高功率微波國外發展現狀以及與電子戰的關系

王 寧，金雪雁

(中國兵器科學研究院，北京 100089)

0 引言

電子戰是20世紀初出現的一種作戰樣式，即敵對雙方為了爭奪戰場空間電磁頻譜的控制權與利用權而展開的斗爭，進入21世紀后, 隨著研究應用的深入和技術的提高，電子戰技術向寬頻帶、大功率、高精度方向發展, 電子戰手段更側重于硬殺傷手段的應用，而高功率微波等定向能武器的出現為電子戰提供了新的手段[1-2]。

高功率微波(HPM)指峰值功率超過100MW、中心頻率在300MHz～300GHz的強電磁脈沖輻射，高功率微波武器是一種新概念電子對抗武器系統，可對敵方的導彈系統、智能彈藥、雷達系統、通信指揮系統等信息化武器裝備中的電子設備和系統產生干擾、損傷、燒毀等效應[3-5]。與傳統武器裝備相比，高功率微波武器有其自身的的特點：一是攻擊速度快，作用時間短，高功率微波以光速攻擊敵方目標，能夠使敵方電子目標瞬間毀壞，留給敵方的反應時間極短；二是與激光等其它定向能武器相比，高功率微波的波束更寬，目標覆蓋范圍更大，對跟瞄系統的要求更低；三是采用電磁能作為打擊手段，可多次使用，對目標進行重復打擊，因此效費比高，成本更低。

1 國外高功率微波發展現狀

高功率微波技術研究起始于20世紀70年代，美國、俄羅斯、德國、法國等發達國家在高功率微波技術及其針對電子設備和武器裝備的效應方面開展了大量的基礎性研究工作，并且逐步開展了高功率微波武器的裝備研制[6-7]，重點應用領域為防空反導領域、電磁壓制/打擊領域和特種作戰領域。

1.1 防空反導領域

美國于1997年制定了“高功率微波先進防御技術領域計劃”，最具代表性的是雷聲公司為機場開發的“警惕鷹”(Vigilant Eagle)高功率微波武器防御系統，用于防止飛機在起降時受到便攜式地對空導彈的攻擊，該防御系統由導彈預警系統、指控系統及固態高功率微波發射系統組成，如圖1所示，2006—2009年，“警惕鷹”的各個子系統分別進行了演示驗證，并在外場測試中證實了其對抗便攜式防空導彈的有效性。

2016年10月雷聲公司發布報告，該公司最初為美國陸軍開發的高功率微波演示樣機獲得了國防部其他機構的關注。從2013年開始，該公司就在陸軍希爾堡基地演示了利用高功率微波演示樣機使小型無人機失效的能力，研制的代號為“Phaser”的微波定向能武器樣機，如圖2所示，系統安裝在1臺6m長的拖車上,電源由內部的柴油發電機提供。公開的演示試驗中該系統完成了對Flanker和Tempest2種無人機的探測、跟蹤、打擊過程，未來可用于反精確制導彈藥和無人機蜂群。

俄羅斯科學院無線電研究所研制的Ranets-E機動式高功率微波防御系統，由雷達、指控系統及高功率微波發射系統組成，主要用于擾亂航空電子設備、對付精確制導彈藥，用于裝備的電磁易損性試驗，該系統輸出功率超過500MW，脈沖重復頻率500Hz，工作頻段X波段，作用距離1～10km。

1.2 電磁壓制/打擊領域

美國從20世紀90年代開展彈載HPM武器研制工作。2012年10月16日，在“反電子設備先進導彈項目(CHAMP)”的支持下，波音公司利用高功率微波巡航導彈在猶他試驗訓練靶開展反電子設備高功率微波試驗，如圖3所示，CHAMP按照既定路線，在猶他沙漠低空飛行1h，在沙漠上空自毀前使7個不同目標中的電子系統降級或失效。CHAMP飛過時，沿線房屋中放置的計算機全部黑屏，甚至試驗記錄用的遙控TV相機也被攻擊失效，此次試驗獲得了軍方的肯定。

德國長期開展高功率微波效應和軍事應用研究，其中萊茵美特和迪爾公司聯合開發了一種降落傘型高功率微波戰斗部，演示樣機型號RDS1000M，該戰斗部采用了降落傘共形天線輻射高功率電磁脈沖，其輻射功率為1GW，工作頻率100MHz～1GHz，作用距離為10～100m，攻擊目標包括：區域防御系統，雷達系統、指揮控制和通訊系統。

1.3 特種作戰領域

高功率微波相對于傳統武器具備攻擊不可見、目標選擇性高等特點，所以國外在反恐維穩等特種作戰領域開展了應用研究，主要裝備有毫米波主動拒止系統、微波車輛迫停系統、掃雷反簡易爆炸物裝備等。

毫米波主動拒止系統(簡稱ADS)依靠微波源產生頻率為95GHz的微波，經天線作用于人體后可使皮膚產生灼痛感，從而驅散可疑目標人員，圖4左所示為美國研制的機動式主動拒止系統，該系統輸出功率100kW，天線口徑1.6m，作用距離為750m，但是由于該系統采用超導聚焦技術，影響了作戰使用，目前美國陸軍與非致命武器計劃署正在聯合開展全固態拒止系統研制，用于代替現有的系統。

美國陸軍實驗室以及“尤里卡”宇航公司等于20世紀90年代開始先后開展了高功率電磁脈沖對車輛的效應試驗，主要測試不同車輛的敏感頻率及迫停所需的功率密度。美國陸軍實驗室研制了窄譜微波車輛迫停系統樣機，并且依據財年制定了詳細的發展規劃。

