王仁涛，王 毅，李 斌

(北方雷达电子科技集团有限公司总体一部，陕西西安 710100)

现代空袭作战已经是信息化主导的高技术战争，作战双方的指挥、控制、通信、情报甚至武器系统本身均离不开信息技术的支持，快速发展的各类远程精确打击武器系统，都依赖于各种精密、复杂的电子信息系统，这极大地提高了武器系统综合作战效能，但同时也增加了武器装备对电子系统的依赖性。一旦武器的电子系统遭到破坏，其战斗力都会锐减甚至丧失，这给未来防空系统的发展提供了新的思路，即对空袭武器电子系统实施有效攻击，使其损毁或失效，从而无法完成空袭任务［1－2］。

高功率微波武器技术是指利用向空间发射极高功率的微波射束能量，直接杀伤目标或使目标丧失作战能力的武器技术［3］。将该技术应用于未来防空武器系统，可在近距离杀伤和摧毁来袭目标，在远距离干扰破坏敌武器系统使其失去作战能力，极大地提升防空系统的作战能力。

1 基本原理及发展现状

1.1 基本原理

作为一种新概念定向能武器，高功率微波武器与现有的依靠化学能爆破或动能撞击的弹药武器有着本质不同，它是利用高功率微波照射目标产生的电效应和热效应破坏敌方雷达、计算机等电子设备的一种武器。目前主要有两种:核高功率微波武器与非核高功率微波武器。现阶段各军事强国普遍关注和重点研发的主要是非核高功率微波武器，因而本文的研究对象是主要非核高功率微波武器。

高功率微波武器发射的微波峰值功率通常超过100 MW，使用的电磁波频率为1～300 GHz的微波频段。整个武器系统由初级能源、能量转换装置、高功率微波发生源、高增益天线、以及跟瞄装置和辅控装置组成。初级能源经过能量转换装置转变为高功率强脉冲电子束，在高功率微波发生源内，电子束与电磁场相互作用，产生高功率微波，通过高增益天线形定向微波脉冲波束发射出去，对目标进行照射，产生干扰和毁伤效应［4－5］，如图 1 所示。

图1 高功率微波武器基本组成框图

高功率微波武器辐射出的高功率能量与照射目标相互作用过程中，产生电效应和热效应，对目标实施攻击。根据目标处的辐射功率密度不同，高功率微波武器能对电子系统造成不同程度的攻击效果［6］。一般而言，功率密度越大，攻击效果越显著，如表1所示。

表1 高功率微波武器攻击效果

1.2 武器现状

(1)陆基高功率微波武器。

实际上是一种可重复使用的高功率微波发射系统，配套有传感器系统以及指挥控制系统，通过对目标的定位和跟踪，发射高功率微波束进行照射，具有极强的毁伤能力。安装在地面固定设施或移动车辆、舰船上，主要用于攻击飞机、舰艇、战术导弹、装甲车辆等。如美国在伊拉克部署的用于反战术导弹的高功率微波武器，以及“警惕之鹰”陆基微波武器系统。俄罗斯也研制出了重约13 t、工作在X波段，由3辆越野卡车组成的用于地面防空的陆基高功率微波武器的试验样机，并进行了外场试验。如图2所示。

图2 陆基高功率微波武器

(2)高功率微波弹。

通过在炸弹或导弹战斗部上加装高功率微波发生器和辐射天线的方式来构成高功率微波弹，利用炸药爆炸压缩磁通量的方法把炸药能量转换成电磁能，再由微波器件把电子束能量转换为高功率微波能量，并由天线发射。美军已成功研制一种以GPS/INS制导、由914 kg级别的MK84常规炸弹为载体的高功率微波弹头［7］，其结构如图3所示。

浅论水利风景区水文化遗产的分类保护利用方法…………………………………………………… 周 波(19.62)

图3 美军研制的高功率微波弹结构图

2 防空应用分析

在防空作战中，导弹突防、精确化饱和攻击以及敌空中平台的打击是面临的3类主要威胁。随着电子、航空、隐身等技术迅速发展，现代空袭兵器与空中平台呈现出高速、高机动、小目标、多目标、低空、超低空等特点日益显著，传统的防空武器系统已经很难应对。

与传统的防空武器利用化学能或动能实施攻击不同，高功率微波武器利用高功率的微波脉冲波束实施攻击，这是两者最本质的区别。因此，传统防空武器与高功率微波武器有许多不同之处，如表2所示。

表2 高功率微波武器与传统防空武器特点对比

可以看出，高功率微波武器的作战性能优良，作为火力打击武器，能够保证在同样条件下，极大提高防空系统的作战能力，有效应对现有的防空威胁。特别是对于反辐射导弹和隐身导弹，高功率微波武器毁伤力度极大:前者的天线主动接收宽频电磁波能量，使得更多的高功率微波能量能够耦合进入弹体，摧毁其电子系统;后者由于通常使用吸波材料，能够大量吸收高功率微波能量，产生高热量，烧毁弹体甚至引爆战斗部。

对于高功率微波武器的作用距离，可以用式(1)进行估算

式中，R为作用距离;Pt为发射功率;Gt为发射天线增益;S为目标处的功率密度。以国外目前最先进的技术指标计算Pt=20 GW，Gt=60 dB时，在R为40 km处，仍可产生102W/cm2的照射功率密度，足以造成目标电子系统瘫痪。国内而言，发射功率在kMW量级，天线增益最高也能达到50 dB，在10 km以内的近程空域，高功率微波武器也能有效完成防空任务。

