簡介：

本文研究了小型、超小型、微型無人機發(fā)展及其在軍事沖突中的應(yīng)用前景，分析了使用傳統(tǒng)定位方法的雷達探測這些無人機的能力，提出了利用參數(shù)無線電定位方法解決小型無人機探測問題建議。

正文：

現(xiàn)代無人機具有無可爭辯的優(yōu)勢，因此北約主要國家大力研發(fā)并大規(guī)模使用無人機。在軍用無人機開發(fā)和制造方面，公認的領(lǐng)導(dǎo)者是美國、以色列和法國。今天，美國軍隊擁有近8000架無人機，而有人駕駛飛機的數(shù)量約為11000架。

俄羅斯武裝力量也曾遇到過這種現(xiàn)象。例如，在2008年的俄格戰(zhàn)爭過程中，格魯吉亞軍隊密集地使用外國制造的偵察無人機。針對這類目標的有效反制措施事實上并沒有組織起來。俄羅斯當時組建的隊屬防空兵器集群對當時先進的小型偵察無人機幾乎無能為力。

應(yīng)特別注意，被稱為多旋翼飛機的無平臺多旋翼系統(tǒng)——超小型和微型無人機得到廣泛使用。在俄羅斯

聯(lián)邦武裝部隊在頓涅茨克和盧甘斯克共和國、扎波羅熱和赫爾松地區(qū)的特別軍事行動中，沖突雙方都在積極使用超小型和微型無人機進行偵察和目標指示。此外，通過互聯(lián)網(wǎng)商店網(wǎng)絡(luò)就能夠買到這些無人機，導(dǎo)致了它們得到大規(guī)模使用。就其特點和能力而言，業(yè)余無人機并不遜于一些部隊使用的超小型和微型無人機。

*多旋翼飛機（multicopter，多旋翼直升機）是一種具有任意數(shù)量旋翼的飛機，其以相反的方向斜向旋轉(zhuǎn)。

對列裝的超小型和微型無人機進行分析表明，越來越多地使用內(nèi)燃機和無整流子式電動機作及螺旋槳作為推進系統(tǒng)。以美國情況為例，根據(jù)專家V.別利亞耶夫的數(shù)據(jù)，在10個主要的無人機型號中（總數(shù)為437個），87%配備的是活塞發(fā)動機，4%配備燃氣輪機，9%配備電動機。它們操作簡單、可靠性高，并且成本低，這成為無人機制造商的決定性因素。在超小型和微型無人機中，使用各種型號的噴氣式發(fā)動機是不合理的，因為其使用壽命短，燃料消耗大，重量和尺寸大，而且成本較高。

值得一提的是，旨在提高無人機續(xù)航時間的節(jié)能技術(shù)得到了積極采用。通過采用由非晶硅制成的超薄（比紙薄）高能太陽能電池，英國Qinetiq公司的Zephyr無人機能夠飛行336小時22分鐘8秒。該測試在亞利桑那州的沙漠中進行。Zephyr無人機的最大飛行高度為18000米。

如今，鋰聚合物（Li-Pol）電池被廣泛用作推進系統(tǒng)的電源，并且是超小型和微型無人機的必選解決方案。它們不可否認的優(yōu)點是重量輕，每體積和質(zhì)量單位的能量密度高，電池放電時電壓降很低，沒有記憶效應(yīng)。此外，磷酸鐵鋰（LiFePo）技術(shù)的發(fā)展正在使上述參數(shù)優(yōu)勢大幅提高，蓄電池組的重量大幅減少，使用更加安全，工作溫度范圍更大（從-20°C到+40°C），這將使超小型和微型無人機的飛行時間和有效載荷質(zhì)量比鋰聚合物電池幾乎翻番。

使用基于玻璃纖維和碳纖維以及強化環(huán)氧樹脂的現(xiàn)代復(fù)合材料，在延長飛行時間、減輕超小型和微型無人機的重量以及增加其使用壽命方面發(fā)揮了重要作用。復(fù)合材料所承受的載荷與飛機制造中使用的傳統(tǒng)材料（硬鋁、銅、鋁）相當，而其價格大大低于后者。通過真空成型方法制造超小型和微型無人機的機身和動力元件的技術(shù)，可以大大減少成品的制造時間和成本，這使其能夠無限制地大規(guī)模生產(chǎn)。

在目前的條件中，探測和摧毀各種用途小型無人機已成為一個關(guān)鍵問題。下面，我們列出超小型和微型無人機那些令俄羅斯聯(lián)邦空天軍現(xiàn)役雷達最難發(fā)現(xiàn)它們的特性。首先是它們具有很小的有效散射面積（0.1～0.001米2），飛行速度極低（0～50米/秒），在極低的高度（從10米到100米）飛行，利用地形匹配技術(shù)進行隱蔽飛行，對飛行進行自動程序控制，可長時間處于部隊戰(zhàn)斗隊形中（長達1晝夜）。

即使在無干擾的環(huán)境中，由于可以超長時間懸停，并且反射信號中沒有或有極低的多普勒頻率頻移，地基雷達實際上不可能發(fā)現(xiàn)這種級別的超小型和微型無人機。在活動目標選擇器（СДЦ -селектор движущих целей）濾波區(qū)域，極低的飛行高度導(dǎo)致無人機的信號完全喪失。它們的有效散射面積很小（0.1～0.001米2），并且采用了輻射吸收涂層，具有復(fù)雜的幾何形狀，這對信號的最佳處理提出了更高的要求。

