浅析世界各国微波武器系统及我国发展概况
编辑：admin 日期：2020-11-25 13:40:20 / 人气：
美国高能微波武器
微波武器是由微波发生器、定向发射天线及伺服控制系统组成。微波发生器发射电磁辐射波，定向发射天线把电磁辐射波聚集到一个方向，伺服控制系统控制定向发射天线的方向。微波武器的电磁辐射波是一种高频辐射波，波长约1mm~1m之间，频率0.3GHz~300GHz；具有光的特性，以光速直线传播。微波能量密度达0.01~1微瓦/平方厘米时，可使在此相应波段雷达瘫痪；达到10~100瓦/平方厘米时，可烧毁其照射范围内此波段的任何电子元器件，同时无视防御和装甲，直接杀死内部人员。微波武器还可以攻击卫星、飞机、导弹、舰艇、坦克、雷达系统、供电系统、通信枢纽等，信息化、智能化越高的系统和设施、设备越容易受到干扰和摧毁。微波武器通常在远距离的情况下实施干扰，在近距离范围内采取摧毁和杀伤敌方人员，甚至引爆敌方各种弹药以达到更大毁伤效果。
微波武器是一种使用成本低廉，而且能反复使用的高性价比武器。其原理与家庭常用的微波炉相同，只是功率增加而已。其杀伤原理是，电磁辐射波进入物体内部，使物体内部分子与电磁辐射波相互作用，将电磁能转化为热能；电磁辐射波本身没有热能，而是进入物体内部后，与物体内部分子互相作用，使得物体内部分子激烈运动，并在运动的过程中，使物体内外瞬间自热，产生高温烧毁。高功率微波武器，通常情况下用于远程干扰和近程毁伤；低功率微波武器，一般用于电子对抗和非杀伤手段，如警用型。
微波武器最早是由纳粹德国开始研制的，当时，纳粹德国为了对抗强大的盟军空中力量，德国科学家想到用大型聚焦天线把电磁波发射到空中用来打击盟军的战机。由于战争进展太快，还没来得及等到微波武器研制出来战争就结束了；纳粹德国战败后，美国得到了纳粹德国的科学家，苏联缴获了大量纳粹德国的科研资料，也因此美苏两国的军工科技得到了很大的发展，俄罗斯继承了苏联的军工科技。
国外高功率微波武器发展
高功率微波武器可以干扰或损坏敌方重要传感器，毁坏关键电子元器件，对雷达、导航、通信系统、战场感知系统等武器装备有很大威胁，是信息对抗中的重要攻击武器。
一、高功率微波武器种类
按照作战使用，高功率微波武器可分为两种：一种是集成到导弹/炸弹平台上的高功率微波弹；另一种是可重复使用的高功率微波武器，装备到车辆、舰船、飞机或其他重要资产上作为攻防武器，用于攻击和防御导弹和无人机袭击等。
搭载高功率微波武器破坏敌方雷达系统概念图
高功率微波弹目前是一种一次性使用的高功率微波武器，其研制创想从氢弹爆炸产生的电磁脉冲杀伤效应衍生而来，以炸药和化学燃料的爆炸能为能源，并用高功率脉冲发生器替代核爆炸产生的局部强力电磁脉冲破坏电子设备。高功率微波弹体积小、重量轻，便于携带与投掷，可从多种平台发射，是今后高功率微波武器发展的重点。高功率微波弹是以化学品的爆炸能为能源，并用高功率脉冲发生器输出替代核爆炸产生的局部强力电磁脉冲来破坏电子设备。其工作原理可简述为一种能量形式的“转换器”，即先将炸药(或推进剂)的化学能转换成大功率低频电磁能，然后再转换成高功率微波电磁脉冲。
高功率微波弹主要由电磁战斗部和点火装置两部分构成。前者是高功率发生器，基本部件包括电源、微波谐振装置和辐射微波波束的天线；后者视弹种而异，可包括雷达高度表、气压计引信以及GPS/惯性制导炸弹使用的导航系统。微波炸弹主要是通过磁通压缩发生器和虚阴极振荡器完成能量形式的两次转换。微波弹的杀伤力主要受到输出功率、能量耦合效率、爆炸高度、目标加固程度等诸种因素的制约。高功率微波弹体积小、重量轻，便于携带与投掷。这种武器的投射方式有:机载空投、无人机载弹自主攻击、导弹运载投射、火炮发射和人力投射。俄罗斯的一种提箱式微波炸弹只有公文包大小，可产生高达10吉赫、频率为31吉赫的微波脉冲。高功率微波弹可进行电子战、战略空袭作战、进攻型防空作战、战场空中封锁作战，通过增加战场指控链条的压力，使对方放弃抵抗。与现有兵器相比，它具有如下优点：(1)能把能量高度集中，以光速或接近光速的速度直接射向目标，使之难以躲避；(2)可快速地转换攻击方向，反应灵活；(3)一般只对目标本身或其某一部位造成破坏，而不像核武器、化学武器和生物武器那样造成大范围的损害。
