美軍反無(wú)人機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展概況

中國(guó)北方工業(yè)有限公司 葛 宋

一 概 述

在過(guò)去10年中，無(wú)人機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，無(wú)人機(jī)已快速滲透到各個(gè)領(lǐng)域，國(guó)家、非國(guó)家組織乃至個(gè)人都在廣泛使用無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)作為高性價(jià)比的情報(bào)、監(jiān)視、偵察與攻擊手段，在軍事領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

美軍根據(jù)尺寸、速度和作戰(zhàn)高度對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行了分類。4類和5類為大型、長(zhǎng)航時(shí)、遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)；3類無(wú)人機(jī)與4類和5類相比，尺寸小、速度慢、航程短；1類和2類無(wú)人機(jī)機(jī)身非常小，航程有限。1～3類無(wú)人機(jī)被定義為“低、慢、小”無(wú)人機(jī)，由于其具有體積小、特征信號(hào)弱、飛行高度低等特點(diǎn)，所以很難被現(xiàn)有防空反導(dǎo)系統(tǒng)探測(cè)、識(shí)別與打擊?！胺淙骸弊鲬?zhàn)也是無(wú)人機(jī)威脅的重要方式，無(wú)人機(jī)群既可以遠(yuǎn)程操作或自主飛行，也可以與地面車輛和飛機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，這都對(duì)現(xiàn)有防空反導(dǎo)系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。反無(wú)人機(jī)技術(shù)正成為美國(guó)國(guó)防領(lǐng)域的一項(xiàng)重要任務(wù)，美國(guó)《陸軍防空反導(dǎo)2028》戰(zhàn)略就突出強(qiáng)調(diào)了無(wú)人機(jī)的威脅。鑒于此，2019財(cái)年美國(guó)國(guó)防部在反無(wú)人機(jī)解決方案上投入了約9億美元；2020財(cái)年也投資了至少3.73億美元用于反無(wú)人機(jī)研發(fā)，以及至少2億美元用于反無(wú)人機(jī)裝備采購(gòu)。

二 反無(wú)人機(jī)技術(shù)總體情況

反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可采用一系列方法對(duì)敵方或未經(jīng)授權(quán)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行探測(cè)。首先是針對(duì)無(wú)人機(jī)目標(biāo)的視覺(jué)、熱、聲學(xué)等信號(hào)，分別采用光電、紅外和聲學(xué)傳感器進(jìn)行探測(cè)；其次是采用雷達(dá)系統(tǒng)，但由于小型無(wú)人機(jī)的尺寸和信號(hào)特征有限，這些方法并不總是有效；還有一種方法是偵測(cè)用于操控?zé)o人機(jī)的無(wú)線信號(hào)，通常采用無(wú)線電頻率傳感器。上述方法可以綜合運(yùn)用，以提供有效的、分層的無(wú)人機(jī)探測(cè)能力。

偵查人員一旦探測(cè)到無(wú)人機(jī)，便可采取措施將其擊毀或使其失效。電子戰(zhàn)干擾可阻礙無(wú)人機(jī)與其操控者之間的通信鏈接，常見(jiàn)的干擾設(shè)備既有質(zhì)量?jī)H為2.3～4.5kg的便攜式干擾設(shè)施（見(jiàn)圖1），也有重達(dá)數(shù)百磅、安裝在固定地點(diǎn)或車輛上的干擾設(shè)備。另外，還可使用槍、網(wǎng)、定向能、傳統(tǒng)防空手段，甚至經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的鳥(niǎo)類等手段，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行捕獲或摧毀。美國(guó)國(guó)防部及各軍種正在研發(fā)和采購(gòu)多種反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，以構(gòu)建強(qiáng)大可靠的反無(wú)人機(jī)能力。

