外军反无人机“蜂群”作战

作者:文/尤里

◎ 运用了视觉定位技术的无人机可进行集群舞蹈随着无人机技术的发展，利用大量低成本的无人机系统对目标攻击已经成为无人机发展的新方向，许多专家甚至认为其将引导一场战争技术革命，颠覆我们对未来战争的预想，特别是美国美国国防高级研究计划局（DARPA）的“拒止环境中协同作战”（CODE）项目和低成本无人机“蜂群”技术（LOCUST）项目的顺利进展使这一技术似乎马上便成现实，而在发展无人机蜂群技术的同时，许多国家军队已经开始研究和开发对抗“蜂群作战”的技术和手段。

外军“蜂群作战”拦截的技术障碍

目前，外军研发的无人“蜂群”技术，主要由大型空中平台搭载并释放大量无人机，编成战斗集群，无人机群自主协同，实现飞行控制、态势感知、目标分配和智能决策，依靠整体战斗力应对复杂、强对抗、高度不确定的战场环境。这种攻击方式对现有军事系统威胁巨大。

突防能力更强目前的舰艇防空系统能够防御超音速巡航导弹和喷气式战斗机，应对低速的无人机自然也不在话下，但如果面对的是一群彼此协作的无人机，情况则可能复杂得多。美国海军在2012年曾对“伯克”级驱逐舰遭受无人机“蜂群”攻击的情况进行过研究，显示舰上的“宙斯盾”系统在应对这种集群攻击时仍显得力不从心。由于小型无人机的雷达信号特征很小，等发现时已经来不及使用导弹或者127毫米舰炮拦截；干扰弹不能影响无人机的控制系统；可发挥作用的只有“密集阵”近防系统和机枪。当无人机群以250千米/小时的速度来袭时，防御系统从发现目标到启动拦截只有15秒钟时间。更致命的是，防御系统往往难以合理分配火力，从而导致部分无人机能够避开拦截，对舰艇发动攻击。对这一作战模式进行了数百次模拟的结果表明，由8架无人机组成的集群进行攻击时，有2.8架无人机可实现突防。即使舰艇防御系统进行了升级，例如采用了更好的传感器、更多的机枪和“密集阵”系统，仍有至少1架无人机能够避开拦截。这还只是8架无人机组成集群的情况，如果无人机数量增加到10架、20架或者50架，那么防御系统也只能拦截到前面的7架左右。可见，数量有限的无人机也可以突破“宙斯盾”这种世界上防御最为严密的空防系统。

◎“郊狼”无人机

◎“灰山鹑”无人机攻击成本较低无人机集群作战威胁的根本源于其作战方案成本低，可以大大节省资金，不必担心高价值作战目标被击落，而且可以接受多次袭击、重新配置，重复执行作战任务。美国海军研究局（ONR）开展的“低成本无人机蜂群技术”项目已经完成40秒内在海上连续发射30架无人机以及无人机群的编组和机动飞行试验。项目采用的陆基或舰基多管发射装置，可以每秒一架的速度发射上百架小型无人机。无人机群可执行巡飞、情报、吸引火力、通讯干扰等任务。无人机由雷西恩公司研制，成本控制在1万美元，一次性使用，能够搭载多种有效载荷。该项目经理表示，无人机集群的总成本比导弹低得多，如目前用于模拟作战的“郊狼”无人机单价仅为1.5万美元，而一枚“鱼叉”导弹的成本高达120万美元。“10年或20年后，与其使用大型、昂贵的飞机或无人机，不如部署成百上千架廉价无人机。即使损失一半，仍可达成目标。”无人机集群攻击避免了飞行员伤亡，并且成本也可承受，这是完全不同于以往的一种新“缠斗”方式。随着技术发展和研究的深入，无人机的成本还可进一步降低，无人机集群战术的研究可能重塑未来战争的形式。

