作為一種無需載人駕駛的飛行器,無人機(UAV,Unmanned Aerial Vehicle的縮寫)技術與市場近年來蓬勃發展,在軍事、民用、科研等諸多領域展現出巨大價值。不過,正如其他新興技術一樣,無人機也是一把“雙刃劍”,無論是被投入戰場,還是和平環境下的不當使用,都會給人類帶來新的風險和挑戰。因此,包括反無人機霰彈在內的各種反無人機手段應運而生。
無人機拓展最快的領域當屬軍事應用。2014年,敘利亞內戰中開始使用民用小型無人機進行近距離偵察,并很快衍生出搭載并向敵方投擲改裝榴彈的戰術。在隨后的伊拉克內戰期間,雙方都將多種無人機作類似用途。而到2022年至今俄烏持續沖突時,無人機已全面應用于戰場,并成為作戰規則的改變者。
在俄烏戰場上,大小、形態各異的各式無人機不僅從事戰場偵察、監視、校射等任務,更廣泛用于在各種戰斗場景中直接攻擊敵方裝備和人員,從一戰以來逐步形成的現代戰爭模式已被徹底顛覆。其中,對坦克和單兵威脅最大的,是那些又輕又小、無處不在的第一人稱視角(FPV,First Person View的縮寫)無人機,它們具有高速、高機動性和低成本等優勢,攜帶改裝或專門設計的輕型戰斗部,并配備可實時反饋圖像的攝像頭,允許俗稱“飛手”的操作員在安全距離之外進行精確操作,隨時隨地尋找攻擊目標。有些無人機還具備制導系統和人工智能,能夠自主識別并選擇目標,甚至以“蜂群”模式作戰。僅在赫爾松地區克林基一地,戰況最激烈時雙方每天消耗的無人機數以千計,將這個小村莊徹底變成絞肉機式的“戰爭煉獄”。
即便不在戰場上,漫天飛舞的無人機也往往是不受歡迎的角色。例如無人機“黑飛”(即未經授權或未按照規定航線的飛行行為)可能干擾正常航空秩序,對航空安全構成嚴重威脅,以致造成停航等嚴重后果的報道近年來頻頻見諸媒體。2024年6月,美國亞利桑那州突發森林大火,但因一架私人無人機在火場附近盤旋,導致消防直升機長時間無法靠近。私自飛越他人領地并窺探秘密的情況也屢見不鮮,最常見的就是作為“空中間諜”進行非法航拍或搜集情報,近年來美國有多家大型制片公司片場遭遇無人機偷拍,從而導致正在攝制的電影細節提前外泄。各國政府也擔心無人機技術的無限制發展,存在被別有用心者濫用借以實施恐怖襲擊的可能性,對社會公共安全造成潛在威脅。
現有反無人機技術可謂五花八門,但歸結起來無非是“軟”“硬”兩手。
“軟”手段主要是電子干擾和軟件攻擊,前者利用電子設備發射特定頻率的電磁波,干擾無人機的導航和通信系統,迫使其失控或自動返航;后者通過網絡針對無人機操作系統進行攻擊,以奪取控制權或破壞其正常運作。無論哪種,“軟”手段的最大缺陷都是需要復雜、昂貴的專用設備以及專業技術人員,需要時往往難以及時獲取,或無法第一時間響應,而且對于光纖制導等不依賴遙控的無人機完全無效。此外,電子干擾的作用范圍難以控制,私人使用干擾槍等設備可能還存在違反無線電通信規定的法律風險。
“硬”手段則是運用物理手段將無人機直接摧毀或俘獲,既可以是導彈或激光定向能武器,也可以是小口徑高炮或機槍,甚至俄烏戰場上出現了專門的“空戰無人機”,通過直接撞擊、懸掛攔截網等方式來阻遏對方無人機。但這些招數存在和“軟”手段同樣的問題,而且費效比更低,最便宜的防空導彈也要數萬美元一發,往往要幾枚才能擊落一架無人機。而后者可能成本只有幾百美元,采購激光發射器的預算動輒數百萬美元起,小口徑炮彈和機槍彈雖然廉價,但命中率太低,特別是難以對付在頭頂高速飛過的FPV無人機。
