首页 > 微波射频 > 雷达 > 微波武器概述及特点介绍

微波武器概述及特点介绍

2015-04-18   来源:互联网   点击:
海湾战争伊始,美海军首先使用由"战斧"巡航导弹携带的微波弹头,用于破坏和摧毁伊拉克的电子系统和指挥控制系统,压制防空武器。在科索沃战争中,美军将南联盟当作了新武器的试验场,试验武器包括微波炸弹和石

海湾战争伊始,美海军首先使用由"战斧"巡航导弹携带的微波弹头,用于破坏和摧毁伊拉克的电子系统和指挥控制系统,压制防空武器。在科索沃战争中,美军将南联盟当作了新武器的试验场,试验武器包括微波炸弹和石墨炸弹。在1999年3月24日对南联盟轰炸中,使用了微波炸弹,使南联盟部分地区的通讯设施瘫痪了3个多小时,并摧毁了贝尔格莱德的供电系统。科索沃战争后,美军加快了微波武器的研制速度。

在伊拉克战争中,2003年3月26日,美军使用了一种它历时4研制的高功率微波炸弹轰炸巴格达电视台,爆炸时产生的电磁微波能量为数十亿W,在瞬间切断了炸弹射程內的电源供应,使巴格达地区大面积12小时停电,雷达、电脑、电话、广播通讯陷入瘫痪,一些交通工具无法使用。

一、微波武器概述

微波是一种高频电磁波,波长范围在0.01mm~1m之间,频率0.5GHz~100GHz。在空中以光速沿直线传播,在几十公里的距离,瞬时到达,没有时间延迟。

微波武器,也称射频武器。一般由微波发生器、天线、定向微波发射装置、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。

微波武器通常在远距离上对军事目标和武器的光电设备进行干扰,在近距离上实施杀伤有生力量,引爆各种装药或直接摧毁目标。高功率微波武器,指发射功率在100MW以上,它要求体积小,燃料的燃烧效率高,并可重复发射,在瞬间释放出高功率微波能量。对军事目标能形成杀伤作用的微波电磁脉冲的功率密度一般为100W~1MW/m2。微波作为武器使用,要求能在距微波辐射源0.1~1km以外达到这样的功率密度。

微波武器可用于攻击卫星、弹道导弹,巡航导弹、飞机、舰艇、坦克、通信系统以及雷达、计算机设备,尤其是指挥通信枢钮、作战联络网等重要的信息战的节点和部位。使目标遭受物理性破坏,并丧失作战效能,其破坏的程度达到不能修复的程序。

根据核爆炸的电磁脉冲效应,对核武器加以改造,使其在爆炸时,将更多的能量转换为微波电磁脉冲,以这样的原理研制的微波武器属于战略微波武器。根据激光效应和带电粒子束效应或利用普通炸药、火箭推进剂、碳氢化合物燃料燃烧时释放的化学能转换为脉冲电能,作为电子战压制武器,用于战役纵深内对武器系统电子设备的压制,以这样的原理研制的微波武器属于战术微波武器。机载微波武器可通过微波天线对前方1km处的地面目标进行照射,利用微波电磁脉冲重复发射对付敌方通讯指挥系统。

微波武器与激光、粒子束武器相比,其波束宽得多,作用距离更远,受气候影响更小。而且只需大致指向目标,不必像激光、粒子束武器那样精确跟踪、瞄准目标,便于火力控制,从而使敌方对抗措施更加困难和复杂化。

微波炸弹的作战平台包括火炮、装甲车辆、飞机、导弹和卫星等。微波炸弹的投掷方式分为重复性使用和一次性使用。微波炸弹比常规炸弹和核炸弹的效率高,它是战争的一个革命性变化。

美军认为,微波炸弹最理想作战攻击平台是巡航导弹和无人驾驶飞机,如果用无人驾驶飞机装载一枚微波炸弹,只需出动一个架次,就可以产生1000高功率微波脉冲波,打击100个目标。巡航导弹和无人驾驶飞机它可以进入纵深严密设防的地区,摧毁通讯发射设施、计算机系统、可疑的生物、化学武器储备地点及其生产基地、防空雷达、导弹基地、坦克装甲车辆集群的电子设备、深埋地下的飞机和导弹武器库等,以及杀伤作战人员。

巡航导弹击中目标后,微波炸弹爆炸,产生的电磁波能量为100亿W,强大的电磁脉冲能使炸弹射程内的火箭、导弹、飞机等的电子设备、生化武器在瞬间失效,导致车辆无法行驶,造成供电电网瘫痪,即使深埋地下也难逃一劫,因为电磁脉冲可以通过通风口、管道口和天线进入地下掩体,使地下掩体电子设备瘫痪。

美国国防部认为,对使用防御系统微波炸弹,电磁脉冲将使电子设备和通讯失灵。例如,对大规模杀伤性武器设施使用微波炸弹,可避免常规轰炸和核轰炸造成生物化学制剂和核放射性物质在空中扩散。微波炸弹在破坏军事目标的电子设备和指挥通讯系统,压制防空武器方面,比其它武器更有效。

二、微波武器的杀伤特点

微波武器对目标的杀伤效果取决于微波发射的功率、微波发射天线的增益和目标与微波武器的距离。一个GW级的微波发生器经40~50dB增益天线发射的微波,在10km处可达到W/cm2的辐射强度,就能杀伤人员和设备。

当微波能量集中在单一频率为主的窄波段内,波长以毫米或厘米为主时,对无屏蔽或有屏蔽但有缝隙的电子设备破坏性强。当微波能量分散在一个很宽的频段内,任何一种频率对应的能量都极小,它对有长电缆的设备干扰和破坏极大。只要目标的缝隙大于微波的波长,它就可以经过这些缝隙进入目标的内部,还可通过玻璃或纤维等不良导体进入装甲车辆的驾驶室内,杀伤里面的人员。微波炸弹还能用来产生使人皮肤起泡的微波电磁脉冲。

