近年來，以輕型/超輕型無人機(jī),、多旋翼,、三角翼和航模,、動(dòng)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(jī)場(chǎng)共有19次無人機(jī)影響航班正常運(yùn)行事件，給安全運(yùn)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(duì)國(guó)家安全造成危害。2014年法國(guó)境內(nèi)有十座核電站遇到不明身份的無人機(jī)“偷竊”,；韓國(guó)青瓦臺(tái)上空多次出現(xiàn)無人機(jī)飛行并近距離拍照,；2015年1月16日，一架“phantom”無人機(jī)突破“全球最嚴(yán)密的防衛(wèi)網(wǎng)”,，在美國(guó)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(jī)……

“‘低慢小’飛行器具有制作簡(jiǎn)單,、成本低廉、易于獲取,、遠(yuǎn)程操控力強(qiáng),、難以被發(fā)現(xiàn)和處置的特點(diǎn),?！敝袊?guó)工程物理研究院(下稱中物院)副總工程師范國(guó)濱說,。

雖然今年6月1日起,，國(guó)家民航局開展了無人機(jī)實(shí)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(guó)濱介紹,，“低慢小”一般具有以下特點(diǎn)：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(biāo)尺寸小——通常在1平方米左右,，大量采用電池為動(dòng)力，并且它們的飛行距離多數(shù)能達(dá)到5公里以上,，載重也達(dá)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(dá)和光電系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了它，由于距離近,，預(yù)警時(shí)間短，機(jī)動(dòng)性強(qiáng),，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(diǎn)像用大炮打蚊子,，并且還有可能對(duì)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(dòng)中應(yīng)用。

因此,，“低慢小”目標(biāo)的處置一直是安全保衛(wèi)的難點(diǎn),。可以說,，低空安防是一個(gè)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(jìn)行非法肇事的可能性越來越大。當(dāng)“低慢小”對(duì)重要區(qū)域或重大活動(dòng)場(chǎng)所的安保構(gòu)成威脅時(shí),，現(xiàn)在一般的應(yīng)對(duì)方法主要依靠狙擊手,、速射炮進(jìn)行攔截，或者靠空中撒網(wǎng)或直升機(jī)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(tái)紅寶石激光器是1960年由美國(guó)科學(xué)家梅曼發(fā)明,，自此,，激光技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)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(diǎn),。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(shí)使用的手電筒,，其光線就是發(fā)散的，而演講,、上課時(shí)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(diǎn),，太陽直射到地面的光照強(qiáng)度一般是每平方米也就數(shù)百瓦，而激光的照度能達(dá)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(yuǎn)距離傳輸、投射到目標(biāo)上,，通過熱燒蝕,，破壞目標(biāo)結(jié)構(gòu)，從而使目標(biāo)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(guó)濱為首的科研團(tuán)隊(duì),，利用長(zhǎng)期研究激光的優(yōu)勢(shì)，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(shí)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(zhǔn)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)分體設(shè)計(jì)等系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了光機(jī)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(duì)具有隨機(jī)擾動(dòng)的目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低慢小目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤,；建立了真假目標(biāo)的時(shí)空相關(guān)性判據(jù)，有效降低目標(biāo)自動(dòng)提取的虛警率,。

“低空衛(wèi)士”系統(tǒng)通過發(fā)射激光對(duì)“低慢小”實(shí)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(dòng)力學(xué)特性,、能源系統(tǒng),、飛行控制系統(tǒng)等,，使目標(biāo)失去飛行能力。當(dāng)激光幅照加熱和復(fù)合材料自身燃燒釋熱共同作用時(shí),，會(huì)引起飛翼或機(jī)體材料較大面積燒蝕,、炭化，致使其結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度下降,，進(jìn)而使“低慢小”不能承受飛行中的力學(xué)載荷,；而當(dāng)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(huì)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(shí)際使用中，雷達(dá)持續(xù)大范圍搜索空域,，一旦發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)如無人機(jī),，將目標(biāo)的位置信息發(fā)送給“低空衛(wèi)士”,，引導(dǎo)“低空衛(wèi)士”對(duì)目標(biāo)自動(dòng)捕獲和持續(xù)跟蹤，并在指揮屏幕上實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)圖像,，指控系統(tǒng)根據(jù)測(cè)距信息判斷目標(biāo)是否進(jìn)入打擊范圍,，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入打擊范圍后，指控人員選擇瞄準(zhǔn)位置,，發(fā)射主激光，燃燒目標(biāo)的關(guān)鍵部位,，直至目標(biāo)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(jìn)入對(duì)新威脅目標(biāo)的打擊狀態(tài)。

強(qiáng)機(jī)動(dòng)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(hù)衛(wèi)面積12平方公里,。其部署后，能在5秒內(nèi)精準(zhǔn)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(zhǔn)確,、無聲無息,、無附帶損傷的特點(diǎn)。據(jù)介紹,，“低空衛(wèi)士”已成功完成多次試驗(yàn)和演示,，先后擊落固定翼、多旋翼,、直升機(jī)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(duì)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(gè)部分便于人工搬運(yùn),，比如運(yùn)到樓頂，然后再快速組裝,。同時(shí),，系統(tǒng)采用出光自動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)，避免誤擊誤傷目標(biāo),。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(yùn)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(dá)系統(tǒng),，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“低慢小”目標(biāo)的有效監(jiān)測(cè)和目標(biāo)引導(dǎo)，克服了傳統(tǒng)雷達(dá)體積大,、轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng),。