عملیات ضد پهپاد دریایی کارآمد مستلزم ایجاد یک زنجیره کامل کشتار متشکل از کشف، شناسایی، ردیابی و رهگیری سخت است. هر حلقه در این زنجیره باید با ویژگی‌های فیزیکی و پروفایل‌های هزینه حمله-دفاع تهدیدات پهپاد دریایی درجه ۲ تنظیم شود. این مقاله منطق انتخاب فنی برای هر پیوند را یک به یک تجزیه و تحلیل می‌کند و به این موضوع می‌پردازد که چرا فقط رادارهای آرایه فازی فعال می‌توانند الزامات شناسایی را برآورده کنند، عملکردهای هسته‌ای که سیستم‌های هدف‌گیری الکترواپتیکی باید داشته باشند، و مقایسه مزایا و معایب انواع تجهیزات کشتار اصلی در ماموریت‌های ضد پهپاد.

عملیات ضد پهپاد یک حوزه جنگی مستقل با ویژگی‌های تهدید فیزیکی منحصر به فرد، منطق هزینه حمله-دفاع و الزامات سازگاری برای پلتفرم‌های جنگی را تشکیل می‌دهد. تجزیه و تحلیل در این مقاله بر اساس دو اصل اصلی است. اول، استقرار رو به جلو بسیار مهم است: اگر تهدیدات از دریا نزدیک شوند، دفاع نمی تواند به خطوط ساحلی محدود شود. عملیات ضد پهپاد دریایی موثر مستلزم دفاع رو به جلو برای انجام رهگیری لایه ای در طول مسیرهای پرواز تهدید ورودی است. دوم، دفاع لایه‌ای و همپوشانی باعث ایجاد عمق دفاعی می‌شود. چارچوب عملیاتی سه لایه - ضد پهپادهای کوچک سطح 1، ضد پهپادهای دریایی درجه 2 و عملیات پدافند هوایی ردیف 3 - این واقعیت را تأیید می کند که یک سیستم واحد نمی تواند طیف کامل تهدیدات را پوشش دهد. بر این اساس، سیستمی با محوریت قابلیت‌های ضد پهپاد دریایی درجه ۲، ضمن پشتیبانی همزمان از ماموریت‌های سطح ۱ و مقابله با تهدیدات سطح ۳ پایین‌رده، می‌تواند یک سامانه دفاعی عمقی چندلایه و سه‌بعدی ایجاد کند.

I. معضلات اصلی زنجیره کشتار
اینفوگرافیک زنجیره کشتار ضد پهپاد دریایی
برای مقابله با هواپیماهای بدون سرنشین دریایی ناتو نوع III وزارت دفاع ایالات متحده / نوع دوم ناتو، یک زنجیره کامل کشتار انتها به انتها باید در یک پنجره زمانی بسیار تنگ اجرا شود. محدوده تشخیص باید زمان پاسخ عملیاتی کافی را فراهم کند. مرحله شناسایی نیاز به قضاوت دقیق در مورد وابستگی خصمانه اهداف دارد. فاز ردیابی باید به طور مداوم داده های درجه کنترل آتش با دقت بالا را خروجی دهد. و رهگیری سخت باید پهپادها را قبل از رسیدن به دارایی های محافظت شده به طور کامل خنثی کند.
شکست در هر یک از حلقه های زنجیره کشتن، کل سیستم دفاعی را کاملاً غیرفعال می کند. حسگرهایی که قادر به تشخیص هستند و در عین حال قادر به حفظ ردیابی نیستند، سیستم‌های الکترواپتیکی که می‌توانند اهداف را شناسایی کنند اما نمی‌توانند لیزری را انجام دهند، و تجهیزات رهگیری با احتمال کشتار ناکافی یا پاسخ آهسته، همگی در نهایت منجر به نفوذ هدف می‌شوند. برای دارایی هایی مانند بنادر، تاسیسات انرژی و کشتی های جنگی لنگر انداخته، نفوذ حتی یک پهپاد ممکن است یک حمله فلج کننده ایجاد کند. بنابراین، انتخاب فنی به تنهایی حداکثر عملکرد دستگاه‌ها را هدف قرار نمی‌دهد. در عوض، بر ایجاد یک زنجیره عملیاتی کامل، سازگار و حلقه بسته که محدودیت‌های پلت فرم عملیاتی، بودجه هزینه و محدودیت‌های زمانی رهگیری را در بر می‌گیرد، تمرکز دارد.

II. تشخیص و ردیابی: اصلی ترین و چالش برانگیزترین گلوگاه فنی
چالش‌های تشخیص از دو عامل همپوشانی ناشی می‌شوند: سطح مقطع رادار هدف (RCS) و محدودیت‌های محموله پلت فرم عملیاتی. پهپادهای دریایی نوع II می توانند دارای یک RCS به وسعت 0.1 متر مربع باشند که آنها را تقریباً توسط رادارهای جستجوی هوایی معمولی غیرقابل شناسایی می کند. رادارهای آرایه فازی فعال کشتی‌های بزرگ می‌توانند اهدافی با RCS تا 0.01 متر مربع را شناسایی کنند، اما چنین تجهیزاتی منحصراً برای کشتی‌های جنگی بزرگ طراحی شده‌اند. وزن بیش از حد، مصرف برق و هزینه های تدارکات آنها از استقرار انبوه و استقرار پیش رو جلوگیری می کند و آنها را به عنوان دارایی های معمول غربالگری و شناسایی دریایی رد می کند.
برای ایجاد یک مانع شناسایی ناگسستنی در امتداد محورهای تهدید دریایی، حسگرهای سبک وزن مناسب برای محدودیت‌های ابعادی، وزنی و قدرتی وسایل نقلیه سطحی متوسط ​​و کوچک بدون سرنشین (USV) که از میدان انبوه پشتیبانی می‌کنند، مورد نیاز است.
شلیک موشک‌های نیمه فعال لیزری نیمه فعال توسط وسیله نقلیه سطحی بدون سرنشین ULAQ-11 در حین تمرین
تجهیزات تشخیص غیرفعال (سنسورهای جهت یاب فرکانس رادیویی، سنسورهای صوتی) دارای نقص های اساسی هستند: آنها نمی توانند داده های ردیابی سه بعدی با دقت بالا را که برای کنترل آتش لازم است تولید کنند. در همین حال، پهپادهای پیشرفته دریایی خودمختار در سکوت کامل رادیویی با انتشار سیگنال صفر در طول پرواز ترمینال عمل می‌کنند و حسگرهای غیرفعال را کاملاً نسبت به اهداف کور می‌کنند. به این ترتیب، تشخیص غیرفعال فقط برای دفاع در برابر پهپادهای کوچک نوع I یا به عنوان یک اقدام هشدار اولیه تکمیلی قابل اجرا است و نمی‌تواند مأموریت‌های شناسایی اصلی را انجام دهد.
رادارهای آرایه فازی فعال فشرده که برای ماموریت های ضد پهپاد ساخته شده اند، تمام محدودیت های فوق را برطرف می کنند. رادارهای آرایه فازی فعال سبک وزن مدرن می توانند به طور پایدار اهداف با RCS تا 0.01 متر مربع را در محدوده محموله یو اس وی های متوسط ​​و کوچک شناسایی و ردیابی کنند. این رادارها مجهز به پوشش کامل 360 درجه و قابلیت‌های درگیری چند هدفه در حین اسکن مسیر، به طور قابل اعتمادی در شرایط سخت و ناپایدار هواشناسی عمل می‌کنند و پهپادها را در تمام کلاس‌های سرعت، از پیستون‌های کم‌سرعت گرفته تا جت‌ها، به‌عنوان نوع عملیات شناسایی marit-U به عنوان ضدهوایی تعیین می‌کنند.
*توجه: محدوده تشخیص بیان شده ارقام عملیاتی معمولی را برای اهداف با RCS 0.1 متر مربع در محیط های رزمی دریایی نشان می دهد.

III. شناسایی و کنترل آتش: سیستم‌های دید الکترواپتیکال
رادارهای آرایه فازی فعال جستجو و ردیابی هدف را انجام می‌دهند، در حالی که سیستم‌های الکترواپتیکی (EO) شناسایی هدف و کنترل آتش را تحت کنترل رادار از طریق یک گردش کار سه مرحله‌ای اجرا می‌کنند: چرخش خودکار و اکتساب هدف بصری، خروجی تصویر با کیفیت بالا برای اعتبارسنجی داده‌های هدف متخاصم کنترل شده یا انتقال کدهای متخاصم. تحویل داده‌های جستجوگر)، و ارزیابی خسارت پس از رهگیری.
در محیط های پیچیده دریایی، اهداف پهپادی با طول 2.5 تا 3.5 متر باید در فواصل 5 تا 10 کیلومتری شناسایی شوند. این سیستم‌های EO مجهز به گیمبال‌های تثبیت‌شده را ملزم می‌کند که قادر به ردیابی دقیق در سطح زیر پیکسل در میان حرکت عرشه Sea State 4، در کنار عملکرد تحویل هدف رادار خودکار برای برآورده کردن زمان‌بندی‌های پاسخ دقیق برای رهگیری سریع باشند. عملکرد رزمی قابل اعتماد همه دامنه به تنظیمات چند طیفی متکی است: دوربین‌های با وضوح بالا در نور روز حداکثر دقت شناسایی را در هوای صاف ارائه می‌کنند. کانال های مادون قرمز موج میانی در تاریکی، مه و دود نفوذ می کنند. کانال های مادون قرمز موج کوتاه تداخل ذرات معلق در هوا و شرایط رطوبت بالا را کاهش می دهند.
انتخاب بین سیستم‌های EO یکپارچه سطح بالا و واحدهای مشاهده EO فشرده متوسط ​​به نوع مهمات کشنده سخت که روی پلت فرم یکپارچه شده‌اند، بستگی دارد. کشتی‌های مجهز به موشک‌های هدایت‌شونده لیزری نیمه فعال به نشانگرهای لیزری رمزگذاری‌شده و گیمبال‌های با ثبات بالا نیاز دارند تا روشنایی مداوم هدف را در طول پرواز موشک حفظ کنند. پلتفرم‌هایی که از مهمات مادون قرمز/تصویربرداری آتش و فراموش کردن مادون قرمز استفاده می‌کنند، ممکن است از سیستم‌های EO سطح متوسط ​​استفاده کنند، که فقط به انجام نشانه‌گیری هدف و تأیید قفل نیاز دارند.
*توجه: این جدول معیارهای عملکرد اصلی را برای سیستم‌های مشاهده EO که از عملیات ضد پهپاد دریایی نوع II پشتیبانی می‌کنند، نشان می‌دهد. انتخاب بین انواع رده بالا و متوسط ​​توسط معماری یکپارچه کنترل آتش و مجموعه مهمات سخت کش پلت فرم تعیین می شود.*

IV. تجزیه و تحلیل مقایسه ای مجموعه های تجهیزات کشتار سخت
منطق اصلی حاکم بر انتخاب دارایی‌های کشتار سخت در متعادل کردن احتمال کشته شدن در برابر نسبت مبادله هزینه حمله و دفاع، متناسب با سناریوهای عملیاتی شامل حملات اشباع انبوه پهپادها نهفته است. هزینه های رهگیری به ازای هر درگیری شامل هشت مرتبه بزرگی در انواع مختلف تجهیزات می شود: سیستم های اقدام متقابل الکترونیکی (ECM) تقریباً 0.01 دلار برای هر رهگیری هزینه دارند، در حالی که رهگیرهای پیشرفته دفاع هوایی دارای هزینه واحدی تا 4.75 میلیون دلار هستند. این تفاوت شدید هزینه به مدل‌های اقتصادی عملیاتی اساساً متمایز تبدیل می‌شود و همه سخت‌افزارها باید از نظر سازگاری با پارامترهای عملیاتی دنیای واقعی و تقاضاهای بودجه مأموریت‌های ضد پهپاد نوع II ارزیابی شوند.
1. موشک‌های دفاع هوایی پیشرفته (Patriot PAC-3، NASAMS، IRIS-T SLM): دارای احتمال کشتار بسیار بالا هستند، اما در برابر پهپادهایی با قیمت هر کدام 20000 تا 50000 دلار، نسبت تبادل هزینه دفاع به حمله بیش از 100:1 است. علاوه بر این، وزن و قدرت قابل توجه آنها آنها را با پهپادهای کوچک ناسازگار می کند و استقرار آنها را منحصراً در مأموریت های دفاع هوایی دوربرد Tier III محدود می کند و آنها را برای انجام وظایف ضد پهپاد نوع II محروم می کند.