高功率微波弹将使先进武器及指挥系统失去效能
目前高功率微波武器技术已成为国际上的一个研究热点，也是正在发展中的一项新概念武器技术。美国、俄罗斯、法国、英国和德国等都很重视高功率微波技术的研发和应用。总体上，美国和俄罗斯的研究水平最高。
二、美国高功率微波武器发展
20世纪80年代中期，美国在制定“星球大战”（SDI）计划时，就把高功率微波武器列为其空间武器发展的主攻项目，重点研究电磁武器的杀伤机理。1993年，美国进行了代号为“竖琴”的电磁脉冲武器试验，通过天线群向电离层发射电磁脉冲，试验成功阻断了通信并摧毁来袭的导弹。非核机理的微波武器在打击威力上并不亚于核爆炸的电磁脉冲效应，但不会带来核武器那样的大规模杀伤力，也不受核武器条约的限制。微波武器最早是由纳粹德国开始研制的，当时，纳粹德国为了对抗强大的盟军空中力量，德国科学家想到用大型聚焦天线把电磁波发射到空中用来打击盟军的战机。由于战争进展太快，还没来得及等到微波武器研制出来战争就结束了；纳粹德国战败后，美国得到了纳粹德国的科学家，苏联缴获了大量纳粹德国的科研资料，也因此美苏两国的军工科技得到了很大的发展，俄罗斯继承了苏联的军工科技。
美国是最早发展微波武器的国家，早在1987年，美国国防部就将微波武器列为五大重点关键技术之一。另外美国早已经在新墨西哥州建立了高能研究与技术设备中心（HERTF），研究开发高能微波武器，并且已有少量服役部队。
由于阿富汗塔利班的武器太落后用不上，也一直没有派上用场。在微波武器方面，美俄已经有少量服役部队，早已经远远走在了世界各国前面，其他国家难望其项背。在局部战争期间，美国已发展出几种可携带微波弹头的武器。在1991年的海湾战争中，美军利用“战斧”巡航导弹作运载平台，投掷了仍处于实验状态的微波炸弹，几乎使巴格达指控系统陷入瘫痪。在科索沃战争中，美军再次将其作为对南联盟实施信息打击的主要武器之一。除了“战斧”，美军还为其精确制导武器——MK84“联合直接攻击弹药”（JDAM）配备了微波炸弹，其电磁战斗部包含电池电源、同轴电容器组、二极螺线形磁通压缩发生器、脉冲形成网络、虚阴极振荡器和微波天线等。其中，主电源是磁通压缩器，虚阴极振荡器是将电能转变成微波能量的谐波装置。
JDAM微波炸弹攻击概念图
JDAM微波炸弹结构图
2008年，美国开始研制基于巡航导弹的高功率微波武器系统，即反电子系统高功率微波先进导弹计划（CHAMP）。该项目由美国空军实验室、波音公司、雷神公司以及桑迪亚国家实验室共同推进。
CHAMP武器作用概念图
在2012年10月16日CHAMP的首次作战飞行试验中，按照既定路线，CHAMP在犹他沙漠低空飞行1个小时，在沙漠上空自毁之前使7个不同目标内的电子系统降级或失效。CHAMP飞过时，沿线房屋中放置的计算机全部黑屏，甚至关闭了试验记录用的遥控TV相机。与传统的动能武器（如导弹、炸弹、子弹等）不同，CHAMP是从目标上空飞过，而不是穿过目标。
2014年11月，美国空军公布了高功率微波武器路线图，计划2016年研制出基于AGM-86C/D巡航导弹的第二代高功率微波武器；2024年后研制出基于AGM-158B空面导弹的高功率微波武器；2029年后研制出可装备第五代战斗机和无人机的高功率微波武器，建立高功率电磁科学技术学科，包括高功率电磁源、脉冲功率、数值模拟、目标效应。
美国空军高能微波武器发展时间计划
