高功率微波

高功率微波（High-Power Microwave，HPM）是强电磁脉冲的一种，其频率范围为1GHz～300GHz，峰值功率高于100MW。HPM具有高频率、短脉冲（几十纳秒）和高功率等特点，是强电磁脉冲的一种重要形式。2003 年 3 月美国发动的伊拉克战争，美英联军第一次使用了微波脉冲炸弹空袭了伊拉克国家电视台，并造成电视台一段时间瘫痪。从此，高功率微波武器正式登上了历史舞台。

武器介绍

高功率微波

一种新型的非杀伤性武器--高功率微波（HPM）武器已研制成功，并可以随时投入战场使用。美军之所以在对南联盟的空袭中没有使用它，是因为想暂时保留这种武器的神秘感，以便在未来的战争中对付军事技术更先进的敌人。这种被称为HPM的武器是由制导炸弹或巡航导弹来进行投掷，当飞到目标附近几米时，爆炸产生的脉冲可以使计算机和通信设备中的电路失效，或擦除计算机内存。其作用距离在400米内，在天气好时该系统的有效范围有足球场大小，天气不好时范围会大大缩小。洛斯·阿拉莫斯实验室研制非杀伤性武器的前负责人在前不久出版的《未来战争》一书中说，HPM和电磁脉冲（EMP）武器的破坏原理就像近距离的雷电，极强的电磁脉冲通过“前门”和“后门”两途径进入电子设备。“前门”是指设备对外开放的通道（如天线），强电磁脉冲被直接导向目标设备。如果知道设备的接收频率，甚至可以通过巧妙的设计，造成更大的破坏效果。“后门”是指设备的导线、动力电缆、电话线、失效的屏蔽部件甚至屏蔽箱上的孔洞，驻波能量通过它们耦合到设备而造成破坏。HPM和EMP的脉冲特性各异，电子设备的屏蔽措施难免顾此失彼，因此全面抗脉冲加固的费用是很大的。

美空军研制的常规爆炸驱动的HPM武器中，有一个产生有源电场的线圈，爆炸时压缩电磁场而产生电脉冲，因此这种装置被称为爆炸泵浦通量一压缩脉冲发生器。洛斯·阿拉莫斯实验室把武器的峰值输出功率增加到几十太瓦。同时，制导武器精度的提高，降低了对HPM武器的功率要求，可以使它小型化。

主要种类

微波弹

美国在海湾战争中首次使用了实验性的高功率微波弹头，装上这种弹头的海军战斧巡航导弹导致伊拉克部分防空网失效。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高功率微波武器的试验性装置，最成熟的是压制敌防空系统的微波武器，用飞机在目标上空投放微波弹，爆炸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部件。据报道，美国国防部现至少有一种新型的非杀伤性高功率微波武器随时可以参战。

非致命性定向能武器

非致命性定向能武器是一种针对人的高功率微波武器，由美国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 年的投资为 4 000 万美元。其原理是用一个发射机向一个固定目标发射一束窄能量波，以光速抵达目标并穿透人体肌肤约01397 mm ，几秒钟内就使人感到一种强烈的灼热和疼痛感，从而使人放弃原有的意图。已经对不少动物和人进行了数千次试验，研制工作高度保密。这种武器组装在高机动多用途轮式车辆上，今后也可安装在飞机、舰船或其他平台上。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。

电磁脉冲武器

另一类高能武器 ———电磁脉冲 (EMP) 炸弹也进入了战场使用阶段。电磁脉冲炸弹使用常规炸药产生电磁脉冲，能摧毁大范围内的电子设备。据说洛斯阿拉姆斯实验室自 20 世纪 90 年代开始就一直在埃格林空军基地秘密进行电磁脉冲炸弹的试验。1993 年美国利用巡航导弹首次进行了非核电磁脉冲弹试验，1996 年菲利浦斯实验室研制了两种用于指挥和控制战/ 信息战的超宽带电磁脉冲炸弹。

性能发展

高功率微波

高功率微波武器主要的攻击目标是雷达、通信、导航、计算机军用电子设备、武器控制及制导系统，能够击穿电子元件，烧毁敌方电子设备，永久地损坏电子系统。由于高功率微波武器几乎可以对付所有现代最先进的武器，在的政治和军事形势下越来越显示出极高的应用价值。高功率微波技术的高速发展，使其在功率上已经达到了武器应用的水平，在军事领域的用途也越来越广泛。高功率微波武器已经成为对付高技术兵器的新型武器系统，成为现代电子武器大家族中的佼佼者。据估计，软杀伤、工艺或技术较为简单的高功率微波武器可能很快问世，但研制成功使其真正地用于实战的高效能高功率微波武器还需要相当长的时间。我国的科技工作者也应该清醒地认识到高功率微波武器的时代就要到来，加快高功率微波武器的研究、开发和对高功率微波武器的防护。

