定向能武器之简介
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第一章引言
定向能武器(DEW )是一种利用高热、电离、辐射等综合效应对目标实施杀伤的武器。激光武器、粒子束武器、射频武器是三大定向能武器。同其它武器相比，定向能武器对电子设备有着更加独特的杀伤优势：它具有强大的“聚能”功能，可将能量聚集成强束流，并利用电磁能代替爆炸能，击中目标后，可在瞬间将目标内部的电子器件摧毁。此外，由于定向能武器射速极快(接近光速)，敌方的电子设备根本无法实施反干扰。目前，定向能武器仍处在开发和研制中，但其巨大的军事潜力和发展前景，已经引起越来越多国家的重视。
在冷战时期，美、苏两国竞相发展定向能武器，投入了大量的资金。美国从1962年起，发展激光武器所开展的高能激光科学和技术研究和初期发展工作，已投入了140多亿美元。其中，战略防御计划局及其后来成立的弹道导弹防御局，一共投入了近73亿美元。美国科学和技术的年度经费在80年代末达到峰值12亿美元，但目前已减少到每年2亿美元。高能激光武器方面的投资情况类似，从1988年的8亿多美元减少到4亿多，但2001年计划略微增加。空军的机载激光器计划，将花费高能激光总研制经费的一半多。高功率微波武器方面的投资比较稳定，在1995年达到最高峰5000万美元，目前每年花费3000万美元。美国空军1968-2000财年在进攻和防御型定向能武器方面花费了52亿美元，计划到2007财年为止在花费46亿美元。
美军认为，定向能武器是应对反介入和区域战略挑战的最佳选择，而反介入和区域正是中国对抗美国C型包围圈和空海一体战的主要手段。所以，可以认为开发和部署定向能武器也是美军应对所谓“中国威胁”的重要战略决策。
由此可见，不管是对当代世界战争格局，还是未来战争格局来说，发展定向能武器都可以发挥巨大作用，大国之间，特别是美国，俄罗斯等都在花重资打造自己的定向能武器，作为发展中大国，中国也不能不在这方面花功夫。
第二章三大定向能武器
2．1 激光武器
激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器，可工作在可见光波段、红外波段、紫外波段，用于衰减、干扰、毁坏光电或红外传感系统(抗传感器武器)。
根据作战用途的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。战略激光武器可用于反卫星和反战略导弹；战术激光武器包括高能激光武器以及主要用于致盲人眼或破坏武器的电子设备和光电传感器的低能激光武器，又称为激光致盲武器。激光武器具有作战利用性能费用比高、不受电磁干扰等优点。目前影响激光武器使用的最大障碍是功率不够大，当前的固态激光器能量只达到能有效作用距离所需能量的十分之一。但在未来几年内，便携式激光器有可能达到造成毁坏所需的最小能量输出(100kw)。
2.1.1 中国激光武器的发展
目前在世界范围内，俄罗斯的激光理论研究处于领先地位，美国与以色列在激光武器应用中处于领先地位，只有中国悄无声息，在国人心目中，中国的武器是落后的，真是这样吗？未必！
我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，中国的激光理论和技术在世界上处于领先地位。
1、注重理论研究带动激光技术的发展
激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张
劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所——中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立。
2、借助重点项目的支撑，带动激光技术的发展
1964年启动的“6403”高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，仍艰难地生存了下来并取得可贵的进展。（1）“6403”高能钕玻璃激光系统