2. سیستم‌های تفنگ دریایی قابل برنامه‌ریزی انفجاری هوایی: مزایای هزینه هر رهگیری قانع‌کننده‌ای را ارائه می‌دهد، در عین حال تفنگ‌های دریایی با کالیبر کوچک از برد مؤثر ناکافی رنج می‌برند، در حالی که تفنگ‌های نیروی دریایی کالیبر سریع شلیک سریع وزن و بارهای قدرت غیرقابل کنترلی را برای ادغام USV تحمیل می‌کنند. برد موثر 3-5 کیلومتری آنها حداقل حاشیه خطا را ارائه می دهد. یک رهگیری اولیه ناموفق عملاً فرصت‌های درگیری‌های ثانویه را از بین می‌برد. این سیستم‌ها فقط برای کشتی‌های جنگی بزرگ و استقرارهای ثابت ساحلی مناسب هستند و نمی‌توانند از غربالگری و دفاع USV مستقر در جلو پشتیبانی کنند.
3. سیستم‌های جنگ الکترونیک (EW): در برابر پهپادهای کوچک نوع I که وابسته به خلبانی دستی و ناوبری ماهواره‌ای هستند، بسیار مؤثر هستند، اما در برابر پهپادهای دریایی خودمختار نوع II که توسط ناوبری اینرسی، ناوبری ماهواره‌ای سخت‌شده، تطبیق زمین و ناوبری خودکار مبتنی بر دید هوش مصنوعی هدایت می‌شوند، تا حد زیادی مؤثر نیستند. گرایش صنعت به سمت پرواز ترمینال کاملاً خودمختار برای پهپادهای مدرن، سیستم‌های EW را از عملکرد اصلی برای مأموریت‌های ضد پهپاد نوع II حذف می‌کند و آنها را صرفاً به نقش‌های پشتیبانی کمکی واگذار می‌کند.
4. سلاح‌های انرژی هدایت‌شده: دارای هزینه‌های تقریباً صفر در هر رهگیری و عمق مجلات مجازی نامحدود است که نویدبخش کاربرد طولانی‌مدت عملیاتی است. با این حال، عملیات نبرد پایدار به توان خروجی در صدها کیلووات نیاز دارد - آستانه ای که یو اس وی های متوسط ​​و کوچک در حال حاضر نمی توانند برآورده کنند. علاوه بر این، شرایط جوی دریایی پرتوهای لیزر را ضعیف و پراکنده می‌کند و به شدت اثربخشی رزمی را کاهش می‌دهد. این فناوری در بلوغ تکراری باقی می‌ماند و در حال حاضر فاقد قابلیت عملیاتی کامل به‌عنوان یک دارایی سخت‌گیر اولیه است.
5. پهپادهای رهگیر: هزینه های پایینی برای هر رهگیری دارند، با این حال پهپادهای رهگیر پروانه ای با سرعت کمتر از 300 کیلومتر در ساعت بالا می روند و محدودیت سرعت ذاتی ایجاد می کنند که مانع از درگیری پهپادهای دریایی با موتور جت می شود که 500 تا 650 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند. حتی به‌روزرسانی‌هایی که از پیشرانه موشک برای افزایش سرعت استفاده می‌کنند، ضریب شکل و هزینه‌های خرید آن‌ها را نزدیک به موشک‌های هدایت‌شونده دقیق می‌کند و مزیت‌های هزینه اصلی آنها را از بین می‌برد. نبرد دریایی فاقد پوشش توپوگرافی برای ایجاد موانع رهگیری لایه ای است. علاوه بر این، پهپادهای رهگیر ضربه و پرواز به خلبانی دستی تکیه می‌کنند و فاقد قابلیت انتقال خودکار هدف هستند و سقف سختی را بر کارایی رهگیری در هنگام مواجهه با حملات اشباع پهپاد انبوه تحمیل می‌کنند.

