在二战中,敌人的高射炮比拦阻气球更令人担忧,美军在二战阵亡的22,951 名将士中,很多人都牺牲在高射炮火之下。为了提高生存几率,战斗机和轰炸机飞行员增加飞行高度并修改航线。
对于无人机威胁,我们还没有研发出成熟的对抗手段,但是定向能和动能截杀装置
具有眩盲或摧毁无人机的潜力。我们可以在己方飞机进入飞行路径前“发射”定向能,清除威胁,但这个选项可能造成附带毁伤而产生问题,故需慎重。为尽量降低附带毁伤,需要识别特定的威胁,然后选择合适的武器将其击毁。
发现并识别无人机威胁有多种方式,包括声音(听到转子声)、电子辐射、视觉(目视跟踪)、普通雷达、光探和测距(LIDAR)激光雷达,以及红外线。所有这些感应探测手段面临的挑战是,在探测隐形飞机,如机身很大、长69 x 高17 x 翼展172 英尺的B-2轰炸机时仅能发挥微弱的效果;如探测尺寸40X40 毫米的无人机会更加困难。
目前用于查找机场附近飞鸟和其他小型危险的程序可能有帮助,但是解决不了已经存在的无人机威胁,2016 年4 月17 日一架无人机与英国航空公司的727 客机相撞的事件就是例证。机场塔台控制人员通常使用双筒望远镜寻找在抵达和起飞走廊附近飞行的猛禽和其他小鸟,飞行员用无线电向其他飞行员发出附近有鸟的警告。但这些方法对于消除无人机威胁可能效果有限,因为无人机将具备躲避能力,且尺寸可能比鸟还小。一个百架无人机群——未来这整个无人机群的总成本可能只需1,000 美元——比单架无人机更显见,但是敌人可增加无人机之间的间距,即降低无人机群的密度,从而降低机群的视觉可探测性。交战一方还可能依据另一方的飞机形状及其最不容易被击中的姿态,来给自己的无人机编队,编成这样的飞行形状可能进一步加大视觉探测的难度。
四轴无人机飞行中,螺旋桨叶片和电动机会发出一种独特的尖利噪声,捕捉这种声音特征,人们可以开发出一种基于声学原理的侦测无人机手段。声波探测系统只需简单地记录被探测的声音,然后与数据库中的已知声音特征进行比较,并用多个地理定位来源进行识别。但是,无人机实验室总裁扎因·纳布拉斯(Zain Naboulsi)提到,虽然声波探测的确为多来源无人机探测系统增加一些价值——相对容易设计、使用和采购——但并不像其他无人机探测手段那么有效,主要受环境噪音影响和距离的限制。
电光传感器,通常指电视系统,目前作为很多武器系统探测和跟踪的必备手段,这包括战斗机上发射弹药所用的先进瞄准吊舱,如诺斯洛普·格鲁曼公司的“狙击手G-4”先进瞄准吊舱,也广泛用于空对地导弹,如雷声公司的空对地战术导弹“小牛AGM-65H/K”,并用于无人机杀手探测系统,如波音公司的小型激光武器系统。这些武器系统结合电荷耦合装置,产生高分辨率的数字图像。很多使用电光手段来进行探测的系统也具有红外跟踪能力,使电光传感器的能力进一步提高。
图1波音小型激光武器系统采用电光/ 红外探测技术跟踪无人机
红外探测手段也能帮助发现和跟踪无人机,不过无人机的热源比典型的飞机要小得多,要求探测系统的操作参数不同于标准集成红外搜索与跟踪侦察系统中所使用的参数。尽管如此,我们不应低估红外手段在侦测无人机中的应用潜力。例如,波音公司的小型激光武器系统就采用电光/ 红外探测技术在非恶劣天气环境中跟踪无人机。
电光/ 红外探测和跟踪无人机的做法严重受制于天气,不利的天气可极大降低其能力。固然,类似电荷耦合装置这样的先进电子探测技术比肉眼为强,但也受到云层、浓雾和烟雾的影响,无人机和飞机仍然能够在云层中飞行而不被发现。
雷达作为一种传感器,能发现无人机,但是许多传统雷达,如目前大多数F-16 战机装备的AN/APG-68 型雷达等,需要升级软件编码和处理能力。即使在升级后,这些老旧雷达发现无人机的成功几率也相对有限,因为无人机雷达截面小,多普勒回波很小,尤其是如果它们处于几乎静止状态,等候接近的目标时。此外,APG-68 雷达很难将目标从地面反射波或鸟中区分出来,就是说,有很多与无人机无关的假反射会影响雷达。如果F-16 将雷达升级到所建议的APG-83 可调机敏波束雷达(SABR)——即本文开篇作战情景中提及的有源电子扫描阵列雷达——那么这款传统战机至少有机会发现无人机。像SABR 这样的雷达,因为分辨率更高且频率机敏性更好,发现无人机的成功几率会高得多。
另一项可能有助于发现无人机的先进技术是LIDAR 即激光雷达,该技术具备发现空中物体的潜力,但仍需要等待关键的技术突破。23 LIDAR 能探测喷气式飞机的“排气尾迹中包含的碳氢化合物,精确到每百万份量级浓度,这可能是周围大气浓度的100 倍或以上。”美国空军研究实验室的新项目,称为“振动侦测战场探查”,研究如何使用激光测振仪技术来探测引擎振动或其他可供辨识的扰动。虽然无人机可能不像固定翼或大型遥驾飞机产生那样大的排气尾流,LIDAR技术仍有可能用于无人机侦测。LIDAR 也受到上述困扰电光/ 红外技术的环境制约,因为其波长很难穿透浓雾和厚云层。但是,LIDAR 能“看透”淡阴霾——前提是此阻碍环境的透光性不至恶劣到不允许光子返回感应源。现今人们虽然可能不了解LIDAR 原理,但已经从自动驾驶汽车及自适变巡航驾驶的使用中开始熟悉这种技术。
任何系统通讯——无论是无人机互相之间采用无线网络进行通讯,如上述海军研究生院研究项目所示,或者用无线电频率控制,如上述表中所列很多无人机系统所用——发射的信号都可被侦测。被动传感探测系统也可能用于搜索无人机的电磁发射,但其缺陷是,无法发现不发射电磁信号的无人机。不过近期的未来极可能开发出一种为发现这类静默无人机的自主化无人机,后者可自主发现目标,不需要等待目标发射电磁信号或要求从外部获得信息输入。
在讨论了以上各种系统的优缺点之后,我们期待着能研制出一种能把所有这些优点整合起来的系统。这样,在恶劣的天气,雷达和声音系统仍能提供输入;在晴朗的天气,所有的系统能通过合作辨识和跟踪目标,并通过地面或空中防御手段实施歼灭。就是说,发现无人机后,还需要有效的截杀手段将之消灭。下面将探讨运用定向能和动能手段打击无人机。