從粗糙但精煉的動能系統(tǒng)、高超音速飛行器交付物到網(wǎng)絡(luò)增強技術(shù),一切都在開發(fā)中,以應(yīng)對無人機入侵受保護的空域。
高超音速威脅
高超音速導(dǎo)彈以5馬赫或更高的速度飛行 - 比音速(3836英里/小時)快五倍,后者約為每秒1英里。一些導(dǎo)彈,如俄羅斯的Kh-47M2金扎爾空射彈道導(dǎo)彈,據(jù)稱能夠達(dá)到10馬赫的速度(7672英里/小時),距離可達(dá)1200英里。(博斯博蒂尼斯,2018)
高超音速巡航導(dǎo)彈是一種在高速噴氣發(fā)動機的幫助下到達(dá)目標(biāo)的導(dǎo)彈,該發(fā)動機允許它以超過 5 馬赫的極端速度飛行。它是非彈道的 - 與傳統(tǒng)的洲際彈道導(dǎo)彈(ICBM)相反,后者利用重力到達(dá)目標(biāo)。(博斯博蒂尼斯,2018)
當(dāng)高超音速導(dǎo)彈投入使用時,導(dǎo)彈防御系統(tǒng)與導(dǎo)彈進攻之間的差距將是巨大的。簡而言之,沒有單一的作戰(zhàn)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)能夠攔截高超音速導(dǎo)彈。高超音速導(dǎo)彈的研發(fā)仍處于機密水平,但近幾個月來,許多政府宣布了成功的測試和未來的項目。(博斯博蒂尼斯,2018)
與亞音速和超音速武器相比,高超音速導(dǎo)彈具有許多優(yōu)勢,特別是在攻擊時間緊迫的目標(biāo)(例如移動彈道導(dǎo)彈發(fā)射器)方面,在這些目標(biāo)中,高超音速武器的額外速度很有價值。它還可以克服防御嚴(yán)密的目標(biāo)(如航空母艦)的防御。高超音速武器系統(tǒng)的開發(fā)和部署將為各國提供顯著增強的打擊能力,并可能提供脅迫手段。在這種情況下,俄羅斯等主要地區(qū)大國可能會尋求脅迫鄰國,利用高超音速打擊對關(guān)鍵目標(biāo)的威脅。因此,高超音速能力向地區(qū)國家的擴散也可能破壞穩(wěn)定,破壞當(dāng)?shù)氐牧α科胶?。然而,它也可以加強威懾?/p>
高超音速技術(shù)來自使用超燃沖壓發(fā)動機(超音速燃燒沖壓發(fā)動機),這是沖壓發(fā)動機吸氣噴氣發(fā)動機的一種變體,其中燃燒發(fā)生在超音速氣流中。與沖壓發(fā)動機一樣,超燃沖壓發(fā)動機依靠高車速在燃燒前強力壓縮進入的空氣(因此沖壓噴射),但是沖壓發(fā)動機在燃燒前將空氣減速到亞音速,而超燃沖壓發(fā)動機中的氣流在整個發(fā)動機中都是超音速的。這使得超燃沖壓發(fā)動機能夠以極高的速度高效運行。
高超音速對策
雖然目前沒有對策,但定向能武器、粒子束和其他非動能武器等技術(shù)很可能成為有效防御高超音速導(dǎo)彈的候選者。“高超音速武器減少了起訴目標(biāo)所需的時間(特別是與目前的亞音速巡航導(dǎo)彈相比),對手可用的預(yù)警時間以及防御系統(tǒng)應(yīng)對即將到來的威脅的時間,”博斯博蒂尼斯說。盡管高超音速威脅將對當(dāng)前的地對空和空對空導(dǎo)彈系統(tǒng)構(gòu)成重大挑戰(zhàn),但這些系統(tǒng),特別是在常規(guī)精確打擊作用中,需要強大的情報、監(jiān)視、目標(biāo)獲取和偵察(ISTAR)網(wǎng)絡(luò)。
定向能武器
隨著UAS系統(tǒng)在速度和機動性方面的不斷提高,能夠保持在傳統(tǒng)防空系統(tǒng)的交戰(zhàn)范圍之外,定向能武器已成為低,慢和小型UAS防御的首選。這些系統(tǒng)的大小范圍從便攜式設(shè)備套件到永久固定站點。這些系統(tǒng)通常提供了一種更具成本效益和更安全的方式來阻止、拒絕和摧毀在受保護的操作/設(shè)施區(qū)域中的小型戰(zhàn)術(shù)無人機。
2019年秋季,美國空軍(USAF)從雷神公司獲得了第一個反無人機系統(tǒng)(UAS)激光武器系統(tǒng),以應(yīng)對敵方無人機的威脅。高能激光武器系統(tǒng)采用雷神公司多光譜瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(MTS)的先進變體。它使用光電/紅外傳感器來檢測和跟蹤敵方無人機。一旦UAS被識別并瞄準(zhǔn),激光武器系統(tǒng)就可以與威脅交戰(zhàn)并立即消除它。該技術(shù)涉及安裝在小型全地形車上的高能激光武器系統(tǒng)(HELWS)。一次充電就足以讓 HELWS 提供數(shù)十次精確的激光射擊。此外,武器系統(tǒng)支持與場上的發(fā)電機配對,以提供幾乎無限數(shù)量的射擊。
雷神公司的先進高功率微波和高能激光器在2019年春季在新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場舉行的美國空軍演示中擊敗了數(shù)十個無人機目標(biāo)。飛行員在經(jīng)過一天的訓(xùn)練后就控制了微波和激光系統(tǒng)。他們使用Xbox式控制器來引導(dǎo)激光,并使用操縱桿在新墨西哥州美國陸軍白沙導(dǎo)彈靶場的真實場景中操作高功率微波。HEL系統(tǒng)與雷神公司的傳感器多光譜瞄準(zhǔn)系統(tǒng)配對,使用不可見的光束。該系統(tǒng)安裝在小型全地形軍事化車輛上,可檢測、識別、跟蹤和與無人機交戰(zhàn)。雷神公司的HPM使用微波能量來破壞無人機制導(dǎo)系統(tǒng)。高功率微波操作員可以聚焦光束以擊落無人機群。通過穩(wěn)定的電源,HPM 系統(tǒng)可以提供幾乎無限的保護。(雷神公司,2019)
17年2019月1日,美國海軍陸戰(zhàn)隊使用的海上防空綜合系統(tǒng)(MADIS)系列反無人機系統(tǒng)的變體,輕型海上防空綜合系統(tǒng)(LMADIS),在波斯灣擊落了一架伊朗無人機,該無人機飛到美國海軍艦艇000碼內(nèi)。LMADIS是Ascent Vision Technologies(AVT),USMC地面防空團隊和其他合作伙伴供應(yīng)商快速開發(fā)工作的產(chǎn)物。
無人機槍MkIII是一種緊湊,輕便的無人機對抗措施,專為單手操作而設(shè)計。該產(chǎn)品為各種無人機型號提供了安全的對策。它允許對爆炸物等無人機有效載荷進行受控管理,而不會損壞常見的無人機模型或周圍環(huán)境,因為無人機通常通過現(xiàn)場垂直控制著陸做出響應(yīng),或返回起點(協(xié)助跟蹤操作員),立即停止將視頻傳回?zé)o人機飛行員。射頻中斷激活也會干擾任何實時視頻流、第一人稱視角 (FPV) 返回遙控器,從而停止無人機操作員收集視頻片段和情報。
超遠(yuǎn)程加農(nóng)炮
2017年,美國陸軍成立了一系列跨職能團隊(CFT),旨在快速推進關(guān)鍵技術(shù),以提高軍種的下一代能力。其中一個團隊是遠(yuǎn)程精確射擊“試點”,旨在開發(fā)下一代陸軍火炮 - 包括“深火”,這是一種可以在對手防御范圍內(nèi)打擊戰(zhàn)略目標(biāo)的火炮能力。這些系統(tǒng)旨在實現(xiàn)1,000海里或更大的航程。陸軍成功的動機很強,因為一門超遠(yuǎn)程火炮可以幫助應(yīng)對對手帶來的困難,擁有先進的超視距雷達(dá)、海岸防御和防空系統(tǒng)——比如中國在南中國海部署的那種系統(tǒng)。
為了讓友軍飛機能夠執(zhí)行任務(wù)并支持從維和到高強度沖突等各種戰(zhàn)爭的聯(lián)合空中力量行動,北約在壓制敵方防空(SEAD)任務(wù)方面取得了進展。然而,最新一代復(fù)雜且有能力的敵方防空資產(chǎn)有可能壓倒北約目前的SEAD能力。(COL Speed USAF,2018)。
在過去的20年里,聯(lián)盟的潛在對手一直在研究西方的軍事能力,并發(fā)展了強大的A2/AD能力作為回應(yīng)。例子很多,包括俄羅斯SA-20“石像鬼”和SA-21“咆哮者”等威脅。這些能力旨在通過阻止獲得可以說是西方最強大的影響者 - 空中力量來阻止“西方戰(zhàn)爭方式”。(COL Speed USAF,2018)
此外,許多國家和非國家行為者一直在創(chuàng)造性地利用軍事和商業(yè)技術(shù)來開發(fā)一系列對稱、非對稱和混合軍事活動的能力,包括反傾銷。技術(shù)趨勢包括以下內(nèi)容:反隱形技術(shù)、高超音速武器、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)以及獲得和/或拒絕太空能力,僅舉幾例。例如,俄羅斯遠(yuǎn)程地對空系統(tǒng)現(xiàn)在采用具有反隱身技術(shù)的雷達(dá),例如“NNIIRT 1L119 Nebo SVU/RLM-M Nebo M”移動甚高頻有源電子掃描陣列(AESA)雷達(dá)。在高超音速領(lǐng)域,俄羅斯人擁有一種空射導(dǎo)彈“匕首”,可以達(dá)到并保持 10 馬赫。此外,中國正在發(fā)展反衛(wèi)星能力,如“Dong Neng 2和3”外大氣層飛行器。這些主要是直接上升導(dǎo)彈,旨在撞擊和摧毀衛(wèi)星。(COL Speed USAF,2018)
計算能力和數(shù)字信號處理的進步使AD雷達(dá)功能更強大。這些系統(tǒng)采用先進的技術(shù)來改善采集范圍和目標(biāo)大小檢測,并具有更強的抗電子攻擊或欺騙能力。此外,電磁頻譜管理的新思想使雷達(dá)技術(shù)變得比主動更被動,這使得定位和瞄準(zhǔn)這些站點變得非常復(fù)雜。例如,俄羅斯正在開發(fā)無源相干雷達(dá),用于隱形探測重要設(shè)施保護區(qū)內(nèi)移動的空中、地面和水面上目標(biāo)。雖然無源雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)在地面和空中平臺中使用,但它們通常用于定位平臺。話雖如此,無源雷達(dá)可能很快就能瞄準(zhǔn)和引導(dǎo)武器對抗空中威脅,這使SEAD任務(wù)大大復(fù)雜化。
對手的分層數(shù)據(jù)管理和鏈路的傳統(tǒng)系統(tǒng)正在被多節(jié)點、高容量、高效的網(wǎng)絡(luò)所取代,有助于實現(xiàn)高彈性、冗余和強大的指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視和偵察 (C4ISR) 系統(tǒng)。未來C4ISR的彈性可能會通過天基技術(shù)(如微型衛(wèi)星星座)得到增強,從而使綜合防空系統(tǒng)(IADS)更加有效和靈活。此外,球墨系統(tǒng)很有可能使防空系統(tǒng)能夠通過“遠(yuǎn)程”操作繼續(xù)支持行動,即使 IAD 的某些部分被損壞或摧毀。這方面的一個當(dāng)前例子是俄羅斯對多節(jié)點量子網(wǎng)絡(luò)的實驗。實際上,壓制或摧毀鏈接到多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的局部防空資產(chǎn)可能無法有效壓制敵方 IADS。(COL Speed USAF,2018)
遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)能力的提高不僅將增加探測范圍,還將提高遠(yuǎn)程機組人員的生存能力?!斑h(yuǎn)程”操作和無人技術(shù)不僅可以提高IADS的生存能力,而且可能會將其探測和瞄準(zhǔn)能力擴展數(shù)百英里。例如,空間技術(shù)的進步可以將綜合防空裝置的“遠(yuǎn)程”能力擴展到延伸到太空的高度。上述活動的結(jié)合可能會增加綜合防務(wù)的被動性,拒絕其檢測和瞄準(zhǔn),并使其對大多數(shù)SEAD活動具有彈性。(COL Speed USAF,2018)
