以買到,而且價(jià)格一直在下降。其中,有些品牌無(wú)人機(jī)自2015年以來價(jià)格下跌超過50%。無(wú)人機(jī)也可能很快大幅度延長(zhǎng)巡航時(shí)間。電子儲(chǔ)存電池技術(shù)的發(fā)展速度日新月異。例如,劍橋大學(xué)研發(fā)了一種鋰-空氣電池,能量密度高,轉(zhuǎn)化效率增加90%以上。這種電池有希望增加10倍電能和壽命,并可能在下個(gè)十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。電池性能增加10倍將使得一些無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間超過2h以上。

鳥類通常會(huì)拼命躲避迫近的飛機(jī),但擁有很高殺傷率的攻擊型無(wú)人機(jī)不躲避。根據(jù)規(guī)定,如果發(fā)生真實(shí)的或可疑的鳥擊事件,美國(guó)空軍飛行員必須要停止訓(xùn)練任務(wù);同樣,無(wú)人機(jī)攻擊也將迫使他們停止飛行。例如,最新發(fā)生在阿富汗的RQ-7固定翼戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)撞上一架C-130運(yùn)輸機(jī),不僅造成運(yùn)輸機(jī)油箱破裂,而且損毀了機(jī)翼梁和機(jī)翼盒。

無(wú)人機(jī)的材料成分不同于鳥,撞擊速度也可能相對(duì)更兇猛,因此,撞上飛機(jī)所造成的破壞性更大。澳大利亞商用飛機(jī)安全局的研究人員亞歷山大·拉迪(Alexander Radi)說,在撞擊發(fā)生時(shí),鳥的表現(xiàn)和“流體相似”,隨著“鳥的解體和流動(dòng)吸收能量,撞擊力減弱?!?無(wú)人機(jī)則不同,它是一個(gè)“不變形的剛性撞擊物,具有以其很高的沖擊峰值,在撞擊目標(biāo)材料中產(chǎn)生局部應(yīng)變,導(dǎo)致材料失效?!边@種撞擊,尤其是在引擎附近,會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障,甚至是災(zāi)難性的——特別是單引擎飛機(jī),如F-16或F-35。此外,正如鳥擊可迫使任務(wù)終止一樣,飛機(jī)被堅(jiān)硬金屬物體撞擊,當(dāng)然會(huì)降低任務(wù)成功率,增加停飛時(shí)間。

在無(wú)人機(jī)碰撞的研究結(jié)果中,當(dāng)比較無(wú)人機(jī)撞擊和鳥撞擊的破壞時(shí),一個(gè)通常的假設(shè)是,無(wú)人機(jī)不是成群結(jié)隊(duì),因此,命中率比鳥群要低。但如果敵人使用蜂群戰(zhàn)術(shù),就顛覆這種假設(shè)。雖然無(wú)人機(jī)集群目前還處于初級(jí)技術(shù)階段,但美國(guó)海軍研究生院在2015年8月展示了用一個(gè)遙控器人工控制50架無(wú)人機(jī)的蜂群技術(shù)。研究人員在這次試驗(yàn)中使用了Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演算法,不久將研究如何提升無(wú)人機(jī)蜂群的自主化水平。這種能力在迅速提升,就在2016年,英特爾公司在美國(guó)佛羅里達(dá)州的迪斯尼春季狂歡會(huì)上上演了一場(chǎng)節(jié)日光幻秀,也是用一個(gè)遙控器控制300架無(wú)人機(jī)做各種復(fù)雜編隊(duì)。未來,自主化無(wú)人機(jī)也能搭載炸彈或大規(guī)模殺傷性武器、定向能武器(如激光和高功率微波武器)以及其他小型化武器。即使無(wú)人機(jī)僅配備非智能材料加獵殺程序、蜂群邏輯和自動(dòng)操作,也將很快對(duì)飛機(jī)和戰(zhàn)備構(gòu)成實(shí)質(zhì)威脅。

偵測(cè)無(wú)人機(jī)蜂群的幾種手段

在二戰(zhàn)中,敵人的高射炮比攔阻氣球更令人擔(dān)憂,美軍在二戰(zhàn)陣亡的22,951名將士中,很多人都犧牲在高射炮火之下。為了提高生存幾率,戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)飛行員增加飛行高度并修改航線。

對(duì)于無(wú)人機(jī)威脅,目前,我們還沒有研發(fā)出成熟的對(duì)抗手段,但是定向能和動(dòng)能截殺裝置具有致盲或摧毀無(wú)人機(jī)的潛力。我們可以在己方飛機(jī)進(jìn)入飛行路徑前發(fā)射定向能武器,清除威脅,但這種攻擊方式可能造成附帶毀傷而產(chǎn)生問題。為盡量降低附帶毀傷,需要識(shí)別特定的威脅,然后選擇合適的武器將其擊毀。

發(fā)現(xiàn)并識(shí)別無(wú)人機(jī)威脅有多種方式,包括聲音(監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子聲)、電子輻射、視覺(目視跟蹤)、普通雷達(dá)、光探和測(cè)距(LIDAR)激光雷達(dá),以及紅外線。所有這些感應(yīng)探測(cè)手段面臨的挑戰(zhàn)是,在探測(cè)隱形飛機(jī),如機(jī)身很大、長(zhǎng)21m x高5.2m x翼展52.4m的B-2轟炸機(jī)時(shí)僅能發(fā)揮微弱的效果;如探測(cè)尺寸40X40mm的無(wú)人機(jī)會(huì)更加困難。

目前,用于查找機(jī)場(chǎng)附近飛鳥和其他小型危險(xiǎn)的程序?qū)Υ丝赡苡袔椭?,但是解決不了已經(jīng)存在的無(wú)人機(jī)威脅。2016年4月17日,1架無(wú)人機(jī)與英國(guó)航空公司的727客機(jī)相撞的事件就是例證。機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)控制人員通常使用雙筒望遠(yuǎn)鏡尋找在抵達(dá)和起飛走廊附近飛行的猛禽和其他小鳥,飛行員用無(wú)線電向其他飛行員發(fā)出附近有鳥的警告。但這些方法對(duì)于消除無(wú)人機(jī)威脅可能效果有限,因?yàn)闊o(wú)人機(jī)將具備躲避能力,且尺寸可能比鳥還小。未來,一個(gè)百架無(wú)人機(jī)群總成本可能只需1,000美元,比單架無(wú)人機(jī)更容易偵測(cè),但是敵人可增加無(wú)人機(jī)之間的間距,即降低無(wú)人機(jī)群的密度,從而降低機(jī)群的視覺可探測(cè)性。交戰(zhàn)一方還可能依據(jù)另一方的飛機(jī)形狀及其最不容易被擊中的姿態(tài),來給自己的無(wú)人機(jī)編隊(duì),編成這樣的飛行形狀可能進(jìn)一步加大視覺探測(cè)的難度。

對(duì)于飛行中的四軸無(wú)人機(jī),螺旋槳葉片和電動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)出一種獨(dú)特的尖利噪聲,捕捉這種聲音特征,人們可以開發(fā)出一種基于聲學(xué)原理的偵測(cè)無(wú)人機(jī)手段。聲波探測(cè)系統(tǒng)只需簡(jiǎn)單地記錄被探測(cè)的聲音,然后與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知聲音特征進(jìn)行比較,并用多個(gè)地理定位來源進(jìn)行識(shí)別。但是,無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室總裁扎因·納布拉斯提到,雖然聲波探測(cè)的確為多來源無(wú)人機(jī)探測(cè)系統(tǒng)增加一些價(jià)值,在設(shè)計(jì)、使用和采購(gòu)方面相對(duì)容易,但并不像其他無(wú)人機(jī)探測(cè)手段那么有效,主要受環(huán)境噪聲影響和距離的限制。

目前,電光傳感器(通常指電視系統(tǒng))作為很多武器系統(tǒng)探測(cè)和跟蹤的必備手段,這包括戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)射彈藥所用的先進(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙,如諾斯羅普·格魯門公司的“狙擊手”G-4先進(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙,也廣泛用于空對(duì)地導(dǎo)彈,如雷神公司的空對(duì)地戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈“小牛”AGM-65H/K,并用于無(wú)人機(jī)殺手探測(cè)系統(tǒng),例如波音公司的小型激光武器系統(tǒng)。這些武器系統(tǒng)結(jié)合電荷耦合裝置,產(chǎn)生高分辨率的數(shù)字圖像。很多使用電光手段來進(jìn)行探測(cè)的系統(tǒng)也具有紅外跟蹤能力,使電光傳感器的能力進(jìn)一步提高。