1964年启动，最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍，于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的，它使我国激光技术的水平上了一个台阶。其成果主要表现在：①建成了具有工程规模的大口径（120毫米）振荡—放大型激光系统，最大输出能量达32万焦耳；改善光束质量后达3万焦耳。②实现了系统技术集成，成功地进行了打靶实验，室内10米处击穿80毫米铝靶，室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙，并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。③第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。④第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵，采用了一系列提高光束质量的创新性技术，如万焦耳级非稳腔激光器、振荡—扫瞄放大式激光系统、尖劈法光束质量诊断等。⑤激光元器件和支撑技术有了突破性提高，如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径（1.2米）光学精密加工等。⑥培养和造就了一批技术骨干队伍。（2）高功率激光系统和核聚变研究
1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议，1965年立项开始研究。经几年努力，建成了输出功率10（上标10）瓦的纳秒级激光装置，并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器，把激光输出功率提高了10倍，中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后，积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统，对充气玻壳靶照射，获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破，使我国的激光聚变研究进入世界先进行列，也为以后长期的持续发展奠定了基础。（3）军用激光研究
1966年12月，国防科委主持召开了军用激光规划会，48个单位130余人参加，会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批准生效，但仍起了有益的推动作用。此后的几年内，这一领域涌现了一批重要成果。例如：①靶场激光测距技术初试成功：采用重复频率为20赫兹的YAG调Q激光器，测距精度优于2米，最远测量距离达660公里，加在经纬仪上，可实现对飞行目标的单站定轨。这一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。②红宝石激光人造卫星测距：成功地对美国实验卫星Expl-27号、29号和36号进行了测量、最远可测距离为2300公里，精度2米左右。这是第一代人造卫星的测距成果，为以后更远距离、更高精度的人造卫星测距打下了基础。③红宝石激光雷达和机载红外激光雷达，首次实现了地—空和空—空对飞机的跟踪测距。④激光航测仪：将激光测距机和航空照相机组合，由飞机机载对地航测，完成对边远地区等复要地形的测绘。重复率6次/分，测距精度1米。⑤地炮激光测距机：可独立完成观察、测距、测角（方向和高低角）及磁针定向等功能。测距范围300-10000米，精度5米。在激光应用方面，Nd:YAG激光通信（3-12路）、He-Ne激光通信、单路/三路半导体激光通信在通信试验中已获得成功；Nd:YAG激光手术刀、CO2激光手术刀、激光虹膜切除仪等医疗设备也已投入使用；激光全息摄影、激光全息在平面光弹中的应用，脉冲激光动态全息照相和拉曼分光光度计已成为计量科学的新手段；数控激光切割机、激光准直仪、激光分离同位素硫、用于
农业研究的液体激光器、大屏幕导航显示器等成果也在工农业中获得了应用。
2.1.2 中国激光武器与美国激光武器比较
实事求是地说，美国太张扬，中国太谦虚。如果说在传统的导弹技术方面中国落后于美国不可否认，因为中国的起步较晚，基础工业较差，加之西方国家对中国军事工业的严格限制。但是在新兴激光的军事技术方面，由于我们与美国起步点相差不大，所以我们的研究处于世界领先地位。为此，美国和其盟国为了盗窃中国的激光技术，不知道牺牲了多少间谍啊！中国的超强功率的固态激光器是世界一流，用它发射的激光束可在3千公里的距离获得每平方厘米35 K焦耳能量密度，此能量密度比攻击导弹所必需的破坏阈高出近1个数量级上。以此粗略推算，中国的攻击激光雷达有效杀伤力超过3万公里。
