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无人机绝非完美神话

发布时间:2019-01-11 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    无人机绝非完美神话作者: 彦铭   相对有人作战飞机,无人机的使用成本低,风险小,本能也日益精进。因此正成为大国空中力量执行各类作战任务的重要选择。   只是,虽然无人机直接被摧毁并不会带来难以承受的人员丧失,但毕竟就无法完成作战任务了。另外,无需生命保障系统的无人机即便性价比不错,现代化无人机所携带的复杂传感器也会让其不再是消耗品,所以使用方同样会竭尽所能的提高战场生存几率。
  以“全球鹰”为代表的高空长航时无人机任务高度多在2万米以上,在这样的高度执行任务还是相对平安的,尤其是在本方拥有制空权的情况下,地空导弹及战斗机难以从容组网拦截这样的高空弱信号指标。
  如果无人机使用方不享有战区制空权,如在伊朗我们已经多次看到的情况,那么就必须面临突破防空系统的问题。一般来说,飞行器突防无非便是隐身或高速两条路,或者两者联合。我们从“捕食者”这样的早期察打一体型无人机上还看不到上述特征,这类飞机只可亚声速飞行,外形设计基本只考虑任务需求与成本抑制。但伊朗不是阿富汗或伊拉克,因此美军使用了一种具备隐身能力的无人机潜入伊朗。传统的硬杀伤手段很难在具备突防能力的无人机面前有所作为。
  但这架绰号“坎大哈野兽”的隐身无人却被伊朗人搞下来了,而且兵不血刃。
  一种更具前景的反制无人机手段在伊朗收获了第一个战果,这还仅仅是个起初……
  七寸:遥控与导航
  美军无人机在伊朗被打断了七寸,无人机的神话破灭了!
  无人机并非真的“无人”,目前的无人机无非是将驾驶座舱转移到了地面上,地面操纵员通过数据链远程对无人机发出操作指令,再联合并不完善的机载人工智能系统来执行任务。也便是说,如果切断来自地面的操作指令与自主导航信号,无人机就很可能形成一只任人摆布的笨鹅。
  强力干扰或者欺骗干扰都可能使得无人机的遥控信道受阻,导致无人机失控。但是,在通讯加密技能高度发达的今天,这在操作上并非易事。无人机遥控失灵的时候能够自动切换到程序抑制,也便是按照预定路由点自动飞往下一个待命点,或者直接返航。只是路由点导航需要GPS或者惯导支持。
  在技能上,压制GPS信号以干扰机载导航系统是能够做到的,惯性导航则不然。惯导系统的核心是陀螺,传统的机械陀螺已经很少使用了,环形激光陀螺精度高,成本低,已经得到广泛使用。惯性导航的优点是完全自主,不需要任何外部信号,即使在GPS时代,也能够在GPS信号丢失或者受到严重干扰的时候用惯导接替。只是陀螺有漂移偏差,时间越长,累计偏差越大,常常定时用GPS信号加以修正。
  即使像JDAM这样一次性使用的精确制导弹药也装备有环形激光陀螺,无人机不装环形激光陀螺是不可想象的,所以即使能成功干扰遥控链路,也无法迫使无人机失控。理论上能够伪造GPS信号,把无人机骗下来或者反戈一击。只是包括GPS在内的导航系统基本都具有卡尔曼滤波功能,很容易鉴别出不合理的信号突变。当然,要是伪造信号的偏差足够轻柔地逐渐增加,卡尔曼滤波也是能够骗过的。
  欺骗干扰大略地说便是将虚假信号“灌进”对方天线,顶替或者淹没真实信号。GPS信号来自天顶,用于遥控的卫星通讯信号也来自天顶。为了提高信号增益,也为了控制杂波干扰,无人机应该使用方向性较强的定向天线,而且最好指向天顶。此时干扰源能设置在信号源同一方向最好,否则只可通过旁波瓣进入天线,但这要求很高的功率。因此,如果不能在轨道上设置干扰卫星的话,就惟有用高空气球或者高空飞机把干扰机带上高空,从有利角度干扰无人机。这显然难度很大,无人机本身飞行高度就高,高空气球或者飞机的高度要更高,而且需要贴近无人机航迹。准时布防干扰气球到规定高度和航迹还不如直接抨击无人机。
  但伊朗仍然捕获了“坎大哈野兽”与“扫描鹰”,且干扰源应该不在天顶。有消息称伊朗从俄罗斯引进的“汽车场”电子对抗系统在其中发挥了主要作用。按照俄方资料,“汽车场”能同时压制来自任意方向、飞行高度在30米到3万米之间的50架飞机和直升机的侧视雷达、指引雷达、低空飞行保障雷达及空地火控雷达。一套完整的“汽车场”包括1个营指挥所、3个连指挥所、3个无线电侦察站、27个干扰站及1个检测维修站,规模非常庞大。苏俄电子战理论一向强调在较宽频带内的超大功率压制,从俄方公布的本能与编制我们仍能看到这一特点。虽然系统部署于地面,但“汽车场”能够凭借较大的干扰强度从无人机天线的旁波瓣“侵入”,从而完成对无人机导航及遥控信号的阻塞甚至诱骗。
