“MQ-9“系列無人機包括MQ-9”死神、MQ-9A和MQ-9B“守衛者”,是美國上世紀90年代后期開始研制的一型中空航時多用途無人作戰飛機,2001年首飛成功,2007年入役美國空軍,屬于MQ-1“捕食者”無人機的放大升級版。該系列無人機性能先進,研究分析其情況具有重大理論和現實意義。
基本情況
2007年9月首次投入實戰以來,已有超過230架MQ-9系列無人機在美國及其盟國服役。為不斷滿足作戰使用需求,在無人機平臺航時、任務載荷類型以及無人機適航標準需求牽引下,MQ-9無人機系統不斷升級改造。
(一)機載平臺
隨著美國在全球各類軍事和反恐行動的不斷升級,美國空軍對MQ-9無人機續航能力需求不斷提升。通用原子公司區分三個階段,通過外掛副油箱、研發增程機翼以及設計機體載荷的方式,不斷提升MQ-9無人機續航能力。
第一階段,采用可現場改裝的增程設備套組,增裝兩個外掛副油箱,實現同時掛載副油箱和各類空地武器,還配備了酒精/水噴射系統(AWI),顯著縮短起飛滑跑距離,提高燃油使用效率,提升高海拔地區作業能力,最長續航時間由原有MQ-9無人機的27h增至33-35h。
第二階段,在MQ-9無人機平臺的基礎上安裝了全新設計的加長型機翼,使其翼展由20m增至24m,并增加翼梢小翼以進一步減小誘導阻力。該平臺具備更短起降距離,并結合機翼擾流板,提升精確著陸能力。加長的機翼同時內置了更大容量的機翼油箱和長短波射頻天線等機載設備。使得該平臺最長續航時間由MQ-9Block5無人機的27h提升至40h以上。
第三階段,通用原子公司對照一系列國際適航認證標準與潛在歐洲客戶共同完成了適航認證型MQ-9無人機關鍵設計(CDR),完成適航認證的MQ-9B無人機,最長續航時間超過40h,并可在非限制性空域飛行,平臺通過搭配不同類型任務載荷,實現不同系統功能。如圖3所示。
(二)任務載荷
MQ-9B無人機采用標準化接口和模塊化設計,攜帶多種先進載荷,用于對地面和海洋目標的探測、跟蹤與識別,并具備空中目標自主感知與規避能力,以滿足適航認證要求。
感知模塊。裝備了多光譜目標瞄準系統、猞猁多模式雷達、機載探測與防撞系統以及海洋監視雷達等多類型感知擦測系統。其中,多光譜目標瞄準系統集成可見光成像、紅外熱成像、激光測距、激光照射等多型傳感器,具備目標自動跟蹤與指示、目標照射與武器引導、多波段圖像融合顯示等功能,具備良好的遠程目標發現和識別能力,可提供高分辨率目標圖像和全動態視頻,能夠為激光制導炸彈和空地導彈提供目標指示和照射。猞猁多模式雷達是一種小型機載空地探測雷達,可提供穿透云雨、煙霧、沙塵等惡劣氣象條件的全天候監視能力,具有質量輕、體積小、分辨率高、應用模式多等特點。機載探測與防撞系統實現無人機對空中合作和非合作目標的自主探測與規避,賦予無人機飛行員與有人機飛行員類似的空中態勢感知能力。海洋監視雷達廣泛部署于各類小型海上巡邏平臺,顯著增強MQ-9B無人機的海洋態勢感知能力。
武器外掛。MQ-9B無人機除了能夠掛載GBU-12激光制導炸彈和AGM-114空地導彈,還可配備GBU-38聯合直接攻擊彈藥(JDAM)。該型炸彈具備發射后不管能力,可保證無人機在投放后迅速脫離交戰空域,并適用于惡劣天氣狀況,提升了無人機的戰場生存和作戰能力。
(三)地面控制站與情報處理系統
MQ-9B無人機系統除了先進的機載任務載荷,還配備了改進型地面控制站和相應的情報數據處理系統。系統采用滿足適航認證要求和減少操作人員需求的先進座艙地面控制站(ACGCS)。該站僅需1名飛行員,通過270°寬視角顯示屏和高分辨率圖像顯示,為飛行員提供充分的空中態勢感知能力。爪-3情報處理分析軟件是一種光電/紅外載荷、雷達載荷、激光測距與照射載荷等不同類型情報數據集成處理平臺。該平臺可實現飛行任務規劃、光電/雷達圖像綜合顯示、三維地圖與多任務情報圖像疊加分析、全動態視頻與無人機探測范圍協同顯示、動目標協同分析與定位、情報產品制備、情報數據庫管理等功能,實現多傳感器情報數據的融合分析與情報生成。
作戰局限
近年來MQ-9無人機在各局部戰場上發揮了舉足輕重的作用,特別是2020年美軍利用MQ-9無人機對伊朗革命衛隊高級指揮官蘇萊曼尼少將進行了精準狙殺活動,展現了其強大的作戰能力。但從裝備性能和任務載荷,遂行任務的外在條件分析來看,該系無人機也存在以下幾個方面的不足。 ? 智能化水平還不夠高。無人機絕大多數作戰樣式都在有人控制的情況下完成無人機OODA各環節。因此,“人”的因素在很大程度上決定了無人機的行動樣式和特點,也制約了無人機的無人化水平。 ?
