择要 :比年 来,小型无人机的大规模遍及 和广泛应用使各国部队 都面对 着严厉 的无人机威胁。美军也是云云 。为应对这一新兴威胁 ,美军采取 了一系列步伐 ,以推动反小型无人机体系 的研发、测试和摆设 工作。本文摘自美国国际战略研究中心 发布的陈诉 《反小型无人机体系 :连合 队伍 防空》,将对小型无人机威胁 、应对战略 及美军比年 来举行 的反小型无人机体系 研发工作举行 梳理和先容 。本文分为上下两篇 ,本篇为上篇 。
关键词:反小型无人机体系 ,小型无人机,连合 队伍 防空 ,连合 反小型无人机体系 办公室,美国国防部
已往 十年,由于小型无人机本钱 低廉、操纵 简单 、底子 办法 要求少以及在灰色地带举措 中的应用等缘故起因 ,其已经成为战场的核心 装备。天下 范围内的国家和非国家构造 都在重要 辩论 、灰色地带举措 、犯罪活动 以及定点打扫 举措 中利用 了小型无人机。小型无人机的光学仪器和传感器在小型化方面取得了技能 进步,这使其可以或许 实行 更多种类的任务 ,并成为重要 的侦察 装备,这些任务 包罗 为大型火炮打击和导弹打击 提供目标 对准 。将来 ,小型无人机仍旧 会给各种军事办法 和生齿 中心 地区 带来庞大 威胁。
如今 ,美国国防部已经认识 到了反小型无人机的紧张 性。2020年1月,国防部创建 了连合 反小型无人机体系 办公室(JCO) ,以快速制造新型防御体系 原型,并敏捷 测试、演示和摆设 此类体系 。克日 ,拜登当局 的2022年《导弹防御评估》(Missile Defense Review)将反无人机纳入了对“‘导弹相干 ’威胁的防御”之中。
关于小型无人机的作战条令 、构造 布局 、利用 质料 、练习 培训以及其他事项仍在讨论之中 ,而美国及其友邦 处于小型无人机和反小型无人机的发展关键阶段。小型无人机的大面积遍及 、相干 羁系 步伐 的缺乏,以及其本领 、技能 和集成程度 的进步 使美军不得不应对这一不绝 演化的威胁。参加 这些讨论的专家必须相识 这一威胁及其大概 的演化、如今 现有的和正在研发的防御体系 ,以及这些体系 的利用 原则 。不管是好是坏 ,本日 订定 的政策和体制将在将来 数年中连续 发挥作用。
一、小型无人机威胁
2022年12月下旬,俄罗斯部队 对乌克兰多个关键地区 的底子 办法 举行 了大规模打击 ,受袭地区 包罗 哈尔科夫 、基辅、利沃夫和敖德萨。在第一波攻击中 ,俄军摆设 了大量本钱 低廉的“见证者-136 ”(Shahed-136)无人机 。乌空军官员以为 ,俄军利用 该无人机对乌军的防空体系 举行 压抑 ,以便其在第二波攻击中利用 巡航导弹举行 打击。此次打击 让乌克兰多地电力停止 ,此中 包罗 像基辅和利沃夫如许 的重要 都会 。俄军针对乌克兰重要 能源办法 的打击 历时数月 ,此次打击 只是此中 的一部分 ,俄军盼望 以此打击乌克兰大众 的士气,并使其在没有供暖的环境 下过冬 。
如今 ,小型无人机作为一种广泛 成熟且杀伤威力大的当代 空中威胁,已得到 广泛的承认 。小型无人机在俄乌辩论 中的利用 ,只是其在已往 十年中的浩繁 应用案例之一。无人机操纵 员可通过小型无人机投弹或举行 自尽 式攻击的方式打击仇人 。这些无人机还可以或许 实行 ISR任务 ——网络 关于敌军位置和活动 的信息。当代 化小型无人机的传感器和数据链可以或许 相互毗连 ,以构成 更大的杀伤链或为炮兵和其他正确 制导弹药提供目标 信息。在小型无人机实行 此类任务 的时间 ,如今 的防空体系 很难对其举行 探测和拦截 。
如今 的防空反导体系 不得当 处理 惩罚 低慢小的无人机目标 。继美国在20世纪90年代和21世纪初放弃发展短程防空体系 后,美国军方不停 面对 着敌方无人机的威胁。其他国家也面对 着同样的题目 。2016年 ,以色列发射了2枚代价 3百万美元的PAC-2拦截弹并派出一架战斗机告急 升空,以试图击落一架进入以色列领空的叙利亚小型无人机,但这一系列的举措 终极 都以失败告终 。在沙特与也门胡塞武装的辩论 中 ,沙特部队 利用 战斗机举行 国土 巡逻,并发射代价 2百万美元的空空导弹击落了代价 仅为数百美元的多架无人机。在长时间的作战举措 中,这些应对步伐 将会造成极其高昂的作战本钱 。
