《低慢小》航空器防控装备发展现状与问题分析

“低慢小”航空器防控装备发展现状与问题分析“低慢小”航空器是低空、慢速、小型航空器的统称，主要包括部分军用无人机、航空模型、部分有人驾驶飞行器(如动力伞、滑翔翼)和空飘气球等。“低慢小”航空器成本低廉、操作简单、携带方便、易于获取，具有起飞要求低、升空突然性强、发现处置困难等特点。近年来，随着低空空域管制的逐步开放和“低慢小”航空器技术的飞速发展，“低慢小”航空器违规飞行和用于恐怖袭击事件的案例日益增多，关于“低慢小”航空器非法测绘、抵近侦查、扰乱正常航空秩序的报道频频见诸报端，造成了较大的负面影响和经济损失，严重影响国家安全和国民经济的正常发展。“低慢小”航空器带来的威胁2016年4月17日，一架从日内瓦飞往伦敦的空客A320客机，在伦敦希思罗国际机场进场降落过程中，与一架遥控无人机相撞，当时这架飞机载有132名乘客和5名机组人员。早在2014年7月，伦敦希思罗机场就发生过一起“不明身份”无人机险些与正准备降落的空客A320客机相撞的事件。当时，民航管理局将该起事件定性为“A”级，即“相撞风险严重”，这是民航管理局风险定性的最高级。2015年1月26日，美国执法部门发现一架小型旋翼无人机坠毁在白宫南部草坪，特勤局随即展开安全调查。有媒体评论称，此次事件将会引发有关民用无人机监管政策的激烈讨论。2014年3月24日和31日，韩国相继在坡州市和白翎岛发现两架坠毁的无人机，机上配有小型相机，其中24日坠毁的无人机还拍摄了较为模糊的韩国总统府青瓦台的画面。2013年12月29日，一架经航模改装的无人机在北京首都国际机场以东空域飞行进行测绘作业，此次飞行活动没有履行报批程序申请空域，导致首都机场十余班次航班延误起飞，两班次航班实施空中避让。2013年9月15日，德国总理默克尔、防长托马斯·德梅齐埃等在东部城市德累斯顿参加竞选集会时，被一架迷你无人机扰乱。这架长40cm的无人机先是在台下观众头上盘旋，随后落在默克尔等人的脚下。同样在德国，2013年6月25日，德国警方逮捕了两名试图用遥控模型飞机制造恐怖袭击的突尼斯人。针对“低慢小”航空器带来的上述威胁，现有常规武器装备通常无法对其实施有效的处置拦截，使得如何防范“低慢小”航空器的干扰破坏，成为重点区域、重大活动的安保难题，因此世界各国积极开展“低慢小”航空器预警探测、处置拦截技术的研究，研制防控装备，提高防空系统对低空/超低空目标的探测、识别、跟踪和处置能力。国外“低慢小”航空器防控装备发展现状近年来，欧美各国军工企业和科技公司投入大量人力物力研发“低慢小”航空器防控装备。所不同的是，军工企业研制的防控装备主要以激光拦截和传统火力拦截等“硬杀伤”拦截方式为主，主要保障前沿要地和舰船等军事目标的安全；科技公司研制的防控装备主要以无线电干扰和网式拦截等“软杀伤”拦截方式为主，主要保障城市安全和航空安全。预警探测装备解决“低慢小”航空器探测问题的途径主要有两种：光电探测(可见光、激光、红外)和雷达探测。在光电探测方面，美国国防预先研究项目局(DARPA)一直在进行“先进宽视场图像重建与开发”(AWARE)项目的研究工作。2012年，DARPA在美国海军研究实验室成功测试了10亿级像素的宽视场高清摄像机，DARPA计划通过AWARE项目最终将摄像机的像素提高到100亿～500亿。目前AWARE-2和AWARE-10摄像机的视场角为120°×70°和100°×60°，基本解决了大视场和高分辨率的矛盾，可实现对“低慢小”航空器的有效探测。2015年底，美国诺斯罗普·格鲁曼公司在美国陆军举行的MFIX试验中，验证了名为“毒液”的反无人机系统。“毒液”是一种地面定位系统，集成了诺斯罗普·格鲁曼公司历经战争检验的轻型激光指示/测距仪(LLDR)，能在昼夜及模糊可视环境下识别、锁定、跟踪低飞的小型无人机。