侦打融合度高由于集群攻击中的无人机携带的载荷可以相同，也可以不同，这样在集群中的无人机个体就可以分别携载不同的载荷，担负侦察、攻击、诱饵和通信中继等不同的任务，使得轻型无人机群的综合作战能力可以远远大于单个的大型无人机。而大型无人机也可以通过集群作战方式使得作战能力倍增。例如，研发X-47B舰载无人战机的诺·格公司曾提出构想：15架X-47B自组织编队飞行，空中加油后续航时间达50个小时，作战半径1 750海里，可执行情报监视侦察、巡逻、对陆海攻击等任务，提高航母在强对抗的海战场的安全性和生存力，降低有人舰载机执行此类任务时承担的风险，同时提高任务成功率。X-47B甚至可以与有人机组成小规模混合编队，协同作战。这种侦打高度融合的集群作战单元无疑将使未来作战方式发生颠覆性变革。

单目标特征小拦截无人机的最大障碍是其单个目标特征太小，对集群攻击中单个无人机目标的区别、瞄准、锁定都十分困难。例如，美国海军研究局在2016年公布的“低成本无人机蜂群技术”项目，采用了廉价的“郊狼”型无人机为主要工具，这种无人机由BAE系统公司研制，长仅为1米左右，重约5.44~6.33千克。2014年9月，美国防部战略能力办公室首次利用F-16战机开展无人机空中集群发射试验中的无人机“灰山鹑”，由美国麻省理工学院设计，机身广泛使用了凯芙拉、碳纤维等材料，并利用3D打印技术制造而成，配备锂聚合物电池，整个机身尺寸不足一部苹果6 Plus手机，重量仅为0.45千克。这类无人机不仅尺寸小，而且由于采用复合材料，电磁信号特征也十分小，而X-47B这种大型无人机由于采用了隐身技术且飞行高度较高，因此也难以被现有侦察警戒手段发现和锁定。

外军“蜂群作战”的技术缺陷

虽然无人机集群难以被拦截，但无人机群的整体作战能力与编成无人机的数量、尺寸、质量、性能是正向变化关系，即在航程、航时、航速、传感器、打击武器等方面，小型无人机难以满足要求，这种状况在未来中短期内依靠技术进步难以扭转，因此无人机集群作战存在着以下几方面的技术缺陷，这是反“蜂群作战”可以利用的技术途径。

目标密度较大一般来看，无人机集群的突防和攻击能力与集群构成的无人机数量成正相关，但数量越大，则目标集群的密度也越大。例如，美国海军在研究无人机群对“宙斯盾”系统的攻击时使用了30架无人机，诺·格公司提出的X-47B舰载无人战机集群作战构想中使用了15架，这些无人机作为单个飞行体时的目标特征非常小，而作为数十架的集群目标时，雷达信号明显增强。虽然其可能是从多个方向和高度发起攻击，但同时出现在探测系统中，一方面增大了其被探测发现的可能性，另一方面增大了被反击拦截武器击中的可能性，特别是被“密集阵”或空爆弹药这些集火杀伤武器摧毁的可能性。

对通信依赖大从目前外军的几种集群作战项目看，无人机集群与控制站（机）、集群中无人机之间均需要无线电通信联系，保持规划队形和任务分配。例如，2015年6月，美军在“北方边界”演习中，利用F-16 开展了一系列“灰山鹑”无人机空中发射与编队试验，以验证无人机在空中相互通信并自主组成“蜂群”编队的能力。演习中，F-16战机利用曳光弹撒布器投放了一组小型曳光管。曳光管利用自身携带的降落伞缓慢降落，并在预定高度释放出了内藏的“灰山鹑”无人机。这些无人机在空中自主展开折叠的机翼，并通过数据链保持联系，完成各自作战目标。此外，有些无人机活动严重依赖地面控制站的辅助，没有其辅助无人机就不能有效发挥作用，而这都需要依赖无线电通信系统，这可能成为无人机的缺陷。

攻击速度不高如前所述，无人机的性能与其尺寸有关，而使集群作战成为优势的低成本无人机无法达到突防需要的较高速度，而较高的速度意味着集群无人机之间的攻击通道间距离必须扩大，这就可能丧失集群攻击的优势。美海军对无人机集群的控制速度限制在250千米/小时，这一速度为防御系统警戒和拦截提供了可能，因此其对于舰载战斗机和舰载密集近防火力而言几乎不堪一击。