圖1 美軍的便攜式反無(wú)人機(jī)裝備

三 美國(guó)各軍種反無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)展

（一）空軍

美國(guó)空軍正在測(cè)試用于反無(wú)人機(jī)的定向能武器，包括高能微波和激光。例如，2019年10月，美國(guó)空軍接收了1臺(tái)車載反無(wú)人機(jī)激光樣機(jī)——高能激光武器系統(tǒng)（HELWS），如圖2所示。美軍正對(duì)該系統(tǒng)開(kāi)展為期1年的海外戰(zhàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)試系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，并開(kāi)展人員操作訓(xùn)練。HELWS系統(tǒng)由美國(guó)雷聲公司研制，搭載在1輛小型全地形車上，采用光電/紅外傳感器及高能微波系統(tǒng)對(duì)敵方或未經(jīng)授權(quán)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別和跟蹤，并干擾其導(dǎo)航系統(tǒng)，一旦鎖定目標(biāo)，便可通過(guò)激光使其在數(shù)秒內(nèi)失效。該系統(tǒng)如果由1臺(tái)發(fā)電機(jī)持續(xù)供電，則可幾乎不限次數(shù)地發(fā)起攻擊。根據(jù)美國(guó)空軍2016年的“小型無(wú)人機(jī)飛行規(guī)劃”，美國(guó)空軍還在發(fā)展機(jī)載反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。

圖2 美國(guó)雷聲公司為美國(guó)空軍研制的HELWS系統(tǒng)

（二）海軍

近年來(lái)，美國(guó)海軍充分利用工業(yè)界在固態(tài)激光上的巨大進(jìn)步，以及國(guó)防部其他部門(mén)對(duì)固態(tài)激光技術(shù)數(shù)十年的研究積累，在推動(dòng)反無(wú)人機(jī)高能固態(tài)激光武器的上艦部署中取得了很大進(jìn)展。美國(guó)海軍采用逐步提升的策略發(fā)展固態(tài)激光武器，首先通過(guò)干擾或“致盲”其情報(bào)/監(jiān)視/偵察傳感器來(lái)對(duì)付小艇和無(wú)人機(jī)，未來(lái)還可能將激光武器用于對(duì)付導(dǎo)彈。

2009—2012年，美國(guó)海軍成功對(duì)激光武器系統(tǒng)（LaWS）的原型樣機(jī)進(jìn)行了從陸上到艦上的一系列反無(wú)人系統(tǒng)試驗(yàn)，LaWS系統(tǒng)的激光束能量達(dá)到30kW。2014年8月，美國(guó)海軍在LPD-15“龐塞”號(hào)兩棲艦上部署了LaWS系統(tǒng)（見(jiàn)圖3），并在波斯灣進(jìn)行了海洋環(huán)境下的反無(wú)人艇和無(wú)人機(jī)集群的試驗(yàn)評(píng)估。2014年12月，美國(guó)海軍宣布“龐塞”號(hào)兩棲艦上的LaWS系統(tǒng)達(dá)到可用狀態(tài)。“龐塞”號(hào)兩棲艦于2017年10月返回美國(guó)并退役，LaWS系統(tǒng)從艦上移走后重新安裝到陸上作為試驗(yàn)設(shè)施，服務(wù)于后續(xù)研究項(xiàng)目。

圖3 “龐塞”號(hào)兩棲艦上的LaWS系統(tǒng)

美國(guó)海軍還計(jì)劃于2021年在DDG-88“普雷布爾”上部署采用光學(xué)致盲手段干擾無(wú)人機(jī)傳感器的“海上激光炫目攔截器”（ODIN）系統(tǒng)，以及采用60kW激光（具備擴(kuò)展到150kW的潛力）的HELIOS系統(tǒng)，這2個(gè)系統(tǒng)都可對(duì)付無(wú)人機(jī)。2017年6月，美國(guó)海軍發(fā)布項(xiàng)目征求書(shū)，經(jīng)公開(kāi)競(jìng)標(biāo)后，2018年1月，洛克希德·馬丁公司被授予1.5億美元的合同，用于在2020財(cái)年前研發(fā)、制造和交付2套HELIOS系統(tǒng)，其中1套將被安裝在美國(guó)海軍阿利·伯克級(jí)驅(qū)逐艦DDG-88“普雷布爾”號(hào)上（見(jiàn)圖4），另一套用于陸上試驗(yàn)。

