摘要

传统的防空系统难以应对广泛使用的微型和微型无人机（UAV），因此迫切需要负担得起的反制措施。本文探讨了低成本动力效应器（C-UAV）在应对无人机威胁中的作用，分析了其有效性、运营成本及设计理念。文章指出，对于动能反无人机系统，初始采购和长期运营成本必须权衡，而每次交战成本是评估系统可持续性的关键指标。文中还讨论了基于无人机的拦截器和C-UAV SAM等技术，并介绍了不同设计和应用案例，如MARSS集团的拦截机、俄罗斯的“铁锤”、乌克兰的“毒刺”以及美国的“走鹃-M”等。这些低成本解决方案旨在降低防御成本，同时有效对抗廉价无人机威胁。

传统的防空系统是为更大、更昂贵的威胁而设计的，很难为广泛使用的微型和微型无人机（UAV）提供具有成本效益的对策。迫切需要负担得起的反制措施，尤其是在国家和非国家对手越来越多地在协同攻击中部署无人机的情况下。本文探讨了低成本动力效应器在应对无人机威胁中的作用，考察了它们的有效性、运营成本和不同的设计理念。

无人机防御背景下的低成本

对于任何动能反无人机（C-UAV）系统，必须仔细权衡初始采购和长期运营成本。购置成本包括购买武器系统、初始弹药库存、辅助设备和支持服务，通常是系统生命周期中最大的单次费用。然而，未来弹药采购、维护、备件供应、操作员培训和物流等运营成本是决定该系统长期可负担性的一些主要因素。

根据战略与国际研究中心（CSIS）的估计，一个带有五个发射器和一次典型弹药装载（加上两次导弹重新装载）的爱国者发射单元系统的成本为4亿美元，导弹的成本为6.9亿美元。这突显了高端地对空导弹（SAM）系统的一个关键问题，即考虑弹匣深度时，弹药的成本可能高于系统本身。再加上操作员培训、备件和维护，以及为克服未来过时而预留的资金，成本甚至更高。

▲这是一架被击落的Geran'-2单向攻击（OWA）无人机残骸，是Shahed-136的许可证生产，俄罗斯对其进行了额外的修改，以提高其设计对电子对抗的抵抗力

由于无人机威胁部分由廉价的商用现成产品构成，因此需要在持续的战役中实现击败此类威胁的成本大致相等。每次射击和每次交战的成本将为评估C-UAV系统提供更好的指标。每次射击成本可以指向目标发射的单个弹药的成本。在比较不同弹药的单位成本时，这是一种简单的方法。相比之下，每次交战成本通过考虑所需弹药的数量以及每次交战所需的系统维护、作战费用和人力成本，提供了更全面的有效性衡量标准。对于一个可持续的C-UAV系统，理想情况下，每次交战的成本需要在其旨在击败的威胁的成本范围内。

当与俄罗斯一起使用的Shahed-131/136（和Geran'-1/2俄罗斯国内版本）单向攻击（OWA）无人机等敌方威胁的价格估计在20000至50000美元之间时，寻求威胁和应对措施之间成本对等的想法就很明显了。Shahed OWA无人机在乌克兰持续的战争中使用而臭名昭著，尤其是在2022年底大规模投入使用。尽管乌克兰积极组织其防空系统，以应对包括Shahed OWA无人机在内的威胁对其能源网的持续打击，但成功打击的战略成本仍然巨大，2022年底和2023年初，乌克兰高达40%的能源基础设施遭到破坏。随着能源短缺导致负面的经济、社会和政治后果，缺乏有效的防御覆盖可能会付出高昂的代价。

采购人员必须为C-UAV防御系统取得适当的平衡，在能力和维持成本之间找到平衡。这些成本不仅仅是金钱，随着无人机在乌克兰等冲突中的大规模使用，C-UAV弹药库存将需要达到数千枚。很明显，对于典型的防空弹药，这种库存超出了大多数预算的范围，这只会使C-UAV系统和弹药的开发变得更加重要。本文将尝试简要研究两个C-UAV效应器集群：基于无人机的拦截器和C-UAV SAM。

无人机拦截器

基于无人机的拦截器，包括固定翼和多直升机设计，能力差异很大，通常被视为SAM（地对空导弹）系统的经济高效的替代品。这些亚音速平台由电动螺旋桨驱动，如果发射后未使用，通常可以回收。它们的杀伤力因设计而异——一些使用高爆破片（HE-FRAG）弹头，另一些则只是撞击目标，而网状发射器等较软的效应器选项也可用于有效地消除威胁。

一种流行的设计是具有细长机身的十字形四轴飞行器，它利用速度和质量来打击和禁用目标无人机。与悬停优化的四轴飞行器（如DJI Mavic系列）不同，这些拦截器专注于加速和冲击力，通过简单的碰撞提供足够的动能来击败目标。

▲MARSS集团的拦截机SR（短程）在计算机生成的模型中展示了对II类无人机威胁的动态击败

几家公司已经开发了无人机拦截器，每家都针对特定的威胁和作战要求量身定制。MARSS集团提供拦截机SR（短程）和拦截机MR（中程），分别在利雅得2022年世界国防展和伦敦2023年DSEI上亮相。拦截机MR在最远8公里的距离内可摧毁I类和II类无人机，而较轻的拦截机SR在最远1公里的范围内瞄准I类无人机威胁，两者都使用动能冲击而不是爆炸物，以降低成本、重量和附带损害的风险。这些自主系统依赖于与MARSS的NiDAR指挥和控制系统相连的外部传感器进行目标检测，同时在发射后使用机载红外导引头和光电传感器跟踪目标。

