防空武器系统抗击无人机研究

本文 2010 02 04 收到 , 作者分别系桂林空军 学院副教授 , 教授
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飞航导弹
2010 年第 8 期
无人机 可自动进行目标分配; 能有效拦截 低空、超低空飞行的精确制导武 器; 武器系统具有多次、分层拦截 能力; 武器系统能够综合使用多种 干扰方式对抗以 GPS 制导、激光 制导、 毫米波制导及地形匹配方式 制导的各类巡航导弹。 美国 的 PAC 3 / 2 爱 国 者导 弹加装了 1 个 Ka 波段的毫米波 主动雷达导引头 , 使其成为采用 半主动 C 波段雷 达导引 头与主 动雷达导引头相结合的双模导引 头。 它可以在主动与半主动模式 之间快速地进行转换, 提高了导 弹对付巡航导弹、先进飞机和识 别弹头的能力。 PAC 3 /2 导弹的 发动机还加长了 76 c m, 射程达 到了约 160 k m, 其所用的制导雷 达增大了辐射功率, 以增加发现 隐身飞机的距离 , 比爱国者 2 型 ( PAC 2) 系统性 能有了 较大改 进。而联 合 战术 信 息分 配 系统 ( JT IDS) 成为 PAC 3 系统的重要 组成部分, 承担把预警卫星和机 载预警与控制系统 ( AWACS) 的 探测数据中继给陆基指挥控制站 的通信任务 , 帮助防御部队更好 地确定目标。 综合来看, 现代防空武器系 统具有机 动灵活、作战 反应快、 射击范围大、攻击目标多、自动 化程度高的特点 , 并具备了一定 的反导能力和电子对抗能力。 1 . 2 无人机的特点 从近几次的局部战争中可以 清楚地看到 , 对敌方战役重心和 关键环节实施有效的毁灭性打击 已 成为高 技术战 争的一 般性原 则。 随着未 来武器射程 的增大、 隐 身突防 和机动 规避能 力的增 飞航导弹 2010 年第 8 期 强, 各国迫切需要发展一种新的 适应 高技术 战争作 战的武 器系 统, 无 人 机正 好能 满 足 这些 要 求。与其它武器相比, 它具有独 特的优势。 首先 , 无 人机 具 有 高 机 动 性 , 续航时间长的特点。 无人机 没有驾 驶员 , 其 使用 过 程不 受 人的生 理限 制 , 可省 去 有人 驾 驶部分 设备 的 重量 与 空间 , 大 幅度地 提高 无人 机的 机动性 及 续航时间。其次, 无人机隐蔽性 好 , 生存能力强。无人机外形尺 寸小, 如 挪威 普 罗克 斯 动力 公 司不久 前研 制出 一架 全球最 小 的黑色大黄蜂间谍直升机 ( 图 2 所示 ) , 体积只 有普通烟盒一般 大小。无 人机 机 体大 部 分采 用 较好的 隐身 设 计, 被 探 测到 的 可能性小 , 生存能力强 , 在执行 各种作 战任 务 时, 也 保 护了 自 身安全。此外 , 无人机 成本低。 在当今压缩军费开支的环境下 , 无人机 无需 有人 驾驶 从而确 保 了低代 价的 特 性, 使 得 无人 战 斗机具 备吸 引 力。同 时 滞空 时 间很长 , 特别 适 宜执 行 各种 危 险和恶劣的任务。 同时, 由于远程、精确打击 无人机的使用 , 战役和战略的地 域数据差别将缩小, 加上无人机 可快速从多方向高、中、低空同 时突防, 以前防空作战中的主要 方向 和次要 方向概 念将相 互转 化, 防空武器系统面临的作战环 境和 技 术难 度将 成 倍 增加。此 外, 由于无人机可大范围进行侦 察、预 警、通 信 和干 扰 等 软 杀 伤, 信息战将更加激烈 , 侦察与 反侦察、干扰与反干扰的手段将 2 防空武器系统抗击无人机的 策略 防空武器系统抗击无人机的 出发点应是从整个防空体系来考 虑, 整体抗击, 层层拦截, 抗反 并重 , 不能只针对防空雷达或其 它某一武器。抗击无人机的着眼 点应放在整个无人机系统上 , 不 能仅注重打击无人机本身, 应多 种手段综合使用 , 打击其关键环 节, 破坏其子系统 之间的联 系, 从而达到抗击目的。 2 . 