此外，2019年3月，美國(guó)海軍部還宣布將與美國(guó)國(guó)防部下屬的國(guó)防數(shù)據(jù)服務(wù)署合作，快速開(kāi)發(fā)新型的基于網(wǎng)絡(luò)的反無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，以應(yīng)對(duì)不斷演化的無(wú)人機(jī)威脅。

圖4 安裝了HELIOS系統(tǒng)的阿利·伯克級(jí)驅(qū)逐艦

（三）海軍陸戰(zhàn)隊(duì)

美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)通過(guò)其地面防空（GBAD）項(xiàng)目辦公室，資助了多個(gè)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。例如，2019年美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)防空綜合系統(tǒng)（MADIS）完成了海外試驗(yàn)。該系統(tǒng)采用干擾手段和機(jī)槍武器對(duì)付無(wú)人機(jī)，可搭載在MRZR全地形車、聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車輛及其他平臺(tái)上。2019年6月，搭載在LHD-4 “拳師”號(hào)兩棲攻擊艦上的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)利用MADIS使一架靠近該艦、被認(rèn)為構(gòu)成威脅的伊朗無(wú)人機(jī)失效。作為地面防空項(xiàng)目的一部分，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也在采購(gòu)緊湊型激光武器系統(tǒng)（CLaWS），如圖5所示。該系統(tǒng)是美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)的首個(gè)地面激光系統(tǒng)，美國(guó)陸軍也在使用，有2kW、5kW和10kW這3個(gè)型號(hào)。盡管美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已對(duì)便攜式反無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)，但受限于質(zhì)量和功率需求，這一技術(shù)并非最佳選擇。

圖5 美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的防空綜合系統(tǒng)

（四）陸軍

2016年7月，美國(guó)陸軍發(fā)布了1項(xiàng)反無(wú)人機(jī)戰(zhàn)略（美國(guó)陸軍是唯一發(fā)布反無(wú)人機(jī)戰(zhàn)略的軍種），指導(dǎo)陸軍反無(wú)人機(jī)能力的發(fā)展。2017年4月，陸軍又發(fā)布了陸軍技術(shù)文件——反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)（Counter-Unmanned Aircraft System Techniques）。反無(wú)人機(jī)也是美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部“六層防空反導(dǎo)保護(hù)圈”概念的組成部分，包括：

（1）低空無(wú)人機(jī)彈道交戰(zhàn)系統(tǒng)（BLADE）。該系統(tǒng)可與通用遙控武器站配合使用，其先進(jìn)的火控和精確打擊能力可探測(cè)、跟蹤和擊落各種無(wú)人機(jī)。

（2）多任務(wù)高能激光（MMHEL）。美國(guó)陸軍正在開(kāi)發(fā)更高效的固態(tài)高能激光（HEL）技術(shù)，使激光武器能夠安裝在更小、機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)的陸軍平臺(tái)上，從而提高這些平臺(tái)的作戰(zhàn)能力。美國(guó)陸軍計(jì)劃將多任務(wù)高能激光系統(tǒng)集成到機(jī)動(dòng)短程防空系統(tǒng)（M-SHORAD）中，并搭載在“斯特瑞克”裝甲車上，如圖6所示。

圖6 搭載多任務(wù)高能激光樣機(jī)的“斯特瑞克”裝甲車

（3）下一代火力雷達(dá)。美國(guó)陸軍旨在開(kāi)發(fā)全數(shù)字雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)，通過(guò)多目標(biāo)跟蹤和自適應(yīng)波束成形技術(shù)，大幅提高雷達(dá)的性能和可靠性。

（4）機(jī)動(dòng)防空技術(shù)（MADT）。美國(guó)陸軍正在研發(fā)比當(dāng)前部署的短程防空系統(tǒng)保護(hù)范圍更廣、可擊落遠(yuǎn)程大型飛機(jī)的機(jī)動(dòng)防空系統(tǒng)。

（5）高能激光戰(zhàn)術(shù)車輛演示項(xiàng)目（HEL-TVD）。美國(guó)陸軍正在研發(fā)安裝在中型戰(zhàn)術(shù)車輛平臺(tái)上的100kW級(jí)激光系統(tǒng)，用于集成到間接火力防護(hù)能力項(xiàng)目中，可用于防御火箭彈、火炮、迫擊炮、巡航導(dǎo)彈及無(wú)人機(jī)。