2023年3月20日,巴赫穆特地 区 的一名乌克兰士兵利用 步枪向无人机开火
各国正在利用 的当代 防空体系 中缺乏主动 反小型无人性能 力 ,而且 如今 没有可更换 的装备 。作为主动 反小型无人机体系 的增补 ,被动防御体系 非常 紧张 ,但其本领 还远未满意 反小型无人机的作战需求。美军无法对全部 的军事基地举行 加固以防御小型无人机 ,而面对 大量低本钱 的小型无人机,美军的分布式摆设 也毫无作用。因此,美国及其友邦 必须研发主动 综合防御体系 ,以应对小型无人机所带来的威胁 。
1.小型无人机的任务 和发展史
小型无人性能 够实行 有人飞机的任务 。在已往 十年里,军事无人机操纵 员利用 小型无人机实行 了以下六种重要 任务 :
打击任务 :可通过投掷炸弹和导弹或自尽 式攻击的方式打击作战职员 或装备办法 ;
ISR任务 :为军事规划和作战举措 提供空中侦察 ;
目标 对准 任务 :举行 目标 定位,并将定位信息与其他打击队伍 举行 共享 ,比方 :炮兵队伍 ;
战损评估任务 :确认打击结果 ;
骚扰任务 :利用 无人机入侵敌军领空以造成紊乱 ,使敌军拉响警报,大概 包罗 小规模打击 ;
舆论战任务 :展示军用平台和作战举措 以提拔 军民士气。
正如俄乌辩论 中的实战所示 ,打击、ISR和目标 对准 是小型无人机最常实行 的任务 。俄乌两边 都利用 了小型无人机以征采 敌军作战职员 ,在得到 敌军位置信息后,小型无人机大概 对其举行 直接打击,或将信息共享给其他打击队伍 ,以对敌军举行 打击。比方 ,乌军利用 了美制的“弹簧刀”(Switchblade)巡飞弹和“凤凰幽灵”(Phoenix Ghost)无人机,对俄军作战职员 和坦克举行 直接打击。战役 初期履历 部分 作败北 北 后 ,俄军也开始敏捷 增长 防区外武器的利用 ,此中 包罗 国产和入口 的小型无人机,比方 “柳叶刀-3 ”(Lancet-3)巡飞弹和“见证者-136”(Shahed-136)巡飞弹 。总体来说 ,俄乌辩论 展示了怎样 通过大量遍及 的传感器实现复杂的综合空中打击。正如部分 专家对于当代 战役 所提出的警示那样,“能被发现的目标 就可以或许 被打击,可以或许 被打击的目标 就可以或许 被摧毁。”
打击作战还包罗 对底子 办法 和经济目标 的打击。2019年9月 ,伊朗利用 了18架小型无人机和7枚导弹对位于布盖格(Abqaiq)和胡赖斯(Khurais)的沙特阿拉伯石油办法 举行 了打击 。此次举措 乐成 避开了沙特的防空体系 ,对预定目标 举行 了打击,这些防空体系 包罗 美制“爱国者 ”防空导弹体系 、德制“天空卫士”(Skyguard)防空体系 以及法制“响尾蛇”(Crotale)防空导弹体系 。此次打击造成沙特的石油产量临时 镌汰 50%。在俄乌辩论 中 ,俄军利用 伊朗制造的自尽 式无人机打击了乌克兰的电网 。
别的 ,基于小型无人机的暗杀举措 震动 了多个国家。2018年,一个委内瑞拉的反对派构造 试图利用 携带炸弹的无人机暗杀委内瑞拉总统马杜罗,但此次举措 并未取得乐成 。2019年1月 ,也门胡塞武装利用 “卡瑟夫-1 ”(Qasef-1)无人机对也门军官举行 暗杀 。2021年11月,在亲伊朗政治团体在伊拉克推举 中败北 后,伊朗支持的武装职员 计划 利用 无人机暗杀伊拉克总理卡迪米(MustafaAl-Kadhimi)。
