小型無人機的軍事潛在應用及威脅

戴維·漢布林

對軍方來說，小型低成本無人機不僅代表了全新的軍事作戰能力但同時也會帶來新的挑戰和威脅。因為非國家武裝力量也可以很容易獲得和操控無人機，甚至還可以進行大規模部署，所以隨著無人機技術的日益成熟以及無人機群數量的與日俱增都會給現有的安全防御系統帶來新的威脅和挑戰。

在21世紀的戰場，像20世紀的飛機一樣，無人機集群是空防力量的關鍵轉折點。與早期的飛機一樣，有些人將小型無人機視為玩具，后來則有人警告說它們可能是大規模殺傷性武器。2013年，當深圳大疆創新科技有限公司（DJI）推出精靈（Phantom）無人機時，這種具有消費性的無人機在國內市場上市了。這種無人機的售價僅為1000美元，一次飛行時間為20min，而且它還能拍攝和傳輸高品質的圖像和視頻。精靈無人機與以前的無線遙控飛機不同，就算是沒有無人機操控經驗的新手也可以很好的對它進行控制。

無人機技術的迅速發展與應用既有利也有弊。警用部隊可以直接購買商用貨架（商用貨架）無人機作為偵察直升機的低成本替代品，但是犯罪分子也開始利用它將違禁品走私到監獄和進行跨境走私。無人機在軍事方面的應用比重與日俱增。國家武裝部隊都是配備昂貴的軍用級別多功能無人機，如艾倫公司研制的“偵察兵”（Scout）。而叛亂分子則可以使用從零售店購買的廉價四軸飛行器。

伊斯蘭國家最初使用無人機是進行宣傳視頻的拍攝，之后是用于偵察和導航——基于車輛的簡易爆炸裝置（IED）的投放。但他們很快就發現，用四軸飛行器攜帶40mm的手榴彈可以產生巨大的殺傷力。后來，伊斯蘭國家并沒有使用它來制造像美國利用航空環境公司的“彈簧小妖刀”（Switchblade）空中巡飛彈制造的那種大爆炸，而是將這些空中炸彈用于武裝自己的部隊，使其投入的成本得到更大回報。

現在，手榴彈式多旋翼無人機變得司空見慣。在2017年，叛亂組織發布了200多起成功襲擊軍方的視頻。在視頻中顯示了即使是在幾百英尺的高空中，無人機也可以擊中軍用車輛，甚至在M1坦克打開倉口蓋的那一瞬間也能將手榴彈投入將其炸毀。

圖1 美國海軍正在為每個小隊提供一架小型四軸無人機，用以提高對周邊情況的偵察。

隨著大量的無人機投入作戰，這大大削弱了伊拉克摩蘇爾的進攻力量。美國特種作戰司令部負責人雷蒙德·托馬斯將軍在一次軍事會議上說道：“伊拉克的進攻幾乎沒有作用，在24h內空中就出現了70架無人機。只要我們愿意，一瞬間就會有12架“殺手蜂”出現在空中，這就是我們的空中作戰優勢”。

叛亂分子的無人機載彈技術也在不斷發展，他們最新研制的炸彈是基于美國的40mm兩用手榴彈，這種手榴彈是聚能性彈藥，能輕易地對抗輕型裝甲車輛。現在他們研制的炸彈都配有特殊的引信和塑料翅片。這表明，這些炸彈是以一種工業化規模進行批量生產的。

伊斯蘭國家的一些組織還制造出了可以攜帶更大型武器的無人機。在一次襲擊中，一架無人機發射一枚火箭彈殺死了兩名學生。這種火箭彈又稱為無導向火箭推進式榴彈。在該組織的一個無人機制造工廠發現了一枚“斯特雷拉”（Strela）地空導彈的彈頭， 這很可能是一架無人機正被設計為一種巡回式反直升機武器。該組織還宣稱，他們已經不會再使用無人機攜帶毒氣了。

伊拉克聯邦警察迅速購買攜帶掛彈的商用貨架多旋翼無人機來對抗該組織。據報道，此無人機上配備了專用于夜間作業的熱成像儀和縮進40mm的炸彈。2017年，伊拉克軍事生產技術局還專門展示了此種專門配備于無人機上的小型炸彈。

在烏克蘭，一些組織使用商用貨架無人機在彈藥庫和燃料堆上大肆放置熱熔彈進行轟炸。試圖進行救援和滅火的部隊受到了第二次炸彈的轟炸。這次無人機襲擊事件中，烏克蘭東部哈爾科夫州的巨型武器庫里被摧毀的彈藥達到7萬多噸。

最近1月份，駐敘利亞Khmeimim的俄羅斯空軍基地被襲擊。叛亂分子使用由商用電子設備組裝的13架無人機群進行攻擊。此次事件標志著無人機的大規模部署技術向前進了一大步。

