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防MQ-9无人机侦察打击方法浅析

2020-11-08黄枭警李海波闫威

无人机 2020年10期
关键词:材质雷达激光

黄枭警,李海波,闫威

78102部队

近年来MQ-9无人机参与各类作战,在执行侦察监视、对地精确打击任务中发挥了重要作用,展现出强大作战实力。同时,战场防御方如何有效防范MQ-9的侦察打击,也成为亟需解决的问题。本文主要分析该型无人机的侦察打击性能、简述其侦察手段优缺点,并提出反侦察、防打击的有效方法。

MQ-9“死神”(下称MQ-9)无人机是当今世界最具威胁力的一款无人机,其搭载先进侦察设备和强劲火力打击平台,在历次作战行动中展现出极强的情报搜集和对地打击能力,开启了无人机作战的新时代。当然,MQ-9也存在一定的能力短板,并非无懈可击、不可防范,在充分了解侦察设备性能的基础上,可以针对其能力短板采取有效防范措施,做好应对工作。

MQ-9无人机侦察打击能力

图1 MQ-9 无人机在空中巡航。

图2 地面操控人员正在操控任务载荷实施侦察。

图3 AN/AAS-52多光谱目标传感器。

MQ-9是美国通用原子航空系统公司研制的一款中高空、长航时无人机,该机机长11m,翼展20m,续航时间超过15h,最大飞行高度15000m,最大飞行速度460km/h。MQ-9机上安装有卫星通信设备,具有超视距传输数据的能力,地面控制站能控制在数千千米外执行任务的无人机。MQ-9搭载AN/AAS-52多光谱目标传感器和“山猫”(Lynx)多模式雷达,多光谱目标传感器能够在昼夜间获取地面物体高清视频,多模式雷达能够在恶劣天气条件下穿透云、雾获取地面物体高清影像。同时,机载激光制导设备和武器,可以毙敌于数千米以外。

高清光电侦察影像获取

AN/AAS-52多光谱目标传感器由雷神公司研制,能在可见光和红外波段工作,具有以下优点。

(1)侦察距离远

当天气状况良好时,能够获取十几千米外的侦察目标影像;

(2)成像分辨率高

在万米高空能识别地面车辆,在3km内能识别地面汽车车牌;

(3)视场调节选择多

可在宽幅、中宽幅、窄幅等视场选择,能在一定范围内任意调节焦距,并以大视场快速搜索目标相对位置,小视场观察目标细节;

(4)坐标标定精确

该机集成激光测距仪,能与机载导航系统共同工作,标定20km外目标精确坐标;

(5)红外热成像灵敏度高

能够在夜间识别数千米外的人员及车辆。

多模式雷达侦察影像获取

MQ-9搭载的“山猫”多模式雷达采用合成孔径雷达(SAR)、地面动目标指示(GMTI)、广域搜索(SAR-GMTI)等工作模式,在KU波段工作,发射功率超过300W。

合成孔径雷达模式主要获取地面目标影像,有聚束和条带两种工作模式,在聚束模式下,能够对40km外,300m×170m区域内的目标进行精细成像,获取影像的分辨率高达0.1m;条带状态下进行广域侦察,每分钟扫描面积超过60km2,最远成像距离80km,最大成像高度13700m,影像分辨率0.3m。

地面动目标指示模式主要用于探测地面移动目标,能够识别跟踪地面移动车辆及人员,最大扫描速度70km/h,最小扫描速度1.6km/h。

图4 MQ-9 探测地面移动目标。

图5 条带模式下获取的地物影像截图。

广域搜索模式主要用于探测海面舰船,对海面舰船进行侦察监视,集成的船舶自动识别系统(AIS)还能够获取海面舰船位置信息。

表1 多模式雷达技术参数。

对地精确打击

MQ-9可挂载4枚AGM-114R“海尔法”反坦克导弹和2枚GBU-12“宝路石”激光制导炸弹遂行对地打击任务。

(1)“海尔法”导弹

“海尔法”采用单机固体火箭发动机,最大射程8km,装有高能炸药,穿甲厚度可达1.4m,采用半主动激光制导方式对地面固定或低速运动目标实施打击,导弹发射前需要机载激光指示器锁定目标,发射后需持续照射直至导弹命中;

(2)GBU-12“宝路石”炸弹

“宝路石”同样采用半主动激光制导,炸弹被发射后依靠惯性飞行,在激光导引下控制舵面改变炸弹飞行轨迹,直至命中目标,但因自身不提供动力,不能大幅度改变炸弹飞行轨迹,主要用于攻击地面固定目标。

