[烛光生存狂]-高功率微波武器即将进入武器库

摘要：若干高功率微波（HPM）技术已走向成熟，它们正在从工程与制造阶段向战术武器阶段过渡，目前很可能在进攻伊拉克的战头号中看到首先使用微波武器。本文简要介绍美、英、俄三国发展HPM武器技术的计划，评述了几种典型HPM武器研究的重大进展，最后讨论了HPM武器系统的发展前景和技术挑战。

关键词：高功率微波，微波弹，主动拒止，电磁脉冲武器，HPM无人机

在高功率微波（HPM）首先实验成功后的20多年中，HPM技术在源、无线和武器交应方面的研究取得了许多成果。目前研究者已不再盲目追求很高功率的大而复杂的装置，而是着重发展小型和实用技术。窄带源正在探索具有爆炸发射电流密度的新阴极，并结合传统微波管技术制作长脉冲的混合式硬管HPM源。利用气体和固体超快开关的超宽带源已获得很高的功率，近年来低拌动触发气体开关和延迟击穿器件的出现，为今后研制超宽带强电磁辐射系统带来了新的希望[1]。

由于HPM武器在近年来政_治和军事形势下越来越显示出它极高的应用价值，因此HPM技术的研究已扩散到世界范围，世界各国都有了不同规模的研究计划：

把HPM技术作为国家重要计划的有：美国、俄罗斯；

有中等规模计划的国家有：英国、法国、乌克兰

有初期研究计划的国家：瑞典、德国、以色列、印度、澳大利亚等。

本文主要评述美、英、俄三国发展HPM武器技术的计划和研究成果，并结合当前反恐形势，分析了HPM武器技术的发展动向与前景。

1 美国的HPM武器技术

1.1 美国HPM武器计划

1996年美国国防部曾公布过HPM武器研制计划和时间表以及有关HPM源技术的三阶段研究目标[2]。据估计，由于窄带源存在的一些技术困难，三阶段研究目标没有如期实现，武器计划的进程和目标可能已作了调整。但从这些年他们进行的一些HPM技术活动和有关迹象看，美国的HPM武器研究步伐滑有放慢而是更加加快。美国国防部与空军专门成立了一个微波系统计划办公室。该办公室由三军和一些公司参与，负责HPM武器的工程制造和现存各种军事系统的加固。 2002年，在美国国防部拟定的展望2010年联合倡议中，提出微波武器要为占领全频谱，支持美军战略和作战能力作贡献。

1.2 目前发展的HPM武器项目

1.2.1美国空军研究实验室与工业界签订重大研究合同

1999年2月美国空军研究实验室的定向能局与马克斯威尔技术公司签订了一项4000万美元的合同，决定用五年半的时间进行有关HPM的研究与发展工作。该公司的系统部现在与24个子承包商一起工作。同年，定向能局又与国际电话电报公司签订了一项1400万美元合同，进行HPM源、超宽带天线、先进概念和材料物理等方面的研究工作。涉及此范围的技术有HPM窄带源与宽带源装置，包括单发型、重复脉冲型或连续波型。这些装置的主要性能是峰值功率要达到太瓦，在数兆瓦的平均功率时能产生数千焦耳能量的脉冲，重复频率从1Hz至数百Hz，连续波装置要求输出功率为数兆瓦、工作时间从几秒至几分。脉冲功率驱动器要建造紧凑型的Marx发生器、磁流体动力和磁压缩发生器。

1.2.2 “定向能用于战术机载作战”研究计划

现在美国空军研究实验室正在进行一项称为“定向能用于战术机载作战”的研究[3]。从1999年5月到10月完成了第一阶段工作，通过进一步分析，从中选出20个项目，这些项目主要有：

增强精确制导弹药；

“Goodby”；

HPM用于大型飞机自卫；

HPM用于小型收音机自卫；

HPM无人作战飞行器；

探测地下目标。

2000年4月美国空军研究实验室选出了5个最有前途的项目签订了8个月的第二阶段工作合同，这便是上面列出的前4项及先进传感器应用。HPM无人作战飞行器是把HPM武器装在无人飞行器上，主要对付防空导弹、雷达、车辆，烧坏敌方武器关键装置的电子部件。这种无人机飞到敌区内靠近目标的地方，进行更为精确的攻击，减少了长距离所需的HPM发射能量和执行危险任务中人员的伤亡。它是定向能武器技术与无人驾驶空战飞行器之间的一种巧妙结合。美国国会已要求到2010年这种新型机数目要占整个攻击机的 1/3[4]，而空军准备在2012年把此类HPM负荷放到无人作战飞机上。现承包公司正为空军X-45设计HPM负荷，继而的计划昌X-47。空军官员希望把此类HPM负荷放在托板上，而且大小应适合放入新型扩大的武器舱，关键技术是要使飞行器数据传输和航空电子设备不受高功率微波的影响，并在限制重量和尺寸的前提下获取最大的功率和作战距离。目前某些技术已取得突破，预期5年后可进行外场演示。

1.3 技术较为成熟的武器

1.3.1 微波弹

美国能源部、空军、陆军都有微波弹药的发展计划，其中能源部的Balbora就是爆炸磁压缩驱动虚阴极振荡器的典型方案。空军前菲利浦斯实验室曾研制过多种HPM武器的试验性装置，最成熟的是压制敌防空的微波武器，用飞机在远距离目标上空投放微波弹，爆炸时产生窄带的微波脉冲，烧毁雷达接收机或防空系统内部灵敏的零部件。1995年该实验室和休斯公司签订了一项660万美元的合同，这是美国HPM武器的第一份合同，并拟于1999年提交试验性硬件系统，第二代硬件计划在2002年进行场地演示。根报导，美国国防部现有至少有一种新型的非杀伤性HPM武器随时可以参战。这种武器由滑翔炸弹或巡航导弹投放，能飞到目标周围，爆炸产生高功率微波脉冲，损坏计算机和通信设备中的电子线路，抹去软件和电脑的内存，作用范围约有一足球场大小。俄罗斯曾指责美国在科索沃战争中使用微波弹[5]，把科索沃作为最新秘密破坏手段的试验场。

