應(yīng)對(duì)“低小慢”目標(biāo)防空武器裝備建設(shè)問(wèn)題研探*

李晨博

（陸軍炮兵防空兵學(xué)院鄭州校區(qū) 鄭州 450052）

1 引言

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使現(xiàn)代空襲兵器更加多樣化，以航模、無(wú)人機(jī)等為代表的低小慢目標(biāo)被應(yīng)用在情報(bào)偵察、火力打擊、電子干擾等軍事對(duì)抗中，給防空作戰(zhàn)帶來(lái)極大壓力，傳統(tǒng)防空武器裝備系統(tǒng)應(yīng)對(duì)低小慢目標(biāo)難度大，發(fā)展新式防空武器裝備已迫在眉睫。

2 國(guó)內(nèi)外低小慢目標(biāo)現(xiàn)狀

低小慢目標(biāo)是指有“低空超低空飛行，飛行速度較慢，不易被雷達(dá)探測(cè)”等特征的目標(biāo)。伴隨民用領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)等航空器的需求，各國(guó)都加大了對(duì)無(wú)人航空器的研究，且越來(lái)越多的功能被應(yīng)用到無(wú)人航空器上，如國(guó)內(nèi)的“大疆”等旋翼無(wú)人機(jī)，具有航拍、遙感測(cè)繪、農(nóng)藥噴灑等功能，給人們生活帶來(lái)極大便利，但也給國(guó)土防空安全帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

在軍事領(lǐng)域應(yīng)用最多、最廣的低小慢航空器主要為小型飛機(jī)和無(wú)人機(jī)，如：美國(guó)的MQ-9“死神”、“捕食者C”、以色列的“艾坦”等多種察打一體無(wú)人機(jī)，多次在對(duì)外戰(zhàn)爭(zhēng)中取得了不錯(cuò)戰(zhàn)果。此次俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)中，旋翼無(wú)人機(jī)在對(duì)敵偵察探測(cè)、情報(bào)獲取方面占據(jù)了重要地位，對(duì)引導(dǎo)火力打擊，觀察毀傷效果獲得了非凡效果。因此，發(fā)展對(duì)抗“低小慢”目標(biāo)的防空武器裝備刻不容緩，對(duì)國(guó)土防空安全具有重大意義。

3 對(duì)抗低小慢目標(biāo)的難度

低小慢航空器不僅造價(jià)便宜，種類多樣，且體積小，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能夠搭載各種設(shè)備，具有不同功能，用途多樣，但對(duì)抗低小慢目標(biāo)的手段卻不盡如意，主要體現(xiàn)在以下方面。

3.1 偵察探測(cè)難

現(xiàn)代防空武器偵察探測(cè)裝備以雷達(dá)探測(cè)為主，對(duì)低小慢目標(biāo)探測(cè)難度如下。

3.1.1 地平線遮擋

雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)時(shí)，發(fā)射的雷達(dá)波為直射波，地球曲率使其被地平線遮擋，盡管米波雷達(dá)沿著地平線有一定彎曲，但遮擋較多仍會(huì)探測(cè)不到目標(biāo)，要求目標(biāo)有一定飛行高度，如美國(guó)薩德導(dǎo)彈系統(tǒng)探測(cè)八百或一千公里以上時(shí)，目標(biāo)在一萬(wàn)米高空，受地平線遮擋，雷達(dá)裝備依舊探測(cè)不到目標(biāo)。低小慢目標(biāo)飛行高度一般都在100m 以下超低空飛行，受地球曲率影響，探測(cè)距離最多二三十公里，高度再低，探測(cè)距離更近，甚至探測(cè)不到。

3.1.2 飛行速度慢

相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行目標(biāo)搜索時(shí)，遵循一定規(guī)律，如高空飛行的預(yù)警機(jī)雷達(dá)，其波束向下方掃描，為了對(duì)地面和海面雜波進(jìn)行過(guò)濾屏蔽，要將速度過(guò)小信號(hào)給濾掉，否則，在對(duì)地面和海面探測(cè)時(shí)，易將海面上高速快艇或地面高速路上行駛車輛，納入到目標(biāo)這個(gè)層次中，導(dǎo)致目標(biāo)數(shù)量過(guò)于龐大，對(duì)空中需要打擊目標(biāo)無(wú)法分辨，因此會(huì)設(shè)定一個(gè)速度閾值，如美國(guó)E-3 預(yù)警機(jī)對(duì)速度低于80 海里的目標(biāo)都會(huì)當(dāng)做雜波濾掉，而有些低小慢目標(biāo)飛行速度更慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于雷達(dá)探測(cè)速度閾值，致使對(duì)低小慢目標(biāo)“看不到”，出現(xiàn)技術(shù)盲區(qū)。

