Các hoạt động chống UAV hàng hải hiệu quả đòi hỏi phải thiết lập một chuỗi tiêu diệt hoàn chỉnh bao gồm phát hiện, nhận dạng, theo dõi và đánh chặn tiêu diệt cứng. Mọi liên kết trong chuỗi này phải được điều chỉnh phù hợp với đặc điểm vật lý và hồ sơ chi phí tấn công-phòng thủ của các mối đe dọa UAV hàng hải Cấp 2. Bài viết này phân tích logic lựa chọn kỹ thuật cho từng liên kết một, bao gồm lý do tại sao chỉ các radar mảng pha chủ động mới có thể đáp ứng các yêu cầu phát hiện, hiệu suất cốt lõi mà hệ thống nhắm mục tiêu quang điện phải có và so sánh ưu điểm và nhược điểm của nhiều loại thiết bị tiêu diệt phổ biến khác nhau trong các nhiệm vụ chống UAV.

Các hoạt động chống UAV tạo thành một miền chiến đấu độc lập với các đặc điểm đe dọa vật lý độc đáo, logic chi phí tấn công-phòng thủ và các yêu cầu về khả năng thích ứng cho nền tảng chiến đấu. Phân tích trong bài viết này được xây dựng trên hai nguyên tắc cốt lõi. Đầu tiên, việc triển khai về phía trước là rất quan trọng: nếu các mối đe dọa tiếp cận từ biển, việc phòng thủ không thể chỉ giới hạn ở bờ biển. Các hoạt động chống UAV hàng hải hiệu quả đòi hỏi lực lượng phòng thủ phía trước phải tiến hành đánh chặn nhiều lớp dọc theo các đường bay có mối đe dọa sắp tới. Thứ hai, hệ thống phòng thủ theo lớp và chồng chéo tạo ra chiều sâu phòng thủ. Khung hoạt động ba cấp—UAV phản kích cỡ nhỏ cấp 1, UAV phản công trên biển cấp 2 và hoạt động phòng không cấp 3—xác nhận thực tế rằng một hệ thống duy nhất không thể bao quát toàn bộ các mối đe dọa. Theo đó, một hệ thống tập trung vào khả năng chống UAV hàng hải Cấp 2, đồng thời hỗ trợ các nhiệm vụ Cấp 1 và giải quyết các mối đe dọa Cấp 3 cấp thấp, có thể thiết lập một hệ thống phòng thủ chuyên sâu ba chiều, nhiều lớp.

I. Những vấn đề nan giải cốt lõi của Chuỗi tiêu diệt
Đồ họa thông tin về Chuỗi tiêu diệt UAV hàng hải
Để chống lại Máy bay không người lái hàng hải (UAV) Loại III của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ / Loại II của NATO, một chuỗi tiêu diệt hoàn chỉnh từ đầu đến cuối phải được thực hiện trong một khoảng thời gian cực kỳ chặt chẽ. Phạm vi phát hiện phải cung cấp đủ thời gian đáp ứng hoạt động; giai đoạn xác định cần phán đoán chính xác mối liên hệ thù địch của mục tiêu; giai đoạn theo dõi phải liên tục xuất ra dữ liệu cấp điều khiển hỏa lực có độ chính xác cao; và việc đánh chặn cứng rắn phải vô hiệu hóa hoàn toàn các UAV trước khi chúng tiếp cận các tài sản được bảo vệ.
Thất bại ở bất kỳ mắt xích nào của chuỗi tiêu diệt sẽ khiến toàn bộ hệ thống phòng thủ hoàn toàn không hoạt động. Các cảm biến có khả năng phát hiện nhưng không thể duy trì theo dõi, hệ thống quang điện có thể xác định mục tiêu nhưng không thể tiến hành quan sát bằng laser và thiết bị đánh chặn không đủ xác suất tiêu diệt hoặc phản ứng chậm cuối cùng sẽ dẫn đến việc xâm nhập mục tiêu. Đối với các tài sản như cảng, cơ sở năng lượng và tàu chiến đang neo đậu, sự xâm nhập của ngay cả một máy bay không người lái cũng có thể gây ra một cuộc tấn công tê liệt. Do đó, việc lựa chọn kỹ thuật không chỉ nhằm mục đích đạt được hiệu suất cao nhất của từng thiết bị riêng lẻ; thay vào đó, nó tập trung vào việc xây dựng một chuỗi hoạt động khép kín, tương thích, hoàn chỉnh, có tính đến các hạn chế về nền tảng hoạt động, ngân sách chi phí và giới hạn thời gian đánh chặn.

