兵器大觀丨垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)

垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)——

以快制快的多能“飛刀”

■洪文強  王丙龍

SKYctrl垂直發(fā)射截擊無人機。

Cicada垂直發(fā)射截擊無人機。

Kreuger 100垂直發(fā)射截擊無人機。

Osoyed垂直發(fā)射截擊無人機。

隨著自動化技術(shù)和人工智能的發(fā)展，軍用無人機帶來的威脅越來越大。為了應(yīng)對威脅，世界各國開始探索各種反制無人機的有效手段，用無人機反制無人機逐漸成為一種選擇。其中，垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)越來越被各國重視，發(fā)展為一種創(chuàng)新性解決方案。

近年來，一些國家先后推出了此類反無人機系統(tǒng)。去年9月，波蘭先進防護系統(tǒng)公司宣布研制出SKYctrl垂直發(fā)射截擊無人機，據(jù)稱該機能自動跟蹤目標(biāo)并依靠動能撞毀來犯無人機；今年5月，卡塔爾與美國一家公司簽署了一項合同，合同內(nèi)容包括生產(chǎn)200架Coyote垂直發(fā)射截擊無人機及發(fā)射器；今年6月，德國迪爾防務(wù)公司在紐倫堡防務(wù)技術(shù)展會上展示了一款名為Cicada的垂直發(fā)射截擊無人機。

那么，垂直發(fā)射截擊無人機為何備受青睞？其發(fā)展特點有哪些？未來發(fā)展趨勢如何？請看本期解讀。

獨特優(yōu)勢受青睞

在反無人機裝備領(lǐng)域，用傳統(tǒng)的防空武器如防空導(dǎo)彈等應(yīng)對小型、低成本無人機存在一系列問題，如成本效益失衡、攔截效率較低且響應(yīng)力度不足等。

新型的激光武器、微波武器雖然前景較好，但因為激光、微波本身存在一定局限性，有些技術(shù)難題尚未得到充分解決。因此，用它們來反制無人機僅能應(yīng)用于有限場景。

這種背景下，用無人機反制和對抗目標(biāo)無人機開始大行其道。這種反制方式的優(yōu)點是針對性較強、效費比較高。作為其中的一種，垂直發(fā)射截擊無人機當(dāng)然也具有這方面的優(yōu)勢。以美國一家公司研制的Roadrunner無人機為例，該無人機在發(fā)射后未用的情況下能回收再利用，從而降低制造和使用成本。

除此之外，垂直發(fā)射截擊無人機還具有一些獨特優(yōu)勢。其中很重要的一點，是它摒棄了傳統(tǒng)的固定式、回轉(zhuǎn)式發(fā)射架，改用垂直發(fā)射系統(tǒng)，使無人機在點火瞬間即可直奔空中，對目標(biāo)無人機實施360度打擊。換個說法，垂直發(fā)射系統(tǒng)使截擊無人機“瞬時拔刀”、以快制快成為可能，有效提高了反制目標(biāo)無人機的響應(yīng)速度，契合了防空手段對快速反應(yīng)的需求。

與一些需要跑道或滑行軌道的傳統(tǒng)固定翼無人機不同，垂直發(fā)射截擊無人機能夠從面積有限的平坦地面或平臺垂直升空，無需復(fù)雜的地面準(zhǔn)備工作。在很短時間內(nèi)，它就能從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入飛行攻擊狀態(tài)，并壓縮對手規(guī)避打擊的時間窗口。以拉脫維亞的Blaze垂直發(fā)射截擊無人機為例，其發(fā)射箱體積較小且采用模塊化設(shè)計，支持快速裝填，一分鐘內(nèi)即可完成發(fā)射準(zhǔn)備。

當(dāng)然，為達成“瞬時拔刀”目的，這類垂直發(fā)射截擊無人機的瞬時加速性能都較強。因為只有如此，它們才能追上目標(biāo)無人機，對其進行有針對性地反制。波蘭先進防護系統(tǒng)公司研發(fā)的SKYctrl垂直發(fā)射截擊無人機能在不到一秒內(nèi)，將時速從零加速至100多千米，最高時速可達180千米。

垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)還有一個優(yōu)點，就是能在有限空間內(nèi)安裝更多發(fā)射箱，有效提升火力密度。大多數(shù)此類系統(tǒng)能適配多種平臺，從而在更大范圍內(nèi)發(fā)揮作用。如瑞典的Kreuger 100垂直發(fā)射截擊無人機既可以通過垂發(fā)箱發(fā)射，也可以使用類似榴彈發(fā)射器的裝置進行發(fā)射。Coyote LE SR型垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)既能車載和艦載，還可用陶式反坦克導(dǎo)彈發(fā)射器發(fā)射。

“花式拔刀”露鋒芒

垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)主要由發(fā)射裝置、動力裝置、攔截載荷等部分組成。從某種程度上講，發(fā)射裝置、動力裝置的不同組合，決定了截擊無人機“拔刀”的方式和效率。不同的發(fā)射及攻擊形式，堪稱“花式拔刀”。從實際情況來看，垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)主要有折疊翼容器式發(fā)射和固定翼垂直發(fā)射兩種方式。

折疊翼容器式發(fā)射系統(tǒng)通常采用“貯存—發(fā)射”一體化設(shè)計，有單室式和多室式等類型。以多室式為例，發(fā)射箱內(nèi)集成有多個獨立發(fā)射室，每個獨立發(fā)射室內(nèi)置有一架折疊翼無人機，無人機升空后折疊翼展開，進入正常飛行狀態(tài)。有的折疊翼容器式發(fā)射系統(tǒng)支持單架次順序發(fā)射，也支持多架次編組發(fā)射或齊射，以適應(yīng)高密度反無人機蜂群作戰(zhàn)的需求。

固定翼垂直發(fā)射系統(tǒng)則要求無人機在起飛時以垂直姿態(tài)置于發(fā)射場上，通常由尾支座提供支撐。例如，Roadrunner垂直發(fā)射截擊無人機就采用了這種設(shè)計，其配備可伸展的著陸腿，起飛后利用機翼兩側(cè)的雙渦輪噴氣發(fā)動機進行姿態(tài)調(diào)整和速度控制，以確保安全著陸。

動力裝置方面，垂直發(fā)射截擊無人機主要采用電動和渦輪噴氣發(fā)動機兩種動力。選擇哪種動力裝置，通?；趯ψ鲬?zhàn)需求、技術(shù)特性與成本效益的綜合考量。在遂行近程防空任務(wù)，特別是對抗小型廉價無人機時，垂直發(fā)射截擊無人機會選用電動方式，這是因為這種方式具備更好的低噪音特性、高能量轉(zhuǎn)換效率和低成本效益。

在攔截高度較高、距離較遠、速度很快的目標(biāo)無人機時，垂直發(fā)射截擊無人機會選用渦輪噴氣發(fā)動機。這樣，截擊無人機就會飛得更快、更高，對目標(biāo)無人機的反制也更有效。我們可以從一個簡單的對比中看出不同。SKYctrl 垂直發(fā)射截擊無人機采用的電動動力裝置，最高時速為180千米，最遠飛行距離1.5千米；Coyote Block 2型垂直發(fā)射截擊無人機采用的是渦輪噴氣發(fā)動機，其時速達到988千米，攔截距離擴展至50千米。

如果說發(fā)射是“拔刀”“出劍”的過程，那么，攔截載荷則相當(dāng)于“刀鋒”和“劍氣”。“刀鋒”是指直接碰撞、近炸毀傷、激光照射、釋放捕獲裝置等硬殺傷方式，而“劍氣”則是指電子干擾等軟殺傷方式。

俄羅斯的Osoyed垂直發(fā)射截擊無人機，通過投放特制的捕獲網(wǎng)來束縛目標(biāo)無人機旋翼，迫使其失穩(wěn)墜落；SKYctrl垂直發(fā)射截擊無人機通過直接撞擊方式摧毀目標(biāo)；Coyote Block 3型垂直發(fā)射截擊無人機則是通過搭載高功率微波系統(tǒng)實現(xiàn)對目標(biāo)無人機的毀傷……這些都是典型的硬殺傷方式。

無論采用哪種殺傷方式，對垂直發(fā)射截擊無人機來說，其控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)同樣重要。因為，這是決定其“刀法”精準(zhǔn)與否的關(guān)鍵所在。