2015年3月，美国空军宣称CHAMP导弹在技术上已完全满足部署要求，并宣布AGM-158B“增程型联合防区外空面导弹”（JASSM-ER）被确定为CHAMP的最佳平台。目前，雷神公司正在着手CHAMP与AGM-86空射巡航导弹的集成工作。美国空军的下一目标是把CHAMP战斗部用于AGM-158B JASSM-ER和无人机上。由于CHAMP计划所取得的重大成就及其潜在的巨大军事价值，美国又提出了SuperCHAMP计划。“超级CHAMP”的近期目标是在作战相关范围内拓展CHAMP的反电子能力，中远期目标是提供频率捷变的反电子能力，利用其他平台从更远的距离处实施网络战效应和电子战效应。同时，美国空军希望实现其可回收能力，最终开发成为一种可回收、可重复使用的系统。通过CHAMP实现先前的电磁打击，尤其是针对具有重要战略目标的关键指挥通信与雷达系统实施电磁打击，可为后续火力攻击提供战略时机。反电子系统高功率微波先进导弹系统的出现对于夺取战场大范围内的制电磁权，以及对重要战略目标进行先遣电磁打击都具有划时代的意义。此外，雷神公司已经研发出以高功率磁控管为基础的高功率微波武器——“相位器”（Phaser）系统。2013年，雷神公司的Phaser系统安装在1台拖车装载的6m储存箱内，在陆军火力卓越中心成功演示验证了对抗多架无人机的能力。为了使高功率微波达到可用状态，雷神公司为Phaser系统配备了火控雷达，使之可以进行自动目标跟踪与指引，并确定是否向目标发射高功率微波。该武器通过改装可实现陆海多平台使用，主要用于反无人机。
雷神公司Phaser高功率微波反无人机武器
2017年5月2日，雷神公司获得美国空军价值1500万美元的合同，用于帮助美国空军确定在战机上使用具有电子毁伤效能的电磁脉冲武器的可行性。该合同是美国空军研究实验室（AFRL）“高功率电磁”（HPEM）研究项目的一部分。位于科特兰空军基地的AFRL定向能部要求雷神公司研究各种方法，将未来HPEM技术集成到飞机武器系统。根据合同，雷神公司将对研发和在飞机上使用HPEM武器的可行性进行评估，开展概念研究，并为研制装备飞机的HPEM系统和组件进行相关测试。雷神公司还将使用仿真工具对未来配备HPEM武器的飞机性能及任务操作进行评估。基于HPEM的机载电磁脉冲武器有潜力摧毁敌方战机的传感器、通信系统、武器和其他电子系统，同时不会造成人员伤亡。雷神公司将在科特兰空军基地开展工作，计划于2020年8月前完成。
从目前美国国内的发展形势来看，CHAMP是最有可能在近期实现初步部署应用的高功率微波武器系统，将会对航母战斗群、卫星地面接收系统、大型预警雷达等形成威胁。美国太平洋司令部对CHAMP对抗大型舰船电子系统的试验非常感兴趣，并大力支持CHAMP的采办工作。
三、俄罗斯高功率微波武器发展概况
前苏联/俄罗斯在20世纪50年代就开始研究电磁脉冲的效应和军事应用，70年代以来苏联高功率微波源已获得迅速发展，小型便携式高功率微波源可产生0.1GW的峰值功率，脉冲重复频率为100Hz。俄罗斯科学家利用技术研制出的陆基防空高功率微波发射系统样机，由微波脉冲功率源、高功率微波源和配套的对空监视雷达与指挥控制系统构成，分载于三辆越野卡车上，总重量为13t，可用于保护重要的军事设施和指挥中心。1992年俄罗斯研制的NA－GIRA雷达，其发射功率300MW，工作频率10GHz，脉宽5ns，重复频率150Hz，能跟踪150km以外高度低于50m的直升飞机。1993年，俄罗斯专家还进行了一种新的杀伤研究，即利用两束HPM在空间聚焦形成一个低温等离子区(直径为一二十米)，将其置于飞机或导弹的前面，使飞机或导弹进入这个区域内坠毁。由于低温等离子区的压力低于周围的大气压力，当导弹的一半进入低温等离子区时，这个压力差会使得导弹旋转，从而导致导弹坠毁。俄罗斯在1994年前后开始试验各种用途的小型爆炸激励的微波炸弹，小到单兵投掷的手榴弹，大到火炮发射的155毫米口径的炮弹。现在，俄罗斯在微波弹小型化技术方面已有许多独到之处。
在2001年利马海事和宇航展览会上，俄罗斯展出了两种射频武器：Ranets-E和Rosa-E。前者为射频火炮，是一个射频可变的防御系统，输出功率超过500MW，工作在厘米波段，产生10－20ns的尖脉冲，能在60度扇形里使10km范围内的高精度制导武器失效：后者也工作在厘米波段，重600－1500kg，可安装在飞机上，用于降低敌方雷达系统性能，射程达到500km。据报道，俄罗斯甚至曾为SS-18洲际导弹装备了电磁脉冲弹药。
