無人直升機(jī)在作戰(zhàn)試驗(yàn)中的運(yùn)用研究*

王玉堂 金振中

（中國(guó)人民解放軍92493部隊(duì) 葫蘆島 125000）

1 引言

作戰(zhàn)試驗(yàn)的基本要求之一是試驗(yàn)的逼真性，要求按照真實(shí)的作戰(zhàn)強(qiáng)度、作戰(zhàn)節(jié)奏、作戰(zhàn)環(huán)境，在接近實(shí)戰(zhàn)的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。從試驗(yàn)對(duì)象上來說，靶場(chǎng)需要提供能真實(shí)模擬敵方艦載直升機(jī)的空中靶標(biāo)，以考核對(duì)空偵察裝備和防空武器系統(tǒng)對(duì)海上直升機(jī)目標(biāo)，特別是低空掠海或低空懸停的直升機(jī)目標(biāo)的偵察、識(shí)別、跟蹤、命中能力［1］。從試驗(yàn)環(huán)境上來說，作為武器裝備的試驗(yàn)場(chǎng)，靶場(chǎng)應(yīng)能提供具有接近實(shí)戰(zhàn)水平的復(fù)雜電磁干擾環(huán)境，以檢驗(yàn)武器裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)能力。從戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法上來看，靶場(chǎng)要能模仿當(dāng)下以及未來藍(lán)軍可能的作戰(zhàn)方式，以提高部隊(duì)適應(yīng)未來戰(zhàn)場(chǎng)、打贏未來戰(zhàn)爭(zhēng)的能力。

無人直升機(jī)是無人機(jī)的重要分支，相比于固定翼無人機(jī)，無人直升機(jī)對(duì)起降環(huán)境要求低、使用靈活、能空中懸停；相比于有人直升機(jī)，無人直升機(jī)還有有效載荷大、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、全天候執(zhí)行任務(wù)、使用成本低等優(yōu)勢(shì)［2～5］。由于無人直升機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在模擬典型直升機(jī)目標(biāo)、構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境及無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)模擬方面有較大潛力，更適用于海上作戰(zhàn)試驗(yàn)。

2 無人直升機(jī)在作戰(zhàn)試驗(yàn)中的運(yùn)用

無人直升機(jī)獨(dú)特的性能為它在作戰(zhàn)試驗(yàn)中的運(yùn)用創(chuàng)造了條件，它能垂直起降，能在任意高度懸停，有較好的低空低速運(yùn)動(dòng)性能：搭載直升機(jī)目標(biāo)特性設(shè)備時(shí)，能較好地模擬藍(lán)軍直升機(jī)類目標(biāo)；搭載電子對(duì)抗設(shè)備時(shí)，能模擬藍(lán)軍電磁干擾或第三方電磁信號(hào)，構(gòu)建復(fù)雜多維的電磁環(huán)境；集群出動(dòng)時(shí)，能模擬無人機(jī)智能集群作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)或與有人機(jī)協(xié)同戰(zhàn)術(shù)；作為試驗(yàn)保障力量時(shí)，能提高試驗(yàn)安全和保密系數(shù)，增強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估準(zhǔn)確性，保障通信暢通等。無人直升機(jī)憑借自身優(yōu)勢(shì)，在作戰(zhàn)試驗(yàn)中有廣闊的應(yīng)用前景（圖1）。