在無人機各種有效散射面積之下，甚至在針對低空目標的操作模式下，使用俄羅斯空天軍現(xiàn)役雷達對微型和超小型無人機的探測距離計算數(shù)據(jù)如下：

米波雷達——對于有效散射面積約為0.1米2的無人機來說是8-14千米，對于有效散射面積約為0.01米2的無人機來說是0.1-1.5千米。

分米波雷達——對有效散射面積約為0.1米2的無人機來說是9-16千米，對有效散射面積約為0.01米2的無人機來說是0.8-2千米。

厘米波雷達——對有效散射面積約為0.1米2的無人機來說是12-25千米，對有效散射面積約為0.01米2的無人機來說是1.4-2.8千米。

表中給出了俄羅斯空天軍現(xiàn)役的低空雷達（雷達綜合系統(tǒng)）探測有效散射面積為0.3米2和2米2的空中目標的能力。

低空雷達（雷達綜合系統(tǒng)）對有效散射面積較小的空中目標的探測能力

如果對有效散射面積為0.1米2的目標探測距離計算數(shù)據(jù)和工廠數(shù)據(jù)幾乎相同，則對于有效散射面積為0.01米2的無人機而言，實際數(shù)據(jù)接近于零。

該表顯示，沒有關(guān)于有效散射面積接近0.1-0.01米2的微型和超小型無人機的探測和跟蹤能力的數(shù)據(jù)。的確，最初沒有為這些類型的雷達（雷達綜合系統(tǒng)）提出探測微型和超小型無人機的任務(wù)。

在某種程度上，這個問題可以由俄羅斯陸軍的便攜式地面?zhèn)刹煺緛斫鉀Q，這類偵察站有：PSNR-8M（產(chǎn)品1L120M、1L112），F(xiàn)ARA-VR（產(chǎn)品1L111M），“雛鸛”1L127，“旱獺”移動小型偵察站等。

大多數(shù)雷達的突出特點是：不間斷地發(fā)射寬帶信號，對接收的信號進行數(shù)字處理，使用帶有電子波束掃描的相控陣天線，高抗噪能力，確保隱蔽性的快速調(diào)頻，高機動性（由兩名人員組成的班組即可挪動和展開雷達）。但所有這些能夠探測微型和超小型無人機的雷達都在一個狹窄的扇形區(qū)域內(nèi)工作，這對偵察目標的能力預(yù)先造成了一定的限制。

結(jié)論是明確的：無人機在各國武裝部隊各個環(huán)節(jié)的使用程度，以及它們解決的任務(wù)范圍將不斷增大。這一趨勢將在未來幾年內(nèi)得以保持。有鑒于此，必須通過一項計劃，針對這種級別和未來的微型和超小型無人機，設(shè)計和開發(fā)專門的雷達和火力毀傷兵器。 探測有效散射面積為0.01米2以下的目標的傳統(tǒng)方法，不能解決所提出的任務(wù)。上面提到的俄羅斯陸軍地面?zhèn)刹煺就ǔ＞哂懈叨葘I(yè)性，包括用于偵察敵人的炮兵陣地和保護邊界。 本文作者進行了一系列實驗室研究，通過鑒別無人機螺旋槳的轉(zhuǎn)速諧波（反射信號的參數(shù)調(diào)制）來對各種無人機進行雷達探測，研究表明這項技術(shù)頗具前景，并為這項發(fā)明獲得了專利。 《多基站隱蔽無線電定位系統(tǒng)中的小型空中目標特征實驗研究結(jié)果》一文也闡述了頓河畔羅斯托夫市的“通信”設(shè)計局在無源定位場領(lǐng)域開展的研究結(jié)果。 總的來說，本文概述的問題在當今條件下具有極為現(xiàn)實的意義，值得軍方和民用領(lǐng)域客戶密切關(guān)注。

參考文獻：

1.G.庫茲涅佐夫?qū)Ｖ杜鋫浠钊桨l(fā)動機的無人機：布局和結(jié)構(gòu)》，莫斯科，“衛(wèi)星+”出版社，2010年。

2.V.別利亞耶夫《空戰(zhàn)：新威脅》，《航空航天》雜志，2004年第4期，第8—17頁。

3.S.尤費羅夫《太陽能電池?zé)o人機或?qū)乐財D壓衛(wèi)星空間》，鏈接：http://topwar.ru/32805-bespilotnik-na-solnechnyh-batareyah-mozhet-serezno-potesnit-sputniki.html（訪問日期2022年10月16日）。

4.A.福明、G.沙伊杜羅夫《根據(jù)螺旋槳轉(zhuǎn)速探測小型無人機的雷達參數(shù)能量估算》/第二屆“通信和無線電導(dǎo)航系統(tǒng)”全俄科技大會論文集，年，第?186—189頁。

5.?俄羅斯聯(lián)邦2017年6月21日第2622908號專利《飛行器的雷達探測方法》。

6.G.別利亞耶夫、F.馬基耶夫、U.切爾尼亞季耶夫、V.舍夫琴科《多基站隱蔽無線電定位系統(tǒng)中的小型空中目標特征實驗研究結(jié)果》?//?《無線電技術(shù)》2016年第?1期第78—86頁。

文章出處：俄國防部《軍事思想》2023年第1期

作者：A.V.科戈京上校

G.Y.伊謝杜羅夫，技術(shù)科學(xué)博士

編輯：黃飛

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