缺乏突防规划由于对攻击目标的防御部署和战术无法详细了解，因此无法在攻击任务规划中对无人机集群作出突防规划，这使得其攻击行为呆板，易被拦截。由于防御方的防御部署和防御策略是可变的，而无人机集群的攻击需要多种类型载荷的无人机相互配合，但是这种在攻击中利用数据链临时加注任务数据的方式受到带宽和干扰的限制，因此大部分只能在发射无人机之前规划，这使得无人机集群在大部分时候的攻击是被动和僵化的，其攻击策略无法灵活调整，增大了被发现和拦截的可能性。

此外，由于目前参与试验的集群无人机的大部分航程都较短，需要飞机、舰船等运载平台投送，因此打击这些无人机的“巢穴”对抗击无人机集群攻击也较为有效。

◎ RQ-7“影子”无人机

◎ 美军对小型无人机集群目标的防空测试中作为靶机的Tempest无人机（上）和flanker无人机（下）

外军“蜂群作战”的对抗手段发展

鉴于“蜂群作战”的以上技术缺陷，外军发展了多种对抗无人机集群的技术手段。

无人机群格斗从武器发展史看，任何武器的最大天敌就是其自己，无人机群也不例外，按照这一思路，外军发展了格斗无人机以对抗无人机和无人机集群。2011年，时任美国联合无人机系统卓越中心负责人的马奎尔上校，在当年的国际无人机系统协会年会上提出建议，考虑研制格斗型无人机作为反无人机的重要手段，并研发廉价的长航时无人机加强对敌方无人机的侦察监视和打击引导。2016年5月，美国特种作战司令部科学和技术部门负责人托尼·戴维斯在国防工业协会主办的特种作战部队行业会议上称，特种作战司令部正在寻求无人系统的“蜂群”和自主能力以抵御“蜂群”攻击。2015年1月，美国陆军透露的一份研究报告指出，反无人机武器也可能安装在无人机上，增加用无人机击落其它无人机的可能性。具体方案包括干扰无人机的无线电指挥频率。

电子干扰压制由于无人机集群几乎都依靠无线电通信和GPS来定位和编队，因此通过电磁压制、选择性干扰、GPS电子欺骗和电磁脉冲等实现对其的拦截和压制，还可以用装有干扰设备的无人机进行抵近干扰拦截。例如，2016年12月，俄军方媒体透露，位于莫斯科的全俄“标准器”科研所研制了代号为“蔷薇航空”（简称“蔷薇”）的电子战系统，可对无人机和无人机群实施有效干扰和压制。“蔷薇”的计算机设备和操控平台可装入一辆军用卡车的车厢，各种天线和信号发射装备设置于车厢外。系统被运抵有敌方无人机活动的战场后，几分钟就能做好战斗准备。“蔷薇”能在其周围半径约10千米范围内从大量无线电信号中自动识别敌方无人机的遥控信号，然后根据信号的关键参数选择最合适的杂波干扰类型，用功率强大的干扰信号压制敌方无人机的遥控信号，使其无法完成任务。“蔷薇”还能分析无人机的遥控信号参数并对这种信号的编码进行模仿，向无人机发射大量假信号，使无人机行为混乱，例如出现航向错误或是按照假指令着陆。如果无人机不服从假命令，“蔷薇”会尽可能截获遥控信号，用运算能力强大的计算机破译其指令密码的秘钥参数，得手后再阻断无人机与遥控台的联系，并用“蔷薇”的遥控信号突破敌无人机自身的控制系统，攫取控制权。俄国防部透露，该系统目前可“制服”各种商业无人机及军用RQ-5“猎人”无人机、RQ-7“影子”无人机、RQ-11“渡鸦”无人机和以色列“赫尔墨斯”450型无人机。对于难度较大的美国MQ-9攻击型无人机、长航时的RQ-4“全球鹰”和RQ-170“哨兵”无人侦察机，“蔷薇”可迫使这些机型返航。此外，2016年12月，美国《大众科学》报道，美国“无人机盾牌”公司研发了名为“反无人机枪械”的系统。该系统射程超过1.6千米，能立即让无人机停止向操控者发送图像。这种枪看起来和其它反无人机干扰枪类似：一根天线附在一台电脑上，做成枪的形状。这种天线枪实质上是干扰和控制装置，通过发出无线电信号来干扰并压制无人机操控者发出的指令。◎ 美军公布录像中被微波武器击中后急速下落的无人机