“毒液”反无人机系统在雷达探测方面，为了应对低空/超低空武器的空袭，欧美各国研制出多种军用低空监视雷达，如美国雷神公司研制的MRSR雷达、泰勒斯雷神系统公司研制的AN/MPQ-64“哨兵”系列雷达以及瑞典萨博公司研制的“长颈鹿”(Giraffe)系列雷达等。2015年，萨博公司在代号“布里斯托15”的试验中，验证了“长颈鹿”捷变多波束(GiraffeAMB)雷达对“低慢小”航空器的探测跟踪能力。GiraffeAMB雷达是用于地面和海洋的G/H波段被动电子扫描阵列雷达，在提供海岸监视能力的同时，还能对固定翼飞机、直升机、地面目标等进行分类与跟踪。在“布里斯托15”试验期间，GiraffeAMB雷达从周围的地面杂波中识别出100多架雷达散射截面积(RCS)低至0.001m2的无人机。GiraffeAMB雷达此外，由于“低慢小”航空器种类繁多、飞行机动灵活，单一手段很难对其进行精准探测，因此欧美国家也在大力发展多元传感器协同探测技术。比如，美国Dedrone公司研制的无人机预警系统DroneTracker2.0版。该系统由电视录像机、红外热像仪、声波/超声波传感器和无线WiFi传感器组成，最大探测距离500m。DroneTracker预警系统2015年，英国布莱特监控系统公司、切斯动力公司和恩特普赖斯控制公司联合研制出一款集合了探测、跟踪和干扰能力的“反无人机防御系统”(AUDS)。AUDS由4频段射频抑制/屏蔽系统、光学干扰器和快速部署模块组成，能够在8km内探测、跟踪、识别和干扰压制无人机。AUDS的优点主要体现在：(1)采用了多普勒处理技术的电子扫面雷达，可全天候全天时探测高速/低速飞行的微型和小型无人机，具有良好的地面杂波抑制能力；(2)采用了高精度稳定光电指示器，结合最先进的昼夜光电/红外摄像机和数字视频跟踪技术，能够自动跟踪和识别无人机；(3)采用了智能射频抑制器，能够根据无人机的不同类型指控通信链路进行选择性干扰，减少附带损伤。2015年3月，AUDS参加了法国政府组织的一次试验，在试验中成功探测和压制了一系列固定翼和旋翼无人机。同年9月，意大利SelexES公司在英国军警装备展上展示了该公司“猎鹰防护盾”(FalconShield)反无人机系统。该系统利用摄像机、雷达和先进的电子设备监控无人机接收和传输的信号，从而对其进行跟踪并确定其类型。一旦来犯的无人机被确定为威胁目标，FalconShield就会对这架无人机发起电子攻击，将其击毁或捕获。AUDS反无人机防御系统2016年4月，以色列拉法尔公司在巴西防务安全展上披露了“无人机穹”(DroneDome)无人机探测、跟踪、压制系统。该系统包括RADA公司的RPS-42战术空中监视雷达和光电传感器，可360°探测无人机，并对探测到的无人机进行跟踪和分类。在将收集到的数据进行综合和相干分析后，DroneDome或向无人机操作员发出警告，或对无人机GPS信号和射频信号实施干扰。无独有偶，以色列埃尔塔公司也研发出一套与DroneDome类似的反无人机系统——“无人机卫士”。“无人机卫士”集成了埃尔塔公司的改进型3D雷达、光电传感器以及专用的电子干扰系统。DroneDome反无人机系统处置拦截装备在处置拦截方面，激光拦截技术日益受到美、德等国的高度重视，并已取得了长足的进步。2009年，美国波音公司对移动式激光武器系统“激光复仇者”进行了能力测试，并成功击落了一架无人机。在“激光复仇者”平台上还安装有轻型25mm机关炮，作为反无人机演示的一部分，对25mm机关炮进行的射击试验也取得了成功。这充分展示了定向能/动能混合系统对抗无人机的潜在能力。“激光复仇者”武器系统随后，波音公司又研制出“高能激光机动演示系统”(HELMD)和“紧凑型激光武器系统”(CLWS)两套反无人机激光武器系统。HELMD是一款输出功率为10kW的激光武器，安装在“奥什科什”战车上，能够克服雾、风、雨等不利天气条件的影响，追踪和击落无人机，因此被形象地称为“轮子上的死亡光线”。2013年在白沙导弹试验场和2014年在埃格林空军基地进行的两次测试中，HELMD成功击落150多个空中目标，其中包括60mm口径的迫击炮弹以及无人机。