紅外探測(cè)手段也能幫助發(fā)現(xiàn)和跟蹤無(wú)人機(jī),不過無(wú)人機(jī)的熱源比典型的飛機(jī)要小得多,要求探測(cè)系統(tǒng)的操作參數(shù)不同于標(biāo)準(zhǔn)集成紅外搜索與跟蹤偵察系統(tǒng)中所使用的參數(shù)。盡管如此,我們不應(yīng)低估紅外手段在偵測(cè)無(wú)人機(jī)中的應(yīng)用潛力。例如,波音公司的小型激光武器系統(tǒng)就采用電光/紅外探測(cè)技術(shù)在非惡劣天氣環(huán)境中跟蹤無(wú)人機(jī)。

電光/紅外探測(cè)和跟蹤無(wú)人機(jī)的效果嚴(yán)重受制于天氣,不利的天氣可極大降低其能力。固然,類似電荷耦合裝置這樣的先進(jìn)電子探測(cè)技術(shù)比肉眼為強(qiáng),但也受到云層、濃霧和煙霧的影響,無(wú)人機(jī)和飛機(jī)仍然能夠在云層中飛行而不被發(fā)現(xiàn)。

雷達(dá)作為一種傳感器,也能探測(cè)到無(wú)人機(jī)。但是,許多傳統(tǒng)雷達(dá),例如目前大多數(shù)F-16戰(zhàn)機(jī)裝備的AN/APG-68型雷達(dá)等,需要升級(jí)軟件編碼和處理能力。即使在升級(jí)后,這些老舊雷達(dá)發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的成功幾率也相對(duì)有限。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)雷達(dá)反射截面小,尤其是如果它們處于幾乎靜止?fàn)顟B(tài),等候接近的目標(biāo)時(shí),多普勒回波很小。此外,APG-68雷達(dá)很難將目標(biāo)從地面反射波或鳥中區(qū)分出來。就是說,有很多與無(wú)人機(jī)無(wú)關(guān)的假反射會(huì)影響雷達(dá)。如果F-16將雷達(dá)升級(jí)到所建議的APG-83可調(diào)機(jī)敏波束雷達(dá)(SABR),即一種有源電子掃描陣列雷達(dá),就有可能發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)。像可調(diào)機(jī)敏波束雷達(dá)這類型的雷達(dá),因?yàn)榉直媛矢咔翌l率機(jī)敏性更好,發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的成功幾率會(huì)高得多。

另一項(xiàng)可能有助于發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的先進(jìn)技術(shù)是激光雷達(dá)(LIDAR),該技術(shù)具備發(fā)現(xiàn)空中物體的潛力,但仍需要等待關(guān)鍵的技術(shù)突破。激光雷達(dá)能探測(cè)噴氣式飛機(jī)的“排氣尾跡中包含的碳?xì)浠衔?,精確到每百萬(wàn)份量級(jí)濃度,這可能是周圍大氣濃度的100倍或以上?!泵绹?guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的新項(xiàng)目,稱為“振動(dòng)偵測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)探查”,研究如何使用激光測(cè)振儀技術(shù)來探測(cè)引擎振動(dòng)或其他可供辨識(shí)的擾動(dòng)。雖然小型無(wú)人機(jī)可能不像固定翼或大型無(wú)人機(jī)產(chǎn)生那樣大的排氣尾流,激光雷達(dá)技術(shù)仍有可能用于無(wú)人機(jī)偵測(cè)。激光雷達(dá)也受到上述困擾電光/紅外技術(shù)的環(huán)境制約,因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)很難穿透濃霧和厚云層。但是,在透光性不至惡劣到不允許光子返回感應(yīng)源時(shí),激光雷達(dá)能穿透談?wù)劦年庼病?/p>