◎“相位器”微波武器

◎ 陆基移动式近程防空系统密集武器拦截采用密集的速射武器拦截无人机群是较为传统的拦截方法。2016年11月，美国《航空周刊》透露，雷西恩公司已经论证了许多创新方法对抗集群无人机，包括使用空空导弹和用火炮发射带有前向爆炸型碎片杀伤弹头且射向可修正的炮弹等。美国陆军的一份研究计划书称，美陆军正在考虑通过信号干扰或用旧式机枪和火炮阻止无人机——或许是可安装在“悍马”军车转塔上的枪炮。考虑到激光武器离投入使用还有数年，并且容易受天气或粉尘等障碍的影响，目前采用较正常且较便宜的解决方式可能更好。此外，外军也在论证采用“密集阵”等传统近防武器对集群无人机进行拦截。

微波武器摧毁采用具备区域性杀伤能力的微波武器对高密度的无人机集群进行攻击似乎更加有效，美军制定的“无人机防御计划”就是利用微波武器作为拦截无人机集群攻击的主要武器。美国空军实验室正在试验一个名为“黑色飞镖”的项目，其具有侦测、追踪甚至击落小型无人机的能力，系统核心是通过微波能量瓦解无人机的电子系统，将其击落。2013年9~10月间，美国陆军在位于俄克拉荷马州锡尔堡的陆军火力卓越中心内，成功使用雷西恩公司研制的“相位器”高功率微波（HPM）武器进行了拦截小型无人机集群目标的防空测试。在测试中，HPM使用相控阵雷达与高能微波天线作为搭配，跟踪并击落小型无人机。作为靶机的是由UASUSA研制的Tempest无人机和Flanker无人机，这两型无人机根据其性能差异，分别被美军划分为Tier-Ⅰ级和Tier-Ⅱ级威胁。整个测试单元由三部分组成，分别是地空警戒雷达、近距交战战术雷达和HPM地面站。三者呈三角形布局，正对无人机可能出现的方向，其中HPM在前，方便地空警戒雷达和近距交战战术雷达发挥其探测距离远、扫描范围广的优势。而在测试中，HPM不但显示出可在发现无人机后迅速使其瘫痪的能力，还可同时击落多架无人机。据称，美国陆军希望进一步降低HPM的能耗，并尽可能缩小其尺寸，使其未来可担负拦截对手“蜂群”式无人机攻击的任务。雷西恩公司称，HPM系统的尺寸已减小至之前的一半。试验验证了“相位器”系统向目标区域发射一次就可消灭多个目标，这是与激光器截然不同的。激光器必须将光束集中在一个点才能将空中的目标烧毁,而HPM可将飞过其微波束的所有目标一并摧毁。HPM武器在几毫秒内就能起作用,而激光器要在光束聚焦在目标上数秒之后才能将其消灭。如果用HPM对付无人机群，会产生一个微波场，飞过该场的所有目标可被一举击落。HPM武器每次发射的成本只有数美分，与导弹比起来可忽略不计。

激光武器打击为了应对无人机，美国陆军与波音公司合作，改装了“复仇者”防空系统，将其“毒刺”导弹发射筒换装成固体激光器和光束定向器，从而使该系统成为弹、炮、激光三合一武器系统，具备了定向能和导弹武器的双重作战功能。美国海军则使用“海军激光武器系统”于2009年6月首次成功跟踪、击落了处于飞行状态的无人机。2010年5月和6月，又先后在海上击落了距离被保护舰艇3.2千米以480千米时速飞行的无人机。美国空军则与波音公司联合研制了安装在拖车上的机动反无人机激光武器系统。2009年5月，该系统在位于中国湖的美国海军空战中心进行了一系列打靶试验，利用单束激光击落了5架位于不同距离的无人机。美陆军在近期举行的演习中，一辆安装了约2~3千瓦级激光器的“斯特赖克”轮式装甲车击落了35架小型四旋翼无人机。

此外，美军和俄军都提出利用电子战系统搜索并锁定无人机和地面控制站之间的无线电信号，以发现其地面控制站的位置，然后用飞机或火炮打击无人机“巢穴”，最终切断无人机集群的控制信号来源。

（最后附上美海军2016年4月进行的30架无人机“蜂群”发射试验记录。）

附：美海军2016年4月进行的30架无人机“蜂群”发射试验

◎ 整装待发的“郊狼”无人机