俄罗斯反无人机装备发展现状及启示.pdf
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1、第 44 卷第 3 期 国 防 科 技 Vol.44,No.3 2023 年 6 月 NATIONAL DEFENSE TECHNOLOGY Jun.2023 收稿日期 2023-03-21 修回日期 2023-04-23 采用日期 2023-04-29 基金项目 国家自然科学基金项目(61872123)*通信作者 李瑞,Email:rui_ 作者简介 凌海风,女,教授,博士生导师,研究方向为无人机自主协同决策;李瑞,男,硕士研究生,研究方向为无人机自主协同决策;柏林元,男,博士研究生,讲师,研究方向为无人机自主协同决策;郭文娟,女,硕士研究生,研究方向为无人机自主协同决策。俄罗斯反无人机装备
2、发展现状及启示 凌海风,李 瑞*,柏林元,郭文娟(陆军工程大学,江苏 南京 210007)摘 要 随着无人机广泛运用于作战,且其性能不断提升,面对日益严峻的空防形势,俄罗斯大力发展“反无人机战力”。从原理、优点2个方面简要梳理国内外通用反无人机技术,结合俄军“侦、扰、控、毁”的反无人机作战实践,将其现役反无人机装备分为探测、软杀伤、硬毁伤、伪装4类。具体介绍其不同类别装备的战技术性能,并列举其反无人机装备发展的经 验教训。针对未来无人机作战尤其是无人机集群作战的威胁,提出了发展我方反无人机装备的启示。关键词 反无人机装备;探测;软杀伤;硬毁伤;伪装 中图分类号 V279;E92 文献标志码 A
3、 文章编号 1671-4547(2023)03-0081-07 DOI:10.13943/j.issn 1671-4547.2023.03.11 引言 随着无人机的快速发展和广泛运用,其危害性日益凸显:在民用领域,无人机“黑飞”“盲飞”“乱飞”以及偷拍事件时有发生,严重威胁公共安全、社会稳定及人民生命财产安全1;在军事领域,无人机正成为集“察、打、评、扰”于一体的综合武器系统,其在“春天之盾”行动和纳卡冲突中表现突出,展露出极强的空中突击能力和精准打击能力2。为应对无人机带来的安全挑战,美、俄、英、法等国加快探索反无人机技术、发展反无人机装备。其中,俄罗斯积极寻求“不对称战力”3,持续强化反无
4、人机力量体系:2017年成立全球首支反无人机电子战部队4;2018年驻叙利亚俄军在1周内击落了50架无人机5;2020年,驻亚美尼亚俄军击落了9架“旗手”TB2察打一体无人机6;2022年俄军2个月内击落了35架TB2无人机7。根据国内外通用反无人机技术手段,结合俄军“侦、扰、控、毁”反无人机作战实践,对俄罗斯典型反无人机装备进行了分类介绍,总结了其反无人机装备发展的经验教训。1 国内外通用反无人机技术手段 反无人机技术手段不仅包括探测、软杀伤、硬毁伤3种主动反制技术,还包括伪装这一被动反制技术。通用反无人机技术手段与俄军反无人机作战实践的关系如图1所示。82 国防科技 2023 年第 3 期
5、(总第 340 期)图1 通用反无人机技术手段与俄军反无人机 作战实践的关系 对无人机进行快速探测、识别、跟踪、预警是实现有效反制的前提条件。目前,应用较广泛的主要有雷达、光电、无线电、声学等探测技术8。反无人机探测技术对比如表1所示。由于单一探测技术存在易受不良因素影响、探测效果难以保证、容易被敌规避欺骗等缺点,因此在实际使用中,一般将多种探测技术结合使用,以建立全方位、多层次、高效率的反无人机探测能力。表1 反无人机探测技术对比 探测技术 技术原理 优点 雷达 滤波器滤除各类杂波,多普勒仪测无人机速度 探测距离远,技术成熟,全天候使用 光电 用高倍相机/热成像仪 拍摄,进行图像分析 可见光