V. راه حل بهینه کشتن: موشک های سبک وزن با هدایت دقیق
مقایسه متقابل جامع همه راه‌حل‌های فنی یک نتیجه قطعی به دست می‌دهد: موشک‌های پدافند هوایی ردیف سوم هنگام مقابله با حملات انبوه پهپاد هزینه‌های ناپایداری ایجاد می‌کنند. اسلحه‌های دریایی و سلاح‌های انرژی هدایت‌شده به دلیل محدودیت‌های فیزیکی و عدم بلوغ تکنولوژیکی محدود شده‌اند و مانع از ادغام در سکوهای رزمی کوچک بدون سرنشین می‌شوند. پهپادهای رهگیر و سیستم‌های EW به دلیل لبه سرعت و قابلیت‌های پرواز ترمینال خودکار پهپادهای نوع II دچار شکست عملیاتی می‌شوند. فقط موشک های هدایت دقیق سبک وزن که از لیزر نیمه فعال و هدایت مادون قرمز تصویربرداری مادون قرمز استفاده می کنند، عملکرد کلی برتر را ارائه می دهند که احتمال کشتار بالا، واکنش سریع و نسبت هزینه دفاع به حمله قابل کنترل را با تأیید عملیاتی اثبات شده بر روی سکوهای USV ترکیب می کند.
این دو نوع موشک مکمل تاکتیکی را ارائه می دهند: موشک های نیمه فعال هدایت شونده لیزری حداکثر برد رهگیری 5 کیلومتری را ارائه می دهند و می توانند به طور متوالی با چندین هدف در یک پرواز واحد درگیر شوند تا عملیات مداوم را حفظ کنند. موشک های مادون قرمز / تصویربرداری مادون قرمز در حالت آتش و فراموش کردن با حداکثر برد رهگیری 8 کیلومتر عمل می کنند. پس از پرتاب، سیستم EO از قفل هدف آزاد می شود تا فوراً دنباله رهگیری بعدی را آغاز کند و خنثی سازی موثر حملات اشباع پهپاد را ممکن می سازد. ادغام پرتابگر مشترک هر دو نوع موشک، کاستی های تاکتیکی مهمات تک نوع را جبران می کند و یک معماری رهگیری لایه لایه کامل ایجاد می کند.

VI. نتیجه گیری های اصلی
تجزیه و تحلیل انتها به انتها از زنجیره کشتن کامل سه یافته قطعی ایجاد می کند:
1. مرحله تشخیص باید بر رادارهای آرایه فازی فعال فشرده تکیه کند. رادارهای اسکن مکانیکی متعارف نمی توانند به شناسایی هدف با RCS پایین و ردیابی چند هدف در محدوده محموله USV دست یابند، و نمی توانند نیازهای عملیاتی جنگ ضد پهپاد دریایی مدرن را برآورده کنند.
2. مرحله شناسایی و کنترل آتش باید از سیستم‌های EO چند طیفی یکپارچه استفاده کند که نور روز، امواج مادون قرمز موج میانی و باندهای مادون قرمز موج کوتاه را پوشش دهد. سخت‌افزار EO تک کاناله نمی‌تواند خود را با حالت‌های دریایی پیچیده، عملیات‌های شبانه و محیط‌های جوی دریایی با رطوبت بالا تطبیق دهد و در شرایط جنگی واقعی به آسانی شکست می‌خورد.
3. راه حل بهینه برای کشتن سخت که امروزه در دسترس است، مجموعه ای ترکیبی از موشک های سبک وزن هدایت شونده لیزری نیمه فعال و مادون قرمز / تصویربرداری مادون قرمز است. این تنها ترکیب مهمات کشتار سخت است که به طور همزمان سه معیار اصلی را برآورده می کند: هزینه های عملیاتی پایدار، بلوغ فناوری، و سازگاری با پلت فرم های وسایل نقلیه سطحی بدون سرنشین.

در برابر تهدید غالب ناشی از پهپادهای دریایی نوع II، نتیجه گیری مبهم است: ظرفیت عملیات ضد پهپاد دریایی برای بستن زنجیره کشتار و حذف نفوذ هدف کاملاً به این بستگی دارد که آیا حسگرهای مستقر و دارایی های سخت کشتار دقیقاً با ویژگی های فیزیکی و پویایی های هزینه پهپاد نوع II کالیبره شده اند یا خیر.