任何系統(tǒng)通訊——無(wú)論是海軍研究生院研究項(xiàng)目中使用的無(wú)人機(jī)互相之間采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊,還是很多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)所用的無(wú)線電頻率控制——發(fā)射的信號(hào)都可被偵測(cè)。被動(dòng)傳感探測(cè)系統(tǒng)也可能用于搜索無(wú)人機(jī)的電磁發(fā)射,但其缺陷是,無(wú)法發(fā)現(xiàn)不發(fā)射電磁信號(hào)的無(wú)人機(jī)。不過,不遠(yuǎn)的將來很可能開發(fā)出一種為發(fā)現(xiàn)這類靜默無(wú)人機(jī)的自主化無(wú)人機(jī),后者可自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo),不需要等待目標(biāo)發(fā)射電磁信號(hào)或要求從外部獲得信息輸入。

我們期待著能研制出一種能把以上系統(tǒng)所有這些優(yōu)點(diǎn)整合起來的對(duì)抗系統(tǒng)。這樣,在惡劣的天氣條件下,雷達(dá)和聲音系統(tǒng)仍能正常工作;在晴朗的天氣,所有的系統(tǒng)能聯(lián)合辨識(shí)和跟蹤目標(biāo),并通過地面或空中防御手段實(shí)施殲滅。就是說,發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)后,還需要有效的截殺手段將之消滅。

打擊無(wú)人機(jī)蜂群的幾種手段

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室率先開展空中禁區(qū)混合防御(HyDRA)項(xiàng)目的研究,重點(diǎn)探索定向能截殺手段(激光和高功率微波),作為動(dòng)能打擊之外的另一項(xiàng)選擇方案,從而強(qiáng)化一體化防空能力。激光有不同的介質(zhì),其波長(zhǎng)也相應(yīng)覆蓋紅外線到紫外線的整個(gè)范圍。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的定向能研究部主任威廉·庫(kù)珀博士稱:“定向能研究已經(jīng)達(dá)到了超出許多人意料的較高技術(shù)成熟度水平(TRL)?!币虼?,美國(guó)空軍可能很快就能使用這種技術(shù)。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室正在開展的空中禁區(qū)混合防御研究項(xiàng)目注重探索如何運(yùn)用定向能手段來補(bǔ)充動(dòng)能防御武器。實(shí)驗(yàn)室預(yù)計(jì),在近期,這些系統(tǒng)將作為一項(xiàng)防空手段布置在首都國(guó)會(huì)山周圍,然后逐步推廣,滿足作戰(zhàn)司令官的需要。美國(guó)太平洋司令部預(yù)計(jì)將在無(wú)人機(jī)上使用這種技術(shù),并有潛力用于對(duì)付巡航導(dǎo)彈。庫(kù)珀博士指出,即使是低千瓦的激光系統(tǒng),在近距離“也可輕易地?fù)袈洹睙o(wú)人機(jī),并強(qiáng)調(diào)定向能武器不僅能最大程度降低附帶毀傷,還確保符合武裝沖突法,不超過比例殺傷合法范圍。

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)演示了定向能系統(tǒng)的運(yùn)用,在黑標(biāo)行動(dòng)演習(xí)中,美國(guó)空軍就成功地開啟MATRIX和MEGA HPEM系統(tǒng)打敗1-2類無(wú)人機(jī)。不過庫(kù)珀博士強(qiáng)調(diào):研發(fā)和部署的道路上還有很多工作要做,要使各利益相關(guān)方都愿意獲取、集成并使用這種技術(shù)。2016年夏天,有關(guān)方面在白沙導(dǎo)彈試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)150kW級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行了成功的定向能試驗(yàn)測(cè)試。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室還在實(shí)施一個(gè)先進(jìn)技術(shù)展示項(xiàng)目,該計(jì)劃名稱為自我保護(hù)高能激光演示驗(yàn)證(SHiELD)。前者是通用原子航空系統(tǒng)公司的武器項(xiàng)目,研發(fā)能用于“高能液態(tài)激光區(qū)域防御系統(tǒng)”的激光。后者是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局合作的耗資5億美元的先進(jìn)技術(shù)展示項(xiàng)目。庫(kù)珀博士解釋了自我保護(hù)高能激光演示驗(yàn)證項(xiàng)目的未來三階段實(shí)施計(jì)劃,希望能驗(yàn)證其戰(zhàn)術(shù)用途,并推動(dòng)作戰(zhàn)準(zhǔn)則修改。第一階段實(shí)施低功率激光指向,驗(yàn)證鎖定和跟蹤目標(biāo)的能力。第二階段加大功率水平進(jìn)行驗(yàn)證。第三階段,如果獲得資金,將驗(yàn)證可能還留有充裕剩余功率的全功率系統(tǒng)。