6、探测分辨率高,红外探测全天候工作无线电 侦测无人机的通信、导航信号 成本低,易实现,探测率高 声学 高灵敏度音频设备监听无人机螺旋桨的旋转声 成本低,安全性高 无人机与地面站的交互高度依赖无线通信、导航系统、数据链路等资源,软杀伤就是通过电子干扰、诱骗控制、网络攻击等手段使此类资源失效,进而以较小代价使无人机丧失作战效能的9。反无人机软杀伤技术对比如表2所示。软杀伤技术具有隐蔽性好、附带伤害小、投入产出比低、安全可控等优点,常用于局部冲突。电子干扰手段虽然对大型抗干扰无人机效果不理想,但对中小型无人机效果明显,且能有效应对无人机集群。硬毁伤是指运用常规武器、定向能武器、武装无人机、网捕等手段,
7、直接毁伤无人机平台或其内部电子元器件,或者捕获无人机10。反无人机硬毁伤技术对比如表3所示。相比软 表2 反无人机软杀伤技术对比 软杀伤技术原理 优点 电子干扰 强噪声阻断无人机和地面站的通信 使 无 人 机 迫 降或返航 诱骗控制 利用导航系统漏洞,伪造定位信号 使 无 人 机 误 判主动降落 网络攻击 利 用 安 全 漏 洞 或 者 病毒入侵地面站 全 面 获 得 无 人机控制权 表3 反无人机硬毁伤技术对比 硬毁伤技术原理 优点 高炮 组成密集火力网拦截无人机 技术成熟,性能稳定防空导弹 发射精确制导导弹击落无人机 反应迅速,拦截率高激光武器 高能激光照射无人机机尾、机翼 威力大,精度高
8、,成本低,抗干扰 微波武器 高能电磁脉冲击穿 电子元器件 范围性瞬间杀伤,全天候,成本低 武装无人机携带武器或自杀式 对抗无人机 精度较高,应对集群效果较好 网捕 抛网抓捕无人机 成本低,附带毁伤小 杀伤技术,硬毁伤技术存在附带伤害大、投入产出比高等缺点,但高炮、防空导弹等技术成熟的常规武器依旧是战场反无人机的保底手段,尤其是在对抗高性能大中型无人机时。激光、微波等新型定向能武器正在成为应对无人机集群作战的利器。机载光电或雷达载荷为无人机完成作战任务提供情报支持,因此,针对性实施光学、红外、雷达伪装及假目标欺骗,可降低无人机侦察效率,进而降低其打击效能11。反无人机伪装技术对比如表4所示。伪装
9、技术虽然是 表4 反无人机伪装技术对比 伪装技术 原理 优点 烟幕伪装 人造烟幕遮挡可见光,吸收红外、毫米波,大幅缩短激光传输距离 成 本 低,技 术成熟 伪装网(含隔热片)减小可见光及红外暴露特征 时效性长,灵活方便 角反射器 增强雷达回波,掩盖目标回波 成本低、架设撤收快 假目标 以蒙皮、充气、发泡剂 制作假目标,保护真目标 投入产出比低 凌海风,等:俄罗斯反无人机装备发展现状及启示 83 被动防御手段,但战争实践证明,有效使用烟幕、伪装网、假目标能使无人机失去行动目标,从而提升军事目标存活率。2 俄罗斯主要反无人机装备 无人机经过百年发展,如今已是种类繁多、型号各异。无人机按大小可分为大