目前中国的攻击激光雷达体积仍然十分庞大，达10吨，缺少强大的瞬时超强能源电池，容易受天气限制，空气中的微粒和水汽会严重干扰其能量和射程，只能陆基和海基。如何把攻击激光雷达装载于卫星，是我国目前正在全力研究攻关的目标，如果探月成功，如果我们的激光武器能量再提高一个数量级，会把攻击激光雷达装载于月球。在试验场：一位军工老专家从电话中得知千里之外的靶标被激光雷达击毁后，激动得泪流满面，仰天大呼：这是我们中国人研制的武器！是全世界最好的武器！！这是全世界最尖端的点穴武器！这就是为何有位中国著名的战略军事专家在媒体上自豪地宣称：美国敢打中国吗？如果它的隐形飞机敢来中国轰炸，来一架打落一架，一个不剩......大家如果注意收听一下美国之音，也许会知道美国似乎已经嗅到了中国新式武器的信息，他们有点不相信，他们更不敢相信！
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随着我国经济与技术的发展，在未来我国激光武器将得到更好的发展，在未来战场上，激光武器将发挥其巨大的作用。
2.2 射频武器 2.2.1 射频武器的概念
射频武器是采用强微波发生器和高增益定向天线发出强大的汇聚的微波波束，对目标造成杀伤破坏的新式武器，是以破坏飞机、导弹等目标内部的电子设备，使其丧失战斗力，即以高强度辐射场包围目标，在电子和电器线路中产生致命的电压和电流而达到破坏作用的武器。射频(RF)武器包括高功率微波(HPM)武器和电磁脉冲(EMP)武器，它们都是靠定向辐射电磁波来进行破坏的。HPM武器与常规电磁脉冲武器的根本区别在于，HPM武器发射的电磁脉冲能量集中在单一频率为主的窄带内，电磁能量通过天线直接进入，或通过孔缝耦合等方式钻进目标系统，对系统内部的电子设备和器件产生干扰或烧毁；而EMP武器的电磁能量分散在一个很宽的频带内，任何一种频率对应的能量都很小，难以进行有效打击，只能对带有长电缆的设备进行干扰和破坏。在频率范围上，高功率微波的频率范围为1～100GHz，核电磁脉冲为1～100MHz，射频电磁波为10kHz~100MHz。高功率微波的强度大，总输出能量约100kJ，定向性好，因而有更大的作用范围、更大的杀伤威力，特别是对付硬目标(建筑物、地下掩体等)，而且不会产生物理结构上的破坏及放射性污染。因此高功率微波的打击效应比射频电磁波更佳，能对生物、电子及电气设备起破坏作用。表1列出了不同功率等级下HPM 武器的打击效应。
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随着我国经济与技术的发展，在未来我国激光武器将得到更好的发展，在未来战场上，激光武器将发挥其巨大的作用。
2.2 射频武器 2.2.1 射频武器的概念
射频武器是采用强微波发生器和高增益定向天线发出强大的汇聚的微波波束，对目标造成杀伤破坏的新式武器，是以破坏飞机、导弹等目标内部的电子设备，使其丧失战斗力，即以高强度辐射场包围目标，在电子和电器线路中产生致命的电压和电流而达到破坏作用的武器。射频(RF)武器包括高功率微波(HPM)武器和电磁脉冲(EMP)武器，它们都是靠定向辐射电磁波来进行破坏的。HPM武器与常规电磁脉冲武器的根本区别在于，HPM武器发射的电磁脉冲能量集中在单一频率为主的窄带内，电磁能量通过天线直接进入，或通过孔缝耦合等方式钻进目标系统，对系统内部的电子设备和器件产生干扰或烧毁；而EMP武器的电磁能量分散在一个很宽的频带内，任何一种频率对应的能量都很小，难以进行有效打击，只能对带有长电缆的设备进行干扰和破坏。在频率范围上，高功率微波的频率范围为1～100GHz，核电磁脉冲为1～100MHz，射频电磁波为10kHz~100MHz。高功率微波的强度大，总输出能量约100kJ，定向性好，因而有更大的作用范围、更大的杀伤威力，特别是对付硬目标(建筑物、地下掩体等)，而且不会产生物理结构上的破坏及放射性污染。因此高功率微波的打击效应比射频电磁波更佳，能对生物、电子及电气设备起破坏作用。表1列出了不同功率等级下HPM 武器的打击效应。
表1 高功率微波武器效应
2.2.2 射频武器的特点
1、射频武器的波束能量比普通雷达用的微波功率大几个数量级。
2、射频武器具有能量集中传输快方向单一的有点。