MQ-9无人机侦察打击能力短板

可见光模式揭伪能力不强

以可见光模式获取的侦察影像能够直观反映目标的外形及颜色,但不具备穿透能力,无法判定目标的材质,无法识别使用一定的伪装手段的地面目标。

红外模式探测距离有限

红外侦察模式能获取物体热辐射信息,发现并反映物体的状态,但随着探测距离增大,搜集热辐射能力会减小,侦察能力随之减弱。此外,目标使用防红外线的材质及涂料,也能一定程度阻隔热辐射,躲避红外探测。

雷达成像缺点多

(1)抗干扰能力弱

合成孔径雷达采取有源探测方式,能够穿透云雾获取地物反射回波而获取影像,但对反射回来的干扰信号及杂波抑制能力不强,一旦有干扰信号存在,很难有效抑制;

图6 MQ-9 挂载的GBU-12“宝路石”炸弹。

图7 森林火灾红外热成像效果图。

(2)影像可识别度差

合成孔径雷达获取的影像与光学影像有很大差别,图像分析人员需要经过长时间训练,才有可能准确判别目标性质;

(3)穿透力不强

KU波段雷达穿透能力不强,无法获取茂密植被下的目标影像;

(4)影像有盲区

雷达成像采用倾斜方式,一旦地面有突出物,将会阻挡雷达波传播,在影像上就会形成盲区。

武器发射条件限制多

精确制导武器对地攻击命中率高,但受多种条件限制,在发射前需要满足初始条件,对地面目标运动速度、天气条件、无人机攻击角度等有严格要求,必须同时满足这些条件要求,无人机才能发射武器。此外,激光穿透能力差,抗干扰能力不强也是主要缺点。

防MQ-9无人机侦察打击的主要方法

侦察与反侦察是战场上的矛与盾,不同侦察打击手段,采取不同的防范措施才能达到效果,对于防侦察监视,主要针对侦察设备的短板采取防范措施,对于防精确打击,主要针对制导武器缺点采用对抗手段。

多措并举

MQ-9无人机光电侦察任务载荷可切换红外和可见光两种模式,防可见光侦察主要是减少目标暴露特征,尽量融于周围环境,对防范红外线侦察,应减少暴露热辐射,降低与周围环境的温度差。

(1)防可见光侦察

MQ-9无人机光电侦察成像方式采用倾斜成像,无人机在运动中以不同的角度观察目标顶部、侧部细节,因此必须做好顶部和侧部细节隐藏,避免漏出蛛丝马迹,主要是采取以下方法。

1) 外形遮蔽

图8 多模式雷达获取的地面目标高清影像截图。

这种方法主要是改变物体原有形状、隐藏暴露特征,在物体顶面和侧面覆盖伪装网或者覆盖植物等防伪物,既能改变既有形状,减少暴露,还能与周围环境融入一体,但是此方法主要适合小型移动物体如坦克、装甲车;

2) 迷彩涂装

使用与周围环境相似的迷彩涂装,可有效将物体融入周围环境,减少色调差,避免被快速识别,此种方法用于大型固定物体的防伪,如大型仓库等难以有效遮盖的大型建筑物;

3) 假目标布设

利用与物体外形及涂装相似的假目标,按一定比例和方式与真目标配置部署,可见光侦察难以识破,有效隐真示假,此种配置方法适用于地空导弹阵地、火炮阵地等具有较高价值的阵地目标;

4) 烟幕遮盖

可见光侦察无法穿透烟雾获取地面目标信息。因此,使用大量烟雾将物体包裹,使之无法获取目标位置,通常在紧急撤退情况下使用该方法,否则反而增加暴露风险。

(2)防红外线侦察

MQ-9无人机机载红外热成像设备在中远红外波段工作,探测灵敏高,温度越高的物体,越容易被探测。因此,对防红外线侦察时,应处理好热源辐射,减小与周围地形地物的温度差。主要采取以下方法。

1) 防红外线材料使用

采用普通材料的遮蔽物不能有效阻隔目标热辐射,物体与周围环境有很大温度差,尤其是在夜间活动的地面车辆和人员很容易暴露,在对付红外线探测时,主要使用防红外材料对物体进行遮蔽和覆盖,减少热辐射暴露;