圖1 無人直升機(jī)作戰(zhàn)試驗(yàn)運(yùn)用

2.1 典型場(chǎng)景下直升機(jī)目標(biāo)模擬

在海上作戰(zhàn)平臺(tái)中，艦載直升機(jī)憑借機(jī)動(dòng)性好、使用靈活、垂直起降、空中懸停等優(yōu)勢(shì)，常常擔(dān)負(fù)偵查預(yù)警、目標(biāo)指引、搜潛反潛、海上救援、反艦攻擊等任務(wù)，廣泛裝備于大部分海上主力作戰(zhàn)平臺(tái)［6～8］，準(zhǔn)確模擬直升機(jī)類目標(biāo)成為構(gòu)建專業(yè)海上藍(lán)軍的重要一環(huán)。直升機(jī)各類目標(biāo)特性當(dāng)中，雷達(dá)目標(biāo)特性應(yīng)用最為廣泛［9］。相比于其他空中目標(biāo)，直升機(jī)雷達(dá)目標(biāo)特性具有特殊性：飛行速度較快時(shí)，其雷達(dá)探測(cè)性能受整機(jī)的靜態(tài)RCS 影響；當(dāng)直升機(jī)在海面懸停或低速飛行時(shí)，機(jī)體的雷達(dá)反射特性近似固定物體，容易被脈沖多普勒雷達(dá)濾除，需要根據(jù)直升機(jī)旋翼和尾翼的微多普勒效應(yīng)進(jìn)行分辨。通過加載目標(biāo)特性數(shù)據(jù)，有源直升機(jī)雷達(dá)特性模擬設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)雷達(dá)特性的物理復(fù)現(xiàn)，用無人直升機(jī)加載有源直升機(jī)雷達(dá)特性模擬設(shè)備可以較好地模擬直升機(jī)目標(biāo)，同時(shí)由于無人直升機(jī)能近似的模擬直升機(jī)各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和空中動(dòng)作，可以檢驗(yàn)防空導(dǎo)彈的探測(cè)、識(shí)別、鎖定、持續(xù)跟蹤、打擊脫靶量等指標(biāo)。

場(chǎng)景1無人直升機(jī)模擬艦載直升機(jī)搜潛反潛

某艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)試驗(yàn)中，紅方通過空中偵察，發(fā)現(xiàn)藍(lán)方反潛直升機(jī)正在某海域低空搜潛，對(duì)紅方潛艇活動(dòng)產(chǎn)生威脅，遂決定發(fā)射艦空導(dǎo)彈進(jìn)行對(duì)空打擊，消除威脅，由紅方空中偵察力量提供目指信息。利用無人直升機(jī)在海面懸停，模擬藍(lán)方艦載直升機(jī)吊放聲吶浮標(biāo)搜潛反潛，搭載直升機(jī)旋翼信號(hào)模擬設(shè)備時(shí)，可模擬藍(lán)方艦載直升機(jī)旋翼雷達(dá)反射特性；搭載直升機(jī)紅外信號(hào)模擬器，可模擬藍(lán)方艦載直升機(jī)紅外特性。此外，可以在無人直升機(jī)平臺(tái)安裝箔條/紅外誘餌發(fā)射器進(jìn)行對(duì)抗。由于低速運(yùn)動(dòng)的直升機(jī)雷達(dá)反射信號(hào)不明顯，通過上述試驗(yàn)，可以在近似實(shí)戰(zhàn)情況下，檢驗(yàn)空中偵察雷達(dá)在海雜波背景下對(duì)海面小慢目標(biāo)搜索能力和防空導(dǎo)彈對(duì)直升機(jī)目標(biāo)的打擊能力。

場(chǎng)景2無人直升機(jī)模擬艦載直升機(jī)預(yù)警偵察

某單艦防空作戰(zhàn)試驗(yàn)中，紅方艦艇被藍(lán)方艦載直升機(jī)發(fā)現(xiàn)，為避免后續(xù)作戰(zhàn)中的不利地位，紅方發(fā)射艦空導(dǎo)彈打擊藍(lán)方艦載直升機(jī)。無人直升機(jī)搭載直升機(jī)旋翼信號(hào)模擬器/龍伯透鏡/紅外信號(hào)模擬器等，模擬艦載直升機(jī)不同目標(biāo)特性。

2.2 復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建

復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建是測(cè)試武器裝備復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性、評(píng)估武器系統(tǒng)抗干擾性能的基本要求。在常用電磁環(huán)境構(gòu)建方法中，實(shí)裝構(gòu)建法試驗(yàn)結(jié)果逼真度最高、評(píng)估結(jié)果最可信，但是由于大功率實(shí)裝數(shù)量有限、動(dòng)用成本高等因素，很難達(dá)到復(fù)雜電磁環(huán)境真實(shí)性的全部要求。

場(chǎng)景3防空反導(dǎo)試驗(yàn)