10、型无人机、中型无人机、小型无人机、微型无人机12。俄军现役反无人机装备主要分为探测、软杀伤、硬毁伤、伪装4类,其关系如图2所示。2.1 探测装备 2.1.1 PY12M7型移动式反无人机侦察指挥车 PY12M7型移动式反无人机侦察指挥车由BRT-80轮式装甲车改装而成,由通信、电源、自动控制、生命保障等分系统组成。该系统单车侦察距离为25 km,可同时探测跟踪120个空中目标,多车联合侦察时最大侦察距离为200 km,最大侦察高度为50 km,最大通信距离为40 km,是集侦察、定位、跟踪功能于一体的多功能系统,只需要1至2人即可完成侦察任务13,主要用于实施区域协同部署和中近距离反无人机作战
11、。2.1.2“帮会”22低空雷达“帮会”22低空雷达具有较强抗干扰性,能够在复杂电磁环境和褶皱地形条件下,探测跟踪空域内的无人机5。该雷达天线长度为14 m,探测距离为14 km,天线延伸至52 m时,探测距离可达55 km。其主要用于配合“游击队”防空武器自动化系统,对目标完成从自动探测跟踪到自行锁定打击的全过程,以提高反无人机作战效率。2.1.3“卡巴斯基”反无人机系统“卡巴斯基”反无人机系统通过构建人工神经网络,对重要军事设施周边各类传感器收集到的数据进行分析处理,以快速探测周边空域里出现的无人机,并利用智能算法对其进行分类,判断敌友,从而实施针对性打击2,主要用于保护重要军事目标免受无
12、人机集群攻击。2.2 软杀伤装备 2.2.1“克拉苏哈S4”综合电子战系统“克拉苏哈S4”是俄罗斯新型综合电子战系统,使用BAZ6910002型特种汽车底盘,最大行驶里程为1 000 km,可在多种地形上快速机动14。该系统作为广谱强噪声干扰平台,工作频段为12 GHz和818 GHz,干扰功率高达30 kW,可压制300 km范围内战斗机机载雷达、预警机和无人机数据传输链路以及低轨道间谍卫星和S波段“长曲棍球”侦察卫星15。整体架拆时间夏季为20 min、冬季为40 min,准备工作时间(不考虑架拆)仅需3 min,可连续工作24 h。2.2.2“驱蚊剂”反无人机系统“游隼”“圈套”“驱蚊剂
13、”均是俄罗斯典型反无人机系统。专门应对小微型无人机集群 图2 大、中、小、微型无人机与俄军反无人机装备的关系(注:插图来源于互联网)84 国防科技 2023 年第 3 期(总第 340 期)的“驱蚊剂”反无人机系统16,重达20 t,安装在MAZ6317卡车上,由侦察定位、网电对抗、通信联络等分系统组成。车上内置2个自动化指控席位,能够分别实现侦察工作模式和干扰工作模式。侦察模式下,目标识别准确率在85%以上,每秒扫描信号频率大于1 000个,侦察频段为2006 000 MHz;干扰模式下,可通过定频定向和扫频遮断两种方式干扰无人机指挥、通信、导航和遥测信道,干扰功率为3001 000 W,并
14、利用网电对抗系统对30 km范围内的无人机集群进行干扰、控制6。2.2.3“鱼叉”3反无人机电磁枪 2018年,驻叙利亚赫梅米姆空军基地的俄军利用REX1便携式反无人机电磁枪一周内击 落了50架来袭无人机,展现了电磁枪在反制小 微型无人机方面的高效性。俄罗斯最新型“鱼 叉”3反无人机电磁枪由枪身和箱体两部分组成,内含控制装置、天线装置、存储器及电源,长约1 m,仅重6.5 kg,方便携行。“鱼叉”3采用目视瞄准,不仅能作为手动武器直接使用,还能作为固定系统的一部分,安装在有瞄准装置的专门基座上,操作员可通过远程控制同时操作一定区域里的多把“枪”,实现协同反制来袭无人机集群。其有效射程一般为3.
