無人機蜂群物理反制手段

胡雷剛　李五洲

針對無人機蜂群特點，從物理角度分析其物理特性及反制手段，為采用物理手段防御與反制無人機蜂群奠定基礎。

隨著微小型無人機指揮通信、編隊控制、集成制造等技術的不斷發展，以及人工智能的進步與應用，無人機以“蜂群”形態集群行動，有顯著的非對稱作戰優勢，得到各國軍方廣泛關注，對外公開的研究項目主要是美軍的“小精靈”、“低成本無人機集群技術”、“微型無人機高速發射演示”、“近戰隱蔽一次性自主無人機”等，無人機蜂群在研究中不斷試驗、驗證，逐步從概念走向軍事應用。

無人機蜂群蓬勃發展，也帶來了無人機蜂群反制問題，無人機防御本來就存在“預警探測難、指揮控制難、打擊毀傷難”的問題，且蜂群多為微小型無人機，微小型無人機自身體積小、雷達反射截面（ RCS），小、飛行高度低/極低，再輔以蜂群自主編隊、智能決策等自適應能力，使得無人機蜂群具有很強的隱蔽性、攻擊性和強健性，防御和反制無人機蜂群更困難。

在無人機防御與反制技術基礎上，針對無人機蜂群飛行、電磁、控制等特性，作者從物理、電磁、定向能等方面分篇探討反制無人機蜂群的方法和手段，為防御與反制無人機蜂群奠定基礎。

無人機蜂群物理特性

當前美軍無人機蜂群研究走在世界前列，技術日趨成熟，其中“小精靈”項目采用百千克級無人機，載機發射、空中回收，可執行偵察監視或電子攻擊任務;“低成本無人機蜂群技術研究”采用千克級的“郊狼”無人機，利用艦船、車輛、飛機或無人機等平臺管狀發射器，可快速連續發射、協同進攻或防御;“微型無人機高速發射演示”項目采用百克級的“山鶉”無人機，可由戰斗機搭載、發射，或地面、海上發射，空中自主編組;“近戰隱蔽一次性自主無人機”采用十克級的“蟬”無人機，空中平臺“布撤”投放，高空滑翔自主導航飛行。

根據現有蜂群研究項目公開資料（美軍無人機蜂群項目的進展情況及無人機具體參數參見本刊2018年第11期“美軍無人機蜂群技術發展現狀與趨勢”），無人機蜂群呈現以下基本物理特性：

（1）體積小

無人機蜂群以微小型無人機為主，大多體積小，如“低成本無人機蜂群技術研究”項目“郊狼”無人機長0.79m，高度0.3m，翼展1.47m;“微型無人機高速發射演示”項目“山鶉”無人機，長約16.5cm，翼展30cm;“近戰隱蔽一次性自主無人機”（“蟬”）單機重659或更輕，機身3D打印，自身無動力裝置，滑翔比約3.5。

（2）數量多

無人機蜂群可投放或發射的無人機數量多，如“郊狼”已實現40s發射30架，理想目標是6s發射30架;“山鶉”已進行數百次試驗，開展F/A-18F“超級大黃蜂”戰斗機在Ma0.6飛行中投放103架驗證;“蟬”無人機可通過P-3“獵戶座”偵察機投放，每個發射管可攜帶、釋放32架。

（3）載荷有限

微小型無人機攜帶載荷重量有限，如“小精靈”無人機質量約320kg、最低指標載荷27.3kg、最佳指標載荷54.5kg，“郊狼”重5.4-6.4kg、載荷1.8-2.7kg，“山鶉”重0.3kg，“蟬”單機重659或更輕，主要組成部件（包括機翼）為電路板，載荷融在機身電路板內。

（4）分布式

無人機蜂群數量多，單無人機載荷有限，為完成復雜任務通常采用組合多種載荷模塊，分布協同，如“小精靈”防區外發射，攜帶載荷分布式協同遂行任務;“蟬”可空中布撤投放，降落后通過數據鏈互連成自組織網絡，在指定區域形成穩定的“無人探測蜂群”。

（5）機動能力弱

無人機蜂群多為微小型無人機，速度較慢、航程較短、飛行高度有限，如“山鶉”最高速度111km/h、飛行時間僅20min左右，面對相對速度較快的防空彈丸、導彈等動能武器及激光、電磁脈沖武器攻擊時，機動能力弱。“小精靈”雖然可在防區外發射、飛行距離較遠，但自身機動能力也有限。

