APP 无人机以“无人”对“有人”的非对称打击能力，已在事实上改变了现代战争的“游戏规则”。对于这个规则改变者，各国纷纷探索克制之法。微波武器由于其光速攻击、面杀伤能力强、效费比高等优点，将成为反制无人机及其集群的有效手段。
撰文 | 崔凯（中国空气动力学会 科学传播和普及工作委员会主任）
一架小型无人机悬停在巨大的以色列主战坦克“梅卡瓦”MK4上方，迅速释放所悬挂的RPG-7火箭弹。火箭弹在坦克最为脆弱的顶部爆炸，一瞬间，火光冲天，浓烟滚滚。
这是在2023年10月中旬曝出的一段视频【前往“返朴”观看】，显示了哈马斯无人机对以军“梅卡瓦”坦克的猎杀。该视频迅速在军迷中引发围观和惊诧。要知道，“梅卡瓦”MK4被誉为拥有世界最强生存能力的主战坦克，其装甲防护能力突出，还配备主动防御系统，能抵御反坦克导弹和大威力反坦克火箭筒的攻击。然而，它就这样被一架小型无人机轻而易举地破防了。
这个案例再次证明，在各类无人机俯视之下，包括主战坦克在内，地面重型装备的生存力愈发堪忧。
实际上，在近期包括俄乌冲突在内的几场局部战争中，无人机都已开始扮演愈来愈重要的角色。从实战效果看，无人机以“无人”对“有人”的非对称打击能力，已在事实上改变了现代战争的“游戏规则”。在此背景下，如何有效应对无人机的威胁，针对其特点发展相应的反制技术已经成为世界各国，特别是发达国家的首要发展方向之一。目前有多种无人机反制技术发展路线，其中微波武器以其显著特点，在无人机防御中独树一帜。
01
无人机如何改变现代战争
自上世纪九十年代海湾战争以来，以精确制导弹药为主要装备的精确打击模式逐渐成为现代战争的主导，并在伊拉克、阿富汗等多次局部战争中频繁使用。这种打击模式具有覆盖范围广、发射平台多样、攻击目标精准、智能化程度高等优势。但这种模式也存在较为明显的不足，包括只能实现点对点攻击、需体系协同、不适合攻击人口密集地区或巷战等。此外，精确制导武器价格高昂，单枚导弹价格往往动辄上百万美元，甚至千万美元以上，在大消耗战争中对交战方的经济支撑能力要求极高。
无人机的出现，对这一模式形成剧烈冲击。目前使用的无人机主要包括固定翼和旋翼无人机两类，具有携带方便、使用方式灵活、用途多样等特点。单兵使用的无人机一般仅有几公斤重，很容易放进作战背包并携带；同时还采用了先进的导航和定位系统，可以在复杂的环境中进行高精度的自主导航和定位。实战中，无人机可以携带小型导弹或炸弹进行攻击，其打击精度和威力都非常强大。同时，无人机还可以进行作战评估，即对敌人的战斗力、部署和行动进行侦察分析，为后续作战提供重要参考。
除作战能力十分突出外，无人机更大的优势在于其价格低廉。由于其单机设计结构简单，零部件通用化程度高，因此研发和制造成本都较低，如美军“郊狼”无人机，其机身大部分采用复合材料和模块化设计，单架成本仅1.5万美元。有些通过民用无人机改装而成的武器，其成本甚至可降至几百美元。
在此基础上，将一定数量的无人机集群使用，所形成的无人机“蜂群”则更为可怕。“蜂群”由多架智能化程度较高的低成本无人机组成，且执行任务时可以相互通信和相互协同，既可对多个目标同时打击，也可对单个高价值目标重复打击。由于具备数量优势，可以短时间内从多角度、多方向发起集群进攻，使敌方的防空反导系统探测、跟踪和拦截能力迅速饱和。“蜂群”无人机体积小，雷达信号特征小，难以被敌方探测发现，可以从战机、舰艇和车辆等多种平台快速发射，便于瞬时发起集中攻击，达到攻其不备、防不胜防的效果。
美军在测试无人机蜂群。
02
谁能克制无人机？
随着无人机及其蜂群系统作战模式逐渐成为未来战争的重要样式，发展有效的反制手段逐渐受到各国的高度重视。以美国为例，自2015年以来，美军日益重视反无人机系统的发展。2019至2021财政年度，平均每年投资约5亿美元。2023财政年度，美国国防部又花费6.68亿美元用于反无人机系统的研发，另外至少花费7800万美元用于采购。