15、5 km,高频使用时为2 km,并装有蓄电池,可连续工作1 h,一旦出现故障,只需更换相应模块即可继续使用。“鱼叉”3工作频段为4335 800 MHz,并具有3种工作模式。模式一 可 干 扰 488 MHz、868 MHz 和 1 200 MHz 频段上的无线电控制信号;模式二可抑制1 575 MHz、2 400 MHz和5 200 MHz频段上的卫 星 导 航 信 号;模 式 三 启 用/禁 用 433 5 800 MHz全频段信道阻塞。2.3 硬毁伤装备 2.3.1 常规武器 俄罗斯战术级陆基防空导弹是战场上硬摧毁无人机的可靠手段,主要分为便携式防空导弹系统、弹炮结合防空系统和自行式地空
16、导弹系统3类17。俄军现役单兵便携式防空导弹有9K36“箭-3”、9K38“针”式、9K338“针-S”、9K333“柳树”。其中,新型单兵防空导弹“柳树”重17.25 kg,配备1个重2.5 kg的战斗部和1个可覆盖紫外、近红外和中红外的多光谱导引头,可有效探测并打击6 km半径以内,4 km高度以下的无人机。俄军现役弹炮合一防空系统包括2K22“通古斯卡”和96K6“铠甲”两个系列。其中,现役主力型号为“铠甲-S1”。该系统装配有2A72型30 mm高炮,备弹750发;9M311M导弹 12枚,导弹射程为12 km,射高为6 km;另外装有2RL80搜索雷达、光电/红外瞄准系统及1RS21
17、制导雷达,最大探测距离为36 km,可同时跟踪9个目标18。2018年,叙利亚反政府武装出动13架自杀式无人机攻击俄空军赫梅米姆基地和海军塔尔图斯港。俄军电子战系统成功拦截了6架,剩余7架全部被“铠甲-S1”击落。俄军现役战术级自行式地空导弹系统主要是9K330“道尔”和9K37“山毛榉”两个系列,另有9K33“黄蜂”、9K35“箭10”等。其中,“道尔M2”导弹发射车集自主探测和跟踪打击功能于一体,装有16枚垂直发射的9M338K导弹,导弹射程16 km,可同时攻击 4个目标19。2.3.2 定向能武器 俄罗斯定向能武器主要分为激光武器和微波武器(又称“射频武器”)两类。其中典型激光武器为“
18、佩列韦斯特”系统。该系统装配在“山毛榉”防空导弹发射车底盘上,可对无人机机翼、机尾等关键部位进行激光灼伤,命中精度高,可有效对抗10 km内军用级抗干扰的小、散、慢无人机。典型微波武器为超高频微波炮。该系统由监控系统、镜像天线、高功率相对论性发生器以及传输系统组成,可在数毫秒内烧毁无人机的内部电子元器件,使进入微波束扫射面的无人机导航系统失效,尤其适用于快速毁伤无人机集群。凌海风,等:俄罗斯反无人机装备发展现状及启示 85 2.3.3 武装无人机 俄罗斯武装无人机主要分为非自杀式和自杀式无人机两类。将“Vepr12”型自动霰弹枪安装在无人机上,可组成“会飞的霰弹枪”。其弹丸爆炸后可形成弹片云对
19、无人机集群进行杀伤。该系统翼展达1 m,全重20 kg,续航时间为40 min,可以单人操作进行控制遥控,也可以程控自主飞行、搜索、瞄准目标并射击。另一款“食肉动物”无人机既可利用机载任务载荷对地面目标进行侦察、打击,也可与其他无人机进行空中格斗。该系统翼展达5 m,空载重40 kg,最大飞行速度为145 km/h,续航时间可达10 h以上,抗电磁干扰能力强。此外,俄罗斯还研发了“空中布雷”系统,试图利用具有高机动性的“柳叶刀”自杀式无人机对抗来袭无人机。2.3.4 网捕 俄罗斯“狼18”无人机拦截器实际上是一款具有速度优势的四旋翼无人机,可同时释放3张网捕捉敌机。这种反无人机装备的原理是将编
20、织网悬挂于小型无人机下方,并与敌机相向而行,从而用编织网截停并捕获敌机。此外,俄罗斯还研发了一款外形酷似火箭筒的肩扛式反无人机装备。操作员扣动扳机发射出一张大网,能有效缠裹100 m内的无人机,使其移动并安全降落至地面。2.4 伪装装备 TDA3发烟车是俄罗斯典型的伪装装备,其采用“卡玛兹”5350中型军卡作为平台,机动性强。其采用机械发烟系统,既能固定释放烟幕以遮蔽机场、军港、弹药库等高价值固定目标,又能移动释放烟幕以遮蔽机动作战目标。此外,这种装备还能够大量喷出涡轮引擎运转时产生的高温蒸发微晶石墨粉,使之弥漫在目标周围上空,持续时间长达90 min。微晶石墨粉可吸收和散射目标周围214 m
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