（6）低成本增程防空（LOWERAD）。美國(guó)陸軍正在開(kāi)發(fā)和演示低成本增程防空（LOWER AD）導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積更小、成本更低。LOWER AD項(xiàng)目將演示擊落亞音速巡航導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。LOWER AD技術(shù)可以減小導(dǎo)彈的尺寸，從而使每個(gè)發(fā)射器發(fā)射的導(dǎo)彈數(shù)量更多。

目前這些系統(tǒng)還在研發(fā)中，美國(guó)陸軍已部署了一些便攜式、車載、機(jī)載的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。此外，與美國(guó)海軍相似，美國(guó)陸軍也在與國(guó)防數(shù)字服務(wù)署合作開(kāi)發(fā)反無(wú)人機(jī)產(chǎn)品。

（五）美國(guó)國(guó)防部范圍內(nèi)的反無(wú)人機(jī)研發(fā)

美國(guó)國(guó)防部正在研發(fā)一系列反無(wú)人機(jī)技術(shù)。例如，“聯(lián)合臨時(shí)簡(jiǎn)易威脅打擊機(jī)構(gòu)”（Joint Improvised-Threat Defeat Organization）在2017年舉辦了一個(gè)“無(wú)人機(jī)硬殺傷”挑戰(zhàn)賽，美國(guó)聯(lián)合參謀部和美國(guó)國(guó)防部其他機(jī)構(gòu)也在致力于推進(jìn)反無(wú)人機(jī)工作。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）資助了多個(gè)反無(wú)人機(jī)技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，例如，旨在應(yīng)對(duì)未來(lái)自主系統(tǒng)的“反蜂群人工智能”（Counter Swarm AI）項(xiàng)目，以及用于艦載點(diǎn)防御的“多方位防御快速攔截炮彈交戰(zhàn)系統(tǒng)”（Multi-Azimuth Defense Fast Intercept Round Engagement System）。2019年12月，美國(guó)國(guó)防部開(kāi)始統(tǒng)一協(xié)調(diào)美軍的各種反無(wú)人機(jī)工作，指定美國(guó)陸軍作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，監(jiān)管美國(guó)國(guó)防部的所有反無(wú)人機(jī)項(xiàng)目。新成立的辦公室由美國(guó)陸軍領(lǐng)導(dǎo)，其與各作戰(zhàn)司令部及負(fù)責(zé)采辦和維持的國(guó)防部副部長(zhǎng)辦公室合作，將對(duì)美軍所有的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)鑒定，并在未來(lái)確定3～5個(gè)系統(tǒng)開(kāi)展采購(gòu)。

四 結(jié) 語(yǔ)

反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)已日益成為一項(xiàng)重要的作戰(zhàn)任務(wù)，受到美軍的高度關(guān)注，美國(guó)國(guó)防部和各軍兵種都在加大反無(wú)人機(jī)能力建設(shè)投入，推出了一系列基于不同技術(shù)和手段的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)展顯著。從美軍反無(wú)人機(jī)能力的建設(shè)過(guò)程可以看出，在前期研發(fā)階段，美軍各軍兵種和研究機(jī)構(gòu)基于自身的技術(shù)基礎(chǔ)和需求提出了多種反無(wú)人機(jī)技術(shù)和方案，隨著技術(shù)的成熟，美軍“從放到收”，推進(jìn)美軍反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，逐漸聚焦少數(shù)幾個(gè)技術(shù)先進(jìn)、性價(jià)比高的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。我國(guó)的反無(wú)人機(jī)能力建設(shè)可從中汲取一定經(jīng)驗(yàn)：一是反無(wú)人機(jī)裝備需要成體系化發(fā)展，形成體系化作戰(zhàn)能力；二是應(yīng)充分利用現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)展技術(shù)集成，發(fā)展高性價(jià)比的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)；三是提前布局，做好反無(wú)人機(jī)技術(shù)儲(chǔ)備，以適應(yīng)無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展。