高功率微波武器的现状与趋势

高功率微波武器的现状与趋势 2010-07-09 11:38:33 来源：中国国防科技网 关键字： 高功率微波 微波武器 电磁脉冲 精确制导 高功率微波(HPM)是指脉冲峰值功率大于100MW以上的微波。高功率微波武器(HPMW)是与激光武器和粒子武器同时发展的三大定向能武器之一。 HPMW经高增益天线定向辐射，将HPM源产生的微波能量聚集在窄波束内，以极高的强度照射目标，杀伤人员，干扰和破坏现代武器系统的电子设备，因此它又称为射频武器。一般认为HPM武器的频率范围主要在1－30GHz之间，输出脉冲功率在1GW以上。从杀伤机理上看，高功率微波武器具有电效应、病效应和热效应，既能杀伤人畜，又能破坏武器的电子设备，即具有软/硬杀伤能力。 高功率微波武器对目标系统的破坏程度取决于其到目标的距离、目标的易损性、产生的功率大小和微波辐射的特性(包括频率、猝发速率和脉冲宽度)等因素。 微波武器

微波是一种能在真空或空气中直线传播，将辐射频率为1000—300000兆赫的电磁波汇聚成一定方向，借高能量攻击损毁作战对象的新型武器。波长很短（1毫米～1米）的高频电磁波，具有传播速度快、穿透力强、抗干扰性好、能被某些物质吸收等特点。微波武器又叫射频武器或电磁脉冲武器，它是利用高能量的电磁波辐射去攻击和毁伤目标的。由于其威力大、速度高、作用距离远，而且看不见、摸 不着，往往伤人于无形，因此，被军事专家誉为高技术战场上的“无形杀手”。 微波武器的工作机理，是基于微波与被照射物之间的分子相互作用，将电磁能转变为热能。其特点是不需要传热过程，一下子就可让被照射材料中的很多分子运动起来，使之内外同时受热，产生高温烧毁材料。较低功率的轻型微波武器，主要作为电子对抗手段和“非杀伤武器”使用；而高能微波武器则是一种威力极强的大规模毁灭性武器。 微波武器是隐形飞机的克星。这主要是由隐形飞机自身的设计特点造成的。 隐形飞机为了达到隐形目的，需要尽量减少翼面，有的连水平尾翼和垂直尾翼都取消了，这样就必须采用电传操纵系统、推力矢量系统等先进技术，才能解决飞机的纵向和横向安定性、操纵性等问题，因而比其它飞机对机载电子设备的依赖程度更高。另外，为了改善全机的防探测效果，它们的结构和外表通常都要采用吸波材料和涂料，以便大量吸收雷达波能，不使之反射回去，这是隐形飞机能够“隐身”的原因之一。但是，事物终究一分为二，有所长则必有所短，由于目前大部分军用雷达工作在微波波段，隐形飞机能大量吸收雷达波也就会大量吸收微波，这就铸成其自身的致命弱点，自招“杀身之祸”。当隐形飞机被微波武器发出的高能电磁波照射到时，机体会由于过量吸收微波能量而产生高温，轻则因瞬间加热而失去控制，重则整架飞机都会被烧毁、熔化。 另外，微波武器不是采用“点”的攻击方式，而是强调“面”的攻击效果，隐形飞机无论如何“隐形”，只要在一个区域内被罩住，都难逃“天罗地网”。 目前，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。 即使以导弹等精确制导武器为代表的火力杀伤也并未真正摆脱人力密集型作战模式，完成一次火力发射不但需要目标侦测、锁定等系列复杂过程，而且易受射界影响及遭对方电子对抗，命中率锐减；坦克、火炮、战机、舰艇等火力平台不但需要大量人员操作，而且须随时补充燃料弹药，后勤补给庞大复杂，输送线路及枢纽易遭突击。而微波武器则真正实现了杀伤手段的智能效益型。 研究表明微波功率密度达到3—13毫瓦／平方厘米时，会产生非热效应，人员将因头痛恶心、思维混乱、行为失控而丧失战斗力；功率密度达20—80瓦／平方厘米时，会产生热效应；如果战时利用卫星、飞船等太空平台向目标区集中辐射微波，可使该区大气发生剧烈理化反应，以3000—4000℃高温杀死装甲、掩体内人员，达到中子弹效果。当功率密度达10—100瓦／平方厘米时，可毁坏武器装备的任何电子元件，不但能使对方雷达迷盲，通信中断、C4I瘫痪，指挥失灵，而且能无声中使其飞机、导弹、舰艇和军车引擎点火系统受损，摧毁其战斗力，根本不必传统火力杀伤“对对碰”式的逐个攻击。这种特性使微波武器能有效克制隐形战机、隐形舰艇、反辐射导弹、超音速反舰导弹、战场机器人、数字化士兵系统、预警机及国家和战区导弹防御系统等高新技术装备。 目前，美俄等军事强国正竞相研制各自的微波武器系统。在空袭伊拉克行动中，美军就曾试用装有微波辐射弹头的巡航导弹打击伊军防空系统。