無人機蜂群物理反制手段分析

物理手段反制無人機蜂群主要有偽裝防御、攔截捕獲、火力毀傷等三種途徑。

偽裝防御

2017年美國陸軍發布的《美國陸軍技術出版物（ ATP ）3-01.81：反無人機系統技術手冊》明確提出了所有分隊都必須制定和采取被動防御措施，以防范無人機系統威脅。被動防御措施包括偽裝、遮蓋、隱蔽和進入加固掩體，以及執行聲音和燈光管制、采用遮蔽技術等。合成部隊和小規模分隊應隨時做好采取被動防御措施的準備，以保護自身免遭敵軍探測、觀察和攻擊。

（1）偽裝隱蔽

控制電磁、聲學或其他輻射源的使用，實施無線電靜默或偽裝防護;利用光學和噪音控制手段限制設備發出的光亮和噪音，避免部隊所在位置吸引無人機蜂群注意;實施偽裝和隱蔽，利用天然或人造材料來偽裝人員或設備，通過某種形式的自然或人造陰影隱藏目標，偽造物體誤導敵人的識別、軍力和注意力，甚至將敵軍火力從己方部隊的真實裝備上引開。

（2）誘騙加固

實施引誘和欺騙，模擬雷達信號、紅外信號或用其他手段偽裝假目標，設置虛假的部隊位置，誘騙無人機蜂群攻擊假目標或偵察假情報。以及加固掩體，使用帶保護性結構和頂蓋的設施進行加固，強化后的掩體將限制無人機的偵察效果，同時限制空中打擊的損傷效果。

攔截捕獲

攔截捕獲方式主要有：

（1）空中攔捕獲

可通過空中載機向無人機蜂群發射空中捕獲裝置，對無人機群進行空中攔截捕獲。如美國阿連特技術公司的“無人機快速捕捉和使能系統”是一種槍彈發射的彈藥，采用紅外制導接近無人機，爆炸拋射出網罩或泡沫，快速膨脹泡沫可包裹無人機，其中導電碳粒子可失效通信設備，致使無人機墜落;俄羅斯“捕蟲網”攔截器可安裝在飛機、直升機或大型無人機的外部，可發射尼龍材料制成的高強度攔截網，展開后約16m2，載機跟蹤靠近微小型無人機后，在有效射程內發射，可捕獲無人機并將其帶回。

（2）地面攔截捕獲

可利用地理圍欄對重點目標、關鍵區域或關鍵防御路徑實施防護，或由地面裝置向無人機蜂群發射捕獲裝置，對微小型無人機“蜂群”進行地面攔截捕獲。美國阿連特技術公司的“無人機快速捕捉和使能系統”，是一種槍彈發射的彈藥，采用紅外制導接近無人機，爆炸時拋射出網罩或泡沫，快速膨脹的泡沫可包裹無人機，且其中導電碳粒子可失效通信設備，致使無人機墜落。俄羅斯SkyWall100肩扛式反無人機裝置，利用壓縮氣體驅動發射網狀捕捉器，捕捉器內置降落傘和磁力裝置，捕獲無人機后能使其立即喪失移動能力，并利用降落傘安全著地，便于后續反偵察。

火力毀傷

（1）火力打擊

火力段位的方式主要有：

地面火力是打擊無人機的傳統方式，也可由戰斗機、直升機或無人機實施空中火力打擊。防空導彈能夠精確打擊一定飛行高度范圍的單一微小型無人機，機槍甚至步槍等也能對飛行速度較慢的微小型無人機造成物理毀傷，如美國陸軍開展基于反火箭、火炮和迫擊炮的“擴展區域防御與生存能力”項目，采用袖珍導彈攔截殺傷無人機，已于2015年進行技術試驗;美國陸軍“復仇者”系統配備了“毒刺”導彈和高射機槍，以打擊微小型無人機;伊拉克和阿富汗武裝分子曾用步槍擊落飛行高度較低的微小型無人機;俄羅斯便攜式單兵防空導彈系統“柳樹”防空導彈系統，采用光學瞄準和自動制導，具備紫外、近紅外和中紅外三種獨立同時探測能力，能迅速識別空中多目標，攻擊6km范圍內、高度1 - 3500m的無人機。

（2）蜂群反制蜂群

可用己方“蜂群”的“數量優勢+高能彈藥”抵消敵方“蜂群”的數量優勢，發射己方“蜂群”進入敵方“蜂群”，利用高能彈藥自爆高效毀傷敵方無人機，甚至通過物理碰撞抵消敵方數量優勢。物理手段反制蜂群的優勢和局限

物理手段反制蜂群的優勢

物理手段反制蜂群有以下幾點優勢：

（1）攔截捕獲可物理捕捉蜂群。空中捕獲或地面地理圍欄防護可捕捉蜂群無人機物理實體，限制其接近己方目標，可作為打擊摧毀無人機蜂群手段的輔助防御。

（2）火力打擊能直接毀傷蜂群。火力打擊能物理毀傷蜂群無人機，但無人機蜂群體積小、大數量多、突襲性強，留給傳統火力的反應時間短，通常將防空導彈、機槍等火力作為防御反制無人機的最后防線。