  克星:激光与电磁抨击
  现代无人机的功能正日趋多元化,同样,反无人机的手段也更加丰富了。以定向能武器为代表的,更加有针对性的反无人机利器正在加紧研制中。无人机因体积有限,各种高灵敏度的光电传感器紧凑集中,这导致其容损性较差。如果以激光武器抨击,不需要很大的能量就能够让无人机失效。且中小型激光炮作战反应迅速,可实现“霎时击落”,如部署于车载平台上将相当符合拦截无人机编队的饱和抨击。
  早在2009年,美国于加利福尼亚“中国湖”海军空战中心就进行过一次机动式激光武器试验,结果成功击落5架不同射程内的小型无人机。同样,据德国莱茵金属公司官方网站披露,该公司研发的10千瓦级车载激光炮,也在瑞士奥克森布登靶场成功击毁一架“提尔”一1型无人机。
  无人机在未来还可能遭遇更加可怕的克星――电磁抨击。对于满身披挂电子设备的无人机来说,使电子系统失能,哪怕是非永久性失能都会是不错的反制手段。越是高度自主的无人机越是依赖雷达,从导航雷达、火控雷达到无线电高度计,各种天线用于接收微弱的电磁回波,在性子上是电磁脉冲的放大装置,因此面临电磁抨击时特别脆弱。即使没有天线,机体内的各种长导线本身便是良好的天线。缺乏电磁屏蔽的电路板也会是电磁抨击的指标。指标被击中的效果和遭到雷击相似,根据接收的能量不同,损坏能够从信号误码、信号饱和、电路元器件烧毁一直到设备受到强电流冲击而起火爆炸。   对于无人机来说,受体积与载荷所限,很难做到良好的电磁屏蔽。飞机在空中飞行,机体和空气摩擦容易在表面堆积静电,也会放大电磁抨击的效果。选取金属机体的飞机还容易通过导电的蒙皮迅速“稀释”电磁能量。但现代化隐身无人机大量使用复合材料,导电性很差,在面对电磁抨击时很可能不堪一击。
  电磁抨击过去一直被当作科幻武器,但如今已有武器化的趋势。如波音公司在2011年5月进行了首次电磁抨击导弹试验。波音公布的电脑动画显示了一枚隐身巡航导弹在黑夜中飞行,经过之处大楼的灯火像遭到诅咒般纷纷熄灭,屏幕闪烁的办公室电脑则在一股股青烟后形成废物。不难想象,如果把更大功率的电磁抨击导弹战斗部用作防空武器,无人机很可能会迎来真正的克星。
  未来:无人机反无人机
  最早的遥控无人机早在第一次世界大战时就已萌芽,近百年来也有无数被击落的战例,如上世纪60年代中国空军就多次用歼6+航炮击落入侵的美国无人侦察机。但反制无人机的话题在这两年才被高度关注。技能上说,21世纪头10年无人机技能取得了飞跃,不但实现了靶机与侦察机向察打一体型作战平台的跨越,对地打击型的全作战无人机也进入了样机验证阶段,未来还可能出现自主能力更强的无人战斗机。在高速发展的背后,平台本身的进步并不稀奋,有人机上的成熟技能均可移植或借鉴,真正有可能颠覆未来战场装备格局的是人工智能技能的发展,且更加独立自主的无人机也将弱化对后方遥控指挥及数据链的需求。
  在未来以无人机为中坚的空中战场,反制无人机的手段将涵盖战争的各个层面。无人机也是飞机,能打下飞机,就能打下无人机。用战斗机或防空火力直接击落无人机依然是最直接的战术,空空导弹、航炮、地空或舰空导弹都是有效的毁伤武器。此外,对敌方无人机机场、后勤基地,以及指挥抑制中心发动压制性空袭将更加主动。承担该类任务的能够是有人驾驶作战飞机,也能够是巡航导弹或弹道导弹,甚至是本方类似X-47那样的抨击型无人机。
  在软杀伤方面,除上文提到的传统电子干扰/诱骗外,对无人机机载电脑或指挥抑制系统植入病毒也不失为一种选择。美国媒体就曾披露,美国无人机最重要的指挥中心――克里奋空军基地的电脑曾被感染过一种名为“键盘”的病毒。这种病毒能自动追踪并记录无人机操控员在键盘上输入的操作下令。美国布鲁金斯学会研讨员约翰・维拉塞尼奥尔甚至勾画了一幅骇人的场景,假如有一架俄罗斯无人机受到黑客劫持,飞越美国上空,将可能导致两国之间做出错误决策的战略灾难。
  未来,一旦抨击方与防御方均将无人机作为主要武器,制空权的争夺不可避免,由下一代人工智能主导的无人机空战就不再是科幻。美国卓越结合无人机系统中心负责人马奎尔上校已经提出建议,能够考虑研制格斗型无人机作为反无人机解决方案之一。
  责任编辑:王宏亮
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