劉獻偉 陳虎林 李飛

摘要：針對智能時代新的無人集群作戰(zhàn)樣式，分析了傳統(tǒng)精確制導彈藥的應對困局，提出新的網彈應對方案，給出網彈反制技術的結構組成、制導與控制、關鍵技術和典型作戰(zhàn)場景，并對其優(yōu)缺點和更廣泛的應用予以描述，對開展相關研究工作給出了建議。

關鍵詞：智能時代;無人集群;反制技術;網彈

中圖分類號：TJ760;TP18文獻標識碼：A文章編號：1673-5048（2019）01-0070-06[SQ0]

0引言

武器裝備的信息化、網絡化、智能化催生出了無人集群新戰(zhàn)法，世界各軍事強國均出臺了自己的研發(fā)和反制路線圖，無人集群新戰(zhàn)法不僅將改變空戰(zhàn)的游戲規(guī)則，也給現有的航空兵器帶來了全新的威脅和挑戰(zhàn)，智能無人時代的新攻防已然成為當下的軍事技術研究熱點。從目前的公開資料中可以看出，美、俄、歐就未來的無人攻防對抗正在全面布局并系統(tǒng)開展大量實質性的工程項目驗證研究，有些技術方案頗具前瞻性和顛覆性，必須引起高度重視。本文嘗試對無人集群式新戰(zhàn)法的威脅和反制特點進行描述，在前期情報分析和專利研究的基礎上著重對飛網反制技術進行剖析，力圖給出較為完整的網彈反制方案。

1無人集群戰(zhàn)法概述

早在2000年，DARPA就曾借鑒螞蟻信息素交互行為，開展過無人機集群的空戰(zhàn)仿真研究，最近幾年美軍的集群項目包括2014年4月美國海軍研究局發(fā)起的低成本無人機集群技術（LOCUST）項目，2015年9月DARPA發(fā)布的小精靈（Gremlins）項目，2016年美國空軍發(fā)布的首份小型無人機系統(tǒng)（SUAS）發(fā)展路線圖，美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室與空軍聯(lián)合開展的微型無人機高速發(fā)射演示項目，美國空軍研究實驗室（AFRL）提出的“忠誠僚機”項目，美國海軍研究辦公室（ONR）提出的“低成本無人機集群技術”項目，與之配套的支撐項目包括DARPA的拒止環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項目，DARPA的集群挑戰(zhàn)（SwarmChallenge）計劃，DARPA的分布式作戰(zhàn)管理（DBM）項目等[1]。

無人集群戰(zhàn)法是由運載飛行器將眾多的小型無人機運抵戰(zhàn)區(qū)釋放，這些“蜂群”無人機基本采用價格低廉的模塊化結構，可以快速進行戰(zhàn)時補損，各單元之間通過信息網絡智能組網，分別攜帶偵察、感知、干擾、壓制、攻擊、反輻射、電子病毒等有效載荷以遂行不同的作戰(zhàn)任務，甚至可以進行回收。隨著人工智能技術的突破和應用，無人“蜂群”具有了一定的自主感知和態(tài)勢判斷能力，可以采用無人-有人協(xié)同或機-機自主協(xié)同方式執(zhí)行壓制/摧毀、偵察/打擊、探測/分享、干擾/支援等對陸、對空多項作戰(zhàn)任務。其作戰(zhàn)示意圖如圖1所示。

無人集群以網間通信為基礎，各個單元之間可以實時共享數據，對單元的增減和實時戰(zhàn)損表現出巨大的彈性和包容性，這種智能分布式的特點使其不僅可以很好地完成既定的指令任務，也可以在復雜的環(huán)境中自主完成攻擊規(guī)劃。其主要作戰(zhàn)特點包括：因其數量眾多集群分布而實現的動態(tài)聚能以量取勝優(yōu)勢;采用網間智能鏈路技術實現的分布式探測與攻擊能力;成本低廉帶來的非對稱效益;高抗毀傷性形成的飽和攻擊和多次打擊能力;有人-無人協(xié)同組合帶來的靈活機動戰(zhàn)法多樣等[1]。

2傳統(tǒng)精確制導武器的應對困境

2.1耗不起

集群式無人機具有顯著的小型化和低成本的特點。美軍甚至有將增材制造技術配發(fā)于班排級應用在戰(zhàn)時補損的提案和探索，戰(zhàn)時僅需配置必要的關鍵航材器件，在基本的作戰(zhàn)單位就可以完成無人彈藥的準備、測試、放飛和補損，其相對簡單的產品構成也使得模塊化工業(yè)量產成為可能。為了應對這樣極低成本的小型目標，如果使用傳統(tǒng)精準制導的地空導彈、空空導彈等高價值武器，其效果無異于“高射炮打蚊子”，無論是裝備數量還是經濟成本都將難以承受。