波音公司的小型激光武器系統(tǒng)(CLWS)是另一種激光截殺武器。這種系統(tǒng)僅需幾個(gè)千瓦功率,能在瞬間摧毀目標(biāo)。波音公司這個(gè)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是操作的簡(jiǎn)易性和便攜性,只要把控制器鏈接到筆記本電腦就可以進(jìn)行操控,技術(shù)專家們認(rèn)為其便攜性可與X-Box 360游戲機(jī)的控制器媲美。根據(jù)波音公司的說法,小型激光武器系統(tǒng)的成本相對(duì)較低,能覆蓋數(shù)十公里范圍,僅需一個(gè)220V的電壓接口。該項(xiàng)目主管強(qiáng)調(diào),系統(tǒng)具有不需補(bǔ)充彈藥的明顯優(yōu)勢(shì)。發(fā)射成本基本上就是發(fā)射激光的電力。而如果發(fā)射導(dǎo)彈,還需要考慮物流環(huán)節(jié)或?qū)椀某杀?;如果是發(fā)射炮彈,還需要擔(dān)心落在何處。目前,機(jī)載激光武器研制進(jìn)度主要受制于穩(wěn)定性和電力來源。由于激光向低千瓦功率方向發(fā)展,加上未來電池技術(shù)的進(jìn)步,以及摧毀無(wú)人機(jī)所需的發(fā)射時(shí)間縮短,小型激光武器系統(tǒng)具有廣闊的潛力。

激光束能使無(wú)人機(jī)的光學(xué)傳感器等目標(biāo)致盲。致盲的定義是使得目標(biāo)在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法看見。但是激光束更多用于摧毀目標(biāo)上,例如此前介紹的小型激光武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。HPEM光束所應(yīng)用的致盲技術(shù)或能摧毀無(wú)人機(jī),使無(wú)人機(jī)的某些關(guān)鍵電子元件“燒毀”,暫時(shí)失效。有三家技術(shù)公司研制出反無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)(AUDS),此系統(tǒng)能致盲無(wú)人機(jī),并可能接管無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航和控制系統(tǒng)。如果敵方在無(wú)人機(jī)上掛載大規(guī)模殺傷武器或其他彈藥,無(wú)人機(jī)被擊中自由墜落后可能造成大的傷亡,那么這種系統(tǒng)就可能非常重要。據(jù)稱,AUDS系統(tǒng)使用電光/紅外傳感器能偵測(cè)9.25km以外的無(wú)人機(jī),然后使用無(wú)線電頻率干擾遙控操作員發(fā)送給無(wú)人機(jī)的無(wú)線電信號(hào)。無(wú)人機(jī)收到反無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)信號(hào)后,變得不知所措,“凍結(jié),茫然,不知飛向何方?!毕乱徊皆趺达w,就由新的操作員來確定。

與發(fā)現(xiàn)和探測(cè)無(wú)人機(jī)的情況一樣,多系統(tǒng)隊(duì)列也能增強(qiáng)定向能的攻擊能力。但是,激光和高功率微波光束仍存在瞄準(zhǔn)上的局限。激光技術(shù)的主要弱點(diǎn)是,在惡劣的天氣情況下,其成功率大大降低。高功率微波光束雖然能穿透云層交戰(zhàn),但是,敵方可以利用在無(wú)人機(jī)上采用定向能硬化技術(shù)來反制高功率微波光束。最近,導(dǎo)電復(fù)合材料公司就成功地在類似塑料材料的內(nèi)里將鎳涂覆到碳表面上,此材料又可模塑到無(wú)人機(jī)表面等其他結(jié)構(gòu)上。這樣,被打擊目標(biāo)對(duì)象便可將照射過來的光束能量引離分散,削弱高功率微波光束的打擊效果。這種概念類似于在無(wú)人機(jī)外圍放置一個(gè)引離電荷的法拉第籠子。