II. Phát hiện và theo dõi: Nút thắt kỹ thuật chính và thách thức nhất
Những thách thức phát hiện xuất phát từ hai yếu tố chồng chéo: mặt cắt radar mục tiêu (RCS) và giới hạn tải trọng của nền tảng vận hành. Các UAV hàng hải loại II có thể có RCS nhỏ tới 0,1 mét vuông, khiến chúng gần như không thể bị phát hiện bởi các radar tìm kiếm trên không thông thường. Các radar mảng pha chủ động cỡ lớn trang bị trên tàu có thể phát hiện mục tiêu có RCS diện tích nhỏ tới 0,01 mét vuông, tuy nhiên thiết bị như vậy được thiết kế dành riêng cho các tàu chiến lớn của thủ đô. Trọng lượng quá lớn, mức tiêu thụ điện năng và chi phí mua sắm quá cao của chúng ngăn cản việc triển khai hàng loạt và triển khai về phía trước, khiến chúng không đủ tiêu chuẩn trở thành tài sản phát hiện và sàng lọc hàng hải thông thường.
Để thiết lập một rào cản phát hiện liên tục dọc theo các trục đe dọa hàng hải, cần có các cảm biến nhẹ phù hợp với các hạn chế về kích thước, trọng lượng và công suất của các phương tiện mặt nước không người lái cỡ vừa và nhỏ (USV) hỗ trợ việc bảo vệ hàng loạt.
Xe mặt nước không người lái ULAQ-11 bắn tên lửa dẫn đường bằng laser bán chủ động kép Cirit trong cuộc tập trận
Thiết bị phát hiện thụ động (cảm biến định hướng tần số vô tuyến, cảm biến âm thanh) có những sai sót cơ bản: chúng không thể tạo ra dữ liệu theo dõi ba chiều có độ chính xác cao cần thiết cho điều khiển hỏa lực. Trong khi đó, các máy bay không người lái hàng hải tự động tiên tiến hoạt động trong điều kiện vô tuyến hoàn toàn im lặng và không phát ra tín hiệu trong chuyến bay cuối, khiến các cảm biến thụ động hoàn toàn không thể phát hiện được mục tiêu. Do đó, phát hiện thụ động chỉ khả thi để phòng thủ trước các UAV cỡ nhỏ loại I hoặc đóng vai trò như một biện pháp cảnh báo sớm bổ sung và không thể thực hiện các nhiệm vụ phát hiện cốt lõi.
Các radar mảng pha chủ động nhỏ gọn được chế tạo nhằm mục đích chống lại các nhiệm vụ chống UAV giải quyết tất cả các hạn chế trên. Các radar mảng pha chủ động hạng nhẹ hiện đại có thể phát hiện và theo dõi ổn định các mục tiêu có RCS nhỏ tới 0,01 mét vuông trong giới hạn tải trọng của USV vừa và nhỏ. Được trang bị phạm vi bao phủ 360° đầy đủ và khả năng tấn công đa mục tiêu theo dõi trong khi quét, các radar này hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khí tượng khắc nghiệt, không ổn định và hỗ trợ các UAV ở tất cả các cấp tốc độ, từ các biến thể chạy bằng động cơ piston tốc độ thấp đến các biến thể chạy bằng phản lực, biến chúng thành tài sản phát hiện cốt lõi cho các hoạt động chống UAV hàng hải Loại II.
*Lưu ý: Phạm vi phát hiện đã nêu thể hiện số liệu hoạt động điển hình của các mục tiêu có RCS 0,1 m2 trong môi trường tác chiến trên biển.*

III. Nhận dạng và điều khiển hỏa lực: Hệ thống quan sát quang điện
Các radar mảng pha chủ động xử lý việc tìm kiếm và theo dõi mục tiêu, trong khi các hệ thống quang điện (EO) thực hiện nhận dạng mục tiêu và kiểm soát hỏa lực theo tín hiệu radar thông qua quy trình làm việc ba giai đoạn: tự động xoay và thu thập mục tiêu trực quan, đầu ra hình ảnh độ phân giải cao để xác nhận sự liên kết của mục tiêu thù địch, truyền dữ liệu điều khiển hỏa lực liên tục (thông qua quan sát bằng laser được mã hóa hoặc chuyển giao dữ liệu tìm kiếm) và đánh giá thiệt hại sau đánh chặn.