2.2看不見

集群式無人機是典型的低空慢速小目標（“低小慢”），其紅外和雷達輻射特征極低，并且大量采用紅外隱身和雷達隱身技術，對低小慢類目標的探測和跟蹤需要依靠多種模式各種類別傳感器所構成的信息網絡體系，相對小功率和模式單一的彈載傳感器在低小慢目標面前就顯得力不從心。

依靠強大的地基、空基、天基傳感器所構成的探測跟蹤網絡來獲取目標信息，聚焦于攔截和毀傷等執(zhí)行功能是攻擊低小慢類目標的彈藥需要重點研究的課題。

2.3探不到

傳統(tǒng)精確制導彈藥受限于其制導精度和殺傷半徑（10m量級），必須采用引戰(zhàn)配合來精確探知彈目的交會情況進而實施精準打擊，無人集群目標的小體積特征無疑極大地增加了引信系統(tǒng)的感知難度，給引信系統(tǒng)的適應性設計帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2.4打不著

無人集群目標的小尺寸特征同樣給傳統(tǒng)精確制導彈藥的毀傷效果帶來極大困擾，由于其型體和傳統(tǒng)攻擊目標相比存在量級上的變化，桿條式或破片式殺傷單元幾乎不能對其造成有效的毀傷。

3反制技術發(fā)展

航空兵器2019年第26卷第1期

劉獻偉，等：一網打盡——無人集群時代的新攻防

目前，無人集群戰(zhàn)法的攻防對抗是各國軍事技術研究的一個熱點。國內外也有大量的技術研究文章見諸報端[3-5]。自2002年以來，美國國防情報局每年都要秘密地進行1次名為“黑色飛鏢”的反無人機試驗[6]，國內也在2018年舉辦了“無人爭鋒”智能無人機集群系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽和“無形截擊-2018”反無人機挑戰(zhàn)賽。綜合來看，目前的無人機反制技術一般分為軟殺傷和硬殺傷兩種，基本的反制方案包括鏈路控制類和干擾阻斷類。一是通過阻截或改變鏈路傳輸代碼實現對無人機的反控制，或者通過定向大功率微波干擾、聲波干擾等以切斷無人機控制指令和定位信息，迫使其自降;二是物理殺傷直接摧毀類，主要是利用導彈、激光武器、微波武器、格斗型無人機以及常規(guī)火力、生物攔截方式等手段直接對來犯無人機實施物理摧毀[3]。

4網彈攔截方案

對傳統(tǒng)精確制導彈藥而言，制導側或者殺傷側的變化都會給武器的綜合性能帶來巨大影響，制導精度的極致提高將使得動能碰撞殺傷模式成為可能，但無疑會帶來成本和研發(fā)難度的急劇增加;殺傷半徑的革命性擴增則可大大降低對于制導精度和引戰(zhàn)精度的需求，甚至可以僅僅借助于鏈路指令來實現彈目交會而拋棄原有的傳感器和引戰(zhàn)探測，進而在保持毀傷效能基本不變的條件下實現低成本化。在全新的無人集群攻防對抗方面，后者顯然是一個值得大力研究的防御方向和反制策略。其綜合效能演變如圖2所示。

采用“網幕”型攔截方式作為大范圍的面殺傷單元是一種現實可行的技術路線。“網幕”型武器啟動后，可在較大的空間內分散形成網幕狀的攔截結構，其影響半徑將是傳統(tǒng)精確制導武器高爆戰(zhàn)斗部殺傷半徑的10倍，大大降低對于制導精度和引戰(zhàn)探測精度的要求，甚至可以拋棄導引頭和引信組件，直接采用體系鏈路指令作為制導信息來源，亦可通過加裝定位元件和雙向鏈路實現彈道規(guī)劃，從而大大降低產品成本，并成功規(guī)避“耗不起、看不見、探不到、打不著”的風險，為反制集群無人目標提供可行的技術方案。

幾年前，美國DARPA曾評估過一種小型空中防御概念武器，其泡沫或網罩從管型發(fā)射裝置中噴射而出，網罩由導電碳纖維編制而成，能夠使無人機的通訊系統(tǒng)失靈，泡沫可將無人飛行器包裹，從而導致無人飛行器失靈墜落。俄羅斯的SkyWall100小型無人機攔截系統(tǒng)也屬于這一類武器，其作用范圍為100m，由肩扛式發(fā)射筒和攔截網罩、降落傘組成，攔截網利用壓縮氣體驅動發(fā)射后在空中形成大覆蓋面，包裹目標無人機使其失去動力，并利用降落傘使其著陸[3]。

