近年來,，以輕型/超輕型無人機、多旋翼、三角翼和航模,、動力傘等為代表的低空、小型飛行器(下稱“低慢小”)越來越多,。資料顯示,，5月份西南、西北,、中南地區(qū)機場共有19次無人機影響航班正常運行事件,，給安全運行和旅客出行帶來極大不便。

除了威脅航班起降，“低慢小”還可能對國家安全造成危害,。2014年法國境內(nèi)有十座核電站遇到不明身份的無人機“偷竊”,；韓國青瓦臺上空多次出現(xiàn)無人機飛行并近距離拍照；2015年1月16日,，一架“phantom”無人機突破“全球最嚴密的防衛(wèi)網(wǎng)”,，在美國白宮草坪上墜毀；4月22日,，日本首相官邸上空發(fā)現(xiàn)無人機……

“‘低慢小’飛行器具有制作簡單,、成本低廉、易于獲取,、遠程操控力強,、難以被發(fā)現(xiàn)和處置的特點?！敝袊こ涛锢硌芯吭?下稱中物院)副總工程師范國濱說,。

雖然今年6月1日起，國家民航局開展了無人機實名登記工作,，但專家指出,，正規(guī)廠家和合規(guī)用戶的“無意干擾”可以控制，但惡意者的“黑飛”則是防不勝防,。

為了解決“低慢小”威脅安全的問題,，中物院組織單位成功研發(fā)了“低空衛(wèi)士”系列激光攔截系統(tǒng)。

傳統(tǒng)手段存在不足

據(jù)范國濱介紹,，“低慢小”一般具有以下特點：低空——飛行高度大部分在500米以下,；慢速——飛行速度一般在50米/秒以下；目標尺寸小——通常在1平方米左右,，大量采用電池為動力,，并且它們的飛行距離多數(shù)能達到5公里以上，載重也達到數(shù)公斤,，大都是按預(yù)定程序自主控制飛行,。

“低慢小”幾何尺寸小和紅外特征弱，再加上城市低空環(huán)境背景復(fù)雜,，造成預(yù)警和跟瞄難度大,。即使雷達和光電系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了它,，由于距離近，預(yù)警時間短,，機動性強,，定位精度差，使用以導(dǎo)彈和高炮相結(jié)合的現(xiàn)代防空手段處置效率不高,，有點像用大炮打蚊子,，并且還有可能對地面和人群造成附帶損傷，不適合在城市環(huán)境和重大活動中應(yīng)用,。

因此，“低慢小”目標的處置一直是安全保衛(wèi)的難點,?？梢哉f，低空安防是一個世界性的難題,。

目前,，“低慢小”的發(fā)展極為迅速，這使得不法分子利用其進行非法肇事的可能性越來越大,。當“低慢小”對重要區(qū)域或重大活動場所的安保構(gòu)成威脅時,，現(xiàn)在一般的應(yīng)對方法主要依靠狙擊手、速射炮進行攔截,，或者靠空中撒網(wǎng)或直升機在空中捕獲,，目前也有了射頻干擾裝置，但這些手段成功率較低,。

激光有了用武之地

世界上第一臺紅寶石激光器是1960年由美國科學(xué)家梅曼發(fā)明,，自此，激光技術(shù)獲得了突飛猛進的發(fā)展,，在工業(yè),、醫(yī)療、信息科學(xué),、生物技術(shù)和軍事上得到了廣泛應(yīng)用,。

激光具有方向性好的特點。它可以很好地把光集中在物體很小的面積上,。比如我們平時使用的手電筒,，其光線就是發(fā)散的，而演講,、上課時用的激光筆就是一條光線,，聚集度極高。此外,，激光還有照度高的特點,，太陽直射到地面的光照強度一般是每平方米也就數(shù)百瓦,，而激光的照度能達到每平方厘米幾千瓦。

科學(xué)家正是利用這一特性,，將高功率激光遠距離傳輸,、投射到目標上，通過熱燒蝕,，破壞目標結(jié)構(gòu),，從而使目標被摧毀或喪失能力。

“低空衛(wèi)士”火眼金睛

在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,，為解決“低慢小”飛行器的隱患問題,，以中物院副總工程師范國濱為首的科研團隊，利用長期研究激光的優(yōu)勢,，著力開發(fā)一款服務(wù)于低空安保的“低空衛(wèi)士”高科技系統(tǒng),。