近期对微波弹驱动器进行了两种技术改进：一种是采用新的电容器组件，减小了体积，增加了能量密度，在空射巡航导弹上做过试验，方向性和作用距离比以往好；第二种是磁压缩发生器，最近美国人用PBXN-110代替C4炸药，并把定子壁厚增加到0.95cm，电流增益已提高到120[6]。

1.3.2 主动拒止武器

主动拒止是一种非致命的定向能武器，我们猜测就是前面列出的“Goodby”。这是一项针对人的HPM武器，由空军研究实验室及国防部联合非致命武器管理局共同开发，10年的投资是4000万美元。主动拒止的原理是用一个发射机向一个确定的目标发射一束窄能量波、能量以光速传输抵达目标并穿透人体肌肤约 0.397mm，几秒内使人感到一种强的炽热和痛感，从而使人或群体放弃原来的意图。但这种感觉在发射机关闭或人跑出波束覆盖区外就会停止。目前已对不少动物和人进行了数千次试验。我们分析可能采用的是95GHz的回旋管，因为回旋管的技术是现有的，天线也比较容易做，而且95GHz是大气传输窗口，所以作用距离可大于半英里。最近在柯特兰空军基地已作过现场演示，演示说明靶上的峰值功率密度、驻留时间和束宽都满足或超过了要求的性能[7]。现此武器已列入美国国防部2002财年第一项先期概念技术演示项目。目前这种主动拒止系统组装在一部高机动多用途轮式车辆上，当然今后也可设计安装到飞机、舰船或其它平台上。有消息说美国在阿富汗曾使用过使人晕倒但不致伤亡的微波枪。

1.3.3 电磁脉冲（EMP）武器

近年来美国官方认为困扰他们的第一次打击可能不仅是洲际弹道导弹的威胁，还有第三代核武器和电子武器的新式袭击。非核EMP的带宽比核电磁脉冲更宽，而且因为目前产生窄脉冲的技术和装置多种多样，甚至还可以用很简陋的方法来制作。

1993年美国利用巡航导弹首次进行了非核EMP弹试验，1996年菲利普斯实验室研制了两种空投的用于指挥和控制战/信息战的超宽带电磁炸弹[8]。据说洛斯阿拉莫斯实验室自20世纪90年代以来一直在埃格林空军基站秘密进行EMP弹试验。陆军怀念部一份未公开的文件上说陆军也计划发展低杀伤弹药。 2001年5月美国会议员和国防部长在陆军试验中心观看了第一次射频武器演示[9]，其中大部分是EMP武器，包括用后院办法制作的两 2GW的EMP武器。负责这次演示的官员说，目前的射频技术已证实有相当的能力破坏某些环境中的电子系统。

最近美国正在积极备战。有许多报导说，美国在对伊战争中可能会使用HPM武器来破坏伊指挥控制、通讯、计算机设备和电力网。HPM在对付硬目标时特别有用，可通过管道、通风口、电缆等结构去打击深埋无辜百姓，起到了常规武器起不到的作用[10]。

2俄罗斯的HPM武器技术

2.1 俄罗斯的HPM武器计划

长期以来俄罗斯有多种HPM技术研究处世界领先地位。1994年莫斯科中央物理与技术研究所所长在法国召开的EVRUEM会议上分发了一篇极具价值的文章后，这种看法更为令人信服。俄罗斯曾有一很大HPM武器计划，目前在独联体的一些国家继续进行着[11]。前苏联在乌克兰边境曾进行过多次生物效应的试验。1996年乌克兰哈尔科夫物理技术研究所的科学家发表过HPM窄带源和超宽带源对电子部件上试验损伤细分级别的文章，该研究所对一些HPM源、中性粒子束源也有相当深入的研究，这说明俄罗斯对有关定向能武器的研究是早有计划和目标的。

2.2 俄罗斯HPM技术的水平

俄罗斯对保密工作十分重视，只有个别实验室现在才向西方开放。俄罗斯的传统技术基础雄厚，用于国防的技术一直处在优先地位，强大的HPM计划有各方面的条件保障。他们因在等离子体加热的回旋管中产生了最高平均功率而享有盛名，在多波契论柯夫发生器、多波衍射发生器及相对衍射发生器方面都达到了最高峰值功率。俄罗斯科学家研究和处理问题的方法与美国不同，美国科学家研究兴趣广泛，不断追逐最先进的技术。俄国人比较执着，对于某一技术设计总努力使其精巧和优化。他们对美国人曾经丢弃的磁绝缘振荡器进行了有效的研究，已使之成为很有发展前途的HPM源。在脉冲功率技术方面俄罗斯技术硕果累累，他们发展了HPM 装置用的束二极管、爆炸发射冷阴极器件，研究了各种超快开关特性，建成了高重复运转的小型强流加速器等。

2.3 俄罗斯的武器研制概况

俄罗斯在上世纪50年代就开始研究电磁脉冲的效应和军事应用。1992年他们用Sinus驱动器和返波振荡器研制的NAGIRA雷达，发射功率 300MW、工作频率10GHz、脉宽5ns、重复频率150Hz，能跟踪150km以外的高度低于50m的直升飞机。除了大型装置外，他们也大力研究各种装置，爆炸驱动的弹药从手榴弹一直到155mm炮弹都有。微

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