1 研制新体制雷达 现代防空武器系统如果配有 31 多样化, 贯穿于夺取制空权和战 争全过程的夺取电子权, 就会更 加复杂和重要。 针对抗击无人机而言 , 主要 难点有远距离探测难 , 无人机作 战任务的识别困难 , 以及如何对 付无人机的饱和攻击等。这些问 题涉及到武器装 备、作战指 挥、 技术手段等多方面 , 必须加以重 视, 并研究解决。 但无人机也存在许多先天不 足。其一 : 完全依赖预先侦察的 雷达参数 ; 其二: 易受导航电子 干扰 ; 其三: 自身无任何防护能 力。因此 , 防空武器系统抗击无 人机应重点利用其自身弱点对其 实施有效抗击。
图 2பைடு நூலகம்挂载宝石路 2 激光制导炸弹 的捕食者 B 型无人机
的脉冲峰值功率 , 对无人机电子 电气设备和系统以及操作人员等 目标构成了极大的威胁。其作用 机理是使无人机电路功能 混乱、 出现误码、抹掉记忆信息、损坏 各类电子器件, 甚至在极短的时 间内聚热烧毁设备等 ; 同时 , 微 波武器还能破坏无人机的通信链 路, 使其机载探测设备及数据传 输与处理受到影响, 甚至失灵。 现代防空武器系统的雷达系 统和微波武器系统具有类似的作 用机理, 只不过微波武器系统具 有更高功率。通过技术改装 , 可 将现有防空武器系统改装成一种 综合系统 , 首先是探测和跟踪目 标, 具有雷达系统的功能 ; 同时 可根据需要, 通过提高微波功率 以杀伤摧毁目标 , 实现微波武器 的效 能, 一机 多用 , 成本降 低, 易于操作和维护保养。 2 . 3 采取综合电子对抗措施 除少数无人侦察机可能完全 用预编程序控制飞行外, 大多数 无人机需要通过与测控站进行无 线通信来发送情报信息、接收控 制指令。因此, 对无人机的指挥 控制系统、 通信传输系统采取综 合电子对抗软杀伤就可取得事半 功倍的效果。 2010 年 1 月 17 日 美军方高级官员承认 , 武装分子 飞航导弹 2010 年第 8 期
1 现代防空武器系统及无人机 的特点 1 . 1 现代防空武器系统的特点 过去的防空武器系统主要以 抗击各类飞机 ( 包括轰炸机、战 斗轰炸机、 战斗机和高空侦察机 等 )为主 ; 而现代防空武 器系统 除了要抗击上述各类飞机 之外, 还必须对付各类来袭的导弹 ( 包 括各种中远程弹道导弹、巡航导 弹 )和无人飞机 等, 并同 敌人高 强度的电子干扰 作斗争。因 此, 现代防空武器系统扩展了武器系 统的低空、超低空侦察、抗击能 力, 在兼顾飞机目 标的基础 上, 提高对巡航导弹类等低空、超低 空小目标的拦截能力 , 使导弹与 高炮能够形成综合抗击的作战效 果, 使其抗击巡航导弹类目标较 单一武器系统有很大提高, 同时 可更好地防护要地与保护自身安 全, 并以电子干扰对抗的方式提 高系统 对抗精 确制导 武器的 能 力, 补充和完善系统协同作战能 力。 现代防空武器系统主要具备 多目标探测与跟踪制导能力 , 并
图 1 黑色大黄蜂间谍直升机
无人机 先进的低空搜索雷达, 或是被动 搜索系统, 就可大大增加搜索发 现无人机的几率。因此, 研制一 批起点高、功能全、对抗性强的 主战型雷达 , 对提高防空武器系 统抗击无人机能力将起到举足轻 重的作用, 如发展抗击无人机的 无源雷达。这种雷达的优点在于 它本身不发射电磁信号 , 而是利 用无人机的有意或无意辐射及其 对 周围环 境的影 响来探 测其存 在、识别 其特征、判断 其位置。 如美国的静默哨兵系统依靠电视 和调频电台信号的反射能量来对 空中目标进行定位, 系统本身不 发射高频脉冲信号, 而正由于它 不发射信号 , 一方面, 只通过接 收 空中目 标的辐 射信号 进行探 测、跟踪和定位 , 隐蔽性 好, 不 易 受反辐 射无人 机等武 器的攻 击 ; 另 一 方 面, 它 又 能 及 时发 现、 跟踪目标无人机, 引导火力 系统拦截无人机。所以, 配有无 源雷达的防空武器系统 , 其战场 作战能力增强, 被称为对抗反辐 射无人机的天敌。 2 . 