在這種“既要又要還要”的情況下,一種低技術、低成本且確有一定效果的解決方案就自然而然出現了,那就是傳統上被視為運動和狩獵工具的霰彈槍,現在被重新定義為防御無人機特別是FPV無人機的一種有效工具。
霰彈槍的主要優勢在于其射擊模式,與一次只能發射一發彈頭的線膛槍不同,前者射出的是一束彈丸,彈著點分散形成一個面而非單個點,可以覆蓋更大的面積。這種散布增加了在近距離內擊中像FPV無人機這樣小且靈活的移動目標的可能性,彌補了對飛行中的無人機進行精確瞄準的先天不足。霰彈槍的其他優點包括簡單可靠且廣泛易得,無需依賴復雜訓練或其他設備,并可作為士兵的備用武器隨身攜帶,解決了高科技解決方案并不總是現實可行的難題。在俄烏戰場上已有多次實戰例證,而在美國民用市場上,專用的反無人機霰彈也已出現10余年,盡管種類不多,但提供了一種現實的手段選擇。
Tacnition反無人機霰彈
該彈最早于2013年提出概念,2015年在美國上市,由Lucky Gunner(一個成立于2009年的最早使用實時庫存系統的彈藥銷售網站)負責經銷。當時,每盒5發售價17.76美元,在同類彈藥中相對比較便宜。該彈只有12號一種口徑,全彈長76mm,內裝總質量39g的9粒1號(對應直徑7.62mm,下同)彈丸。其特殊之處是彈丸由貧鈾合金制成。由于貧鈾的密度比鉛大69%左右,因此1號貧鈾彈丸的單粒質量大致相當于000號(9.14mm)鉛彈丸,而且在質量和初速相同的情況下,貧鈾彈丸的射程更遠、穿透力更強。據商家宣稱,在特制發射藥的推動下,這種霰彈的有效射程超過360m。一旦擊中無人機,貧鈾彈丸就會破壞其關鍵零部件,或借助沖擊力使其失穩。據說在實地試射中,超過60%的情況下,無人機中彈后都無法繼續飛行。在對有生目標射擊時,貧鈾彈丸能輕易穿透厚重衣物,甚至擊穿輕型防彈衣,因此該彈亦可用于軍事或執法用途。這種彈藥的最大問題在于貧鈾兼有放射性和化學毒性,雖然其產生的α粒子并不能穿透彈殼,但一旦進入人體就會對DNA造成嚴重破壞,攝入或吸入其粉塵也可能導致不可逆的器官損傷。加上生產進度滯后等原因,該彈的實際銷售并不理想。
“蛇河”(Snake River)反無人機霰彈
該彈由一家名為“蛇河射擊產品與咨詢有限公司”的美國廠商于2015年推出,初衷是用來對付FPV等帶有攝像頭的輕型無人機,同樣由Lucky Gunner負責發售。該彈也采用12號口徑,全彈長76mm,內裝2號(6.86mm)或BB(4.57mm)鋼彈丸。在產品宣傳中,“蛇河”公司聲稱這種彈藥可以“防范無人機的隱私侵犯和恐怖威脅,……能有效擊落侵犯您領空的無人機”,而且在網站上列出一些將出售這種新彈的商店及分銷渠道,但關于彈藥本身的詳細信息卻一直沒有公布。其實,這種霰彈是一種狩獵用彈,該公司也承認,在不用于對付無人機時,該彈同樣適用于獵殺野鴨/鵝或火雞。由于當時美國聯邦航空管理局(FAA,Federal Aviation Administration的縮寫)將民用無人機視為飛機,而向民用無人機開槍等同于朝飛機射擊,在法律框架內被視為聯邦重罪。因此關于新彈的消息一出,便引發相當大的爭議,有人甚至聲稱它會讓“那些心懷惡意的人有了另一種作惡的方式”。故而,“蛇河”霰彈很快便銷聲匿跡,那些購買鏈接也全部失效。
“天網”(Sky Net)反無人機霰彈
這種借用了《終結者》系列影片中終極反派名字的彈藥,由總部位于美國科羅拉多州格里利的先進彈道概念(Advanced Ballistic Concepts)公司在2016年SHOT Show上首次公開,主要面向執法部門銷售,以對付不受歡迎的空中入侵者。該彈只提供12號口徑,全彈長70mm,采用3發獨立包裝,售價一般為15美元左右。