接下来，波音公司将为HELMD安装50kW或60kW的激光器，在这一具有战术意义的功率下，测试其反火箭弹、炮弹、迫击炮弹(C-RAM)和反无人机的能力。CLWS是一款便携性更高的激光武器，由光纤激光器、升级版光束导向器、电池组和冷却装置等组成。每个部分由1～2名陆战队员携带，8～12人的陆战分队可以在15分钟将携带的4部分CLWS组装完毕。该系统总质量约为295kg，输出功率2～10kW，用于对付35km内的目标。2015年8月，在美军组织的“黑色飞镖”反无人机年度演习中，CLWS射出的激光束在照射无人机尾部10～15s后，将其击落。高能激光机动演示系统(HELMD)紧凑型激光武器系统(CLWS)美国洛克希德·马丁公司同样采用10kW光纤激光器，研制出一款可移动的陆基“区域防御反武器”(ADAM)系统。该系统是专门为前沿要地开发的近距离防御系统，主要用于应对包括火箭弹、无人机、小型舰船等在内的近程威胁。ADAM系统对目标的跟踪距离超过5km，可摧毁2km范围内的目标。在2013年4月进行的试验中，ADAM系统在距离目标大约1.5km摧毁了8枚飞行中的小口径火箭弹；在2013年12月针对海上目标进行的试验中，该系统又成功损毁了1.6km之外的2艘军用小艇。区域防御反武器系统(ADAM)2014年，美国海军宣布，将30kW级“激光武器系统”(LaWS)部署在位于波斯湾的“庞塞”号两栖船坞运输舰上，用于拦截小型无人机和小型快艇。这是美国军方首次实战部署激光武器系统，并用于冲突地区，也是美国成为第一个在实战中部署激光武器的国家。LaWS采用6套成熟的工业用光纤激光器，每套激光器输出功率5.5kW，6束激光通过非相干合成使激光束总输出功率达到33kW。2010年，LaWS在首次水上测试时成功摧毁4架3.2km外飞行速度达480km/h的无人机。2012年起，LaWS被安装在美国海军“杜威”号导弹驱逐舰上进行海试，并在2012年7月至9月进行的试验中，成功击落3架无人机。在“杜威”号上的测试结果给予美国海军加快部署LaWS的信心。2013年4月，美国海军宣布将LaWS作为“固体激光器-快速反应能力”(SSL-QRC)部署到实战环境。激光武器系统(LaWS)在将LaWS部署到“庞塞”号的同时，美国海军又分别与雷神公司和诺斯罗普·格鲁曼公司签订价值1070万美元和5320万美元的研制合同，用于研制“移动式陆基防空定向能”(GBAD)项目的车载高能激光子系统和启动“固体高能激光武器系统样机”(LWSD)的第一阶段研制。GBAD项目计划为海军陆战队提供一种武器系统，代替现有传统武器，以对抗敌方无人机目标。LWSD项目旨在以美国海军LaWS的相关技术为基础，研发可全天时作战、功率达100～150kW的先进激光武器系统，用于舰艇自防御。德国莱茵金属公司也一直致力于激光拦截技术的研究，并提出多种用于对抗无人机的激光武器系统演示样机。2012年11月底，莱茵金属公司成功试验了一种50kW高能激光武器技术演示样机。该样机主要由30kW和20kW激光武器站两个功能模块组成，配有供电模块等配套设施。在试验中，50kW演示样机在1km外烧穿15mm厚的钢梁，在2km外击落数架俯冲的无人机。2015年9月，在英国防务展上，莱茵金属公司又展出了一款新型反无人机激光炮。该激光炮装有4组20kW高能激光发射器，使其看上去像一种“激光加特林机枪”，通过叠加技术可以凝结80kW激光束对目标发起攻击。经过测试，这款激光武器能够在2s内击毁数公里范围内的迫击炮，并能同时击毁500m范围内的多架无人机。50kW高能激光武器技术演示样机近年来，美国和以色列装备的C-RAM系统已经在实战中验证了其拦截火箭弹、炮弹和迫击炮弹的卓越能力，目前正在将无人机纳入其拦截范围。2015年4月，美国陆军在尤马试验场利用基于火炮的C-RAM系统进行了反无人机试验，并成功击落了1架无人机。在同年8月进行的最终演示试验中，