利用 小型无人机实行 骚扰任务 和舆论战任务 也同样非常 广泛 。伊斯兰国(ISIS)武装职员 就曾大规模利用 商用四旋翼无人机和固定翼无人机实行 监督 和舆论战任务 ,并同时举行 小规模的战术打击任务 以减弱 仇人 的士气 。固然 该构造 所装备的小型无人机数量 有限,但其在2017年1月公布 创建 了一支新的无人机队伍 ,名为“圣战者无人机”队伍 。在2020年的纳卡辩论 中 ,阿塞拜疆利用 无人机记录 了其对亚美尼亚坦克和作战职员 的打击举措 ,并在其国家和环球 范围内回放了这些视频。伊朗支持的武装构造 也常常 利用 小型无人机和火箭弹举行 攻击,并对美国驻中东地区 国家的大使馆、企业和军事职员 举行 骚扰 ,这偶尔 会导致美国的反击和对局面 升级的担心 。
2.将来 威胁
将来 几年的技能 发展将进一步加强 小型无人机的本领 。人们担心 人工智能和呆板 学习的鼓起 大概 会使小型无人机更具威胁性。正如JCO在其2021年的陈诉 中所形貌 的那样:“人工智能和自主小型无人机的集成将迫不及待 ,这大概 会深刻改变将来 战役 。”软件已经实现了无人机自主本领 的快速飞跃 。一份美国战略与国际题目 研究中心 (CSIS)的陈诉 指出:“传统软件已经充足 为某些军事应用提供高程度 的自主本领 。比方 ,以色列航空工业公司(Israel Aerospace IndustriesI)研制的‘哈比’(Harpy)无人机 ,该公司称其是一款自主武器。当处于自主模式下时,该无人性能 够在预定地区 上空回旋 长达9小时,以征采 与机载电磁数据库相匹配的敌军电磁发射器,并对其举行 定位 ,终极 对其举行 打击 。整个过程中不必要 ‘人在回路’举行 操控。”
随着这一自主本领 的进一步遍及 ,防御方将被迫舍弃基于射频举行 探测和作战的平台。
人工智能和呆板 学习的发展大概 还会使组建小型无人机蜂群成为大概 。蜂群是大规模、和谐 的团队举措 ,该举措 要求无人机至少具备半自主本领 。克制 如今 ,很少有打击举措 可以或许 到达 云云 严格 的标准 。然而,人类控制的小规模无人机集群打击本领 已经颠末 实战查验 。2019年,胡塞武装只利用 了10架无人机对沙特阿美(Saudi Aramco)公司的石油办法 举行 打击 ,但其依然使该公司的生产本领 临时 降落 。一旦大规模无人机蜂群技能 研发乐成 ,无人机蜂群的拦截难度将越来越高。在这些案例中,防御方的最佳防御步伐 大概 是对敌方无人机的控告 节点和地面控制站举行 “先发制人 ”的打击 。
敌方的小型无人机大概 会越来越多地利用 手机信号塔举行 通讯 ,这使得基于射频的探测和拦截举措 变得非常 困难。在这种环境 下,防御方将必要 辨别小型无人机通讯 和通例 的手机通讯 。即便传感器可以顺应 这一环境 ,但基于射频的拦截体系 将必要 在不干扰正常手机通讯 的环境 下 ,使无人机通讯 降级。正如JCO主管肖恩·盖尼(Sean Gainey)在2022年所表明 的那样,小型无人机的操纵 员正在“这些体系 中构建须要 的冗余功能,在遭到干扰的环境 下,其可以转而利用 其他的功能” 。
末了 ,本陈诉 以为 美国的政策订定 者必须为小型无人机在战场中的创造性利用 做好预备 。据报道,在2020年的纳卡辩论 中,阿塞拜疆对老旧的飞机举行 了改造以实现无人驾驶本领 ,并利用 这些飞机吸引亚美尼亚的防空火力,以对其防空体系 举行 定位。在俄乌辩论 中,俄罗斯也利用 了雷同 的战术 。俄军的无人机操纵 员还会将无人机飞到构筑 物四周 以利用 传感器盲区 ,在阔别 操纵 员的地区 发射无人机以克制 敌军反击,并诱骗 乌军防御体系 ,使其错误地标记 了大量无人机和地面控制站的位置。无人机操纵 员拥有巨大的举措 自由 ,并可以或许 快速改变战术,但是防御方每每 不具备如许 的机动 性。
2023年5月25日,韩国的军用无人机在韩美连合 军演期间编队飞行
二 、探测和拦截小型无人机