Ranets-E高能微波武器
近年来，俄军正致力于研究高功率微波防空反导武器技术。2015年，俄罗斯宣布为“山毛榉”防空导弹系统研制出一种超高频武器系统（非正式命名为“微波炮”）。该系统装备有1个高能相对电子束发射器、反射器天线、管理控制系统以及固定在“山毛榉”防空导弹底座的发射系统，可对低空目标和高精度武器的电子设备进行抑制，使飞机、无人机、制导导弹等的电子设备失效。通过该微波武器系统提供的360°防御，可在被防护目标周围形成10km的空域禁区。在2015年举行的第12届莫斯科航空航天展上，俄罗斯无线电电子技术公司（KRET）展出了其Krasukha-2车载高功率微波干扰系统，该系统可对距离150～300km的预警机（尤其是美国E-3预警机）实施干扰。最新的Krasukha-4陆基电子压制系统能对抗美国E-8C监视机、“捕食者”无人机、“全球鹰”无人机和“长曲棍球”侦察卫星。
Krasukha-4陆基电子压制系统
2016年，KRET公司披露将在俄罗斯第六代飞机编队配属的无人机上安装高功率微波武器，使敌机的电子设备失效。该计划面临的最大挑战就是保证无人机上各种电子仪器不受高功率微波影响而能正常工作。
据报道，KRET公司正在研发一款大功率超高频脉冲武器—“阿拉布加”（Alabuga）导弹。“阿拉布加”计划由俄罗斯国防工业界提出，是一款新型电磁导弹，使用大功率超高频发射器，能够彻底瘫痪3.5km内的所有电子设备。在未来的电子战武器发展中，“阿拉布加”导弹将成为俄国防工业具有代表性的项目，目前有关超高频脉冲武器的研究成果已被俄罗斯列为最高保密等级，其余部分研究成果将用于开发携带爆磁发生器的电磁炮弹、炸弹和导弹等。
中国微波反导武器可烧毁导弹电子设备
保利集团推出的警用防暴拒止系统
在我国西北某核技术研究所及其团队获奖的项目是高功率微波反导系统，该系统在2010年11月18日在我国西北某地进行了打靶试验并取得成功。据国内相关论文提到的信息，研制的这种武器系统可能用于舰载反导武器，其主要用途是干扰乃至烧毁来袭敌方电子设备。专家表示：“该成果是一项颠覆性技术，实现了重大跨越，在国际上也为首创。”据外媒相关报道，目前美国研制高能微波武器的主要研制方向集中在作为导弹战斗部方面，将其用于击落导弹目前还只是构想，未进行过打靶试验。
防空武器击落靶机
在1996年台@海危机中，美航母编队给我军造成巨大压力，打航母随后成为我军重点研究的课题。如果我们拥有多作战平台，技术先进，性能优良的反航母武器系统，就可能慑止和反击强敌。因此，涉及中国反舰导弹东风-21D和东风-26的相关文章可谓是铺天盖地，但中国显然并没有止步于此。据悉，“中国科学家正在发展一种新的战争规则改变者”。英国《每日星报》称，根据中国官方透露的信息，中国最新的射线武器技术可以在不射出一枪一弹的情况下，瘫痪对手的坦克集群，击落空中战机甚至摧毁整支舰队。而这种新武器装备就是中国科学家们已成功研发出一种新的‘微波武器’技术。那么，何为微波武器呢？
微波是一种高频电磁波，波长范围在0.01毫米-1米之间，频率为0.5吉赫兹-100吉赫兹。微波具有类似光的特征，如在空气中以光速沿直线传播，地球同步轨道高度大约36000千米，微波1/8秒即可到达，几乎没有时间延迟。微波武器也称射频武器或电磁脉冲武器，一般由微波发生器，天线，定向微波发射装置以及控制系统等组成。微波发生器用于发射微波电磁脉冲，天线将微波波束聚成方向性极强，能量极高的窄波束，定向微波发射装置将电子束的能量或爆炸的化学能量转换为微波能量。
目前，高功率微波武器正处在一个快速发展并逐步走向应用的重要时期。当前，高功率微波武器还存在以下技术难题：如何取得高重频，如何取得更高效率，如何优化杀伤力，如何模拟功能杀伤，如何模拟失控/破坏，高功率微波技术如何转移，如何取得更大的杀伤范围等。高功率微波武器技术仍然需要进一步的深入研究才能获得广泛应用。: