中國無人機的作戰任務
現代戰爭是高科技、全方位的立體戰。從戰爭的開始到結束,電
子戰 都時刻存在着。基於此,也有人稱現代戰爭為"四維戰"(海、陸
、空、電子戰)。 海灣戰爭充分體現了現代戰爭的特點,而被當作為
現代戰爭的典型戰例。 在未來的電子戰中,無人機必將起到非常重
要的作用。
一、無人機在電子戰中的任務
1.無人機的結構及特點
無人機系統大體上由無人機載體、地面站設備(無線電控制,任
務控制,發射 等起降裝置)以及有效載荷三部分組成。
無人機作為電子戰的平台或電子戰武器,具有極大的潛力,與載
人飛機相比, 無人機具有許多優勢:首先,成本低,效費比好,而
且使用和維護費用低;
第二,可深入到敵軍軍事要地上空實施偵察干擾、引導、攻擊等
;
第三,生存力強,無人機廣泛採用塑料玻璃纖維和其他透波材料
,雷達有效反射 面積小;
第四,機動性好,不要求有專門設備的機場起降,且對起降場地
要求低;
第五,無人機可多次使用,而一般導彈或反輻射武器只能進行一
次性攻擊。 但無人機也有不足之處:活動範圍有限,處理意外情況
的靈活性較差,易受敵方干擾, 全天候性能、載荷能力等方面都遠
不如有人駕駛飛機。
2.無人機在電子戰中的任務
無人機在電子戰中的任務歸納起來有三項:
一是電子支援,接收敵方雷達和通信信號,對發射機定位,以便
及時採取行動, 所採取的行動應該包括干擾,為躲避攻擊而採取的
機動、阻撓敵方武器的攻擊, 以及為攻擊敵設施進行指揮等;
二是電子進攻,電子進攻的目的是使敵方不能有效地使用電子設
施,集中包括 電子干擾、反輻射武器、飛行炸彈等;
三是電子防護,這是電子戰的防禦部分,包含電磁抗干擾、電磁
輻射控制等。
(1)電子支援
電子支援在電子戰中面臨的最大問題是對被遮擋隱蔽的敵發射機
的截獲和定位。 一部位於地面的偵察接收機,由於地物(如山脊)的
遮擋,信號的衰減是很大的 (約80dB或更大)。當一部偵察接收機距
離阻擋地物比發射機遠時,它所接收的 信號衰減為刀刃衍射係數,
該係數是距離與阻擋物高度之比的函數。
採用無人機載電子支援接收機,能向目標發射機靠近俯瞰地形地
物或繞到地物 後面而達到視線接收,從而可以降低接收機的靈敏度
。這就使無人機電子支援得到 兩項重要的優越性能,它可以比遠距
離載人系統使用更小型或低效率的天線; 第系統可在更寬的帶寬上
工作,這是因為通常接收機的靈敏度與其帶寬成反比。 由於對重要
威脅信號的截獲概率往往是接收機帶寬的函數,因此無人機系統的
總效能在帶寬加大時會大大增強。
(2)無人機定位
電子支援系統的重要特點之一是能對敵方輻射源定位,並且往往
對其定位精度 要求很高。但是載人系統必須遠離被定位的輻射源,
這是對載人系統的極大的挑戰。
無人機系統有兩個非常明顯的優點。第一,它可以運動到進行90
°方向測量的 位置,這需要進行爬升或側向運動來避開地形障礙;
第二,無人機系統可以接近被 指定的輻射源,這樣就允許採用較低
精度的定位技術獲得更高的定位精度。
(3)無人機的有效載荷
所謂有效載荷,一般是指機身、燃料和發動機之外的由無人機攜
帶到空中的各種 設備。有效載荷的設計受重量、體積、電源和成本
等因素制約。有效載荷大約可分為 四大類:殺傷性載荷、非殺傷載
荷、本身載荷和輔助性載荷。
1殺傷性載荷
作為電子進攻的內容之一,無人機無論是作為一種飛行炸彈,還
是作為一種發射 平台,其載荷所具有的單一最終目的就是破壞敵人
的輻射源。我國於1988年4月12日 曾用一架"長虹"硬殺傷無人機成功
地完成壓制雷達功能的試驗。"長虹"無人機發射後, 能夠在空中等
待,直到截獲到某個特定的雷達輻射源為止,然後以尋的雷達波束的
方法把炸藥戰鬥部運載到目標,達到破壞敵目標的目的。
2本身載荷
所謂本身載荷指的是整個飛行器作為有效載荷使用。如把無人機
作為靶機使用。 在無人機電子戰中,無人機作為各種誘餌也屬於本
身載荷一類。無人機由母機發射, 具有足夠的雷達反射面積和機動
能力,迷惑敵雷達,使其注意力集中在無人機上面。 同樣,為了完
成這類任務,可對誘餌無人機做特殊設計,或安裝某些裝置,以增大
雷達反射面積。
3輔助性載荷
沒有輔助性載荷,無人機就不能飛,或者即使能飛,它也不知方
向與目的。這些 載荷包括各種操縱傳感器、通信系統、電源、機械
裝置等。現代無人機帶有種類齊全的 傳感器,能把諸如飛行高度、
姿態、速度、油料消耗等各種參數發往地南控制站。機上 傳感器的
輸出信息和收集的電子情報也通過下行通信線路傳到地面控制站。在