Trong môi trường hàng hải phức tạp, các mục tiêu UAV có chiều dài từ 2,5 đến 3,5 mét phải được xác định rõ ràng ở khoảng cách từ 5 đến 10 km. Điều này yêu cầu các hệ thống EO được trang bị gimbals ổn định có khả năng theo dõi chính xác ở cấp độ pixel phụ trong bối cảnh chuyển động của boong Sea State 4, cùng với chức năng chuyển giao mục tiêu radar tự động để đáp ứng các mốc thời gian phản hồi nghiêm ngặt nhằm đánh chặn nhanh chóng. Hiệu suất chiến đấu trên mọi miền đáng tin cậy dựa trên cấu hình đa quang phổ: camera độ phân giải cao ban ngày mang lại độ chính xác nhận dạng tối đa trong điều kiện thời tiết quang đãng; kênh hồng ngoại sóng giữa xuyên qua bóng tối, sương mù và khói; các kênh hồng ngoại sóng ngắn giảm thiểu nhiễu từ các sol khí biển và điều kiện độ ẩm cao.
Việc lựa chọn giữa các hệ thống EO tích hợp cao cấp và các thiết bị quan sát EO nhỏ gọn tầm trung phụ thuộc vào loại vũ khí sát thương mạnh được tích hợp trên bệ. Các tàu được trang bị tên lửa dẫn đường bằng laser bán chủ động yêu cầu thiết bị chỉ định laser được mã hóa và gimbals có độ ổn định cao để duy trì khả năng chiếu sáng mục tiêu liên tục trong suốt chuyến bay tên lửa. Các nền tảng trang bị vũ khí bắn và quên hồng ngoại hình ảnh / hồng ngoại có thể sử dụng hệ thống EO hạng trung, chỉ cần tiến hành xác nhận mục tiêu và khóa.
*Lưu ý: Bảng này phác thảo các số liệu hiệu suất cốt lõi cho hệ thống quan sát EO hỗ trợ các hoạt động chống UAV hàng hải Loại II; Việc lựa chọn giữa các biến thể cao cấp và tầm trung được xác định bởi kiến ​​trúc điều khiển hỏa lực tích hợp và bộ vũ khí tiêu diệt cứng của nền tảng.*

IV. Phân tích so sánh các bộ thiết bị Hard-Kill
Logic cốt lõi chi phối việc lựa chọn tài sản tiêu diệt cứng nằm ở việc cân bằng xác suất tiêu diệt với tỷ lệ trao đổi chi phí giữa tấn công và phòng thủ, phù hợp với các kịch bản hoạt động liên quan đến các cuộc tấn công bão hòa UAV hàng loạt. Chi phí đánh chặn cho mỗi lần tham gia trải dài tám bậc độ lớn trên các loại thiết bị khác nhau: hệ thống biện pháp đối phó điện tử (ECM) có giá khoảng 0,01 USD cho mỗi lần đánh chặn, trong khi các hệ thống đánh chặn phòng không tiên tiến có chi phí đơn vị lên tới 4,75 triệu USD. Sự chênh lệch chi phí lớn này dẫn đến các mô hình kinh tế vận hành khác biệt về cơ bản và tất cả phần cứng phải được đánh giá về khả năng tương thích với các thông số vận hành trong thế giới thực và nhu cầu ngân sách của các nhiệm vụ chống UAV Loại II.
1. Tên lửa phòng không tiên tiến (Patriot PAC-3, NASAMS, IRIS-T SLM): Có xác suất tiêu diệt cực cao, nhưng đối với các UAV có giá từ 20.000 đến 50.000 USD mỗi chiếc, chúng mang lại tỷ lệ trao đổi chi phí giữa phòng thủ và tấn công vượt quá 100: 1, đặt gánh nặng tài chính quá lớn lên các lực lượng phòng thủ. Ngoài ra, trọng lượng và sức mạnh đáng kể của chúng khiến chúng không tương thích với các USV nhỏ, hạn chế việc triển khai chỉ cho các nhiệm vụ phòng không tầm xa Cấp III và khiến chúng không đủ tiêu chuẩn thực hiện nhiệm vụ chống UAV Loại II.
2. Hệ thống súng hải quân Air-Burst có thể lập trình: Mang lại lợi thế hấp dẫn về chi phí cho mỗi lần đánh chặn, tuy nhiên súng hải quân cỡ nòng nhỏ lại không có đủ tầm bắn hiệu quả, trong khi súng hải quân bắn nhanh cỡ nòng lớn gây ra trọng lượng và tải trọng không thể quản lý được khi tích hợp USV. Phạm vi hiệu quả 3–5 km của chúng mang lại sai số tối thiểu; một cuộc đánh chặn sơ cấp thất bại hầu như sẽ loại bỏ các cơ hội cho các cuộc giao tranh thứ cấp. Những hệ thống này chỉ phù hợp với các tàu chiến lớn và các căn cứ cố định trên bờ và không thể hỗ trợ việc sàng lọc và phòng thủ USV được triển khai ở phía trước.
3. Hệ thống tác chiến điện tử (EW): Chứng tỏ có hiệu quả cao trước các UAV nhỏ Loại I phụ thuộc vào việc điều khiển bằng tay và dẫn đường qua vệ tinh, nhưng phần lớn không hiệu quả trước các UAV hàng hải tự động Loại II được dẫn đường bằng dẫn đường quán tính, dẫn đường vệ tinh cứng cáp, khớp địa hình và dẫn đường tự động dựa trên tầm nhìn AI. Xu hướng của ngành hướng tới chuyến bay đầu cuối tự động hoàn toàn dành cho các UAV hiện đại sẽ loại bỏ chức năng cốt lõi của hệ thống EW cho các nhiệm vụ chống UAV Loại II, chỉ chuyển chúng sang vai trò hỗ trợ phụ trợ.
4. Vũ khí năng lượng được định hướng: Tính năng chi phí cho mỗi lần đánh chặn gần như bằng 0 và độ sâu băng đạn ảo không giới hạn, hứa hẹn mang lại tiện ích hoạt động lâu dài và rộng rãi. Tuy nhiên, hoạt động chiến đấu bền vững đòi hỏi công suất đầu ra lên tới hàng trăm kilowatt - một ngưỡng mà các USV cỡ vừa và nhỏ hiện không thể đáp ứng được. Hơn nữa, điều kiện khí quyển hàng hải làm suy giảm và phân tán chùm tia laser, làm giảm đáng kể hiệu quả chiến đấu. Công nghệ này vẫn đang trong quá trình trưởng thành lặp đi lặp lại và thiếu khả năng hoạt động đầy đủ như một tài sản khó tiêu diệt chính hiện nay.
5. Máy bay không người lái đánh chặn: Có chi phí cho mỗi lần đánh chặn thấp, nhưng máy bay không người lái đánh chặn chạy bằng cánh quạt lại đạt tốc độ dưới 300 km/h, tạo ra giới hạn vận tốc cố hữu ngăn cản sự tham gia của các máy bay không người lái hàng hải chạy bằng động cơ phản lực đang di chuyển với tốc độ 500–650 km/giờ. Ngay cả những nâng cấp kết hợp với động cơ đẩy tên lửa để tăng tốc độ cũng đẩy yếu tố hình thức và chi phí mua sắm của chúng gần bằng tên lửa dẫn đường chính xác, xóa bỏ lợi thế về chi phí ban đầu của chúng. Tác chiến trên biển thiếu sự che chắn về mặt địa hình để thiết lập các rào cản đánh chặn nhiều lớp; Ngoài ra, các UAV đánh chặn tấn công và bay dựa vào việc điều khiển thủ công và thiếu khả năng chuyển giao mục tiêu tự động, đặt ra giới hạn cứng về hiệu quả đánh chặn khi đối mặt với các cuộc tấn công bão hòa UAV hàng loạt.