德國迪爾軍工集團基于寬譜高功率微波技術，研制開發了多種車輛迫停設備并對典型的目標車輛進行了效應試驗，2014年法國巴黎防務展上該公司推出了“car stop”車輛迫停系統，如圖5所示，該系統采用兩元寬譜陣列電磁脈沖合成技術，輻射場強距離積可達300～400 kV@1m，輻射系統被集成至城市越野車內部，隱蔽性強，可在3～15m距離范圍阻停目標車輛，未來還有望用于對抗無人飛行器、簡易爆炸裝置等。

2015年英國E2V公司對外發布了一種微波車輛迫停系統樣機，該系統工作在L或S波段，脈沖工作比為10%，質量為350kg，在UPS供電的條件下，可待機2h，連續工作 12min，可在50m的距離上使目標車輛熄火。為了降低傳統喇叭天線的體積，該系統目前完成了高功率微波平板裂縫陣列天線測試，如圖6所示。

高功率微波可使電子設備瞬間失效，因此可用于掃雷和排除簡易爆炸裝置，美國空軍研究實驗室在2007—2012年期間開展了“MAX POWER”高功率微波掃雷排爆技術研究，該系統如圖7所示，搭載平臺為一輛輪式卡車，采用陣列天線輻射，系統于2015—2016年間在阿富汗開展了為期九個月的戰場環境測試，目前在新墨西哥開展反簡易爆炸裝置技術評估和后續改進工作。

在2015年的土耳其國際防務展上， ASELSAN公司展示了集探測和掃除一體化的反IED設備，該設備的核心是稱為“EJDERHATM”的高功率微波輻射系統，如圖8所示，“EJDERHATM”系統能夠輻射ns量級的極強電磁場，輻射場強距離積為400kV@1m，可在遠場使IED內部動作機構瞬間失效，從而達到在安全距離清除IED的目標，該車輛平臺的下方集成了IED探測設備。

圖8 土耳其ASELSAN公司的車載式強電磁脈沖反IED系統

2 高功率微波發展趨勢分析

經過50多年的發展，由于研究起步時間較早，無論是技術發展水平還是軍事應用成熟度，美國在高功率微波領域都具備一定的領先優勢，后續各軍事強國也相繼投入了大量資源在該領域開展工作，目前高功率微波發展已經完成了基礎技術研究和關鍵技術攻關，進入21世紀，高功率微波技術在近程防空、電磁壓制、特種作戰等領域實現了武器應用逐步推進，某些裝備甚至在戰場得到了驗證和測試[8-10]。

雖然高功率微波技術及其武器化應用需各項關鍵技術已經取得重大進展，但是也存在一定不足，主要是部分關鍵技術體積龐大，系統能量轉換效率不高，搭載在巡航導彈、無人機等小尺寸作戰平臺時，輸出功率較小，導致作戰距離較近。所以各國在尋求發展頻率覆蓋更寬、輸出功率更高的高功率微波武器裝備，一方面為了獲取更遠的作用距離，利用陣列天線進行電磁脈沖合成進而提高峰值功率，同時注重輻射天線的共形研究；另外一方面為了降低目標毀傷閾值，通過增加輸出微波的脈沖寬度或者脈沖重復頻率，從而提高作用在靶目標上的平均功率。綜上所述，高功率微波技術未來將朝著小型化、陣列化、高重頻化方向發展。

3 未來高功率微波與電子戰的發展關系

美軍對電子戰關于電子進攻概念的最新闡述，明確增加了高功率微波定向能武器，2017年5月美國空軍研究實驗室定向能處高功率電磁部(RDH)宣布，授予雷聲公司價值1000萬美元的合同，開展“高功率電磁網絡電子戰應用”(HPEM CEWA)項目研究。HPEM CEWA項目旨在通過開展實驗、論證概念、記錄結果，找到將高功率電磁(HPEM)技術用于軍事網絡及電子戰領域的方法；將通過研究HPEM技術在網絡及電子戰領域的潛在應用場景，更好地運用現有及新興HPEM射頻源、軟件技術，推動網絡及電子戰未來發展。

另一方面，未來的武器裝備將向著無人化、智能化方向發展，其電子設備和信息系統將更加復雜，所以耐受高功率微波的能力將持續下降，這也為高功率微波武器應用創造了有利條件。從未來發展角度而言，高功率微波武器必將引發電子戰領域的深刻變革，即從以電磁信息為基礎的軟殺傷階段到以電磁能量為基礎的硬殺傷階段的飛躍，相對于傳統的持續性電子壓制手段，高功率微波武器能夠提供一種對人員非致命、對電子系統形成瞬間致命毀傷能力的新型作戰樣式。 同時電子戰的不斷發展也將牽引高功率微波武器快速走向應用，電子戰人員可為微波定向能提供更多的作戰經驗、任務規劃、交戰規則、目標確定和第三級效應的理解等，這些能確保微波武器更加適應未來的戰場條件。

4 結束語

高功率微波武器既可以損傷各類信息傳感器，實現信息致盲；也可以毀傷通信、數據鏈設備；還可以擾亂計算機網絡及武器控制單元，因此在空間攻防對抗、信息對抗和反精確打擊等方面具有巨大的軍事應用潛力，同時該武器具有人員非致命、光速攻擊、攻擊波束面覆蓋等能力，是未來戰爭中潛在的重要電磁打擊手段，高功率微波新技術發展，必將引發電子戰領域的深刻變革。■

參考文獻：

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