伊朗也在部署商用貨架無人機。官方圖片顯示，“筋斗云”S1000無人機上配備了20世紀70年代德黑蘭研制的BL755集束炸彈中的兩枚小炸彈。這炸彈能夠穿透250mm的鋼板，它們也是一種廉價而有效的反坦克武器。

小型射擊武器很難瞄準和擊落無人機，特別是在裝甲車上更不可能將它擊落。美國陸軍將無人機描述為“使用直接射擊式武器很難將它擊落”，要擊落無人機會消耗大量彈藥且效果甚微。

2017年3月，在一次軍事研討會上美陸軍將軍大衛●帕金斯曾說過，美國的盟友——以色列曾使用價值數百萬美元的“愛國者”導彈擊落一架小型四軸無人機，使用導彈進行對無人機的防御，最大的問題就是會迅速耗盡彈藥庫存。

軍方正在升級其肩部發射的紅外制導“毒刺”（Stinger）導彈，其近炸引信能夠摧毀小型無人機。其升級成本約為50,000美元，除去基本成本之外，其它費用不到1,150美元。而且，使用這種無人機防御裝置可能比使用導彈摧毀無人機的效果更顯著。

在駐敘利亞的俄羅斯空軍基地被襲之后，俄羅斯研制了一種名為“釘子”（Gvozd）的微型導彈來對付成群的小型無人機。據報道，他們將可以容納多達48枚微型導彈的發射器，還在旁邊配備了30mm自動炮和地對空導彈來防御無人機。

圖2 美國Duke Robotics公司為特種部隊開發了一種攜帶武器的無人機。

在摩蘇爾，伊斯蘭一些組織的無人機普遍都遭受了干擾器的影響。各種各樣的反制系統正在進入市場，其中包括大量的車載裝置，例如：英國開發的反無人機防御系統，也包括美國陸軍研發的槍式便攜式裝置，例如：巴特爾的反無人機光束槍等。這些裝置對于未經改制的商用貨架（商用貨架）無人機有效，且這些無人機在失去通信和GPS信號時可以著陸。

圖3 激光武器可以擊落一架小型無人機，但也會受到大型武器的攻擊。

圖4 InstantEye Mk-2 -GEN3

現在美軍正在努力升級現有的高射炮以對抗無人機。美國陸軍的BLADE系統（彈道低空無人機接入系統）試圖連接原來的遠程控制系統。原有系統是通過火控雷達來控制裝甲車上0.50ft.的炮塔。美國海軍的“宙斯盾”武器系統正在升級，使用其Phalanx 20mm近距加農炮對抗多架小型無人機。BAE系統公司正在為美國海軍Mk38-25mm炮彈增加反擊能力，而美國陸軍也正在研發一個彈片為50mm的炮彈。

自1973年以來，一直是使用激光武器來擊落無人機，并且許多激光武器正在被熱捧, 這些武器都經過測試用來進行反擊，包括安裝在Stryker裝甲車上的陸軍移動遠征高能激光測試平臺。激光器對小型無人機可以進行有效地防御。每次射擊的成本約為1美元，成本非常低廉，但武器系統非常昂貴，它的射擊范圍大概在一千米或兩千米范圍內，目前還不清楚在武器系統的射擊范圍內能夠擊落多少架無人機。

2月，美陸軍披露希望迅速部署兩套新系統，以保護部隊免受“低、慢、小”無人機的攻擊，同時發布兩份建議征詢書，一份是面向快速開發、部署和支持機動型“低、慢、小”無人機一體化防御系統（M-LIDS），一份是征詢遠征型“低、慢、小”無人機一體化防御系統（E-LIDS）。美軍方一直在尋求對抗無人機的方法，許多軍事單位也在為自己配備小型商用貨架無人機，還有些正在武器化。當無人機以商業價格出售時，軍隊強烈要求每個小隊需配備無人機，而且一定要具備使用無人機識別敵方陣地、定位簡易爆炸裝置和安全范圍的作戰能力。在當時，小型軍用無人機非常受歡迎，例如航空環境公司的“烏鴉”RQ-11，但這種無人機只有高級別的指揮官能使用。“烏鴉”RQ-11成本較低，多無人機群會有更強的集體作戰能力。

美國城市安全問題嚴重影響了中國制造無人機的銷量，美陸軍于2017年8月發布了停止使用中國大疆公司無人機的命令。但是仍有例外，以色列國防軍（IDF）計劃繼續給所有步兵隊配備Mavic無人機。

一位發言人說：“以色列國防軍考慮到了所述多旋翼無人機的局限性，所以將此類無人機用于執行未分類的任務，”還說：“他們正在努力研發沒有這些限制的多旋翼無人機”。以色列曾使用商用貨架無人機進行攻擊。2015年，美國初創公司Duke Robotics向以色列特種部隊提供了配備穩定狙擊步槍的無人機。但受限于武器的重量，它的飛行時間只有5min。現在，以色列國防軍會定期購買杜克定制的Tikad無人機，該無人機可配備步槍，榴彈發射器或其他武器。