比如，德國的蟬式垂直發(fā)射截擊無人機通過十字形機翼與可操縱鰭片，結(jié)合有源雷達導(dǎo)引頭與地面指令修正，來實現(xiàn)飛行姿態(tài)的調(diào)整。俄羅斯的Vogan-9SP垂直發(fā)射截擊無人機則采用“雷達探測—激光鎖定—光學(xué)追蹤”三段式制導(dǎo)鏈，引入半自主模式，使無人機在末段實現(xiàn)了自主切換和光學(xué)追蹤。Coyote LE SR型垂直發(fā)射截擊無人機可通過Link 16數(shù)據(jù)鏈與E-2D預(yù)警機聯(lián)動，在復(fù)雜電磁環(huán)境下也能保持穩(wěn)定通信等，都體現(xiàn)出此類無人機在這方面的發(fā)展水平。

追求低成本高自主

據(jù)外媒報道，一方面，過去15個月，美軍在紅海防空作戰(zhàn)中發(fā)射了眾多的艦空導(dǎo)彈和其他彈藥，來對抗來襲無人機，并取得一定戰(zhàn)果。另一方面，用此類高價值彈藥應(yīng)對無人機的低效費比，也讓美軍十分頭疼。前不久，美軍緊急采購了600套Coyote垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)，被一些外媒認(rèn)為是“意識到相應(yīng)問題之后的亡羊補牢之舉”。其之所以選購Coyote垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)，原因之一就是該無人機系統(tǒng)在研制過程中突出了價格低廉的要求。

從世界范圍來看，壓低垂直發(fā)射截擊無人機制造使用價格，只是此類無人機系統(tǒng)今后發(fā)展的一個方向。事實上，在其他方面，很多國家也在進行攻關(guān)，力圖讓今后的垂直發(fā)射截擊無人機變得更“聰明”和更有“主見”。

首先，今后的垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)將進一步提升自主能力。隨著人工智能技術(shù)的融入，在更大程度上實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃將成為此類無人機系統(tǒng)的發(fā)展方向。通過優(yōu)化算法，系統(tǒng)將能夠根據(jù)環(huán)境條件和威脅情況，自主規(guī)劃并選擇最優(yōu)飛行路徑，避開障礙物和潛在威脅，保持對目標(biāo)的精確跟蹤。同時，借助深度學(xué)習(xí)和計算機視覺技術(shù)，還將持續(xù)提升對目標(biāo)無人機的識別和分類能力，并能夠從每次攔截任務(wù)中獲取經(jīng)驗，不斷優(yōu)化其作戰(zhàn)策略和攔截方法，進一步提升截擊效能。當(dāng)前，一些國家的垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)已體現(xiàn)出這種趨勢。例如，Blaze垂直發(fā)射截擊無人機就可采用計算機視覺和先進雷達技術(shù)，自動檢測、識別空中目標(biāo)。

其次，今后的垂直發(fā)射截擊無人機將更加注重融入整體防御體系。無人機蜂群作戰(zhàn)方式的出現(xiàn)，對垂直發(fā)射截擊無人機來說既是挑戰(zhàn)也是機遇。要實現(xiàn)對“蜂群”無人機的反制，就必然要強化垂直發(fā)射截擊無人機間的協(xié)同。不僅如此，隨著無人機“蜂群”作戰(zhàn)方式的改進、效能的提升，垂直發(fā)射截擊無人機只有不斷加強與其他傳感器、武器系統(tǒng)和指揮控制平臺的集成，更深、更有效地融入整體防御體系，才能充分發(fā)揮作用。在美國海軍實施的“低成本無人機技術(shù)蜂群”項目中，Coyote垂直發(fā)射截擊無人機曾經(jīng)展開多次編隊飛行試驗，并進行了自主確定打擊優(yōu)先級測試，就體現(xiàn)出這一趨勢。

此外，垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)將進一步提升快速響應(yīng)能力。在這方面，各國都在進行探索，研發(fā)自動化機庫等設(shè)施就是探索的內(nèi)容之一。當(dāng)前，一些國家研制的自動化機庫，旨在以網(wǎng)絡(luò)分布的方式部署垂直發(fā)射截擊無人機系統(tǒng)，對其遠程激活、編程和持續(xù)監(jiān)測，以確保無人機能更快地完成啟動準(zhǔn)備，迅速展開截擊。

供圖：陽  明