反制无人机的过程主要可分为发现和打击两个阶段，即首先对目标无人机进行探测跟踪及预警，然后依据实际情况采取相应的毁伤手段进行打击。常用的毁伤手段包括：1）利用高炮、防空导弹进行硬杀伤，此手段虽然技术成熟度高，但成本也高；2）从地面或空中抛网利用物理捕捉的方式捕获无人机，此手段成本低且实施简单，但命中率低，且作用距离十分有限；3）利用格斗无人机对抗无人机具有精度高、附带毁伤小的特征，但技术成熟度相对较低，且一般只能实现点对点攻击，对于具有自修复能力的蜂群系统的杀伤力有限；4）利用高能激光武器直接杀伤目标，这种方式具有反应快、精度高、威力大的特点，但其效能发挥受目标材质和天气的影响较大，且应对数量庞大的蜂群时效果一般。
相比之下，正在发展中的微波武器可能成为无人机，特别是无人机蜂群的克星。微波武器是指配备高功率微波（High-Power Microwave, HPM）载荷的作战武器，可搭载于陆基、空基、海基、甚至弹基等多种平台。微波武器的毁伤原理与常见的微波炉类似，即不断发射电磁脉冲，通过无人机的后门（孔缝等）耦合扰乱无人机飞控系统，或通过前门（微波接收通道）耦合损伤无人机测控接收机，根据耦合能量大小致使无人机失控或受损。
相较于其他毁伤手段而言，微波武器在反无人机及其集群方面具有独特优势。
首先，它杀伤面积广，能同时对区域内的多个目标进行杀伤，且对导引系统精度要求不高。例如，由美国空军研究实验室开发的“战术高功率作战响应器”（THOR）反蜂群电磁武器，实测中可以一次性击落50架以上的无人机。
其二，攻击时间短，微波以光速传播，且能量密度高，在微秒量级内就可对目标造成损伤。例如美国Epirus公司于2020年推出的陆基“奥尼达斯”系统，在2021年2月的一次原型演示中，仅仅数分钟，就成功击落了所有66架无人机。
其三，微波波长相较于激光更长，对天气不敏感，可全天候使用。
最后，效费比超高，反制无人机作战时，仅需消耗电能，并且可以反复使用。
基于上述优势，高功率微波可以对无人机及其集群实现广域杀伤和高效对抗，已逐渐成为无人机的“克星”。
03
微波武器的研制现状
其实，微波武器并非为对抗无人机而生。其相关研究始于20世纪70年代，当时它主要被设计用于电子战，通过发射高功率微波干扰敌方通信系统，或毁伤其传感器和重要电子元件，对敌方实施电子干扰或损毁其电子设备。
微波武器的早期研究，主要集中在高功率微波源和高功率武器杀伤机理的探索；进入80年代后，相关理论研究取得突破性进展，装备研究也开始从实验室阶段转向实用化阶段；90年代，开始出现应用牵引的高功率微波研究项目；新世纪以来，逐渐向军用平台和进攻型武器的方向过渡。
这一领域的研究以美国的进展最为显著，他们采用的策略是在发展高功率微波技术的基础上，同步研制武器样机，并在试验场演示验证，甚至用于战场。如在海湾战争中，美军就利用“战斧”巡航导弹作为载弹平台投掷了试验型微波炸弹，在科索沃战争中再次用其对南联盟实施信息打击。
近年来，伴随无人机威胁不断增加，作为微波武器的重要分支之一，与反无人机或蜂群系统相关的研究项目不断增加，以下介绍部分重点项目：
“相位器” (Phaser) 高功率微波武器系统
“相位器”高功率微波武器系统。
“相位器”高功率微波武器系统由美国雷神公司开发，是用于反无人机等任务的柴油动力陆基微波武器系统。整个系统安装在20英尺高的集装箱上，在搜索雷达的引导下，可持续跟踪无人机目标所在的位置，过程中通过碟形天线定向发射高能微波，烧毁目标物内部的电子元件。在2013年9-10月，美陆军在俄克拉荷马州锡尔堡，成功使用这一系统进行了拦截小型无人机目标的防空试验。
战术高功率微波作战响应器（THOR）
“战术高功率作战响应器”系统。
“战术高功率作战响应器”由美国空军研究实验室、BAE系统公司、Leidos公司以及VerusResearch公司联合开发，旨在发展新型的空军基地反蜂群威胁武器。
2021年2月，美国陆军快速能力和关键技术办公室签署了THOR计划，将与美国空军进行合作，期望在2024年左右提供火力防护高功率微波系统，并可供一个排装备。2021年7月，美国空军研究实验室透露了开发新的高功率微波武器系统原型计划，新系统被称为Mjolnir。虽然Mjolnir所使用的技术与THOR基本相同，但将在能力、可靠性和制造方面有所不同和突破。