一、HPMW的作用效能 1、干扰、破坏各种武器系统中的电子设备，使其丧失作战效能 高功率微波武器可采用与电子干扰系统相同的工作方式，对敌方通信和雷达系统等电子设备进行干扰，产生足以暂时扰乱或致盲敌方计算机网络系统的微波功率，起到超级干扰机的作用。当使用能量密度为0.01－1μW/cm2的微波波束照射目标时，就会使在相应频段上的雷达、通信设备和导航系统无法正常工作，当能量密度达到0.01-1W/cm2时，可导致探测系统、指挥、控制、通信和情报(C3I)系统以及武器系统设备中的电子元器件及小型计算机系统的芯片失效或烧毁。当使用能量密度为10-100W/cm2的强微波波束照射目标时，其辐射形成的电磁场可以在金属的表面产生感应电流，通过天线、导线、电缆和各种开口或缝隙耦合到卫星、导弹、飞机、舰艇、坦克等武器系统的电子设备电路当中。破坏各种敏感元件，如传感器和电子元器件，使电路功能紊乱、产生误码、中断数据或中断信息传输，抹掉计算机存储的信息。如果感应电流很大，则装备外壳开口与缝隙处可以被电离，从而变成良导体，烧毁电路中的元器件，使电子装备和武器系统失效，整个通信网络失控。当能量密度达到103104W/cm2时，会在很短的时间内使目标受高热而破坏，甚至能够提前引爆导弹中的战斗部或炸药。 2、高功率微波武器对精确制导武器的杀伤作用 当使用能量密度为1－10kW/cm2，的强微波波束照射目标时，能在瞬间摧毁目标，引爆导弹、炸弹和核弹等武器。下面介绍高功率微波武器对几种精确制导武器的杀伤作用： (1)巡航导弹 巡航导弹通常在500－1000km以外发射，根据预定航线采用惯性制导、GPS定位制导、地形匹配以及最后的景象匹配制导，以精确的命中率摧毁预定目标。高功率微波武器能够在200－500km处干扰和破坏其GPS定位和地形匹配对航线的修正，使之不能按预定的航线飞行：在50M00km内使其导航系统的电子线路失效，在4－lOkm内使引信失效或自行引爆。但高功率微波武器需与组网的雷达、红外侦察配合使用，方可达到良好的摧毁效果。 (2)反辐射导弹 反辐射导弹根据截获的辐射源信号，自行引导直至命中辐射源。而高功率微波武器功率非常强，任何反辐射导弹一旦截获其信号即自行飞向该武器，不等它飞近，在距离高功率微波武器1－2km处就会自行引爆。 (3)反舰导弹

利用舰载高功率微波武器，在反舰导弹末制导主动寻的雷达开机时，即可发射微波，在10－15km处使雷达完全丧失功能，在4－5km处使其导引头的电子元器件全部受损，在1－2km处使其战斗部自行引爆。因此，高功率微波武器比炮弹的作用距离远、威力大、反应时间长，只要波束对准导弹的来袭方向，即可在一定距离上将其摧毁。 (4)激光、红外制导炸弹 高功率微波武器在距飞机100－500km范围内，可干扰破坏飞机上的雷达，使飞机无法飞向被保卫的目标，在5－10km处可使光电导引头致盲、失效，在1－2km,处引爆其炸药。

3、制成高功率微波弹 高功率微波武器可以制成高功率微波弹，较小的可由巡航导弹、炸弹携带：较大的可制成炸弹形式，用装备有导航攻击系统、能够投放GPS制导武器的战术飞机投放。 由导弹、炸弹运载的高功率微波弹通过在导弹或炸弹战斗部上加装电磁脉冲发生器和辐射天线的方式构成，利用炸药爆炸压缩磁通量的方法产生高功率的电滋脉冲。在海湾战争中，美海军普用“战斧”巡航导弹运载实验型高功率微波弹。 最近开发成功的装于常规炸弹和滑翔炸弹上的GPS卫星导航制导组件，为投放这种武器提供了非常高的精度。美国空军将配备GPS制导的 GBU－29/30联合直接攻击弹药(JDAM)和AGM－154联合防区外武器(JSOW)滑翔炸弹，可用于高功率微波弹投放。其他国家也正在开发研究这种技术。 在新世纪，高功率微波弹将成为西方国家作战使用的标准武器，每一种能够投放标准制导武器的飞机也将成为投放高功率微波弹的载机。

4、用作无人作战飞机的攻击武器 美军的无人机(UAV)有捕食者、全球鹰、猎狗、黑星等，这些无人机由于在最近的阿富汗战争与伊拉克战争中大放异彩而让人耳熟能详。虽然这些无人机的任务互不相同，但是每一种都具有侦察和监视能力，如果在这些无人机上搭载HPMW，那么它们将变成无人战斗机(CUAV)。目前美-国正在开发一种可重复使用的高功率微波武器，用于装备波音公司的x－45 Block30无人作战飞机，攻击那些电子系统易受攻击的目标。它的摧毁机制远比激光快得多，只要几秒钟就能摧毁目标。这种小型无人机可从较大的无人机或载人飞机上空投，能产生宽带射频。其强大的射频脉冲足以使许多电子器件瘫痪而停止工作。这种微波射频武器可做得非常小，只有几英尺长(1英尺：0.3m)，重几百磅(1磅=0.454kg)，能够安装在翼展约0.6m的小型无人战斗机上，将巨大的电磁能量投放到离敌人天线几百英尺的位置。这种微波武器的作用范围要比一枚普通炸弹大100倍，但又不会伤及实体结构或人员。装备这种微波武器的UCAV的最大能力是每次任务发射100000个高能微波脉冲，平均对每个目标发射约1000个脉冲，可攻击约100个目标。同时，这种微波武器系统还可用来保护无人机免遭敌人导弹的攻击。作为防御系统，这种微波武器可以抵挡红外和雷达制导导弹的攻击，装上相控阵天线后可以重新快速捕获目标。