國內航天長峰公司的“天網一號”為車載四連裝平臺，戰(zhàn)斗部為直徑3m的高密度飛網，采用無煙小當量火藥發(fā)射，射程400m，適合在城市環(huán)境中使用[3，7]，其產品外形如圖3所示。

另一種網捕方式為懸掛攔截網方案，法國、日本和韓國均開展過類似研究，即使用較大無人機掛網的堅韌網格來破壞入侵無人機的螺旋槳[3，7]，如圖4所示。

盡管上述研究方向偏重于城市警用級別的安保防恐，但其采用“網幕”作為毀傷攔截單元的思路卻和反制無人集群時低成本大范圍殺傷的需求高度契合，如果將“網幕”方案提高至戰(zhàn)術導彈級別，即將傳統(tǒng)制導彈藥和“網幕”毀傷方案結合，采用“網彈”作為應對無人集群目標的一種形式，則無疑將在反制技術方面獲得極大的豐富和完善。

4.1網彈組成

網彈由衛(wèi)星定位、飛行控制組件、飛網、發(fā)動機、舵機、雙向數據鏈等組成。衛(wèi)星天線放置在頭部的透波陶瓷減阻整流罩內，數據鏈天線設置在彈體尾部實現雙向通信。其結構組成如圖5所示。

和傳統(tǒng)精確制導導彈相比，網彈不含導引頭、高精度慣測、引信、安保機構和高爆戰(zhàn)斗部等，其大部分彈體都用來容納飛網，以期獲得盡可能大范圍的空間網幕效果。由于不再包含上述價格成本占比極高的昂貴組件，網彈的成本價格可以大幅降低，可靠性大幅提高，和傳統(tǒng)精確制導彈藥高低搭配，進而解決“耗得起”的問題。

4.2制導與控制

網彈的核心優(yōu)勢在于其可以實現大范圍的空間網幕毀傷，因此大大降低了對于制導精度和引信探測精度的壓力，僅僅通過體系鏈路指令所獲得的制導信息就已經可以滿足控制飛行和交會攻擊的需求，依靠體系強大傳感器的探測能力去發(fā)現和識別目標，解決了“看不見、探不到”的難題。同時，網彈可以通過簡易慣測+衛(wèi)星定位組合實現自身空間位置和姿態(tài)的解算，并通過雙向數據鏈回傳自身信息給體系網絡云端，從而實現彈目相對位置和運動關系的實時獲取，依靠特定的制導率毀傷目標。

網彈的制導與控制原理框圖如圖6所示。

4.3飛網殺傷效能

網艙由殼體、拋離口蓋、引導傘、飛網、爆炸螺栓、切割器等組成。在交會階段啟動后，爆炸螺栓起爆，拋離口蓋將引導傘拉出，具有飛翼截面的引導傘在導彈末速的動能牽引下產生升力，迅速將飛網擴展開，從而形成一個巨大的網狀結構。飛網展開過程如圖7所示。

和前文所述“網捕”類型的拋網方案不同，網彈采用類似“風箏”的拉升方案，其飛網和彈體結構始終固連，彈體飛行末速所提供的動能就是飛網展開的原動力。

飛網采用超高強度、超高彈性、超強吸能的復合纖維絲束編制而成，隨彈體旋轉飛行過程中形成一條大范圍的“密不透風”的攔截和清理走廊，從而解決“打不著”的難題。目標觸網后，和飛網固連的彈體和引導裝置將發(fā)生無規(guī)則的混亂運動，對目標進行纏繞、碰撞，產生氣動阻力，破壞其機體，嚴重影響其操控性并產生阻力，使其無法實現正常飛行進而自行墜毀。飛網對目標的攔截毀傷仿真效果如圖8所示。

傳統(tǒng)精確制導彈藥依靠戰(zhàn)斗部爆炸后的爆轟波和高速飛散的破片桿條的動能實現對目標的殺傷，由于無法實現彈目碰撞，導彈自身的飛行動能對目標的毀傷基本沒有貢獻，這毫無疑問是一個巨大的浪費。而網彈的毀傷模式本質上是一種動能攔截技術，只是將導彈飛行動能在空間上進行了均勻分布和連續(xù)延展，進而規(guī)避了碰撞殺傷所需的極高制導精度。飛網牽一發(fā)而動全身，在對觸網物體的攔截中，彈體飛行動能的利用率可達到100%，毀傷效能極高。

飛網式戰(zhàn)斗部及其攔截毀傷效果具有最廣泛的移植性和優(yōu)良的適應性，被飛網纏繞、撞擊和增加氣動阻力對任何飛行器而言都是噩夢一般的存在。飛網式戰(zhàn)斗部可以方便地實現炮射、空射和地面發(fā)射等，并充分利用其自身的雙向鏈路高度融合于體系信息網絡中，從而在體系的統(tǒng)一調配下最大限度地發(fā)揮網彈的殺傷效能。