某型艦艇防空反導(dǎo)作戰(zhàn)試驗(yàn)中，利用靶機(jī)1 和靶機(jī)2 模仿藍(lán)軍反艦導(dǎo)彈，進(jìn)行低空掠海突防，我方艦艇防空系統(tǒng)進(jìn)行攔截作戰(zhàn)：利用無人直升機(jī)搭載有源電磁干擾設(shè)備，抵近紅方制導(dǎo)雷達(dá)和火控雷達(dá)，模擬藍(lán)方電子戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行大功率有源壓制干擾，協(xié)助導(dǎo)彈突防。由于無人直升機(jī)主要在目標(biāo)艦艇附近活動(dòng)，且干擾功率較小，有助于減小對(duì)己方電子設(shè)備的影響，降低試驗(yàn)成本。

場(chǎng)景4反艦試驗(yàn)

某型反艦導(dǎo)彈攻擊水面目標(biāo)作戰(zhàn)試驗(yàn)中，用靶船模擬藍(lán)方水面艦艇，我方發(fā)射反艦導(dǎo)彈進(jìn)行對(duì)海攻擊作戰(zhàn)：利用無人直升機(jī)搭載弦外紅外/有源誘餌或充氣角反，在靶船附近做低空低速運(yùn)動(dòng)或懸停，模擬水面艦船目標(biāo)，干擾導(dǎo)彈紅外/被動(dòng)或主動(dòng)導(dǎo)引頭，達(dá)到質(zhì)心干擾或沖淡干擾的目的。借助無人直升機(jī)平臺(tái)，一方面可以克服各類誘餌滯空時(shí)間不長(zhǎng)、不能自主移動(dòng)的短板，另一方面由于反艦導(dǎo)彈在命中目標(biāo)時(shí)多采用俯沖攻擊以擴(kuò)大殺傷，可能會(huì)對(duì)各類漂浮在水面上的靶標(biāo)造成損傷，借助無人直升機(jī)平臺(tái)懸空可以節(jié)約試驗(yàn)成本。

2.3 新型無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)模擬

隨著技術(shù)發(fā)展，無人機(jī)在作戰(zhàn)領(lǐng)域的運(yùn)用已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的重要力量，美軍先后提出有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)、無人機(jī)智能蜂群作戰(zhàn)等運(yùn)用模式［12］。

以無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)為例，其最大特點(diǎn)是個(gè)體的分散，從而可實(shí)現(xiàn)從“兵力集中實(shí)現(xiàn)火力集中”向“兵力分散實(shí)現(xiàn)火力集中”作戰(zhàn)模式的轉(zhuǎn)變：將大型的多任務(wù)的傳感器和武器系統(tǒng)的功能分散部署在大量小型化、成本低的無人機(jī)上，依托平臺(tái)智能化和集群自組織能力，可達(dá)到比傳統(tǒng)有人系統(tǒng)更密切的協(xié)作水平，并形成作戰(zhàn)能力的涌現(xiàn)，從而使其具備超越高端平臺(tái)的感知、電子對(duì)抗和打擊能力；同時(shí)無人機(jī)蜂群配置精簡(jiǎn)、功能分置、任務(wù)多樣、能力涌現(xiàn)的特征也賦予其復(fù)雜多變戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的高適應(yīng)性和強(qiáng)魯棒性［13］。作為無人機(jī)的一種，無人直升機(jī)同樣具備低、小、慢的特點(diǎn)，能較好模仿無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)。

場(chǎng)景5蜂群作戰(zhàn)

某海上作戰(zhàn)試驗(yàn)中，紅方驅(qū)護(hù)艦編隊(duì)遭遇藍(lán)方無人機(jī)蜂群襲擊：若干無人直升機(jī)攜帶不同任務(wù)載荷組成藍(lán)方無人機(jī)集群，憑借小型化、自主控制、集群突擊等優(yōu)勢(shì)，通過戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行編隊(duì)協(xié)同，具有編隊(duì)重組、電子干擾、壓制防空系統(tǒng)、突襲打擊等能力。