作用效能

高功率微波

高功率微波是指微波的脉冲峰值功率在 100 MW 以上，频率在 0. 5～300 GHz 范围内的电磁脉冲。高功率微波武器是将高功率微波源产生的微波经高增益定向天线辐射，以极高的强度照射目标，杀伤人员和破坏电子设备，表 1 所示的就是不同功率密度的微波辐射产生的效能。高功率微波武器通常的辐射频率在 1～300 GHz 范围内，输出脉冲功率在 GW 级，由能源、高功率微波发生器、大型聚焦天线、跟踪瞄准设备和其他系统控制等配套设备构成。

高功率微波武器技术在国外的研究现状及应用

在高功率微波技术方面，国际上以美国和前苏联/ 俄罗斯为主，20世纪80年代以后，英国也开始大力发展高功率微波技术。本文主要对美、俄、英、法、德五国发展高功率微波武器技术研究现状和发展动向进行简单的介绍。

威力强大

高功率微波

美军在未来的战争中将使用新的尖端武器——高功率微波（HPW）武器，这种武器能够发射强大脉冲，破坏电子设备和计算机存储装置。几乎每场战争中都伴随着令人称奇的武器。在阿富汗反恐战争中，人们见识了能发射“地狱之火”导弹的“掠夺者”无人侦察机。在海湾战争中，精确制导武器崭露头角屡发神威。二战中，人们谈之色变的是核武器。一战中，坦克成为各方势力角逐的重要工具。如果再来一次海湾战争，美军准备使用的则是这种高功率微波武器。高功率微波类似于一种人造闪电，只不过这种闪电可以由巡航导弹携带，它将成为对付伊拉克总统萨达姆的生化武器的主要武器。它所产生的强大电子脉冲能够通过天线和管道等深入地下掩体，摧毁用来生产、保护、储存和发射生化武器的先进计算机和电子设备。不过与常规武器不一样的是，这种武器不会向空气中散发致命毒气，因此不至于危害到伊拉克平民和美军。

高功率微波

高功率微波属于美军的高度机密，虽然它在1999年首次成功地进行了试验，但五角大楼一直没有公开这种武器的细节问题。不过美国空军上校艾林·沃林在一份报告中说：“高功率微波技术正在转变成美军的现役武器。有迹象表明，这种微波武器将代表一种新的战争理念，这主要是因为它的攻击目标是设备，而不是伤害敌人。”高功率微波武器能够在一刹那间释放出20亿瓦或者更多的电能，能够摧毁1000英尺之内的任何电子设备。它首先引起电子线路的短路，然后破坏储存芯片以及电脑主板。这类似于我们的电脑或者电视附近突然有闪电出现，然后这些电子器械线路中产生高强度电流。由于这种武器也能够摧毁很大范围内的电子设备，因此美军考虑使用远程的巡航导弹，而不是飞机运载这种武器。

相关案例

美国实力

高功率微波

美国作为超级军事大国，在高功率微波的研究方面投资最多，每年仅花费在脉冲源上的投资就达数亿美元。1999 年定向能局与国际电话电报公司签订了一项 1 400 万美元的合同，进行高功率微波源、超宽带天线、先进概念和材料物理等方面的研究。美国空军研究实验室正在进行一项称为“定向能战术机载作战”的研究。其中最有作战效力的就是高功率微波无人飞行器。在美国空军协会的 2002 年大会 上，洛克希德·马丁公司负责先进项目的副总裁尼尔称，高功率武器与无人机或巡航导弹综合作战的技术已经可行。它把高功率微波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。这种无人机可飞到敌占区内进行更为精确的打击，减少了长距离所需的高功率微波发射能量和执行危险任务的人员的伤亡。空军准备在 2012 年将此类高功率微波武器放到无人作战飞机上。《美国空军 2025 年战略规划》的研究报告在未来武器构想中提出发展空基高功率微波武器，要求这种武器对地面、空中和空间目标具有不同的杀伤力。它用低轨道(500～916 km) 的一组卫星站把超宽带微波投射到地面、空中和空间目标上，在一个几十到几百米的范围内产生高频电磁脉冲，摧毁或干扰目标区内的电子设备，而且具有一定的气象修正能力。美国各军种对微波武器都有特殊的要求。陆军提出战术微波武器要能装在大型履带战车上，而且要把定向性极高的天线装在直立的桅杆上，以利于最佳瞄准。空军要求微波武器体积小，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。可以看出，海军对微波武器在重量、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。