“天網”霰彈的發射物十分特殊,由5片形狀復雜的長楔形鋁合金塊組成,5片拼合在一起,組成一個直徑約12.7mm、長約37mm的圓柱形,每個鋁塊末端都系著一條凱夫拉材質的繩索。為了提高發射動能,拼合成的圓柱形中間還有若干空腔,用來安放2粒2號鉛丸以及2粒BBB(4.83mm)鋼彈丸作為配重。發射時5片鋁塊先作為一個整體以大約230m/s的初速被拋出,飛出約10m的距離后,鋁塊在離心力作用下逐漸分開,牽扯后面的繩索,形成一張直徑1.5m左右的圓形大網,有效射程約115m。在此距離內鋁塊的動能可擊碎普通無人機外殼或切斷關鍵零部件,即使鋁塊未擊中目標,繩索也可能纏繞住槳葉,從而迫使無人機失去動力。捕獲的無人機主體保持完整,方便進行司法分析以判斷其來源。為保證鋁塊和繩索及時張開,該彈需在安裝特制線膛喉縮的霰彈槍上發射,迫使鋁塊在出膛時產生一定的旋轉,而用普通霰彈槍發射時,鋁塊完全張開的時機可能會更遲一些。根據實地測試,在60m距離以內,一個富有經驗的射手可以只用4~5發“天網”霰彈就擊落一架懸停狀態的無人機,絕大多數情況下,被擊中或纏住的無人機會當場墜落。
“天網”霰彈的問題是發射物帶有較多金屬零部件,包括配重彈丸,墜落后對有生目標具有潛在威脅,甚至可能致命,因此只能在空曠環境下使用,民間使用時還存在觸犯當地法律的風險。后期的改進型號如“天網”Mi-5增加了減速帶,如果錯過目標,它可以使鋁塊和繩索以較低的速度降落到地面,以減少不必要的附帶傷害。
DB-5“動能效應彈”
DB-5“動能效應彈”是英國普萊姆泰克(Primetake)公司生產的一款反無人機霰彈,主要用來防止無人機侵入機場等禁飛區域。普萊姆泰克公司成立于1991年,位于英國東部的林肯郡首府,是英國國防企業關鍵技術有限公司(Key Technologies Ltd)的子公司,主要為軍隊和執法部門設計特種彈藥和其他煙火產品。DB-5采用12號口徑,全彈長76mm。該彈的結構和作用原理與“天網”霰彈基本一致,發射物也由可合并在一起的5片鋁塊以及后面拖曳的凱夫拉繩索組成,全部張開時直徑同樣為1.5m,有效射高50~75m,最大射高可達100m,以20°角發射時最遠射程約140m。DB-5的繩索末端系有一條顏色鮮亮的飄帶,一方面是讓發射物在未擊中目標的情況下緩慢且安全地返回地面,另一方面是方便落地后尋找回收。
“攔截”(Interception)反無人機霰彈
該彈由位于俄羅斯烏德穆爾特共和國的Tekhkrim公司開發,該公司于2010年成立,專事民用彈藥制造與銷售。
“攔截”彈采用12號口徑,全彈長70mm,整體結構原理同樣類似于“天網”霰彈,但也有明顯區別,可以看作是后者的簡化版本。該彈的發射物是6片橫截面為扇形的小鉛段,總質量18g,因為鉛的比重較大,所以鉛段可以設計得更短。此外,其外形也大幅簡化。鉛段后方同樣連接有凱夫拉繩索。該彈初速580m/s,6個鉛段在飛離槍口20m后完全展開,展開的最大直徑約1m,有效射程約100m,在此距離內可成功擊毀或迫降小型無人機。
2024年6月,該彈的首個版本“攔截-S”(Intercept-S)已通過相關測試,開始正式對外銷售,同時通過了現役武器認證,獲得軍方采用。據稱,Tekhkrim公司目前正在優化生產流程,努力增加產量,以滿足前線俄軍部隊的需求。
各種代用彈