同样，俄罗斯的“铁锤（Hammer）”是一种重量为1.5-2公斤、射程为1公里的便携式拦截弹，它也采用了动能撞击，从手持发射筒发射，并使用红外（IR）导引头以“开火即忘”的方式打击被捕获的目标。相比之下，乌克兰的“毒刺”无人机是一种更大的十字形设计，针对Shahed无人机等III类无人机，具有爆炸性弹头，速度可达160公里/小时，运行高度可达3公里，尽管其远程控制的性质限制了大规模部署的可扩展性。

专门制造的无人机拦截器具有卓越的性能和可靠性，但基于通用四轴飞行器的系统提供了一种更便宜的替代方案。本着这种精神，MBDA与福腾科技公司（Fortem Technologies）合作开发了一种弹头和传感器组合，可以安装在各种用户定义的四轴飞行器上，并将其与Sky Warden C-UAV系统集成。弹头和传感器包具有多普勒雷达和HE-FRAG弹头，雷达在距离目标最佳距离处触发弹头。乌克兰已经表明，商用无人机可以重新用于拦截，为无人机配备冲击聚变弹头，以瞄准敌方直升机，有效地充当“穷人的短程防空（SHORAD）系统”。

安督瑞尔工业公司（Anduril Industries）是一家美国新公司，提供“走鹃-M（Roadrunner-M）”作为其进入这一细分市场的切入点。这是一种自主的双涡轮喷气发动机无人机，具有垂直起飞和返回能力，储存在独立的发射容器中并垂直发射。它的涡轮喷气发动机代表了无人机拦截器中一种有点非传统的选择，因为它们提供的速度比火箭发动机慢，同时比电动螺旋桨更快但更昂贵。

▲与Roadrunner-M一样，蝉式（Cicada）也加入了越来越多的无人机拦截器行列，这些拦截器通常比传统的SAM更慢、更小、更便宜

迪尔防务公司最近提出了蝉式（Cicada）C-UAV概念。蝉的设计有十字形的翅膀结构，并在机头周围安装了一个五叶螺旋桨，由机载电池供电。每个机翼都包括致动翼，以实现飞行中的操纵。蝉式配备了一个用于终端制导的主动雷达导引头，并由地面发射单元的飞行调整命令更新提供支持。据迪尔介绍，蝉式将提供两种效应器选项——可重复使用版本的网状发射器和高爆破片（HE-FRAG）弹头版本。

据报道，该拦截器是与Skysec公司合作开发的，Skysec是一家生产视觉上类似的基于网络的“哨兵捕获（Sentinel Catch）”拦截器的公司。Sentinel Catch的射程为5公里，最高速度为65米/秒，重量为1.8公斤，翼展为300毫米，长度为700毫米。迪尔的参与似乎采用了基本的Sentinel Catch设计，并进一步开发了它，增加了高爆破片（HE-FRAG）弹头。迪尔表示，蝉式可以与Guardion模块化C-UAV系统集成，也可以作为独立系统使用。该公司表示，蝉式预计将于2026年投入生产。

基于无人机的拦截器可以提供几个优势，包括更低的单位成本、更快的生产周期和使用商用组件。自主、专用无人机拦截器和远程操作四轴飞行器之间的成本权衡在一定程度上反映了它们旨在应对的各种威胁的可负担性和可访问性。

C-UAV SAM和混合设计

SAM在射程、速度、机动性、弹头质量和自主性方面表现出色，可作为单向飞行器从发射到拦截进行导航，无论是自主导航还是由火控雷达引导。由于组件复杂，每次射击的成本高于基于无人机的拦截器，对于10公里以内的目标来说，它们的经济性较差，而火炮或便携式系统等更简单、更便宜的选择可能会在10公里以内。虽然能够对抗无人机，但它们的高成本推动了替代品的使用或在无人机威胁的刺激下开发负担得起的SAM。

▲L3Harris系统公司的“吸血鬼（Vampire）”C-UAV系统可以集中并安装在丰田塔科马等民用皮卡上，使其在安装选项方面具有多功能性

BAE系统公司为传统的70毫米Hydra 70非制导火箭提供先进精确杀伤武器系统（APKWS）制导套件。这使用半主动激光（SAL）制导，它依赖于外部激光指示器（通常在发射平台上找到）来照亮目标。然后，一个或多个传感器会拾取目标表面反射的激光发射，然后机载制导计算机可以使用这些激光发射来沿着不断更新的飞行路径朝向目标。重新利用遗留火箭弹药，特别是“无制导”火箭弹药的想法为旧弹药注入了新的活力，无制导火箭本身就已经是一种相对便宜和可消耗的弹药。

APKWS II采用了一种不同寻常的设计，即分布式孔径半主动激光导引头（DASALS）。火箭机翼上安装了四个微型SAL导引头，而不是依靠导弹机头上安装的单个中心线导引头。机翼本身也配备了襟翼，以实现转向。这种布置允许使用储备的九头蛇火箭弹头，APKWS制导部分只需插在弹头和火箭发动机之间即可。通过应用可选的接近引信，最终产品类似于小型短程SAM。

L3Harris系统公司已将APKWS套件改装为其吸血鬼C-UAV系统的执行器。吸血鬼可以使用最多四枚导弹的吊舱，并与Wescam MX-RSTA光电瞄准器相连，提供日间和热通道，以及激光目标指示器。该系统已在乌克兰投入实战，据报道已成功拦截一架Shahed 136。虽然BAE系统公司表示，从旋转环平台发射时的最大射程为5公里，地面发射的射程可能要低得多，而且其想法是利用现有的九头蛇火箭设计，但如果要保持通用设计而不是定制设计，则不太可能扩大这一射程。