（3）蜂群反制蜂群有規模優勢。無人機蜂群具有較強的攻擊性和規模優勢，可以用來反制敵方“蜂群”，利用數量多特點消解敵方無人機蜂群飽和攻擊能力，創新無人機蜂群跟蹤多目標、協同攻擊、定向殺傷、規模殺傷等技術，實現“蜂群”反制“蜂群”。

物理手段反制蜂群的局限

采用物理手段反制蜂群的局限性有：

（1）偽裝誘騙防御無人機蜂群的局限。偽裝、遮蓋、隱蔽以及加固掩體都屬于被動防御，通常僅對已知無人機蜂群威脅的較小規模分隊有效，大規模部署部隊或大型裝備偽裝、隱蔽效果有限，且模擬雷達信號、紅外信號等手段效果與對方蜂群目標識別、抗干擾能力密切相關。

（2）地面火力打擊無人機蜂群的局限。第一，防空導彈、機槍、步槍對單體數量多的無人機群毀傷效率較低;第二，對于掠地飛行的無人機、或者體積極小的微型無人機.地面防空系統難以識別、鎖定，地面火力打擊效果有限;第三，使用防空導彈等武器價值成本較高，一枚導彈成本約是一架微小型無人機的數倍到數百倍，用于打擊低成本無人機效費比得不償失，不利于持續作戰;第四，較早消耗了精準武器，不利于后續防御，不適于使用高價值武器打擊無人機蜂群。

（3）載機火力打擊無人機蜂群的局限。“蜂群”無人機多為微小型無人機，目標特征小，特別其超低空飛行、掠地飛行時，戰斗機、直升機、大中型無人機等載機火力不易跟蹤、鎖定，中高空飛行的載機火力打擊有很大局限性;微小型無人機飛行高度相近，可靠近火力打擊，但微小型無人機數量少、攻擊能力有限時，對具有規模優勢的“蜂群”殺傷仍然有限。物理手段反制蜂群的建議

針對當前發展現狀在以下幾個方面需加強：

（1）完善預警探測

蜂群無人機體積小、雷達反射面小、低空/超低空飛行，遠距探測困難，提升探測系統對多目標、小目標的探測能力;美國國防情報局每年舉行“黑色飛鏢”反無人機試驗，也突顯了及時探測發現微小型目標的重要性，表明組合式探測是預警探測無人機蜂群的有效手段。

（2）力口強防護偽裝

可在防護環節進行目標圍欄防護、偽裝誘騙。利用地理圍欄對重點目標、關鍵區域或關鍵防御路徑實施防護，或跟蹤無人機蜂群飛行路徑，對其欲偵察、攻擊目標進行無線電靜默或偽裝防護，也可模擬雷達信號、紅外信號或用其他手段偽裝假目標，誘騙蜂群攻擊假目標或偵察假情報。

（3）主動攔截打擊

地面火力是打擊無人機的傳統方式，也可由戰斗機、直升機或無人機實施空中火力打擊，也可通過空中或地面向無人機蜂群發射捕獲裝置，在飛行環節實施攔截捕獲。對由平臺接收偵察情報信息或受指控平臺實時控制的無人機蜂群，可利用空中火力驅離其對“蜂群”有效控制范圍外，使“蜂群”失去指揮控制墜落，或者失去偵察監視價值;可對發射、信息接收或實時指控平臺進行火力打擊或定向能毀傷，使“蜂群”失去指揮控制墜落，或孤立“蜂群”后打擊。

（4）集成綜合反制

當前，在微波武器、定向能武器尚未實戰化普及的條件下，單純的電磁對抗未必能制服或毀傷無人機，單純的火力打擊應對飽和攻擊能力有限，單一手段難以反制種類多樣、大小不一、高度不等的無人機蜂群，將物理反制手段與電磁手段、定向能手段集成到一個系統中進行綜合性反制。綜合性反制武器應盡量集成探測、跟蹤、干擾和火力打擊功能，保持較高的開放性，便于集成新模塊，便于與其他探測、打擊系統交聯;各種手段的反制武器能滿足不同防御目標的具體需求，提高防御戰術的靈活性

結束語

無人機蜂群的威脅逐步成為現實，本文從無人機蜂群物理特性人手分析蜂群弱點，梳理可行的物理反制手段，分析物理反制手段的優勢與局限性，提出了采用物理手段反制無人機蜂群的具體建議，為防御與反制無人機蜂群奠定基礎。