3、射频武器的作用具有距离远，受天气影响小的特点，杀伤力大。被军事专家誉为高技术战场上的“无形杀手”。
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2.2.3 射频武器的发展概况
国外微波武器已发展到实用阶段，如俄罗斯的电磁脉冲弹和英国的微波炸弹均能将大功率、不可见的电磁辐射短脉冲发送到较远距离上，用来破坏敌方的坦克、导弹、飞机以及通信和电子设备等。军事专家们预测，随着新技术、新材料的不断发展，电磁武器在军事领域的应用前景会越来越广泛。
美国一直在研究利用微波技术摧毁敌方的作战能力，主要进行宽频带、高功率微波武器和窄频带、定向微波武器的研发。
作为世界主要军事强国的中国始终高度微波武器和激光武器的研制。
2．3 粒子束武器
2.3.1 粒子束武器的基本原理
粒子束武器是把高能粒子，比如原子氕、氘、氚一类的中性粒子或者电子、质子、各种重离子一类的带电粒子，加速到相对论速度(接近光速)，将这样的高能粒子束发射到远距离的目标上，粒子束所携带的巨大能量在不到1秒钟的短时间内传递给目标，同时利用这些高能粒子与目标物质发生的强相互作用，达到摧毁和破坏目标的目的。粒子束武器一般由粒子加速器、高能脉冲电源、目标识别与跟踪系统、粒子束精确瞄准定位系统和指挥控制系统等组成。加速器是粒子束武器的核心，用来产生高能粒子，并聚集成密集的束流。目标识别与跟踪系统主要由搜索跟踪雷达、红外探测装置及微波摄像机组成。探测系统发现目标后，目标信号经超高速计算机处理，进入指挥控制系统，根据指令，定位系统跟踪并瞄准目标，同时修正地磁误差等影响，启动加速器，将粒子束发射出去。根据粒子束性质的不同，粒子加速可采用带电粒子束加速器和中性粒子束加速器。
2.3.2 粒子束武器作用特点
作为反导防御拦截武器，粒子束武器具有两个显著的特点：零飞行时间和穿透能力强。当前发展的洲际导弹不仅飞行时间短，而且弹道可以机动。如果导弹采用速燃助推器，助推段飞行时间可缩短为50秒。在这么短的时间里进行拦截，采用常规的非核拦截导弹是非常困难的，即使采用速度超过10千米／秒的超高速动能拦截弹也难以对付速燃助推器和可以机动飞行的再入弹头。而粒子束武器发射的粒子束以接近光速的相对论速度运行，飞行时间几乎等于零，任何导弹都逃避不了粒子束武器的拦截。另外，不同于激光武器的能量主要沉积在目标表层，粒子束武器发射的粒子束，无论是高能中性粒子束，还是高能带电粒子束都将与目标物质发生强相互作用，因而具有很强的穿透能力，可以极深地穿人目标体内以摧毁目标。
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粒子束武器是将粒子加速到接近光速，并用磁场聚焦成密集的束流，射向远距离目标，在极短时间内把极大的能量传给目标，以此对目标造成软破坏或摧毁目标。正在研究中的两类粒子束武器分别是定向“雷电枪”和伽马射线粒子束武器。定向“雷电枪”威力强大，但如何引导电子束及其在空间传输等问题需要经过长期研究才能解决；与激光器原理类似的伽马射线粒子束武器，要达到实用阶段尚需进行较长时间的研究。
2.3.3 粒子束武器的发展与前景
高能带电粒子束在大气中传输时，存在两个极为严重的问题：空间电荷效应和地球磁场影响。对粒子束武器来说，除了要求束动能达几百兆电子伏特以外，对束的散度和直线传播的要求十分苛刻。散度过大，射束不可能把杀伤目标所必须的能量沉积到目标上去；偏离直线轨道的传播将使射束无法命中。而空间电荷效应恰恰使粒子束散度增大，地球磁场影响使粒子束的传播偏离直线轨道，因此，对射束的聚焦和准直是发展粒子束武器的两项关键性技术。显然，提高粒子束的动量，是很有效的解决途径。当然，从现代物理的发展水平来看，提高粒子束的动量应当不成问题。然而，人们无法使用现代物理实验室庞大的加速器作高能粒子束武器，更没有办法把那么庞大的加速器搬到天基平台，这一度严重制约了高能带电粒子束武器的发展。激光导引技术的出现及其试验的成功，重新激起了人们发展高能带电粒子束武器的信心。
激光导引技术的基本原理就是利用激光在低压气体本底中光致电离出一个通道，把高能电子束脉冲射进这个通道，使其在通道内传播。由于高能电子脉冲射进激光电离产生的等离子体通道时，会立即引起急剧的空间电荷排斥作用，将松散地附着在等离子体上的电子驱逐出通道，从而形成一个离子芯体，利用离子芯体的静电吸引力来导引相对论带电粒子束。激光导引技术既解决了空间电荷效应的束发散，同时也解决了地球磁场导致的束偏离问题。