自身防護能力有限。隱身性能較弱,飛行速度偏慢,飛行高度偏低,特別是在發射導彈時通常需要降低高度以兼顧導彈的射程,使其暴露在大部分地面防空武器的射程之內,在中東地區因自身事故或被敵方擊落的情況也時有發生,因此MQ-9系列無人機參與的現代戰爭中大部分為低強度、非對稱戰爭,對方的防空能力較弱,探測預警手段單一。
? 對測控及導航鏈路依賴程度高。測控鏈路是無人機的生命鏈和作戰效能發揮的保障鏈,無人機執行任務時高度依賴無線通信鏈路與地面站進行信息交互,從而實現圖像回傳,指令下發等功能,目前無人機的定位導航方式有慣性導航、衛星導航、視覺導航等,MQ-9無人機使用衛星導航+其他導航組合導航的方式。 ? 人員培訓、維修保障壓力較大。每架MQ-9無人機需配備一名飛行員和一名傳感器操作手,且對人員素質要求相對較高,隨著MQ-9系列無人機的快速發展,人才隊伍不足、作戰經驗不足的問題逐步顯現。同時無人機的作戰需要堅實的維修保障團隊,而現行的零配件不足、維修工具不匹配、經驗不足也是影響其作戰效能的重要方面。
啟示
反無人機作戰可將作戰流程分為預警、識別、應對三部分,在應對效果上大致分為探測、干擾、毀傷三個層次。根據無人機作戰樣式特點而采取針對性的探測和反制措施。如利用無人機作戰樣式的隱身性能弱、高度依賴通信鏈路的特點分別采用雷達、無線電偵測及紅外傳感器對其進行預警探測;利用無人機作戰的智能化水平不夠高、高度依賴通信鏈路和衛星導航的特點分別采用遙控指令欺騙、無線電干擾與導航誘騙對其進行軟殺傷;針對大型無人機根據探測識別系統提供的精準目指信息,綜合考慮成本因素,利用防空武器對其進行硬殺傷。 ? 綜合運用多種探測技術,提高跟蹤預警能力。單一探測技術存在探測率低、容易被欺騙等缺點。在實際運用中,通常綜合使用多種探測技術,以獲取更加有效、分層的探測能力,如使用電子傳感器探測并發現疑似無人機目標,再以光學傳感器鎖定并跟蹤,后續使用人工智能技術將偵獲的無人機數據與系統數據庫中的特征參數進行對比,實現目標型號鎖定、威脅程度分析等功能。 ?
采用干擾誘騙的方式,接管敵無人機。通過對無人機遙控數據鏈路大功率信號壓制和模擬無人機遙控信號進行指令欺騙,阻斷無人機的遙控數據鏈路,欺騙信號侵入無人機遙控指揮中樞進而控制無人機,干擾無人機戰場活動,引導己方火力打擊系統實施攻擊。 ? 采用硬殺傷武器,摧毀無人機。運用導彈、高炮、激光、榴霰彈、物理/生物捕捉等手段摧毀或捕捉無人機。對大型或中型無人機使用防空導彈或反導武器實施硬殺傷。運用非動能干擾系統,破壞無人機與操控人員之間的控制與通信鏈路或GPS信號,使其失去作戰能力。運用微波武器技術,對目標無人機定向發射大功率煩擾射頻信號,切斷無人機與操控者之間的通訊鏈路。運用高功率微波武器在數毫秒內燒毀無人機內部的電子元器件,使其喪失作戰能力。 ?
構建反無人機系統指控核心和標準。未來無人作戰不會是單打獨斗,一定是大型、中小型和微型同時應用的體系作戰模式。沒有單一的武器系統能夠完全對抗這種攻擊體系、單層武器防御不能適應多種作戰場景和提供足夠的殺傷概率,因此需要研發各種軟殺傷和硬殺傷武器,并在統一的指控系統協調下完成體系化攔截。以戰場指控系統為核心,構建一體化防空體系,使所有的武器實現與指控系統互聯,逐步強化多兵種協同,多手段融合理念,運用“電子偵察干擾+火力攔截+煙幕掩護”的新戰法。 ?
軟硬結合,構建五位一體的軍用無人機攔截體系。面對無人機成本不斷降低的新特點,電磁干擾不可靠、防空槍炮精度不高、防空導彈彈藥容量有限及較差的成本交換比等不利方面。一是要加大激光和微波類新概念武器的研制進展,激光和高功率必然成為未來反無人機的常規手段;二是作為保底手段的最可靠措施,防空導彈依舊是各國發展的重點,但降低防空導彈成本迫在眉睫,美國陸軍已要求承包商限價研制及交付其主導的防空體系中的防空彈藥;三是要構建軟硬結合、空地一體的反擊體系,形成以早期預警、電磁金鐘罩、防空硬殺傷、地面定向能和空中攻擊無人機組成的“五位一體”反擊敵無人機攔截體系。
編輯:黃飛
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