由于價格昂貴以及難以找到購買渠道等原因,現實中用于反制無人機的許多彈藥其實都是代用品。比如在美國,常用的就有本用于狩獵大型動物和自衛的聯邦彈藥公司出品的Power-Shok霰彈以及溫徹斯特公司的“超級X”霰彈,前者每發內裝9粒00號(8.38mm)鹿彈,后者的初速則超過400m/s。雖然它們并非專門設計用來反無人機,但其高動能、高精度和遠作用距離使其均具備中近距離內對抗小型無人機的能力。
在俄烏戰場上,俄軍士兵也自行制造了一些應急代用品,即將多粒5號(3.05mm)或更小的鉛丸排列成束,外面包裹熱縮管,做成彈頭的模樣,安裝在7.62×39mm步槍彈殼內,然后用AK步槍發射,其結構有點像同樣由Tekhkrim公司開發的利用7.62×39mm彈殼擴口改裝而來的.366TKM霰彈。值得一提的是,后者已經與卡拉什尼科夫集團聯合開發了一款5.45×39mm反無人機彈藥,相當于將前述的應急產品制式化,其發射物為一個前端帶有預切口的長圓柱形銅殼,內裝一列共7枚4/4.5mm鉛丸,銅殼在飛出槍口后迅速沿切口破裂,釋放出鉛丸。目前該彈已正式對外公布,但尚不清楚是否正式定型或列裝。總之,這類彈藥的好處是不需額外攜帶霰彈槍及霰彈,但除非步槍已經事先更換成滑膛槍管,否則因為高轉速的原因,這些彈丸從槍口射出后會迅速徑向分散,因此很難有效命中目標。即使使用了滑膛槍管,由于鉛丸尺寸偏小,在無人機通常的接觸距離上,毀傷效果也是聊勝于無。一般認為,這類產品的作用只是有助于增強前線士兵面對FPV無人機時的信心,以及起到戰時宣傳的效果。
至于反無人機專用槍械,近年來出現的數量很少。很大原因是現有的反無人機彈藥均為標準尺寸霰彈,可在彈膛長度符合要求的各種形式的霰彈槍上使用,包括半自動、唧筒式等連發版本。唯有意大利貝內利武器股份有限公司推出一款名為M4 A.I.“無人機守護者”的半自動戰術霰彈槍,作為現代戰爭中對付FPV等小型無人機的“最后手段”。該槍以專為美軍打造的“三軍戰斗霰彈槍”為基礎研制,仍采用12號口徑,槍管長度有470mm、660mm 2種,發射4號(3.3mm)或0號彈丸霰彈,以便在50m或更遠距離上形成足夠大的攔截彈幕。“A.I.”是“Advanced Impact”(高級沖擊)的縮寫,指的是該槍擁有專利的縮口系統,比普通霰彈槍的縮口系統更長、內徑更小,旨在進一步延長彈丸射程,提高遠距離命中目標的能力。該槍還同時配備有共軸機械瞄具及史泰因紅點瞄鏡,以幫助射手快速進行瞄準。
另一類所謂“反無人機槍”實際上是用于捕捉流浪動物的網槍或經改裝的發射非致命“豆袋彈”的防暴槍,單價范圍多在100~775美元,其反制原理與“天網”相仿,也是發射一個自帶配重的繩網來擊中或纏繞無人機,但一般口徑更大,發射的網也更大更完整,需要回收重復使用。其發射動力有2種,一種是空包彈,一種是壓縮二氧化碳氣瓶。這些裝置雖然價格上有很大優勢,但發射準備步驟多、再裝填極慢,而且有效射程很短,一般僅在15m之內,另外二氧化碳氣瓶的供能效率在很大程度上還要受環境溫度的影響。“飛手”只要將無人機保持在一定距離之外,就可以讓此類“反無人機槍”全然無用武之地。
美國軍方很早就開始研發各種對抗小型無人機的步兵裝備,包括手持式、車載式干擾器和超高射速機槍直至激光定向能武器,并且多次通過臨時合同等方式采購現成的反無人機裝備進行測試,反無人機霰彈也是五角大樓感興趣的眾多方向之一。
