除了利用激光武器和传统火力等对无人机进行“硬杀伤”外,美、英等国对无线电干扰技术和网式拦截技术等“软杀伤”手段的研究也方兴未艾。比如,上文提到的AUDS、Drone Dome、Falcon Shield和“无人机卫士”等反无人机系统,均具有无线电干扰功能。
2015年,美国巴特勒国家安全研究与发展公司研发出一款名为“无人机防御者”的无线电射线步枪。“无人机防御者”通过发射无线电波束来干扰无人机的控制信号和GPS导航信号,有效作用距离为400m。无人机在受到干扰后便处于失联、失控状态,要么在半空中悬停,要么迫降。此外,“无人机防御者”非常注重发射速度和便携性。该步枪总质量为4.5kg,冷启动时间为0.1s,在携带备用电池组的情况下,可持续工作5h。同年,美国西点军校研究机构也研制出一款功能类似的反无人机步枪。该步枪由一根天线、无线WiFi和“树莓派”电脑等组成,造价只有150美元,低于很多消费机无人机的售价和大多数反无人机系统的造价。
“无人机防御者”步枪
2016年,英国OpenWorks工程公司研发出一款名为“Skywall 100”的肩射式反无人机火箭筒。Skywall 100重约10kg,最大拦截距离100m,内置丰富的智能传感器,可以自动计算出无人机的距离和方位信息。在锁定目标后,利用压缩空气发射拦截弹,并使“子弹”在空中高速撒出拦截网将无人机裹住,使其丧失机动能力。拦截弹附带降落伞,在捕获无人机后,降落伞会张开使无人机和拦截弹缓缓降落。这样既能避免无人机直接坠落伤及无辜,又能降低无人机的损毁程度以便日后追查来源。
Skywall 100火箭筒
“低慢小”航空器防控装备发展存在的问题
近年来,出于国家安全和城市反恐需要,以及伴随低空空域开放而日益增加的航空安全需求,“低慢小”航空器防控装备与技术得到了快速发展。但是“低慢小”航空器防控装备不同与常规武器,如何对“低慢小”航空器进行有效防控,尤其在城市复杂环境下对其进行有效防控,现有技术手段还面临诸多问题。
现有探测手段,尚难有效解决城市复杂环境下“低慢小”航空器探测问题
从国内外发展现状不难看出,目前用于“低慢小”航空器探测的手段主要有低空监视雷达、光电探测、声学探测和无线电信号侦测等。这些探测手段特性各异,在发现距离、灵敏度、能效范围、抗恶劣气候能力、多目标同时跟踪能力等方面各有所长,但是单一手段均难以有效解决城市复杂环境下“低慢小”航空器的探测问题。比如,低空监视雷达可以对“高慢小”、“低快小”或“低慢大”目标实施有效探测,但是“低慢小”航空器与地物杂波较接近、多普勒频移不明显、雷达散射截面积小,一直是雷达探测的难点。光电探测易受环境光线干扰,厚云层或多云时目标红外特性不明显,逆光时目标与背景对比度低,目标特性受大气衰减、湍流影响大,加之“低慢小”航空器光电信号较弱、信噪比较低,这些都使光电探测、识别、跟踪的难度进一步增大。声学探测可接收并识别飞机发动机、直升机旋翼与大气摩擦所产生的声信号,但是在闹市环境中“低慢小”航空器的声学特性极易隐藏,很难被准确探测、识别。无线电信号侦测技术可侦察、监测或监听无线电信号,但是当“低慢小”航空器处于无线电静默或者“跳频”控制时,也很难被及时有效地探测。
适应城市反恐需要、避免传统拦截手段造成二次毁伤的拦截方案不多
目前针对“低慢小”航空器的处置拦截手段主要有传统火力拦截、激光拦截、无线电干扰和网式拦截等。防空导弹主要用于武力威慑,其杀伤破片对地面人群、建筑极易造成二次毁伤,且效费比很低;而高射机枪(炮)的精准度很差,且流弹对地面人群、建筑都可能造成二次毁伤。激光拦截技术近年来得到迅猛发展,国内外军工单位和科研院所研制出多款针对无人机的激光拦截武器。但是利用激光武器对“低慢小”航空器进行处置拦截,还存在一些缺点或不足,主要表现在:1)激光在大气中传输容易衰减,其射程受大气的影响,不具备全天候作战能力,一旦遇到浓云雨雾、雷电雪霾等恶劣天气,光束质量变差,难以发挥应用的威力;2)跟踪瞄准难度大,在拦截目标时如遇视线有阻挡或目标高机动运动,其跟踪瞄准要达到理想的精度,是一个尚在解决的课题;3)随着射程的增加,光束在目标上形成的光斑逐步增大,导致激光的功率密度随之降低;4)能量转换效率低,激光武器系统体积和质量较大,机动性不高。无线电干扰设备通过发射无线电波束来干扰无人机的控制线号和GPS导航信号,但其处置对象单一,也极易干扰市民正常生活。网式软杀伤拦截技术是一种新型软杀伤拦截技术,虽然有过成功的案例,但由于存在战斗部单一、拦截空域有限、拦截网易受气流影响等不足,不能满足所有需求。另外,在城市复杂环境下,安全可靠发射也是一个不容忽视的问题。
措施和建议
针对“低慢小”航空器防控装备发展存在的上述问题,以及“低慢小”航空器防控面临的新形势,现有的技术装备已难以满足要求,亟需开展和加强总体设计、多元探测、复合拦截等方面的技术攻关。
开展城市复杂环境下多元传感器协同探测和综合识别技术研究
利用多元传感器对“低慢小”航空器进行协同探测,建立“一点发现,多维跟踪”的探测系统,可以及时获取目标位置、视频图像、操控无线电频率等多种信息,是解决城市复杂环境下“低慢小”航空器探测的有效途径。同时研究典型“低慢小”航空器特性数据库技术,突破多元传感器对“低慢小”航空器多特征综合识别技术,提升传感器对多目标、真假目标的特征提取与识别能力。
开展多体制复合拦截技术研究
针对激光拦截、无线电干扰和网式拦截目前存在的技术难点和瓶颈问题,积极开展相关研究工作。同时根据不同体制拦截手段所具有的不同战技指标和适用范围,建立处置拦截系统特性数据库,支撑指挥控制系统对处置拦截过程进行科学决策。重点开展多体制拦截手段综合集成技术研究,利用网络和信息技术,完成复合拦截系统网络化建设,建立具有可扩展性的复合拦截系统网络,做到拦截信息实时共享、拦截过程高度协调。
近年来,“低慢小”航空器的快速发展和广泛应用,已经对维护低空飞行秩序、保障城市建设和推动国民经济正常发展带来了巨大的挑战。世界各国都在加紧发展“低慢小”航空器防控装备和技术,并在预警探测和处置拦截领域取得了丰硕的成果。
文/李明明、卞伟伟、甄亚欣 原载于《飞航导弹》2017年第1期
转载请注明:北纬40° » “低慢小”航空器防控装备发展现状