另外，敵艦屢屢闖入我國12海里領海的熱點事件對國家榮譽造成嚴重傷害，構建切實有效的軟殺傷威懾手段迫在眉睫，網彈所研究的超高強度、超高彈性飛網，顯然是艦艇螺旋槳推進器的天然克星。

5典型應用場景

智能無人集群時代的對抗一定是體系-體系的對抗，攻防雙方均是基于目標單元來分布協(xié)同智能配置火力單元，這是一個將探測-識別-跟蹤-毀傷任務高度分工合作化的復雜戰(zhàn)場環(huán)境。圖9顯示了典型的反制無人集群目標的作戰(zhàn)場景。當體系搜索傳感器（地基、空基和天基雷達）探測和識別到來襲目標后，體系指揮系統(tǒng)發(fā)出跟蹤制導指令;目標截獲后，在體系指揮系統(tǒng)的統(tǒng)一調配下，各火力單元開機;網彈發(fā)射后，通過雙向數據鏈接受體系指令發(fā)出的目標信息和制導控制命令，并將自身的位置和相關信息回傳，在接力指令的協(xié)同導引下與目標交會;最終啟動飛網攔截殺傷目標。在上述作戰(zhàn)體系中，廉價的網彈可以作為主要的火力單元進行大量的發(fā)射以執(zhí)行攔截任務，并和其他激光武器、微波武器、以及精確制導高價值彈藥協(xié)同配合，完成對無人集群目標的反制作戰(zhàn)。

6關鍵技術

為了承受目標的高速沖擊，飛網需要創(chuàng)新研制高強高彈的新型復合纖維材料或者特殊的結構設計和運動方式，同時，飛網的形狀、網格布局、展開、旋轉與纏繞的模式、評估與驗證技術等都需要進行全新的研究。

另一方面，網彈高度依賴于體系傳感器具備的強大探測和信息獲取能力，要求系統(tǒng)能夠對目標軌跡進行快速計算和預測，準確計算攻擊彈道和展開時間，同時，網彈高度依賴于數據鏈路以融入體系來實現集群協(xié)同作戰(zhàn)，這是全新的交會模式和協(xié)同配合策略，需要進行深入研究。

7優(yōu)缺點

豐富體系：將飛網殺傷技術應用于戰(zhàn)術導彈，引入新的空戰(zhàn)模式，和激光武器、微波武器、精確制導彈藥等高低搭配，互補兼顧，極大地豐富和完善了作戰(zhàn)體系。

新型殺傷：殺傷半徑大，滯空時間長，充分利用彈體動能，可以保持長時間、長距離的殺傷走廊，大幅度提高攔截和凈空效能。

成本低廉：不含導引頭、引信系統(tǒng)和高爆戰(zhàn)斗部，成本大幅降低。

抗干擾：天然具有優(yōu)良的抗干擾性能，依靠地面強大的信息網絡，形成相對封閉的制導控制系統(tǒng)，對各種復雜電磁環(huán)境和紅外干擾具有天然優(yōu)良的適應能力;對拖曳式干擾具有天然的殺傷作用。

模塊化適配：飛網式戰(zhàn)斗部采用標準模塊化接口，具有廣泛的移植性和適應性。

安全可靠：只有在高速氣動力作用下方可展開，確保了地面勤務處理的安全性;構成簡單，工作可靠，可以大幅減少產品使用過程中的質量問題。

由于沒有包含自主導引系統(tǒng)，網彈不再具備自主尋的功能，必須完全依靠信息網絡和通信鏈路來執(zhí)行任務，這就限制了網彈只能在信息網絡覆蓋的區(qū)域使用，并且對信息傳輸和鏈路對接的安全性和抗干擾性存在著較高的要求和依賴。

8結束語

攻與防是一對永恒演變的矛盾，集成與分工也需因時而變，在即將到來的智能新時代，無人集群作戰(zhàn)和無人機反制作戰(zhàn)都將是未來戰(zhàn)場的重要作戰(zhàn)型式，傳統(tǒng)高度集成和單一平臺的精確制導彈藥必然要因應巨變，開啟一場全新的革命。網彈是構建反無人機技術體系和反無人機武器裝備發(fā)展的必然，其提供了一種新的反制方案，應盡快對其展開研究，突破關鍵技術，從理論上和技術上對其進行設計評估和試驗驗證，并完成體系作戰(zhàn)的系統(tǒng)研究和技術儲備。這些工作都將為未來的應用打下良好基礎。

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