圖5 Qasef-1巡飛彈

美國海軍陸戰隊熱衷于為部隊配備無人機。戰斗發展和火力機動一體化部門的長官皮特潘上校說：“我們加快了計劃，在2018年期間會向步兵小隊提供小型垂直升降無人機”。此次目標是先購買800架InstantEye Robotics公司的Mk-2 Gen3-A0無人機，在年底前每個步兵都配備一臺無人機。Mk-2 Gen3-A0無人機的成本和性能和商用貨架無人機相仿，但它是專為軍事用途而設計。

美陸軍已經配備了一些商用四軸飛行器，主要用于訓練軍隊如何應對敵方無人機，但有些已被用作為短程偵察設備。目前還有一個名為“士兵傳感器”（Soldier Borne Sensor）的官方系統，專用于搭載袖珍無人機。

無人機技術正在急速發展。皮特潘說：“美國海軍陸戰隊打算用類似于電腦升級的方式來開發升級無人機技術，所以此次改革計劃一定要做到足夠靈活，能夠應對市場中快速發展的無人機技術”。

在摩蘇爾的一名美國軍官說過，單個無人機的情報收集和投放彈藥的能力很強，但大規模無人機群的攻擊力更加強勁。伊斯蘭國家某組織曾使用3～5組無人機進行“群襲”攻擊，敘利亞的俄羅斯空軍基地被13架無人機襲擊事件也表明，無人機群體攻擊技術又向前進了一步。在也門，胡希部隊也提到過，成群的伊朗制造的Qasef無人機已經兩次抵擋住了愛國者導彈的進攻。

美軍方對無人機群的操控技術相當感興趣。數量龐大的無人機群是由單個操作員進行操控，無人機群非常協調飛行，沒有碰撞的風險，就像一群鳥或一群昆蟲，并且可以執行諸如合作搜索區域等任務。美國海軍特種作戰司令部副指揮官凱斯戴●維斯上尉指出，操作單個“掃描鷹”無人機系統（ScanEagle UAS）就需要11個人，現在我們要改變這種比例，轉換成由一個操作員操作11架無人機。

美國海軍研究機構利用低成本無人機群集技術（Locust）展示了無人機集群強大的攻擊力量，主要是這些無人機群的成本遠低于一枚導彈。美國國防部預研局（DARPA）的“小精靈”計劃（Gremlins）正在大力發展他們在空中發射和截擊合作型無人機系統的能力。空軍研究實驗室的灰太狼計劃則是將低成本巡航導彈充當無人機群來進行演示。

2017年，麻省理工學院（MIT）的林肯實驗室和五角大樓快速能力辦公室一起研發了103架Perdix微型無人機，這些無人機最終由F/A-18戰斗機發射升空。Perdix微型無人機能夠聯網執行任務，且在未來，它們還可以實現充當誘餌或干擾器以及收集圖像或電子情報等功能。

中國正在與美國爭奪無人機技術這一領域的霸主地位。中國電子科技集團公司（China Electronics Technology Group Corp.）推出了由119架無人機組成的無人機群，并發布了一個視頻，顯示無人機群以壓倒性優勢戰勝敵人的導彈發射器。該公司表示，在未來，無人機群的數量是數以千計而不是數以百計。

美國國防部預研局的“進攻性蜂群戰術”（OFFSET）項目旨在開發無人機群體戰術，將無人機帶入城市內進行作戰，數百架微型無人機可以進出建筑物。目前，這群無人機被設定為非武裝傳感器，但它們也可以升級為武裝化無人機。

現在，商用無人機群力量也非常強大，例如，由超過1,200架英特爾無人機群表演的燈光秀就向人們展現它們驚人的力量。2月，在代爾夫特大學舉辦的DroneClash活動中有八個注冊團隊，他們開發出一種用單一頻率控制無人機群的方法。在理論上來說，用約100萬美元的價格購買1,000架商用貨架無人機組成一個龐大的無人機群，這個無人機群可以淹沒任何現有的防空力量。

干擾器能對單架商用無人機產生一定的影響。現在，它或多或少也會對無人機群產生干擾。在烏克蘭，民兵部隊還是使用商業無人機對周邊進行部署。起初烏克蘭面臨的一個大問題就是俄羅斯的干擾器對他們產生的影響，但現在無人機已經升級，顯然可以在強烈干擾環境中生存下來。

小型無人機系統也越來越不用依賴于操作員的操作和GPS信號的導引。現在無人機群是非常自動化的，最新型的消費性無人機也都可以自動避開障礙物，自動繪制路線并跟蹤人員或車輛。這些功能主要基于英偉達公司提供的Jetson片上系統，實際上是一種深度學習的微型超級計算機。這個技術還可以應用到目標識別和精確瞄準等應用中。