微波武器的杀伤作用在以下三个方面:

1.杀伤人员。当微波低功率照射时,可使导弹、雷达的操纵人员、飞机驾驶员以及炮手、坦克手等的生理功能紊乱,出现烦噪、头痛、记忆力减退、神经错乱以及心脏功能衰竭等症状,导致武器系统失灵;当微波高功率照射时,人的皮肤灼热,眼白内障,皮肤内部组织严重烧伤和甚至致死。

2. 破坏各种武器系统中的电子设备。当微波的功率密度为0.01μW~1μW/cm2时,可以干扰相应频段的雷达、通讯、导航设备的正常工作;0.01W~1W/cm2时,可使武器、通讯、预警、雷达系统设备中的电子元器件失效或烧毁;10W~100W/cm2时,微波辐射形成的瞬变电磁场,可使金属表面产生感应电流,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、装甲车辆等内部、破坏各种敏感元件,导致系统出现误码、记忆信息抹掉等。强大的高功率微波辐射会使整个通讯网络失控,如果辐射的微波功率足够高,则武器装备外壳开口与缝隙处可以被电离。从而变成良导体,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。

3. 能够攻击隐形武器。隐形武器,除了具有独特的气动外形设计、减少雷达反射波之外,更重要的是采用吸波材料,吸收雷达探测的电磁波。如美国B-2隐身轰炸机,机体采用吸波材料,机体表面涂有吸波涂料。高功率微波的强度和能量密度要比雷达微波高几个数量级,它产生脉冲频带远远超过吸波涂层的带宽,足以抵消这种隐身效果,高功率微波武器攻击隐身飞机,轻者机毁人亡,重者甚至使武器即刻熔化。高功率微波武器还能破坏反辐射导弹的制导系统,使导弹跟踪偏离制导航向。

微波武器虽然有上述巨大的杀伤力,但同样存在缺点:

1 微波穿过大气层传播时,大气中的水蒸汽、氧气和雨水对微波具有吸收作用。在战术微波武器1~100km的作战距离内,微波在某些频率的附近有衰减。

2 由于微波武器的发射功率很大,在作战使用中,可能会在一定范围内对友邻部队的电子设备和通讯情报系统形成干扰。

3 用微波炸弹对核、生物、化学武器储备地点及其生产基地,可能会导致有毒物质释放到空气中。

三、美国微波武器研发

近20年来,美国一直在进行微波武器研发,研究的重点是高功率微波辐射源和杀伤机理。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。1987美国国防部把高功率微波武器列为五大关键技术之一。美国的一些重要的发展计划都列入了微波发展项目。美国现已在新墨西哥州的菲力普实验室建立了高能研究和技术设备中心(HERTF),开发研究高功率微波发生器技术。

美军对微波武器有不同的要求。陆军提出战术微波武器要能装在大型履带战车上,微波天线装在直立的桅杆上,以利于最佳瞄准。空军要求武器体积小,并采用专用天线。海军的舰载微波武器要求具有高功率、大天线和远的作用距离,对微波武器在重量、空间和功率等方面提出的限制条件较小。因此,海军的微波武器极有可能在未来20年内首先投入作战使用。

美军在《空军2025战略规划》中提出发展太空高功率微波武器,要求这种武器对地面、空中和太空目标具有不同的杀伤力。它的地球低轨道(500km~916km)的卫星集群把超宽带微波投射到地面、空中和空间目标上,在这样的目标区产生一个几十到几百米范围内的高频电磁脉冲,摧毁或干扰所有区内军事目标的电子设备,而且具有一定的气象修正能力。

按照美国国防部制定的微波武器发展目标,空军将用微波炸弹进行飞机自卫、摧毁飞机、太空控制、压制敌防空力量、压制作战指挥控制通讯等方面进行一系列试验。空军的微波炸弹作战时,飞机远离目标,微波炸弹发射到目标上空,用爆炸产生的窄频带高功率脉冲,摧毁敌导弹、雷达、计算机、通信网络、指挥中心等设备的敏感元器件,使防空火力丧失作战效能。目前美空军还在研制一种微波炸弹防护装置,以克服在未来战场上,对友邻部队作战系统的干扰和影响。

美军的微波炸弹是在新墨西哥州阿尔伯克基的柯特兰空军基地研制的。1999年4月,在美军联合指挥与控制作战中心进行了高功率微波炸弹破坏电子设备的演示,获得成功。2001年4月,在马里兰州的阿伯丁试验场进行了大功率微波炸弹的第一次野外试验。据柯特兰空军基地发言人称,2005年底,这种高功率微波炸弹将装备至各战区。

美国Samdia国家实验室研制了一种小型爆炸压缩脉冲电源,能将炸药中20%的化学能量转变为微波脉冲能量,适合用在导弹上装载的高功率微波武器和微波炸弹上。目前,美空军正在研制一种适合于装在改装的巡航导弹上的微波炸弹,它们在空中爆炸后,发射大量的微波脉冲,利用普通炸药产生具有高度方向性的电磁脉冲,射程1000英尺。此外,空军还在研制GW级高功率微波防空压制武器,并希望最终的微波脉冲功率达到100GW。

四、结束语

未来微波武器发展的关键是空间作战和无人飞行器携带微波武器所需要的重量轻、功率高的微波器件,高功率微波武器在未来战争中,一旦投入使用,战场可能会在很大程度上进入以微波和光子代替导弹的新时代。

作者:袁俊

上一篇:车用毫米波雷达传感器组网技术研究
下一篇:微波遥感信息科技发展若干问题的讨论