俄罗斯实力

长期以来俄罗斯的多种高功率微波技术研究处于世界领先地位。俄罗斯在高功率微波方面的主要技术成就有： ①在等离子体加热用的回旋管方面达到了高峰值功率 ; ②研制了驱动高峰值功率和高平均功率源的小型、重复脉冲功率源 ; ③开发了用于回旋管的高效耦合器和 GW 级结构的输出耦合器。俄罗斯科学家比较执著，对某一技术的设计总是努力使其精巧和优化，他们对美国人放弃的磁绝缘振荡器进行了有效的研究，并使其成为最有发展前途的高功率微波源。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. 1～1 GW 的峰值功率，脉冲重复频率为 100 Hz。利用现有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 13 t ，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 NAGIRA 雷达，发射功率300 MW、工作频率 10 GHz、脉宽 5 ns、重复频率 150 Hz ，能跟踪 150 km 以外的高度低于 50 m 的直升飞机。俄罗斯在微波弹小型化技术方面有许多独到之处。俄罗斯早在 10 年前就拥有微波弹，瑞典和澳大利亚军方都买过的俄罗斯早年制造的可装入手提箱的电子炸弹可发射 10 GW 脉冲。据美国报道，俄罗斯在前几年已为 SS - 18 洲际导弹装备了电磁脉冲弹药。2001 年的利马海事和宇航展览会上，俄罗斯展示了两种射频武器， Ranets - E 和 Rosa - E。前者为射频火炮，是一个射频可变的防御系统，输出超过 500 MW ，工作在厘米波段，产生 10～20 ns 的尖脉冲，能在 60°扇形里使 10 km 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 ～1 500 kg ，可安装在飞机上用于降低敌方雷达系统性能，射程达到 500 km。

英国实力

英国从 20 世纪 80 年代开始大力发展高功率微波技术。他们在高功率微波源的脉冲缩短问题和爆炸驱动方面的成就受到广泛的关注。1990 年英国国防部利用爆炸磁压缩发生器与特种行波管制造过1 GW 的微波弹。一座位于英国西南部的秘密设施曾研制过多种高功率微波武器。微波炸弹，现正处于预测阶段。据报道，该炸弹释放的电磁波威力相当于核爆炸，十亿分之一秒内放射出数十亿瓦威力的电波。有消息称，英国官方研究实验室和工业部门都参与了高功率微波武器的开发工作。这种武器将被安装在诺·格公司的 BQM - 145A 中程无人驾驶飞机上，使用的高速低空飞行的无人驾驶飞机可能是从地面起飞的，也可能是从 F/ A - 18 上起飞的。此外，对于部署高功率微波武器，英国国防部还安排了潜在的备选平台 ———风暴影子巡航导弹。另外，英国还参加了美国波音公司的 X - 45 高功率微波无人机计划。

法德实力

欧洲高功率微波的研究在德国和法国也很突出。法国从 1988 年起就将“用微波武器烧毁电子设备”的研究列入重点课题， 1990 年就已发表了关于制造电磁脉冲弹的专利，由法国陆军武器工业集团研究的微波炮弹预计在 2005 年或 2010 年投入使用。德国也一直非常重视无人机高功率微波武器的研究工作，但是至少还需要 5 年时间才能达到实用程度。随着机载定向能系统的交付使用，小型化和大功率需求将显得更为突出。2004 年 6 月在伦敦举行的定向能武器讨论会上，先进技术的首要人物托马斯·魏泽透露，德国莱茵金属公司正在研究用于防空作战的中等能量激光和高功率微波武器。魏泽集团正在考虑把机枪、导弹、中等功率激光器和高功率微波与目标截获及跟踪传感器组合在一起，形成一种装在几辆车上的机动式联网防空系统。高功率微波武器将用于对付低成本巡航导弹和无人机，摧毁控制它们的电子设备。中等功率的激光武器将探测诸如攻击直升机、无人机或装甲车辆之类 威胁源的光学设备，并用激光脉冲命中它们。