2) 防红外线涂料涂装

对于一些大型固定和移动目标,不能有效采用防红外线材料进行遮盖和伪装时,需在物体表面涂覆特殊涂料,降低与地面之间的温度差。

防雷达侦察

防雷达侦察可以采用以下手段。

(1)雷达干扰

对合成孔径雷达实施干扰前,必须搜集到雷达的中心频率、带宽等基本信息,信息搜集完成后,再把噪声信号加入雷达信号中,然后采用大功率干扰器,发射相干干扰信号,破坏影像分辨率;

(2)角反射器布设

雷达波对金属材质的回波强度比其他材质大,在侦察影像上的反映特征明显,在需要保护的物体周围布设角反射器后,雷达波照射到角反射器,反射金属回波,在影像上会形成较强回波特征,改变了目标原有形状特征;

(3)同材质假目标使用

防光电侦察主要通过制造与真实物体外形和色调一样的假目标来迷惑对方,而雷达侦察不同材质的目标,会收到不同的回波信息。因此,要尽量避免使用充气式、泡沫式和木质的假目标,要使用与目标相似的材质,才能使雷达收到与目标类似的回波信息;

(4)地形、地物遮蔽效果

MQ-9采用倾斜方式成像,地面突出物会阻碍雷达波的传播,在影像上会形成雷达阴影,因此可以将物体部署在山坡底部或者突出的建筑物底部,有效利用雷达盲区隐藏目标,实现遮蔽效果。此外,还可利用地物遮蔽目标,由于KU波段雷达波无法穿透茂密的植被,将物体隐藏在茂密的植被下面,在影像上呈现的是植被反射回波信息。

防精确打击

MQ-9无人机挂载的导弹均采用半主动激光制导,打击地面目标前,需要使用激光指示器持续照射目标,根据反射回来的激光束引导导弹调整方向打击地面目标,防MQ-9精确打击主要采取以下方案。

(1)激光干扰

利用激光干扰设备产生或转发相同频率及编码的激光,并使用较大功率发射,有效欺骗激光导引头。激光干扰分为应答式和转发式两种方式,采用应答式干扰器接受激光后,产生与之相同的激光,再将其功率放大并发射,转发式干扰器的工作过程是,将接受到的激光功率放大后,使用激光干扰器转发出去;

(2)烟幕遮蔽

烟雾一方面能有效散射和吸收激光,使激光不能穿透烟雾照射目标,无法引导导弹精准命中目标;另一方面,使用烟幕可以遮蔽物体,避免暴露目标位置信息;

(3)大幅机动摆脱

这种方法适用于可机动的地面物体,无人机攻击移动物体时必须持续照射,能够自动跟踪定位慢速移动物体,但是对高速移动的物体,可能会因物体运动速度太快而无法定位。因此,在地面防无人机精确打击,尽量采用高速机动方式摆脱无人机打击。今年初,美军使用MQ-9无人机袭杀了伊朗高级指挥官苏莱曼尼,在面对第一次攻击时,车辆摆脱了第一枚导弹,并直线加速向前行驶,但仍被再次发射的导弹击中,从该战例中可以看出,地面高速运动的目标可以摆脱无人机追踪,但若只是简单地线性加速,不使用大幅度转向、停顿等方式,依然难逃厄运。

启示

干扰技术深入研究

无人机虽然拥有强大的侦察能力,但导航系统和指挥控制链路易被干扰,一旦这些系统被干扰,无人机就会变成“无头苍蝇”,失去大部分作战能力,在进行反侦察的同时,可以采用干扰手段,对无人机导航及控制链路实施电子干扰反制。

物体伪装材质选用正确

对地面物体进行伪装防护时,不仅外表要相似,更要注重材质选用。有些假目标采用充气式和木质材质,在外形上能够有效防止光学侦察,但对于合成孔径雷达侦察,这些材质的回波特征与真实目标并不相同,不能实现有效防御,物体只会被轻易识破。因此,在对地面物体防护时,必须选用与真实目标相似的材料制作假目标,使“里”与“外”结合,方能隐真示假。

防护方法加快更新

目前,对物体的防护方法多是应对传统的光学侦察,在长期的实际运用中取得了一定效果。随着侦察设备技术不断提升,传统手段已难以有效防护目标,必须寻求新的主动防护方法,采用激光武器主动攻击侦察设备,化“被动”为“主动”。

智能化战争正在加速到来,无人机已成为一支重要的参战力量,与传统有人驾驶侦察机和卫星侦察相比,其不仅能获取侦察影像,还能动态监视物体并发动进攻。当前,我们对反外军无人机侦察方法实践经验不足,对防无人机精确打击研究也不够深入,随着我周边安全形势不断严峻,须加强反无人机侦察、防打击手段和方法研究,捍卫我重要目标安全。■

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