據(jù)介紹，該系統(tǒng)自主提出并實現(xiàn)了分體組合式激光系統(tǒng)的新構(gòu)型,，突破了高效高品質(zhì)激光合成技術(shù),、快速拆裝式光學(xué)組裝技術(shù)、耦合光路一鍵校準和跟蹤轉(zhuǎn)臺分體設(shè)計等系列關(guān)鍵技術(shù),，實現(xiàn)了光機電熱接口的快速鏈接,，有效解決了城市密集區(qū)、高層建筑屋頂?shù)雀黝悘?fù)雜區(qū)域部署的難題,；提升了對具有隨機擾動的目標的軌跡預(yù)測能力,，實現(xiàn)了對低慢小目標的穩(wěn)定跟蹤；建立了真假目標的時空相關(guān)性判據(jù),，有效降低目標自動提取的虛警率,。

“低空衛(wèi)士”系統(tǒng)通過發(fā)射激光對“低慢小”實施打擊，其毀傷主要是通過燒蝕“低慢小”的表面材料,、功能部件,，以破壞其動力學(xué)特性、能源系統(tǒng),、飛行控制系統(tǒng)等,，使目標失去飛行能力。當激光幅照加熱和復(fù)合材料自身燃燒釋熱共同作用時,，會引起飛翼或機體材料較大面積燒蝕,、炭化，致使其結(jié)構(gòu)材料強度下降,，進而使“低慢小”不能承受飛行中的力學(xué)載荷,；而當激光輻照直接或間接燒蝕能源系統(tǒng)、飛行控系統(tǒng),，也均會使飛行器出現(xiàn)空難性后果,。

據(jù)系統(tǒng)開發(fā)單位介紹,，在實際使用中，雷達持續(xù)大范圍搜索空域,，一旦發(fā)現(xiàn)可疑目標如無人機,，將目標的位置信息發(fā)送給“低空衛(wèi)士”，引導(dǎo)“低空衛(wèi)士”對目標自動捕獲和持續(xù)跟蹤,，并在指揮屏幕上實時顯示目標圖像,，指控系統(tǒng)根據(jù)測距信息判斷目標是否進入打擊范圍，當目標進入打擊范圍后,，指控人員選擇瞄準位置,，發(fā)射主激光，燃燒目標的關(guān)鍵部位,，直至目標墜毀,。之后，系統(tǒng)可根據(jù)任務(wù),，轉(zhuǎn)入執(zhí)勤狀態(tài)或立即進入對新威脅目標的打擊狀態(tài)。

強機動力隨叫隨打

“低空衛(wèi)士”系統(tǒng)的單套發(fā)射功率近萬瓦,、低空有效護衛(wèi)面積12平方公里,。其部署后，能在5秒內(nèi)精準攔截半徑2.5公里左右,、360度空域的固定翼等多種航空器,，具有快速、準確,、無聲無息、無附帶損傷的特點,。據(jù)介紹,，“低空衛(wèi)士”已成功完成多次試驗和演示，先后擊落固定翼,、多旋翼,、直升機等典型小型航空器30余架次，成功率100%,。

為了更靈活有效地對付“低慢小”,，中物院研制成功了世界首套分體組合式“低空衛(wèi)士”系統(tǒng)，可拆成幾個部分便于人工搬運,，比如運到樓頂,，然后再快速組裝。同時,，系統(tǒng)采用出光自動保護設(shè)計,，避免誤擊誤傷目標,。該系統(tǒng)配有紅外成像跟蹤，具備全天候作戰(zhàn)能力,。為提高系統(tǒng)自主運行能力,，中物院為“低空衛(wèi)士”同步研發(fā)了與其配套使用的雷達系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對“低慢小”目標的有效監(jiān)測和目標引導(dǎo),，克服了傳統(tǒng)雷達體積大,、轉(zhuǎn)動慢、靈敏度有限,，且無法在高層建筑上布設(shè)等不足,。

分體組合式低空衛(wèi)士系統(tǒng)研制成功，有效解決了城市密集區(qū),、高層建筑屋頂?shù)雀黝愱嚨夭渴鸬碾y題,，為城市及重要核心區(qū)域的低空安防提供了一種重要手段，并已在重大任務(wù)中發(fā)揮了重要作用,，是世界上首套有了實際應(yīng)用的系統(tǒng),。