1月14日,乌军利用无人机和导弹,对俄罗斯军事设施发动了“史上最大规模袭击”,深入俄境内200至1100公里,袭击了包括位于萨拉托夫州恩格斯空军基地的储油设施,位于布良斯克州的生产火炮弹药、多管火箭发射系统弹药、航空弹药、工程设备弹药以及 Kh-59 巡航导弹零部件的化工厂,位于萨拉托夫和喀山的炼油厂等12个目标。
又是无人机!为什么无人机在现代战争中这么难防?
首先是发现预警难。无人机飞行速度极慢,因此现役的各国常规预警雷达,会把低小慢无人机视为杂波过滤掉,不在屏幕上显示;由于飞行高度低,因此雷达视野会受到地形和建筑物遮蔽;由于无人机利用低反射频的材料制造,导致雷达探测难度大幅提升。处置预警难,会使得己方地面部队极易蒙受重大损失。例如美国对乌克兰援助的“弹簧刀”无人机,该机长度为60CM,翼展60CM,尺寸小,因此空中目标特征低,给俄军造成重大杀伤。
其次是跟踪识别难。雷达探测低小慢无人机信噪比低,带宽小分辨率低,也没有针对此类无人机专门设计的识别算法,导致识别能力有限,在雷达探测到低小慢空中目标后,也无法有效识别无人机身份,因此对后续威胁评估、防空目标优先级排序和威胁处置都带来了诸多问题。
例如在2022年,韩国军方捕获不明航迹,持续跟踪3小时,推测为朝鲜无人机,但派遣战斗机跟踪后发现不明目标为鸟群,而俄乌战争中,俄军对无人机的识别能力受制于各类预警雷达数量少,技术有限,往往地面作战人员仅通过听觉识别空中威胁。在2024年的巴以冲突中,以色列国防军士兵在作战时,一旦发现无人机便会立即开枪,导致以色列国防军有约40%的无人机是因为己方无法正确识别而摧毁。
为解决“低小慢”无人机带来的日益严峻的空中威胁,美国正在为“机动低空慢速小型无人机综合防御系统”(M-LIDS)、“机动式近程防空系统”(M-SHORAD)、“持久盾牌”等防御武器,强化雷达、光电等预警探测手段,提升对“低小慢”无人机的识别跟踪能力。
当前美军正在开发的M-SHORAD系统,采用了多任务半球雷达(MHR)、红外/光电的复合探测系统,MHR雷达由以色列生产,其中RPS-42是美军正在采用的子型号,该雷达为S波段四面阵有源相控阵雷达,最大探测距离30KM,可探测速度范围在2.57m/s-411m/s的空中目标,俯仰覆盖范围为-10°-70°,对付“低小慢”空中目标具有优异的探测能力。其采用的红外/光电探测系统,装备有中波热像仪和高分辨率昼间摄像机,对目标最远作用距离6km,与MHR RPS-42型雷达相互配合,可大幅提升对“低小慢”无人机截获能力。
不过,不同于传统的空中飞行目标,无人机的飞行高度通常在地面人员视觉、听觉范围内,与地面作战人员尤其是前线步兵有高度关联性,因此需要构建一套专为陆军打造的“低小慢”空中目标识别系统。
当前中国陆军装备了大量地面伴随式近程防空武器系统,包括野战机动式近程防空导弹系统,野战机动式近程防空高射炮,野战机动式近程防空炮弹合一系统,此类武器系统号称“万金油”无论是设计论证、研发定型,或列装服役,均存在周期长、成本高的特点,因此开发一套全新的防御系统,将带来巨量的成本,而改造现有主战装备的优点是:周期短、费用低、并避免大量武器装备列装带来的后勤保障负担。
目前中国陆军装备的伴随式近程防空武器系统,主要包括红旗-16B;红旗-17AE;04A式25毫米炮弹合一防御系统;07式双35毫米自行高炮;09式35毫米自行高炮等,此类已列装的近程防空武器系统,均研发无人机被广泛运用的俄乌冲突爆发前,主要考虑应对的空中威胁是低空飞机、直升机、巡航导弹和高空长航时军用无人机,虽然高空长航时军用无人机也属于无人机,但以美军当前现已的RQ-4全球鹰无人机为例,其最大飞行速度达到740km,翼展为35.4m,长度为13.51m,飞行速度和目标体积远大于“低小慢”无人机。