3.1.3 反射截面小

雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)距離的遠(yuǎn)近與目標(biāo)自身的反射截面積也息息相關(guān)，其相關(guān)性為R=RCS1/4（R 為雷達(dá)探測(cè)距離，RCS 為目標(biāo)反射截面積），可以看出，反射截面積越小，雷達(dá)探測(cè)距離越近。而低小慢目標(biāo)因體積小，表面積相對(duì)就小，使反射雷達(dá)波截面積很小，只有在非常近的位置雷達(dá)才能發(fā)現(xiàn)，而這時(shí)目標(biāo)很有可能已經(jīng)執(zhí)行完任務(wù)，返航了。

3.2 火力打擊難

一是警戒雷達(dá)對(duì)低小慢目標(biāo)探測(cè)距離近，火力攔截反應(yīng)時(shí)間短，無(wú)法有效對(duì)低小慢目標(biāo)進(jìn)行打擊，且傳統(tǒng)攔截武器系統(tǒng)對(duì)低小慢目標(biāo)的打擊存有缺陷。目標(biāo)可以隨時(shí)調(diào)整高度、速度，使防空武器系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定持續(xù)的定位、跟蹤，有時(shí)能發(fā)現(xiàn)但無(wú)法進(jìn)行打擊。二是使用防空導(dǎo)彈攔截打擊成本高，性價(jià)比差距大，且防空武器系統(tǒng)導(dǎo)彈數(shù)量有限，一旦耗盡，對(duì)敵方后續(xù)戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)等目標(biāo)的入侵將無(wú)計(jì)可施。

3.3 性能辨別難

低小慢目標(biāo)種類繁多，既有情報(bào)偵察、火力打擊、電子干擾等多種用途小型飛行器，如以色列的“搜索者”、美國(guó)的“彈簧刀”等，又有察打一體綜合性能強(qiáng)的無(wú)人機(jī)，如我國(guó)的“鷂鷹II”察打一體無(wú)人機(jī)、俄羅斯的“獵戶座”察打一體無(wú)人機(jī)等，導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)上防空系統(tǒng)對(duì)其性能辨別困難，不能有效辨識(shí)低小慢目標(biāo)類型和用途，就無(wú)法判定其對(duì)己方的威脅程度，大大降低了己方安全性。

4 對(duì)抗低小慢目標(biāo)的措施

如何有效對(duì)抗低小慢目標(biāo)已成為世界各國(guó)的研究重點(diǎn)，傳統(tǒng)警戒雷達(dá)系統(tǒng)已不能滿足對(duì)低小慢目標(biāo)的探測(cè)需要，急需通過(guò)其他方式實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別低小慢目標(biāo)的目的，在此基礎(chǔ)上，本文介紹光學(xué)探測(cè)、聲學(xué)探測(cè)等新型探測(cè)方法。

4.1 光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)

人工智能和遙感圖像處理技術(shù)的發(fā)展，使光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)低小慢目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。通過(guò)采集不同種類、不同性能低小慢目標(biāo)的圖片、視頻樣本，并區(qū)分相類似的自然環(huán)境目標(biāo)（鳥類等），經(jīng)處理形成數(shù)據(jù)庫(kù)，編寫目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤等算法，搭建自適應(yīng)特征感知模型，探測(cè)、跟蹤低小慢目標(biāo)，并增強(qiáng)圖像中連續(xù)幀間的時(shí)效性與準(zhǔn)確性；采用人工智能技術(shù)，加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)目標(biāo)探測(cè)、跟蹤過(guò)程的深度學(xué)習(xí)，以便在之后的探測(cè)過(guò)程中，更加快速、準(zhǔn)確地識(shí)別低小慢目標(biāo)特征信息，結(jié)合光電觀察設(shè)備，形成一整套光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)。

4.2 聲學(xué)探測(cè)系統(tǒng)

低小慢目標(biāo)飛行時(shí)，螺旋槳產(chǎn)生的噪聲具有一定特性，聲源定位法可對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤。聲源定位系統(tǒng)組裝方便，便于攜帶，單兵即可背負(fù)和架設(shè)，且聲源探測(cè)系統(tǒng)為無(wú)源系統(tǒng)，隱蔽性好。成熟的聲源探測(cè)系統(tǒng)有“麥克風(fēng)”陣列系統(tǒng)，系統(tǒng)采用九元均勻十字陣，收集聲音范圍廣，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，工作原理是麥克風(fēng)陣列采集周邊環(huán)境聲音信號(hào)，與螺旋槳特有噪聲規(guī)律數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，通過(guò)聲源定位算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)低小慢目標(biāo)的探測(cè)。