“奥尼达斯”（Leonidas）反电子系统
陆基“奥尼达斯”系统。
美国Epirus公司于2020年推出了陆基“奥尼达斯”系统，并号称是世界上首台小型化高功率微波系统。Epirus公司正在对该系统进行能力扩展以适应不同的任务需求，包括开发单兵型、地面机动型、无人机载吊舱型，以及舰载型等系列化高功率微波武器。2021年10月，美国通用动力陆地系统公司与Epirus公司达成合作，将“奥尼达斯”反电子系统集成到斯特瑞克战车和其他有人/无人驾驶地面车辆上，以抵御无人机及蜂群和其他电子威胁，增强美国陆军的近程防空能力。
MORFIUS系统
MORFIUS系统。
MORFIUS系统是一种可重复使用的高功率微波拦截器，由洛·马公司专为对抗无人机/机群而设计研发。该系统能够在空中一次摧毁多架无人机，且不会对地面、车辆等造成损害。该系统支持分层防御，并可以通过开放接口集成至任何指挥和控制网络。据报道，自2018年以来，MORFIUS已进行了15次以上的测试活动，且将在未来不断进行更多的测试，以展示其端到端的能力。
此外，俄罗斯在微波武器领域也有近10年的深耕。2014年，俄罗斯无线电电子技术集团（KRET）研制了“克拉苏哈”（Krasukha）系列电子战武器，其中“克拉苏哈”-4系统是该系列最新的高功率微波干扰系统。车载型“克拉苏哈”-4系统能够对抗美国E-8C类战场监视机、“捕食者”无人侦察攻击机、“全球鹰”无人战略侦察机。有消息指出，俄罗斯每个军区通常会有两个独立电子战连，并在其中一个连队装备“克拉苏哈”系统。
俄罗斯Krasukha系列电子战武器。
04
微波武器未来发展方向
综上所述，高功率微波由于其光速攻击、面杀伤能力强、效费比高等优点，将成为反制无人机及其集群的有效手段。通过研判，未来在技术和装备层面主要的发展趋势如下：
1） 从技术角度看，亟需进一步提高微波系统的能量转换效率。现阶段高功率微波武器样机普遍存在打击范围有限、机动性不强、反应速度慢等缺点，问题的关键在于其高功率微波产生系统较为庞大笨重，其中的根本原因又是微波系统的能量转换效率较低所导致。
2） 从装备研制角度看，武器系统的轻量化、小型化、模块化将是下一步的发展方向。考虑到未来在战争中适应不同的作战环境和作战任务，微波武器装备应适应陆基、海基、空基等多种搭载平台，实现对无人机及蜂群系统的多维度打击，这要求系统具有质量轻、体积小和适应灵活组合等特点。
3） 从系统功能角度看，智能化、多功能化和平台协同化将是未来发展方向。随着无人机系统的智能化程度和隐身能力不断提升，微波武器系统对目标进行智能化快速识别变得越来越重要，同时，也要求系统同时具备探测追踪、预警、机动、瞄准和发射等多种功能，以实现快速防御。这不但需要提升微波武器系统自身的集成度水平，还需与搭载平台协同使用，以最大程度发挥其优势。
参考文献
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[2] 令钧溥, 王蕾, 皮明瑶等. 美国反无人机高功率微波技术研究现状及启示. 国防科技, 2023, 44(3): 74-80
[3] 黄明锐, 赵国林, 潘晓东等. 国外反无人机蜂群研究现状及发展趋势. 舰船电子工程, 2023, 43(7): 1-3
[4] MoRFIUS: an airborne HPM counter-UAS asset by Lockheed Martin. https://www.edrmagazine.eu/morfius-an-airborne-hpm-counter-uas-asset-by-lockheed-martin
本文受科普中国·星空计划项目扶持
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