[澎湃新闻网]捕获or击落：风头正盛的无人机有何战场风险？[图]
21.11.2016 08:08
本文来源: 上海交通大学
| 2016年11月2日，广东珠海，第十一届中国国际航空航天博览会（2016年珠海国际航展）在广东珠海举行。 国产翼龙I型无人机及导弹系统。 |
无人机这些年俨然成了科技界的宠儿。在民用市场，以中国大疆为代表的功能型无人机正在像智能手机一样进入普通人的生活；而在军用领域，刚刚结束不久的珠海航展上，中国强大的察打一体型无人机参展阵容，似乎也为解放军提供了一条在空权竞争中弯道超车的“捷径”。
显然，相对有人作战飞机，无人机的使用成本低、风险小，性能也日益精进。因此正成为大国空中力量执行各类作战任务的重要选择。
不过，虽然无人机直接被摧毁并不会带来难以承受的人员损失，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廉价消耗品，所以无人机使用方同样会竭尽所能地提高其战场生存概率。
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安全的，尤其是在本方拥有制空权的情况下，地空导弹及有人战斗机难以从容组网拦截这样的高空弱信号目标。 如果无人机使用方不享有战区制空权，如在伊朗我们曾经已经多次看到的情况，那么就必须面对突破防空系统的问题。一般来说，飞行器突防无非就是隐身或高速两条路，或者两者结合。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，这类飞机只能亚声速飞行，外形设计基本只考虑任务需求与成本控制。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。正常情况下，传统的硬杀伤手段很难在这种具备突防能力的无人机面前有所作为。 但2011年12月，这架绰号“坎大哈野兽”的隐身无人机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，这还仅仅是个开始······ 七寸：遥控与导航 仅仅一年之后的2012年12月，伊朗人又捕获了一架美军“扫描鹰”无人机——无人机在伊朗被打断了七寸，美国人自新世纪以来一直有意塑造的无人机神话破灭了！ 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，再结合预载任务程序及并不完善的机载人工智能系统来执行任务。也就是说，如果切断来自地面的操作指令与自主导航信号，无人机就很可能变成一只任人摆布的笨鹅。 阻塞干扰或者欺骗干扰都可能使得无人机的遥控信道失效，导致无人机失控。然而，在通信加密技术高度发达的今天，这在操作上并非易事。现代无人机遥控失灵的时候可以自动切换到程序控制，也就是按照预定路由点自动飞往下一个待命点，或者直接返航。不过路由点导航需要卫星导航或者惯导支持。 在技术上，压制GPS信号以干扰机载导航系统是可以做到的，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，也可以在GPS信号丢失或者受到严重干扰的时候用惯导接替。不过陀螺有漂移偏差，时间越长，累计偏差越大，通常需要定时用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和GPS，也无法迫使无人机失控。 干扰方理论上还可以伪造GPS信号，把无人机骗下来或者反戈一击。不过包括GPS在内的导航系统基本都具有卡尔曼滤波功能，很容易辨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步增加，卡尔曼滤波也是有可能被骗过的。 欺骗干扰简单地说就是将虚假信号“灌进”对方天线，顶替或者淹没真实信号。GPS信号来自天顶，用于遥控的卫星通信信号也来自天顶。为了提高信号增益， 也为了抑制杂波干扰，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，否则只有通过旁瓣进入天线，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，就只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。及时布防干扰气球到规定高度和航迹还不如直接攻击无人机。 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。 从现有披露的信息来看，伊朗从俄罗斯引进的“汽车场”电子对抗系统很可能在其中发挥了主要作用。俄方公布的外贸宣传资料显示“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、引导雷达、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，规模相当庞大。 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“汽车场”性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”可以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及诱骗。 克星：激光与电磁攻击 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。如果以激光武器攻击，不需要很大的能量就可以让无人机失效。且中小型激光炮作战反应迅速，可实现“瞬间击落”，如部署于车载平台上将非常适合拦截无人机编队的饱和攻击。 早在2009年，美国在加利福尼亚“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。另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，也曾在瑞士奥克森布登靶场成功击毁一架“提尔”-1型无人机。 无人机在未来还可能遭遇更加可怕的克星——电磁攻击。对于全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，各种用于接收微弱的电磁回波的天线，在本质上是电磁脉冲的放大装置，因此对于电磁攻击特别脆弱。即使没有天线，机体内的各种长导线本身就是良好的天线。缺乏电磁屏蔽的电路板也将是电磁攻击的目标。目标被击中的效果和遭到雷击相似，根据接收的能量不同，损坏可以从信号误码、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，也会放大电磁攻击的效果。过去，基本采用金属机体的飞机尚可以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制造，导电性很差，在面对电磁攻击时根本不堪一击。 电磁攻击过去一直被当作科幻武器，现在已有实用化的趋势。如波音公司在2011年5月进行了首次电磁导弹攻击试验。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变成废物。不难想象，如果把更大功率的电磁导弹战斗部用作防空武器，集群编队的无人机很可能会遭遇“面杀伤”，这很可能将成为其真正的克星。 未来：以无人机反无人机 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加航炮击落入侵的美国无人侦察机。但反制无人机的话题在最近两年才被高度关注。技术上说，21世纪头10年无人机技术取得了飞跃，不仅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奇，有人机上的成熟技术均可移植或借鉴，真正有可能颠覆未来战场装备格局的是人工智能技术的发展，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，从而降低被干扰或诱骗的风险。 在未来以无人机为中坚的空中战场，反制无人机的手段也将涵盖战争的各各层面。无人机也是飞行器，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，以及指挥控制中心发动压制性空袭将更加主动。承担该类任务的可以是有人作战飞机，也可以是巡航导弹或弹道导弹，甚至可能是本方类似X-47那样的攻击型无人机。 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控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——克里奇空军基地的电脑曾感染过一种名为“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命令。美国布鲁金斯学会研究员约翰·维拉塞尼奥尔甚至勾画了一幅骇人的场景，假设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，一旦攻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将不会是科幻。美国卓越联合无人机系统中心负责人马奎尔上校已经提出建议，可以考虑研制格斗型无人机作为反无人机解决方案之一。 （“宏亮瞻局”系上海交通大学国家战略研究中心特约副研究员王宏亮为澎湃防务开设的个人专栏，力求在兼顾分析的深度和厚度的同时，在前瞻性、敏锐度上更上一层楼，每周一期，不见不散） 来源：澎湃新闻网 2016.11.18 原文： 宏亮瞻局丨捕获or击落：风头正盛的无人机有何战场风险？本文来源: 上海交通大学
21.11.2016 08:08
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