由于定向能武器強(qiáng)度可調(diào),應(yīng)用多樣,因此成為對(duì)付無(wú)人機(jī)的首選手段。但我們的作戰(zhàn)飛機(jī)上仍需配置動(dòng)能殺傷武器,以備在能見度較低的環(huán)境中激光和紅外武器失效,或敵方的飛行器采用了定向能硬化構(gòu)件。本文所言常規(guī)飛機(jī)主要指高速高空飛行的固定翼飛機(jī),高速度使飛機(jī)被撞毀壞的幾率更大?,F(xiàn)實(shí)中,受無(wú)人機(jī)威脅的飛機(jī)類型很多。例如,直升機(jī)也必須面對(duì)無(wú)人機(jī)的威脅,因?yàn)橹鄙龣C(jī)大多在無(wú)人機(jī)密集的低空環(huán)境中飛行。目前的直升機(jī)飛行員主要擔(dān)心的威脅是便攜式防空武器和火箭助推槍榴彈(RPG)等武器。但是未來,直升機(jī)作戰(zhàn)飛行中將需要越來越多地警惕來自無(wú)人機(jī)的危險(xiǎn)。便攜式防空武器和RPG威脅已經(jīng)引起美國(guó)海軍的關(guān)注,并且已經(jīng)迅速研制出對(duì)抗手段,這些手段也可用于打擊無(wú)人機(jī)。

美國(guó)海軍正在研制的一種對(duì)抗手段是直升機(jī)主動(dòng)引爆RPG技術(shù)(即HARP,先前縮寫為 HAPS),目的是發(fā)現(xiàn)和截殺RPG。這個(gè)技術(shù)概念可以拓展并用于打擊構(gòu)成威脅的無(wú)人機(jī)。HARP的概念也提供動(dòng)能攔截選項(xiàng),可以用于美國(guó)空軍飛機(jī)。HARP最重要的特性是互通操作性,這種攔截彈可以從現(xiàn)有的箔條和曳光彈投射器發(fā)射,可納入機(jī)載抗干擾發(fā)射器系統(tǒng) AN/ALE-47中。顯然,配置HARP的飛機(jī)仍然具有攜帶箔條和曳光彈的干擾和抗干擾能力,盡管攜帶數(shù)量減少。根據(jù)來自O(shè)rbital ATK公司在2015年2月的信息,HAPS能夠發(fā)射和投擲機(jī)動(dòng),飛行至模仿來襲的RPG引爆點(diǎn)。如何優(yōu)化爆炸和碎片的數(shù)量來截殺RPG或無(wú)人機(jī)是目前考慮的一個(gè)重要因素。美國(guó)海軍研制HARP的一個(gè)相關(guān)人士杰伊·羅杰斯(Jay Rodgers)說:“由于攔截器彈頭尺寸限制,以及攔截點(diǎn)接近飛行器的距離難以掌握,即使爆炸其本身能否有效擊落飛行器是一件非常不容易的事。這是一個(gè)很困難的截殺機(jī)制。”他表示:“改善爆炸方式和碎片分布能增加擊落 RPG和無(wú)人機(jī)的概率。改善的爆炸方式尤其具有吸引力,殺傷效果截然不同,不像碎片殺傷,可能還會(huì)導(dǎo)致自傷。”

美國(guó)海軍還在研制另一個(gè)項(xiàng)目,即防區(qū)外截殺武器(SOWD),概念上類似截殺RPG。美國(guó)海軍認(rèn)為,防區(qū)外截殺武器可用作對(duì)抗無(wú)人機(jī)的反制手段。SOWD項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局和特勤局,參與單位有美國(guó)陸軍有10多個(gè)機(jī)構(gòu)以及美國(guó)空軍中的空軍安全部隊(duì)中心。美國(guó)空軍不甚積極的這種反差可以理解,因?yàn)槠淠壳暗鼗烙鶞?zhǔn)則框架是把基地的大多數(shù)動(dòng)能防御武器置于美國(guó)陸軍的領(lǐng)導(dǎo)之下。但是美國(guó)空軍必須要考慮到,SOWD不僅可用于基地防御,也可用于未來的空空作戰(zhàn)。未來,飛機(jī)的起降和回收正面臨著越來越迫近的威脅,因此,美國(guó)空軍在作戰(zhàn)理論研究中對(duì)這些區(qū)域防御手段比美國(guó)陸軍更感興趣,從而吸引美國(guó)空軍對(duì)這類技術(shù)研制投入更多資源。