2016年前后,五角大樓聯合快速采購小組(JRAC,Joint Rapid Acquisition的縮寫)曾提出,為應對“某些小型飛行器對重要國家安全資產構成的潛在威脅”,計劃采購一批專用反制設備,主要用來對付飛行速度不超過134m/s的兩類無人機,第一類質量不超過9kg,且飛行高度不超過366m,第二類質量在9~25kg,能飛到1067m高度。來自空軍各基地以及多家私人承包商的團隊為此提供了包括空戰無人機、“天網”霰彈在內的多種裝備。后者在不同地點、條件下進行了多次演示和試驗,包括2016年12月在新墨西哥州拉斯維加斯的能源部25號靶場進行的實彈測試,使用的武器平臺是標準的雷明頓870霰彈槍。試驗結論是“目前相關技術尚處于非常不成熟的階段”,但與其他反無人機武器相比,“天網”相對簡單。
隨后,負責美國空軍裝備采辦、全壽命周期管理等工作的美國空軍生命周期管理中心接手了實際采購流程。2017年1月31日,該中心宣布購買600發12號口徑的“天網”Mi-5霰彈,用于空軍安全部門測試及評估,測試滿意后可能再追加購買6400發,同時再購買100套帶有膛線的專用喉縮。
與美國不同,這種反無人機手段在俄羅斯的運用是“自下而上”式的,先是一線士兵在實戰中自發地使用霰彈槍對付無人機,然后軍方開始開展相關的訓練,以便為戰區部隊提供基本的近程防御無人機能力。俄羅斯國防部曾多次公開訓練視頻,所使用的包括多種型號的霰彈槍和霰彈,但主要以飛碟射擊比賽用槍、彈為主,近來則開始使用“攔截”等專用反無人機彈藥,很可能是這些彈藥將批量出現在俄烏前線的一個先兆。不過,來自前線士兵的反饋中也指出,盡管有一些成功案例,但直接使用霰彈槍或自動步槍(一般是2支以上同時開火)在50m距離內對抗四旋翼、六旋翼FPV無人機的成功機會很小,往往需要綜合采用多種手段。如一種常用的“無人機陷阱”,就是在夜間設置隱蔽的蠟燭等熱源,引誘配備熱成像儀的敵方重型無人機前來,在熱源周邊安放遙控的MON-90/100定向地雷,戰斗部對準天空,再在周邊隱蔽配備探測器、干擾裝置以及夜視儀的3~4名射手,各自間距50m,當敵方無人機在熱源上空懸停時,首先引爆定向雷,如不成功再由所有射手用曳光彈進行集火射擊,就能有較大機率將其消滅。
綜上所述,反無人機霰彈實際上還處于起步探索階段。與其他手段相比,它具有明顯的優勢,那就是簡單、廉價以及高度的可得性和即時性,后兩種特性對于戰場上防御敵方無人機的攻擊尤為重要,尤其是在無法獲得更先進裝備的情況下。但它的局限性也很明顯,也就是對付較遠距離的目標時,效果會顯著降低。而在和平環境中,使用這種彈藥前更需要謹慎考慮,是否違反當地的法律規定以及社會倫理限制,比如在肯塔基州,就曾有一位名叫威廉·梅里迪斯的男士,因在居民區開槍射擊無人機,而被以故意損壞他人財產的罪名起訴并逮捕。
反無人機霰彈最大的問題還是在于自身。一方面,現有的產品設計還遠不夠完善,售價高達5美元一發的專用彈在實踐中往往并不比普通的00號獵彈更加有效,特別是它們大部分都只適合特定應用場景,需要繼續改進;另一方面,現有市場太過混亂,許多廠商只是試圖從中分一杯羹,其產品往往未經嚴格測試,宣傳上卻夸大其詞,甚至個別產品多年后才真正走向市場,以致有人認為反無人機彈藥是一種新的商業騙局。
不過,雖然反無人機霰彈可能需要更長時間才能成熟,但人類與無人機的沖突事實上已經開始,而且這場戰爭將充滿不對稱性和創新性。用霰彈槍對抗無人機,不僅僅是傳統槍械的一個非傳統用途,同時更加凸顯出現代社會的一個關鍵特征,那就是在面對不斷變化的挑戰時,需要靈活、即時且易于獲取的解決方案,而最有效的方案,往往來自于對傳統手段的重新定義和創新應用。