地面控制站 必須把更新任務的指令、飛行方向、飛行器位置,以及
各種指揮功能發往飛行器。這些 數據由通信線路傳輸,通信線路必
須儘可能保密和抗干擾。
4非殺傷性載荷
各種無源裝置,特別是各種傳感器,代表了非殺傷性載荷的絕大
部分,有源裝置和 投擲式設備也包括在這類載荷中。有源裝置的特
點是輻射能量,通常是電磁能。這類 輻射包括各種形式的雷達、干
擾、目標指示、測距、通信和數據傳輸的中繼轉發。
二、無人機系統面臨的威脅
由於無人機系統由兩個都產生電磁輻射的部分--地面站和無人駕
駛飛行器組成, 所以面臨着電子對抗環境的威脅,這種威脅可分為
相應的兩個部分。
1.地面站面臨反輻射武器系統的攻擊
地面站產生電磁輻射基於以下兩個原因:
(1)傳統的應答式測距要求地面站進行電磁輻射;
(2)即便採用無源定位技術,定位時不再產生輻射,但在大多數
場合,無人機在 戰場上執行任務過程中完全不進行地面遙控的戰術
機動是難以想象的,所以當為發送 遙控指令到無人機時,地面站必
定產生輻射。由於地面站多為固定目標,所以一旦為 反輻射武器系
統瞄準,特別是當反輻射導彈採用被動雷達尋的加捷聯慣導的複合
制導體時,地面站很難不被摧毀。
2.無人駕駛飛行器面臨反輻射武器系統的攻擊
因為在許多情況下,要求實時傳輸偵察圖像、遙測數據及定位信
息,故無人機 向地面站的電磁輻射是不可避免的,因而也會成為反輻
射武器系統的攻擊目標。
三、提高無人機戰場生存能力的戰術與技術途徑
1.地面站降低電磁輻射的措施
(1)採用無源定位技術
為克服GPS無源定位技術存在的受制於人、易受干擾等問題,可
採用協作目標 無源定位技術。該辦法的核心是將無人機上的時鐘與
地面站的時鐘在地面預先對準 (同步),而無人機在飛行過程中不斷
地向地面輻射單程測距脈衝,其高度數據由 無人機高度傳感器給出
,並經下行射頻信號傳至地面站,地面站的定向系統同時 跟蹤無人
機的電波輻射得到方位數據。因此,地面站不需任何輻射即可獲得斜
距、 高度、和方位角,從而實現對無人機(當機載攝象機鏡頭垂直安
裝時也就是對地面 所攝目標)的無源定位。
由於這種無源定位方法完全是自主式的,且定位時無人機上只用
發射機而無 接收機,故干擾對定位無影響。
(2)採用擴頻遙控技術
首先從遙控角度講,因為在大多數需要戰術機動的場合,從開始
遙控到完成 機動的時間約為秒級,故遙控指令的速率約為1kb/s量級
已足夠使用。由於遙控 指令碼速率低,故機載遙控接收機的帶寬可
以做得很窄,從而具有較高的靈敏度。 這樣即可採用減小地面遙控
指令發射機的發射功率的措施來降低電磁輻射。另外, 在條件允許
的情況下,還可通過降低天線副瓣輻射、多站組網、誘騙站等雷達
反輻射導彈技術降低地面站的截獲概率。
2.無人機抗反幅射武器攻擊的措施
首先,當無人機採用發射控制技術,即使發射停止時間大於工作
時間幾倍, 就可使反輻射導彈得不到足夠的數據難以保持實時地高
精度跟蹤,而且從偵察 角度講,只要正確選擇無人機向地面站發送
偵察圖像及數據的時間占空比 (即發射停止與工作時間比),攝象
機視角及飛行速度,並在地面站對偵察圖像、 航跡點進行存儲(在多
媒體微機上不難實現),就可保證對目標區域的覆蓋而不出現 空隙。
其次,由於反輻射導彈彈體直徑一般為20~40cm,最大不超過1m
,因而 無法安裝大口徑天線,工作頻段難以覆蓋甚高頻以下頻段。
因此儘可能將無人機 發射偵察圖像及數據的載頻選在甚高頻以下頻
段,使得反輻射導彈難以實現精確 跟蹤。
另外,可在地面站上設置遙控開關功能,當無人機在敵方目標上
空執行任務時, 可選在適當時間關閉遙控發射機,使敵方的反輻射
武器系統無法對地面站定位。 並在上行遙控指令中設置遙測開關指
令,這樣可在適當的時間關閉機載遙測 發射機(這種情況下無人機可
按預先設置的航線飛行),降低無人機的輻射以防止 無人機被敵方反
輻射武器系統跟蹤。
四、結論
(1)通過採用本文介紹的協作目標無源定位方法及擴頻遙控技術
可有效降低 地面站的電磁輻射,大大提高地面站的戰場生存能力;
(2)通過對無人機採用發射控制技術及地面站配合合作偵察圖像
存儲技術, 可降低反輻射導彈對無人機的跟蹤精度;
(3)通過將遙控指令載頻、偵察圖像和遙測定位數據載頻選在VHF
以下頻段, 使反輻射導彈定位(對地面站)、跟蹤(對運動無人機)精
度下降;
(4)通過在地面站上設置遙控開/關、遙測開/並的指令功能,可
在一定程度上 避免被反輻射導彈定位(對地面站)、跟蹤(對運動無人
機)。