最后,在接下來的二十年里,具有先進導(dǎo)引頭制導(dǎo)、智能彈頭和新推進技術(shù)的超遠(yuǎn)程地對空武器可能會用于敵方AD任務(wù)。特別是,地對空導(dǎo)彈(SAM)交戰(zhàn)區(qū)可以擴展到500公里。只需看看俄羅斯的S-500下一代地對空導(dǎo)彈系統(tǒng),就能看到未來AD的殺傷力。令人不安的是,這種特殊的導(dǎo)彈系統(tǒng)最早可能在2020年投入使用。這些新的遠(yuǎn)程武器技術(shù)在與計算能力的提高以及硬件和處理器尺寸的減小相結(jié)合時,可能有助于高度機動,靈活的IAD。(COL Speed USAF,2018)
未來的IADS將變得更加致命,敏捷的整體在戰(zhàn)場上仍然難以被發(fā)現(xiàn)。雖然美國將繼續(xù)在空中和太空中保持主導(dǎo)力量,但潛在對手很可能會繼續(xù)大力投資破壞空中能力的進步。這些AD系統(tǒng)已經(jīng)變得如此先進,以至于美國軍方和其他國家正在重新尋找遠(yuǎn)程動能手段來對抗它們。保持適應(yīng)性和動態(tài)的思維框架對于識別并最終擊敗這些新出現(xiàn)的威脅至關(guān)重要,可確保在未來戰(zhàn)場上繼續(xù)取得成功。
大數(shù)據(jù)與人工智能融合
人工智能 (AI) 是能夠執(zhí)行通常需要人類智能的任務(wù)的計算機系統(tǒng)的理論和發(fā)展,例如視覺感知、語音識別、決策和語言之間的翻譯。大數(shù)據(jù)是處理分析,系統(tǒng)地從信息中提取或以其他方式處理傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序無法處理的太大或復(fù)雜的數(shù)據(jù)集的方法的領(lǐng)域。
將人工智能納入國防戰(zhàn)略已經(jīng)開始改變北約在數(shù)據(jù)同化和處理方面的 ISR 和防御能力,以便有效地識別目標(biāo)。科學(xué)和技術(shù)進步正在幫助形成新方法的要求和解決方案,以滿足北約的能力需求。
這些能力最終將加強軍事決策,并加速獲取可操作的情報。重點是對OODA(觀察,定向,決定,行動)循環(huán)的影響。我們可以看到人工智能、機器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)在觀察功能中的重大影響,即能夠收集和吸收大量數(shù)據(jù),然后高效處理這些數(shù)據(jù)以識別潛在目標(biāo)。然后,這有助于通過 ISR 功能定位您正在尋找的特定感興趣領(lǐng)域或感興趣目標(biāo)。(貝利,2018)
這些技術(shù)也可以以防御方式使用。增強型系統(tǒng)可用于根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)集和預(yù)先確定的模式檢測、跟蹤和決定是否參與威脅。這可能會將人類從決策過程中移除,但同時可以減少應(yīng)對移動更快、技術(shù)更先進的威脅所需的時間。
結(jié)論
C-UAS技術(shù)正在變化和進步。高超音速導(dǎo)彈、定向能武器(第10章也有涉及)、遠(yuǎn)程加農(nóng)炮、移動無人機槍和網(wǎng)絡(luò)一體化防空導(dǎo)彈代表了未來反無人機對抗措施的步驟。關(guān)于這些精美武器的大部分研究工作都是機密的,只需要作者對這個主題進行簡短的開源處理。
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原文標(biāo)題:新興攔截武器系統(tǒng)技術(shù)介紹
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