小型无人机为防空体系 带来的挑衅 非常 特别 。由于其尺寸较小且飞行速率 较慢 ,小型无人性能 够有效 利用 这些防空体系 的感知盲区。其还利用 了本钱 不对称的上风 。这些小型无人机本钱 低廉,数量 巨大 ,而防空拦截弹却代价 不菲,数量 有限 。别的 ,这些无人机乃至 利用 了防空体系 构造 的方式。这些体系 重要 通过为肯定 规模的队伍 提供装备的方式来实现战术和战略结果 ,而美国及其盟友大多在连级或更高级别单位 摆设 防空体系 ,这意味着连级以下单位 大概 对无人机束手无措。
固然 差别 的防空体系 大概 会在尺寸、飞行、本钱 和数量 上有所差别 ,但其总体杀伤链根本 雷同 。根据广泛的界说 ,防空指探测和拦截在地面和太空之间飞行的空中威胁。这一过程可通过多种方式举行 阐明 ,如表1所示。杀伤链中的传感器 ,武器平台和控告 体系 都有其独特的特性 ,这些特性 决定了其有效 性以及摆设 位置,如表2所示。
本陈诉 接下来的部分 将对传感器 、武器平台和控告 体系 的任务 举行 界说 ,对差别 的反无人机模式,以及它们各自的上风 和劣势举行 探究 ,并对每种模式举行 举例阐明 。
表1:防空杀伤链
表2:反小型无人机体系 考量
1.传感器
长期 以来 ,雷达不停 是用于探测和跟踪空中威胁的重要 传感器。传统探测方法利用 广域监督 雷达和高精度跟踪雷达,分别探测和跟踪来袭的飞机和弹道导弹。然而,利用 这种方式探测小型无人机是很困难的 。如前所述,无人机通常在传统防空雷达覆盖范围以下飞行 ,而且其飞行速率 慢,尺寸小巧,这使其雷达特性 非常小 ,传统雷达很难对其举行 探测和跟踪。
然而,这并不意味着雷达无法用于反小型无人机作战。与其他的传感器相比,雷达依然是远间隔 探测小型无人机的重要 本领 之一 。在复杂景象 条件下 ,雷达的探测本领 更强,而且 抗干扰本领 比其他传感器更良好 。固然 其具有上述长处 ,但雷达尺寸较大 ,重量较重,能耗较高,因此其机动性大概 较差 ,必要 车载平台举行 运输。别的 ,雷达的发射特性 也使其轻易 袒露 位置,易受到攻击 。为实现对小型目标 的探测,雷达必须举行 优化 ,这大概 会镌汰 其探测间隔 。
电子监督 本领 是如今 另一种常用的小型无人机探测方式,这种探测方式又被称为被动射频探测。这种探测方式使防御方可以或许 探测到用于控制无人机的无线信号 。部分 被动射频探测本领 还能对小型无人机的位置和无人机操纵 员的位置举行 定位。美国国土安全局的一份陈诉 称,反小型无人机体系 大概 “装备有多个已知的无人机射频特性 库 ,并将其探测到的信号与库中的样本举行 比力 ,以对无人机举行 分类和辨认 ”。这些传感器可对小型无人机与控制站、卫星、手机信号塔或无人机中继的通讯 举行 监听。然而,被动射频探测有一个关键不敷 ,那就是小型无人机正在渐渐 镌汰 对射频控制的利用 ,这使得现存的探测和拦截本领 不再有效 。
由于雷达负担 了重要 的探测重任,反小型无人机体系 计划 职员 每每 将射频探测与雷达集成到一个平台之上。“固定站点低慢小无人机综合打击体系 ”(FS-LIDS)是一项由JCO提供支持的研发项目 ,该体系 就同时包罗 有射频探测和雷达探测功能。FS-LIDS体系 的多层探测本领 使其操纵 员可根据目标 和环境 利用 特定的探测本领 ,以更好地实行 反制步伐 。然而,多个传感器的集成并非是必须的。一款名为“逼迫 空域”(Enforce Air)的体系 也是由JCO提供支持的 ,该体系 利用 射频来探测和拦截无人机。但是小型无人性能 够通过更新升级来应对射频传感器的探测 。2022年7月,一家英国防务公司研发出了一款可以或许 依靠 激光举行 控制的无人机,如今 现有的射频传感器都无法探测到该无人机。自尽 式无人机或巡飞弹大概 会利用 机载惯性制导体系 ,该体系 可使小型无人机在不被射频传感器探测到的环境 下运行。俄罗斯部队 已经在俄乌辩论 中广泛地利用 了伊朗的“见证者-136”(Shahed-136)巡飞弹举行 攻击 。