美國(guó)空軍亦可考慮投資于旨在截殺無(wú)人機(jī)的新動(dòng)能武器的研制。這種武器成本應(yīng)低于價(jià)值155萬(wàn)美元的AIM-120 AMRAAM等視距外中程空對(duì)空導(dǎo)彈。該概念武器完全有可能實(shí)現(xiàn)低成本,因?yàn)樗輾У哪繕?biāo)更小。彈頭尺寸相對(duì)也更小,且飛行距離較短、燃料更少。這種武器本身就是一架無(wú)人機(jī),用途就是通過撞擊或爆炸獵殺敵方的無(wú)人機(jī)??傊诖輾彻魺o(wú)人機(jī)的殺傷鏈中,需要多個(gè)層面和選項(xiàng)。用于探測(cè)的傳感器必須從上述所及的全部來源融合數(shù)據(jù),而且戰(zhàn)機(jī)應(yīng)具備可用作殺傷的定向能武器和動(dòng)能武器選項(xiàng)。

建議

解決來自無(wú)人機(jī)的危險(xiǎn),必先發(fā)現(xiàn)之。因此,美國(guó)空軍需要做出投資,升級(jí)諸如F-16的有源電子掃描陣列雷達(dá)等系統(tǒng),并繼續(xù)推進(jìn)所有平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。為確保美國(guó)空軍基地的安全,需要在無(wú)人機(jī)飛抵上空前先機(jī)發(fā)現(xiàn);雖然在作戰(zhàn)準(zhǔn)則層面這是美國(guó)陸軍的任務(wù),但美國(guó)空軍有保護(hù)其地面機(jī)群的重大利益考慮。在空中,美國(guó)空軍需要投資研發(fā)能夠探測(cè)飛機(jī)威脅的系統(tǒng),由此取得對(duì)特定空域的控制。目前的無(wú)人機(jī)威脅進(jìn)一步表明,我們不僅要掃清任務(wù)航線上的威脅,還應(yīng)密切關(guān)注飛機(jī)的起飛和返回時(shí)的安全。這一切都要求美國(guó)空軍飛機(jī)上裝備探測(cè)和截殺能力的武器。為了成功截殺來襲的無(wú)人機(jī)等威脅,美國(guó)空軍不應(yīng)僅選擇一種能力,而應(yīng)獲取多種致盲和/或截殺手段,包括定向能和動(dòng)能武器。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的定向能研究,應(yīng)當(dāng)考慮用于空空交戰(zhàn),這意味著美國(guó)空軍應(yīng)向空中禁區(qū)混合防御項(xiàng)目投入資金,提升技術(shù)成熟度水平。此外,美國(guó)空軍應(yīng)為其所有機(jī)型研制一種類似HARP的系統(tǒng),使飛機(jī)具備發(fā)射反制手段的系統(tǒng)。還有一點(diǎn),無(wú)人機(jī)技術(shù)的擴(kuò)散已經(jīng)威脅到美國(guó)的國(guó)家安全,各軍種基地防御資源有限,因此各軍兵種必須通力合作,部署并操作能保護(hù)官兵的一體化融合系統(tǒng)。

有些領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展較慢,有些則已足夠成熟,即將進(jìn)入工程研制和部署試用階段。在不遠(yuǎn)的將來,電子元件的不斷更新升級(jí)使得無(wú)人機(jī)向蜂群和/或神風(fēng)敢死隊(duì)一樣可以單槍匹馬地對(duì)軍方飛機(jī)發(fā)動(dòng)攻擊。這種必然趨勢(shì)需要軍隊(duì)大幅度調(diào)整防空作戰(zhàn)思維,加強(qiáng)對(duì)探測(cè)和截殺來襲無(wú)人機(jī)威脅的重視和研究。截殺敵無(wú)人機(jī)沒有一種萬(wàn)能的手段。目前,已有許多手段能幫助我們?cè)诳购猸h(huán)境中制勝。隨著技術(shù)進(jìn)步,探測(cè)和截殺無(wú)人機(jī)絕不只是一件僥幸之事。

(編譯自《空天力量雜志》)

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