2 改进现有兵器 未来空防作战, 空袭一方必 将充分利用侦察电子战无人机或 攻击无人机进行情报监视侦察、 火力打击、电子干扰、欺 骗、战 场评估、信 息中 继 和对 地 支援 等 , 而现代防空武器系统虽具备 了一定电子对抗能力, 但在复杂 电磁环境下的战场上亦很难充分 发挥其应有作用 , 特别是未来联 合作战中, 如何区分敌我、友邻 问题更是突出。 2003 年 3 月 23 日 , 伊拉克 战争中的伊 科边境 , 爱国者导弹曾击落了英国皇家空 32 军旋风战机, 当时有两名飞行员 毙命 ; 4月 15 日, 美军官方向外 界表明, 经过数日的调查、研究 和取证, 证实 4 月 3 日在伊南部 击毁 一架 F 18 大黄 蜂 战斗 机, 系美军爱国者地空导弹武器系统 所为。爱国者 PAC 3 在这次战争 使用中 , 严重暴露出敌、我、友 空中目标难以区分的缺点, 很大 程度上影响了 作战效果。因此, 防空武器系统配套研制与加装敌 我识别装置十分必要和迫切, 否 则, 就很难及时捕获、跟踪敌方 无人机, 也就谈不上对其进行抗 击了。同时也极易导致己、友的 航空兵器与地面防空武器相互攻 击、对杀。 无人机在作战使用中要依靠 机载电子设备进行信息情报的收 集, 并 由 指挥 控制 中 心 进行 遥 控。其机载电子设备及与指挥控 制中心之间的通信链路受到电子 干扰后, 会影响其作战效果 , 甚 至失灵。而微波武器是一种具备 软硬 多种杀 伤效应 的定向 能武 器, 又称射频武器。它与激光武 器相比, 其波束宽得多 , 作用距 离更远, 受气候影响更小 , 并且 只需大致指向目标, 不必像激光 武器那样精确跟踪瞄准目标, 便 于火力控制, 从而使敌方对抗措 施更加困难和复杂化。 高功率微波武器能破坏各种 武器系统中的电子设备 , 使其丧 失作战能力。它一般由电子型或 爆炸型主功率源、射频产生器和 天线波束定向器组成。高功率微 波武器工作频率范 围在 30 MH z ~ 300 GH z 之 间 , 功 率 范 围 在 100 MW ~ 100 GW 之间 , 其强大
无人机
防空武器系统抗击无人机研究
李如年 倪国旗
摘
要
分析 了 现代 防 空武 器
展, 世界各国的无人机得到迅速 发展 , 迄今为止已进行了多种类 型无人机的研制和试验 , 其中微 型无人机和无人战斗机群仍处于 研究和方案探索阶段。 在发展无人机的国家和地区 中, 欧美、以 色列 等尤为 突出。 以色列研制出系列化新型无人机 系统 , 目前已发展到第 3 代 ; 美 国调整无人机发展计划的重点, 正在实施多种新型无人机计划; 西欧国家正在制订加快无人机发 展计 划; 俄 罗 斯、日 本、印 度、 南非等许多国家也在竞相研制无 人机系统。 无人机可以用来执行各种任 务, 如 侦察、监视、攻 击、拦截 等。未来战争中, 无人机的使用 将会非常广泛 , 正在向无人战斗 机 ( UCAV ) 、多用 途无人机、微 型无人机、无人机集群等方向扩 展。由于无人机的突出优点及其 在近期局部战争中的杰出表现, 许多军事强国将无人机作为重要 侦察、空 袭 平台 优 先 发 展。因 此, 现代防空武器系统面临来自 无人机的严峻挑战。
系统及无人 机的特 点 , 研究 了防 空武 器系统存在 的几点 不足 , 并 针对 无人 机的技战术 特点 , 探讨 性地 提出 了防 空武 器 系统 抗 击 无 人 机 的 技 战 术 措 施。 关键词 无人机 防空 武器系统 对策
引
言
防空武器系统与空袭作战兵 器之间的斗争日趋激烈 , 而随着 现代科技的发展 , 一方面使得防 空武 器系 统 具 有 目 标探 测 ( 预 警 ) 能力强、射击指挥自动化程 度高、火力机动能力强、射击精 度高、火力密度大和电子作战能 力强等特点 , 另一方面空袭兵器 具备了超声速、隐身化等先进的 性能, 拥有了精确打击、超视距 攻击、多目标超饱和攻击等先进 的攻击手段。 尤其是无人机的使 用 , 使空 袭 兵器 的 价格 大 大降 低 , 空中攻击的效费比提高, 防 空 武器系 统受到 前所未 有的挑 战。 20 世纪 80 年代以来 , 随着 计 算机及 传感器 技术的 快速发