圖6 DARPA正在研究探測和擊敗無人機群的方法。

圖7 美國陸軍正在對Stryker裝甲車輛進行5kW反無人機激光的現場測試。

圖8 InstantEye無人機

圖9 Nibbler無人機

與此同時，許多研究人員正致力于研究同步定位和映射技術。這種技術使無人機通過識別路標就能進行導航且完全不需要GPS信號。現已有高端軍事型別，例如，科學系統公司為美國空軍開發的ImageNav、洛克希德·馬丁公司的NorthStar和Roke Manor的DCCS。這些都是無需GPS導航且適配Tomahawk巡航導彈和數字場景區域匹配度高的高端裝置。

在不久的將來，可以發射自動的后期不受控“發射后遺忘型”無人機。此類型無人機在發射后無需人為控制就可以自動定位和摧毀目標。政府可能會禁止使用這類型的自主式武器。當然五角大樓內的人員堅持認為，總會存在人為控制的因素，但是其他人，尤其是非國家組織，可能會將其視為便宜的非對稱式武器。

伊斯蘭國家的一些組織將一架靶標型無人機部署在一架真正的無人機的機隊中，躲過敵方防御后并擊敗敵方部隊。在他們的無人機制造工廠中發現一些無人機上涂有蠟質材料，這可能是他們研制的反雷達隱身涂層。早在2015年，俄羅斯聯合儀器制造公司研究能夠進行躲避攻擊的小型無人機，能有效地抵御小型武器的射擊。

在未來，無人機飛行速度更快，這急劇縮短了無人機在進行防御前被擊落的時間。美國國防部預研局的快速輕量級自主研發項目正在開發在沒有通信鏈路或GPS信號的情況下能以45miles/h速度飛行的無人機。麻省理工學院之前研發出Perdix無人機的團隊，目前正在研究設計Firefly無人機，這是一種長度為2in.大小的長方形火箭動力無人機，能以超過500miles/h的高速平穩飛行，這意味著它飛行射擊范圍能超過15miles。

就像載人飛機原理一樣，在無人機上可以裝置誘導設備和其它防御措施。這樣可以對敵方的干擾器進行反向影響，使自身更難以被發現和受到攻擊。更老練的作戰者會將多種類型的無人機進行混合部署，包括偵察，攻擊，電子戰和防御抑制車輛等等。目前，因為無人機價格越來越便宜，一些組織將它們視為消耗性武器。

商用貨架無人機的設計和研發周期很短，價格也很低廉，但是，它的配置遠達不到嚴格的軍用設備標準。這就導致士兵們配備的是數量有限但達到軍用標準且昂貴的無人機，以及許多過時的電子設備，而叛亂分子擁有的是廉價和先進的無人機設備。

但是，商用貨架無人機的硬件確實存在嚴重的缺點。如果是國外制造的無人機，除非它經過人為改制，否則它很可能會出現安全問題，例如：非常容易被卡住。國防技術運營總監麥克·馬茨凱維奇曾說：“有一段時間商用無人機在收集情報、監視和偵察中發揮很大作用，但是考慮到安全問題我們不會再使用它”。

美國海軍陸戰隊配備的InstantEye無人機具有安全通信功能。InstantEye無人機的設計考慮到了戰術安全性，與商用無人機不同，它們不存儲任何數據，例如飛行路徑的發射點或視頻的細節。因此，如果丟失了則沒有安全風險，而且它的設計成本低廉還比傳統的軍用硬件更實惠。

研究人員還研究了如何使用3D打印快速制造軍用級無人機。包括來自智庫米特公司研制的“剃刀”飛翼無人機和美國海軍陸戰隊的Nibbler無人機。英國皇家海軍還曾使用南安普頓大學3D打印出的無人機進行海上試驗。

在有特定要求的3D打印無人機項目上，美國陸軍研究實驗室已經進行更進一步的研究。根據航程、速度、耐久性、有效載荷和其它系列因素的特定要求下，進行機身的打印，而其它組件電機、傳感器、攝像機都出自其它標準庫。這種技術可以使新電子設備庫存充足且能隨時備用。

盡管在無人機技術研發道路上存在各種問題，例如資金短缺和安全威脅等問題，但無人機技術還是在迅速向前發展，并持續為軍隊帶來無限機遇和挑戰。伊拉克和敘利亞已經做出了巨大努力，想從開發者和技術操作方手中拿到“主動抑制發射”(left-of-launch)技術 。該技術涉及面廣泛還難以操控，而且想要破壞供貨渠道也是非常困難的。 最后，對無人機的防御還是取決于要掌握基于傳統的空中防御手段下由低級到高級的無人機技術。