中性粒子束同高能带电粒子束相比，最有吸引力的一点是不受地球磁场的影响，它可以直线传播，只要具有足够高的能量就能很深地穿透目标，因此，如能保证所需的束流强度和低发散度，中性粒子束极有可能首先发展成为粒子束武器。当然，它同样面临一系列相当复杂的技术问题，包括离子束产生、离子束加速、离子束的扩展与控制、离子束的中性化等等。在现代战争的高技术背景下，作为第四代核武器的佼佼者，粒子束武器是一种发展前景广阔的战略防御武器，其潜在的巨大威力以及对未来战争的影响将在新军事变革中占有重要地位。从原理上实现这种武器已经不成问题，因为高能物理学的发展为它奠定了基础，现在的主要问题是技术上还难以满足作为武器使用的实战性能要求。此外，作为武器系统，与作战指挥、控制有关的许多协同问题也还需要进行深入系统的研究。
2．4 三种定向能武器的比较
激光武器、粒子束武器和射频武器都具有定向能武器的一般优点：首先，激光束、微波波束或粒子束以光速或接近光速直接射向目标，一旦瞄准发射即能命中；其次，控制射束，可快速改变攻击方向，反应灵活；再次，能量高度集中，
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一般只对目标本身甚至其中的某一部位造成破坏，而不像核武器或化学、生物武器那样，造成大范围破坏或杀伤；此外，射束非常细，突发性强，令敌方难以进行机动、回避或对抗。
区别主要表现为：激光束和粒子束必须聚束非常细才能发挥威力，可进行高精度辐射瞄准，而微波束的波束较宽，且能量高，因此打击区域较大，但同时也限制了其精确瞄准能力；HPM 武器的作用距离较激光武器和粒子束武器更远；由于激光波长较HPM 短的多，激光武器受天气和环境的影响较大，而粒子束穿透能力强，具有全天候的特点，受天气的影响比激光武器要小，HPM武器受天气的影响更小。作为互为补充的潜在武器系统，激光武器和HPM 武器是发展最快、最受重视的两类定向能武器，一些激光武器和HPM 武器已进入实用开发阶段，并已经或是即将投入实战。而粒子束武器由于技术上还不够成熟，目前仍处于预研阶段。
第三章定向能武器的应用
在作战中，定向能武器既可作为防御性武器，用于保护重要设施和目标不受敌方精确武器的攻击，如飞机、舰船、卫星等重要系统的自防护等；又可作攻击性武器，用于打击敌方重要军事和民用目标，实行战场封锁和空间控制，压制敌方防空系统等。激光武器可安装在有人驾驶飞机上，代替精确制导的智能炸弹摧毁地面目标。此外，它还可用于各种精确导弹，以使实施攻击时对周围的区域和建筑物的破坏达到最小。目前，实现激光武器的许多计划正在进行中，例如波音公司和美国专门行动指挥部合作研制的先进战术激光器(ATL)系统，以及美国空军的机载激光系统(ABL)，运用兆瓦级的化学激光器来毁坏飞行中的弹道导弹。粒子束武器也可对飞行器实施攻击。它将巨大的能量以狭窄的束流形式高度集中到飞行器表皮的一小块面积上，将其击穿，并继续破坏其内部机件和电子设备，使飞行器完全失控。高功率微波武器可以分为进攻性和防御性两类。进攻性HPM 武器分为机载型和精确制导型两类，主要是以飞行器作为HPM 系统的搭载平台，包括无人机、滑翔弹等。无人作战飞机可携带能重复使用的HPM 系统，具有可深入敌方、无人员伤亡、可重复使用等特点，是定向能武器技术和无人机的巧妙结合。精确制导型HPM 武器可将HPM 系统安装在精确制导武器上来实施攻击。与常规精确制导武器相比，具有更大的损伤范围。防御性HPM 武器分为飞机、航天器、舰船、地面设施防卫武器等。在目前以导弹攻击和空袭为主要攻击手段的局部战争中，HPM 防御武器通过破坏导弹的制导系统或飞机的导航系统，使其失去精确打击的能力，从而保护主要的军事设施。当微波功率足够高时，甚至可以直接摧毁来袭飞机和导弹。目前的HPM 武器计划包括；在空军X一45和海军x一47无人驾驶的作战空中飞行器(UCAVS)上安装HPM 系统；在C-130S货运飞机一侧安装大型HPM阵列等。
第四章总结
定向能武器作为一种新概念武器，一旦研制成功并用于作战，甚至可能出现定向能战的全新作战方式：即在保护己方各种能力和制电磁权的同时，利用定向
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能武器摧毁或破坏敌军装备的军事行动。从这个意义上来说，定向能武器具有巨大的军事价值和重大的战略意义。