V. Giải pháp tiêu diệt tối ưu: Tên lửa dẫn đường chính xác hạng nhẹ
So sánh chéo toàn diện tất cả các giải pháp kỹ thuật đưa ra kết luận chắc chắn: Tên lửa phòng không Cấp III tạo ra chi phí không bền vững khi chống lại các cuộc tấn công hàng loạt của UAV; súng hải quân và vũ khí năng lượng định hướng bị hạn chế bởi những hạn chế về vật chất và sự non nớt về công nghệ, cản trở việc tích hợp trên các nền tảng chiến đấu không người lái nhỏ; các máy bay không người lái đánh chặn và hệ thống tác chiến điện tử bị lỗi trong hoạt động do tốc độ vượt trội và khả năng bay ở giai đoạn cuối tự động của máy bay không người lái loại II. Chỉ những tên lửa dẫn đường chính xác hạng nhẹ sử dụng tia laser bán chủ động và dẫn đường hồng ngoại/hình ảnh hồng ngoại mới mang lại hiệu suất tổng thể vượt trội, kết hợp xác suất tiêu diệt cao, phản ứng nhanh và tỷ lệ chi phí phòng thủ-tấn công có thể kiểm soát được, với xác nhận hoạt động đã được chứng minh trên nền tảng USV.
Hai biến thể tên lửa mang lại sự bổ sung về mặt chiến thuật: tên lửa dẫn đường bằng laser bán chủ động có phạm vi đánh chặn tối đa là 5 km và có thể tấn công tuần tự nhiều mục tiêu trong một lần xuất kích để duy trì hoạt động liên tục. Tên lửa hồng ngoại/hình ảnh hồng ngoại hoạt động ở chế độ bắn và quên với tầm đánh chặn tối đa 8 km; Sau khi phóng, hệ thống EO được giải phóng khỏi khóa mục tiêu để ngay lập tức bắt đầu chuỗi đánh chặn tiếp theo, cho phép vô hiệu hóa hiệu quả các cuộc tấn công bão hòa của UAV. Việc tích hợp đồng phóng của cả hai loại tên lửa sẽ bù đắp những thiếu sót về mặt chiến thuật của vũ khí một biến thể và thiết lập một kiến ​​trúc đánh chặn nhiều lớp hoàn chỉnh.

VI. Kết luận cốt lõi
Phân tích toàn diện về chuỗi tiêu diệt đầy đủ đưa ra ba kết quả rõ ràng:
1. Giai đoạn phát hiện phải dựa vào radar mảng pha chủ động nhỏ gọn. Các radar quét cơ học thông thường không thể đạt được khả năng phát hiện mục tiêu RCS thấp và theo dõi nhiều mục tiêu trong giới hạn tải trọng của USV, không đáp ứng được yêu cầu hoạt động của chiến tranh chống UAV hàng hải hiện đại.
2. Giai đoạn nhận dạng và điều khiển hỏa lực phải sử dụng hệ thống EO đa phổ tích hợp bao gồm các dải hồng ngoại ban ngày, hồng ngoại sóng giữa và hồng ngoại sóng ngắn. Phần cứng EO đơn kênh không thể thích ứng với các trạng thái biển phức tạp, hoạt động về đêm và môi trường khí quyển hàng hải có độ ẩm cao và sẽ dễ dàng bị hỏng trong điều kiện chiến đấu thực tế.
3. Giải pháp tiêu diệt cứng tối ưu hiện nay là tổ hợp tên lửa hạng nhẹ dẫn đường bằng laser bán chủ động và hồng ngoại/hình ảnh hồng ngoại. Đây vẫn là tổ hợp vũ khí tiêu diệt mạnh duy nhất đồng thời đáp ứng ba tiêu chí cốt lõi: chi phí vận hành bền vững, sự trưởng thành về công nghệ và khả năng tương thích với các nền tảng phương tiện mặt nước không người lái.

Trước mối đe dọa phổ biến do UAV hàng hải Loại II gây ra, kết luận rất rõ ràng: khả năng của các hoạt động chống UAV hàng hải trong việc đóng chuỗi tiêu diệt và loại bỏ sự xâm nhập của mục tiêu hoàn toàn phụ thuộc vào việc liệu các cảm biến được triển khai và tài sản tiêu diệt cứng có được hiệu chỉnh chính xác theo các đặc điểm vật lý và động lực chi phí của các mối đe dọa UAV loại II hay không.