4.3 改進(jìn)現(xiàn)有雷達(dá)性能

為提高雷達(dá)對(duì)低小慢目標(biāo)鑒別的可靠性，可用更精細(xì)的雷達(dá)回波特征作為依據(jù)。低小慢目標(biāo)飛行運(yùn)動(dòng)時(shí)，整體屬于平動(dòng)狀態(tài)，旋翼或螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)是除目標(biāo)平動(dòng)外的微動(dòng)，該微動(dòng)對(duì)雷達(dá)波產(chǎn)生周期性的調(diào)制效應(yīng)，使雷達(dá)回波的多普勒譜展寬，產(chǎn)生微多普勒效應(yīng)。該效應(yīng)能反映目標(biāo)更精細(xì)的特征，識(shí)別精度高，可靠性好，對(duì)雷達(dá)偵察探測(cè)低小慢目標(biāo)提供改進(jìn)方向。通過(guò)該效應(yīng)改進(jìn)現(xiàn)有雷達(dá)，能更好應(yīng)對(duì)低小慢目標(biāo)的威脅，更好地防衛(wèi)國(guó)土。

5 對(duì)抗低小慢目標(biāo)防空武器裝備建設(shè)方向

未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上，低小慢目標(biāo)會(huì)更加頻繁出現(xiàn)，需要針對(duì)性更強(qiáng)的防空兵武器系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)抗打擊，依據(jù)防空兵武器系統(tǒng)現(xiàn)狀，對(duì)防空兵應(yīng)對(duì)低小慢目標(biāo)裝備建設(shè)發(fā)展做如下探討。

5.1 發(fā)展新型目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)

在傳統(tǒng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)低小慢目標(biāo)無(wú)法有效偵察探測(cè)的前提下，轉(zhuǎn)變探測(cè)模式，發(fā)展光學(xué)、聲學(xué)探測(cè)裝備，應(yīng)用不同模式對(duì)低小慢目標(biāo)實(shí)施偵察探測(cè)，形成光學(xué)、聲學(xué)探測(cè)系統(tǒng)，對(duì)目標(biāo)光學(xué)特征和噪聲特性進(jìn)行采樣，建立低小慢目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫(kù)。

戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用中，在防空區(qū)域合理布置光學(xué)、聲學(xué)探測(cè)裝備，與偵察警戒雷達(dá)配合，構(gòu)建聯(lián)合偵察預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，對(duì)偵察探測(cè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，傳送給指揮機(jī)構(gòu)，確保早發(fā)現(xiàn)、早打擊。英國(guó)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)AUDS，采用雷達(dá)與光學(xué)探測(cè)儀器相結(jié)合的方式對(duì)低小慢目標(biāo)進(jìn)行搜索，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，立刻進(jìn)行視頻跟蹤和定位跟蹤。

5.2 搭建空中雷達(dá)預(yù)警探測(cè)平臺(tái)

在現(xiàn)有偵察警戒雷達(dá)基礎(chǔ)上應(yīng)用微多普勒效應(yīng)技術(shù)提升雷達(dá)性能，搭建空中雷達(dá)預(yù)警探測(cè)平臺(tái)，將雷達(dá)用氣球或旋翼無(wú)人機(jī)等手段，升至空中，對(duì)空域進(jìn)行偵察探測(cè)，相比陸基雷達(dá)裝備，該方法能有效減少地球曲率的影響，視野提升數(shù)倍，極大提高了探測(cè)范圍和探測(cè)精度，消除地貌、地物的遮擋，該升空平臺(tái)不僅能應(yīng)用在陸地防空系統(tǒng)，在海上更能發(fā)揮其探測(cè)性能，且搭建空中氣球雷達(dá)預(yù)警探測(cè)平臺(tái)造價(jià)便宜，性價(jià)比高，能大量裝備部隊(duì)。美國(guó)JLENS 浮空器最大探測(cè)范圍達(dá)400km，對(duì)作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)低空、超低空目標(biāo)達(dá)到超視距偵察效果。我國(guó)也在大力研發(fā)空中偵察預(yù)警平臺(tái)，并已達(dá)到一定水平。

5.3 發(fā)展新型打擊武器裝備

常規(guī)武器系統(tǒng)對(duì)低小慢目標(biāo)打擊困難，這就要發(fā)展新型武器裝備來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中該目標(biāo)威脅。依據(jù)低小慢目標(biāo)特點(diǎn)，采取軟打擊和硬摧毀等多種手段對(duì)抗。

5.3.1 激光武器

激光武器，利用高能激光束照射目標(biāo)，使目標(biāo)自身的材料特性發(fā)生改變，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行熱作用破壞、力學(xué)破壞和輻射破壞，對(duì)低小慢目標(biāo)進(jìn)行有效打擊。

我國(guó)在激光武器方面處于領(lǐng)先地位。沙特為應(yīng)對(duì)胡塞武裝使用無(wú)人機(jī)等低小慢目標(biāo)的打擊，從我國(guó)進(jìn)口了“寂靜獵手”激光炮，該武器采用光纖激光器，按照目標(biāo)距離設(shè)置打擊功率，射程可達(dá)4200m，并可連續(xù)發(fā)射200s，充能僅需2.5s，成本低廉，能做到發(fā)現(xiàn)即摧毀。該武器部署簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)能力、抗干擾能力強(qiáng)，精度高，在對(duì)胡塞武裝無(wú)人機(jī)進(jìn)攻時(shí)，表現(xiàn)優(yōu)異，成功擊毀數(shù)十架無(wú)人機(jī)。在防御低小慢目標(biāo)起到了良好效果。

5.3.2 高功率微波武器

高功率微波武器指微波峰值達(dá)到100MW 以上，或者單一脈沖有效輻射能量達(dá)到10J 以上，以及平均功率高于1MW 的微波武器，利用微波的熱效應(yīng)、電效應(yīng)、磁效應(yīng)殺傷目標(biāo)。該武器經(jīng)高增益天線定向輻射，將高功率微波源產(chǎn)生的微波能量聚集在窄波束內(nèi)，以極高強(qiáng)度照射目標(biāo)，破壞目標(biāo)電子設(shè)備，摧毀目標(biāo)。高功率微波武器比激光武器波數(shù)寬，可同時(shí)打擊多個(gè)目標(biāo)，能全天候作戰(zhàn)。發(fā)展高功率微波武器，是世界各國(guó)都在研究的重點(diǎn)，該武器極大豐富了對(duì)空攔截低小慢目標(biāo)的方式，提高了己方目標(biāo)的安全性。

5.3.3 電磁干擾武器

低小慢目標(biāo)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，通過(guò)電磁波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并利用GPS 進(jìn)行定位，根據(jù)這些電磁波信號(hào)的傳輸特征，發(fā)展針對(duì)性電磁干擾武器，阻斷目標(biāo)信號(hào)回傳的鏈路，屏蔽其與衛(wèi)星信號(hào)交流，打擊低小慢目標(biāo)。英國(guó)的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)AUDS，探測(cè)到目標(biāo)后，其電磁干擾武器系統(tǒng)進(jìn)行工作，對(duì)跟蹤目標(biāo)發(fā)射大功率干擾射頻，阻斷目標(biāo)與后方操作人員的通信鏈路，致使目標(biāo)無(wú)法飛行，進(jìn)行迫降、返航或墜毀。

5.4 構(gòu)建反低小慢目標(biāo)防御系統(tǒng)

在對(duì)低小慢目標(biāo)進(jìn)行有效偵察、探測(cè)、打擊的基礎(chǔ)上，構(gòu)建反低小慢目標(biāo)防御系統(tǒng)，將所有功能集中于一個(gè)對(duì)抗系統(tǒng)，使其察打一體，更好應(yīng)對(duì)低小慢目標(biāo)。

2021 年珠海航展中，我國(guó)自主研發(fā)的“天穹”綜合反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，綜合處理可見光和紅外等多種探測(cè)信息，并排除虛假信息，根據(jù)雷達(dá)引導(dǎo)，可快速捕捉或識(shí)別低小慢目標(biāo)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤，最后用激光進(jìn)行打擊，使目標(biāo)墜毀。這套系統(tǒng)工作效率高，打擊成本低，是我國(guó)首套出口型反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，在國(guó)際上受到一致好評(píng)。

可在“天穹”綜合反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜多變的電磁環(huán)境，開發(fā)一款軍用領(lǐng)域反低小慢目標(biāo)的探測(cè)、打擊系統(tǒng)，提高此方面作戰(zhàn)能力。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)軍隊(duì)人員的針對(duì)性訓(xùn)練，尤其是立足現(xiàn)有高炮等武器裝備，探討對(duì)抗方法，在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用上尋找突破。強(qiáng)化協(xié)同意識(shí)，建立一體化作戰(zhàn)模式，注重伴隨保障，避免在機(jī)動(dòng)途中遭受打擊。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)低小慢目標(biāo)偵察探測(cè)難度，火力打擊難度等進(jìn)行分析，使用光學(xué)探測(cè)、聲學(xué)探測(cè)等新的偵察探測(cè)方式，改進(jìn)現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)模式，由陸基探測(cè)轉(zhuǎn)為空中探測(cè)，極大豐富了對(duì)低小慢目標(biāo)的探測(cè)方式，提高了探測(cè)精度。使用激光武器、微波武器、電子干擾武器等實(shí)現(xiàn)對(duì)“低小慢”目標(biāo)的打擊毀傷，并將偵察探測(cè)、火力打擊相結(jié)合，形成一整套反低小慢目標(biāo)防御系統(tǒng)，對(duì)我防空武器裝備建設(shè)方向提供參考。