其他的无人机探测传感器包罗 光电传感器(EO) 、红外传感器(IR)以及声学传感器 ,这些传感器分别可以或许 通过视觉特性 、热特性 以及声学特性 对目标 举行 探测。这些传感器有助于进一步确认四周 的小型无人机威胁,但其很少单独利用 。光电传感器、红外传感器以及声学传感器的利用 范围非常 有限 。比方 ,“逼迫 空域 ”体系 的射频传感器有效 探测半径为3公里 ,而Discovair G2声学传感器的有效 范围只有500米左右。别的 ,对于这些传感器的反制步伐 也极为简单 。比方 ,对抗声学传感器只要让战场上充斥着噪音即可 ,这种做法能有效 减弱 声学传感器的本领 。由于上述的这些缘故起因 ,光电传感器、红外传感器以及声学传感器常常 与雷达搭配利用 ,以提供更有效 、更多条理 的探测本领 。
表3:反小型无人机传感器的上风 和劣势
2.指挥控制
指挥控制(C2)是反小型无人机作战的关键。广义上来讲 ,C2是“公道 任命的指挥官在任务 完成过程中对分配队伍 或部属 队伍 利用 权利 和举行 指挥的举动 ”。反小型无人机C2的一个根本 要素是作战流程的会合 发展,这将可以或许 实现分布式反小型无人机作战 。现阶段,反小型无人机任务 将由受其威胁的地方单位 或队伍 举行 ,征战 权则重要 由地方队伍 的指挥官以及大概 的下级指挥官把握 ,这些指挥官将根据预先界说 的征战 规则举行 决定 。反小型无人机任务 包罗 传感器数据融合(数据泉源 包罗 雷达、摄像头和测向仪器)、对来袭威胁的分类和辨认 ,以及在传感器和武器平台之间转达 目标 信息以构造 拦截作战。C2举措 必要 创建一个通用作战视图并与相干 单位 举行 谍报 共享 。
如上所述,对小型无人机举行 探测是公认的困难 ,而对其举行 辨认 同样困难重重。现阶段,对小型无人机的辨认 更多的是依靠 配景 信息大概 流程,而非具体 的敌我辨认 体系 (IFF)。美国连合 顾问 部的一份陈诉 称 ,很多 美国的无人机“并不具备敌我辨认 本领 ,而且 其表面 还与敌对无人机相似或千篇一律 ” 。因此,反小型无人机征战 规则将根据作战环境 和威胁谍报 做出调解 ,征战 规则在须要 时可变严格 或得当 放松。将来 的反小型无人机体系 大概 具备独立的威胁辨认 本领 ,但如今 的征战 规则决定防御职员 可否 向来袭的小型无人机开火,而非可否 对目标 举行 辨认 。
低慢小无人机综合打击体系 家属
在已往 几年里 ,反小型无人机C2已经得到了优化,其开放性和互操纵 性日益提拔 。2020年7月,美国国防部指定“前沿地区 防空指挥与控制 ”(FAAD C2)体系 为反小型无人机的临时 C2体系 。FAAD C2体系 可以或许 根据作战要求 ,对一套传感器 、武器平台和其他C2体系 举行 集成,以提供一个综合空域视图。JCO主管肖恩·盖尼指出,相比其他同类体系 ,FAAD C2体系 极具上风 ,特别 是其具备极强的火控本领 。快速演变的反小型无人机威胁要求C2体系 的发展应创建 在FAAD C2体系 的乐成 之上 。在盖尼和JCO看来,反小型无人机C2的终极 发展目标 是创建一个“基于开放体系布局 标准 的C2体系 ”,该体系 可以根据具体 的威胁分析举行 设置 。
如今 FAAD C2体系 的功能显现 了JCO C2发展的基准。现阶段 ,FAAD C2体系 重要 安装在SRNC-17条记 本电脑和Dell 7212平板电脑上,这突显了JCO对于便携式指挥功能的需求 。传感器与通讯 体系 的广泛集成也突出了JCO对成熟联相助 战本领 的需求。FAAD C2体系 集成了25个传感器和5个通讯 体系 ,此中 包罗 AN/MPG-64 “哨兵”(Sentinel)雷达、Ku波段射频传感器(KuRFS)雷达、Link16数据链以及连合 增程应用协议(Joint Range Extension Application Protocol)数据链。