作为应对低空、超低空空域的主要作战装备,诸如红旗16-B、07式双35毫米自行高炮等一大批国产伴随式近程防空武器系统,需要强化和升级现有的预警探测雷达,强化现有预警雷达对“低小慢”无人机的预警截获能力,安装一套独立的光学/红外传感器模块,就能够使得此类作战装备拥有更敏锐的“听觉”与“视觉”,从而可以在第一时间及时有效的发现“低小慢”无人机。
为避免对己方“低小慢”无人机造成的误伤、避免对前线步兵带来的生理和心理焦虑,以及及时调整空中威胁的目标优先级等,各类近程防空系统应在强化预警截获能力的基础上,安装一套独立的“低小慢”无人机识别系统,当地面近程防御系统截获“低小慢”目标后,应立即发送识别问答信号,无人机应具备瞬时接收能力和应答能力,如若反馈成功,则对该目标解除空中威胁,如若反馈失败,则近程防御系统应立即将其击落。
无人化、智能化、数字化是当前各国军事发展的主流,但是无人化并不代表步兵会被淘汰,步兵在未来很长一段时间,将仍然具有不可替代的作用。由于俄乌战争中,步兵遭受“低小慢”目标的威胁非常大,前线步兵是首当其冲需要面对“低小慢”目标的兵种,因此有必要研发一套专为前线步兵打造的“步兵可穿戴式低空慢速目标敌我识别系统”(Infantry wearable low-altitude slow-speed target identification system for friend or foe,简称IWII系统)。
IWII系统应具备嵌入未来单兵数字化作战系统的能力,也可独立穿戴使用。该系统主要由腕带式军用计算机和便携可穿戴低空慢速目标电磁频谱探测器组成,应具备对1km-5km范围内的空中“低小慢”目标实施预警截获的能力。当探测器探测到飞行高度低于2000米、飞行范围在1-5km、飞行速度为20m/s-50m/s的目标时,腕带式军用计算机应具备瞬时敌我问答信号发送功能,己方无人机应具备瞬时接收问答信号和发送应答信号的能力,整个过程不应超过1s。如果识别为己方无人机,腕带式军用计算机将显示为绿色安全状态,若未识别该无人机,腕带式计算机将显示红色危险状态,并具备可关闭的震动和铃声功能以提醒休息中的士兵,使得士兵可以提前做好隐蔽准备和防御准备。
上世纪80年代,美国陆军曾提出“士兵综合防护系统”,该系统是数字化单兵作战系统的雏形,其研发目的是为了保护士兵,提高士兵的防护能力和作战舒适程度,因此结构较为简单,主要包括综合头盔子系统,微气候空调/能源子系统、先进服装子系统,到1994年,经过不断研究和多次验证,该穿戴系统的结构概念和基本组成被正式确定,最终定型为“陆军勇士”系统。
“陆军勇士”系统的成本为7万美元,经过多年发展,美军于2001年研发出改进版“陆地勇士”1.0系统,结合了武器子系统、综合头盔子系统、计算机/电台子系统、软件子系统、防护服和单兵装备子系统,2001年和2003年美军士兵在阿富汗战争与伊拉克战争中,先后使用了该穿戴系统,并对问题进行改进,研发出“陆地勇士-斯特莱克”互通型单兵系统,使得士兵融入数字化战场,为士兵提供战场态势刷新能力,截止2015年美陆军采购了3万多套。
由于电子集成设备的微型化和性能的大幅提升,已经有大量机构研发出专用于探测截获“低小慢”目标的光电/红外探测器,可直接嵌入到主站装备。主站装备和步兵可携带一套威胁的无人机敌我识别系统,对己方无人机上进行相应改造即可。以美军可穿戴式单兵数字化作战系统为依托,只需为步兵佩戴可穿戴式低空慢速目标电磁频谱感应器和可嵌入腕带计算机的敌我识别应答系统,步兵将大幅提升预警和识别FPV无人机的能力。
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