此外，無人直升機(jī)在作戰(zhàn)試驗(yàn)中還具備多種輔助功能：如協(xié)助試驗(yàn)輔助船只監(jiān)測(cè)和管控試驗(yàn)周邊海域的海空情況，保障試驗(yàn)安全和保密工作；搭載光電、雷達(dá)等任務(wù)載荷觀察獲取試驗(yàn)過程目標(biāo)毀傷情況，協(xié)助評(píng)估試驗(yàn)結(jié)果；在試驗(yàn)過程中承擔(dān)有人機(jī)、無人機(jī)、艦船、潛艇之間的通信中繼任務(wù)等。

圖2 無人直升機(jī)作戰(zhàn)試驗(yàn)典型場(chǎng)景

3 無人直升機(jī)試驗(yàn)運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)

隨著作戰(zhàn)試驗(yàn)要求和試驗(yàn)組織水平的提高，對(duì)試驗(yàn)環(huán)境和作戰(zhàn)對(duì)象的要求也將隨之提高，無人直升機(jī)作為具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的空中無人平臺(tái)必然得到更廣泛的應(yīng)用。為支撐無人直升機(jī)在作戰(zhàn)試驗(yàn)中的運(yùn)用，直升機(jī)目標(biāo)特性模擬技術(shù)、無人直升機(jī)平臺(tái)多樣化載荷適配能力及無人直升機(jī)智能化技術(shù)將成為無人直升機(jī)作戰(zhàn)試驗(yàn)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 直升機(jī)目標(biāo)特性模擬技術(shù)

直升機(jī)目標(biāo)特性模擬技術(shù)當(dāng)中最關(guān)鍵的是雷達(dá)目標(biāo)特性的模擬，需要根據(jù)目標(biāo)機(jī)型的旋翼數(shù)量、半徑、轉(zhuǎn)速、材質(zhì)等特點(diǎn)，利用適當(dāng)?shù)碾姶庞?jì)算方法計(jì)算出對(duì)應(yīng)直升機(jī)旋翼的信號(hào)特點(diǎn)，接收雷達(dá)信號(hào)后快速加以調(diào)制放大并發(fā)射回去。

3.2 多樣化任務(wù)載荷適配能力

根據(jù)試驗(yàn)需要，無人直升機(jī)需要執(zhí)行典型目標(biāo)模擬、電磁環(huán)境構(gòu)建、新型戰(zhàn)術(shù)模擬、試驗(yàn)輔助保障等任務(wù)，搭載目標(biāo)特性模擬設(shè)備、有源/無源電子對(duì)抗設(shè)備、傳感器設(shè)備、通信中繼設(shè)備等，必須具備根據(jù)任務(wù)需要自由搭載各種任務(wù)載荷的能力。

3.3 無人直升機(jī)智能化技術(shù)［14～15］

作為無人機(jī)的一個(gè)分支，無人直升機(jī)智能化是應(yīng)有之意。無人直升機(jī)自主著艦/著陸技術(shù)是實(shí)施海上作戰(zhàn)試驗(yàn)的基礎(chǔ)，特別是在艦艇上降落時(shí)，無人直升機(jī)必須準(zhǔn)確識(shí)別艦艇升降、橫搖、縱搖等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并穩(wěn)定降落。無人機(jī)集群技術(shù)、智能協(xié)同技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)和自主編隊(duì)技術(shù)是無人機(jī)智能蜂群作戰(zhàn)的技術(shù)支撐，是模仿藍(lán)軍無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)的技術(shù)準(zhǔn)備。抗干擾技術(shù)是無人直升機(jī)在復(fù)雜的試驗(yàn)環(huán)境中執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)的條件保障。

4 結(jié)語

本文通過分析作戰(zhàn)試驗(yàn)中的現(xiàn)實(shí)需求和無人直升機(jī)獨(dú)特性質(zhì)，研究無人直升機(jī)在作戰(zhàn)試驗(yàn)中可能的運(yùn)用模式并分析無人直升機(jī)作戰(zhàn)試驗(yàn)運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)，提出無人直升機(jī)在模仿艦載直升機(jī)目標(biāo)、構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境、協(xié)助評(píng)估試驗(yàn)結(jié)果及監(jiān)視作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境等方面有重要作用，合理利用無人直升機(jī)技術(shù)能為提高作戰(zhàn)試驗(yàn)逼真程度和試驗(yàn)組織水平做出貢獻(xiàn)。