根据当前面临的主要空袭威胁和高功率微波武器特点，提出和分析高功率微波武器的3种防空作战应用方式:末段反导、区域杀伤、空中压制，以对抗导弹突防、精确化饱和攻击以及敌空中平台的攻击。

(1)末段反导。

末段反导是指在来袭导弹的飞行末段对其进行拦截，是对抗导弹突防的常用方式，以保卫重要目标的安全。以高功率微波作为火力打击武器，利用高功率微波对导弹目标进行照射，通过前门耦合和后门耦合，产生极强感应电流电压，烧毁导弹上的电子器件，使其制导、控制、引信等电子系统瘫痪，丧失正常工作能力。如果照射导弹目标的微波功率密度足够大，将会产生极高热效应烧毁弹体，或者非线性效应直接引爆导弹战斗部，完全消除威胁。作战示意如图4所示。

图4 末段反导作战示意

高功率微波武器对抗导弹目标的主要过程如下:防空系统的传感器系统对进入飞行末端、开始制导飞行的导弹目标进行搜索跟踪，当导弹目标进入高功率微波武器的有效作用距离，发射高功率微波持续跟踪照射目标，同时进行航迹分析和威胁判断，直到引爆导弹目标或者分析得出其偏离打击航迹，不具有威胁时，完成整个对抗过程。

(2)区域杀伤。

空袭兵器的精确打击能力、小型化程度都已经发展到新的高度。美军一架B2隐形轰炸机一次最多可携带80枚JDAM弹，同时对不同目标实施精确打击。再加上如末敏子母弹之类的面杀伤武器，其威胁程度已经超过现有防空系统的抗饱和能力。

在对抗此类高密度、多目标、面杀伤的空袭时，现有防空系统只能依靠防空高炮的高射速、密集弹幕进行概率性防御，只是由于弹药量有限、弹幕覆盖范围窄、调整瞄准方向时间较长等原因，防御效果并不理想。

而高功率微波武器发射的微波波束对指定区域范围进行照射，能够对该区域内的所有目标实现打击。可以说，高功率微波武器具有真正意义上的区域杀伤能力，运用于防空系统中，使现有的针对点目标打击的“点防空”转变为针对区域目标打击的“区域防空”。这种由“点防空”到“区域防空”的模式转变，将使防空系统的防空能力得到一个质的飞跃，作战示意图，如图5所示。

图5 区域杀伤作战示意图

高功率微波武器区域杀伤的典型防空作战过程简要描述为:传感器进行多目标探测、跟踪获取数据，控制计算机根据各个目标的空间坐标划分区域，在中程距离上，每个区域可以发射一枚微波炸弹进行区域杀伤，在近程距离上，每个区域由地基高功率微波武器进行直接照射，实现高效区域杀伤。

(3)空中压制。

武装侦察直升机等空中作战平台一直是地面装甲部队在战场上的最大威胁，它的隐身性和机动性能好、常处于低空飞行状态，难以进行有效击毁，主要实施对装甲部队进行战场监视、战术打击的作战任务，使装甲部队行动受制，无法有效完成战术任务，而且随时可能遭受致命打击。

为改变装甲部队受制于武装侦察直升机的被动局面，可以给装甲部队配备高功率微波武器，对敌武装侦察直升机以及飞行员实施空中压制，逼迫武装侦察直升机离开一定区域范围，以便于装甲部队完成作战任务。如果功率足够大，将能够在武装侦察直升机离开照射区域前，将其烧毁。作战示意如图6所示。

图6 空中压制作战示意

空中压制是指使用高功率微波武器在搜索跟踪传感器的引导下，由陆基高功率微波武器或发射高功率微波弹对直升机部队所处区域进行照射，高功率的微波波束能造成两方面效应:一是对直升机的电子系统造成干扰和翻转，无法正常工作;二是对飞行员造成强烈的灼烧感和疼痛感，逼迫飞行员操作直升机离开照射区域。

3 关键技术

高功率微波武器要作为防空武器应用，主要需要解决以下3项关键技术:

(1)高功率微波源技术。

高功率微波脉冲源是高功率微波武器的关键和先决条件，其作用是产生高功率的微波脉冲。目前，各国已经设计出的GW量级的微波功率源主要有:虚阴极振荡器、相对论磁控管、回旋管振荡器、自由电子激光器等，但是这些高功率微波源的体积和重量很大，功率效率非常低，同时必须有高质量的冷却设备和能源供应系统［8］。

(2)超宽带和超短脉冲技术。

超宽带和超短脉冲技术是高功率微波武器发展的一个趋势，它利用极快的电路直接激励低色散宽带天线，产生ns级超短脉冲，使脉宽和频率接近于同一数量级。

(3)高增益天线技术。

高功率微波武器的天线必须具有高增益，提高杀伤能力;并尽量抑制副瓣，避免对己方人员和设备造成不良影响。同时还需要具备耐高功率能力，避免高功率微波能量烧毁天线。在工艺上还要力求做到高精度加工、天线面板不拼接以及接缝导电处理等，以保证阻抗连续，不发生打火击穿效应。

4 结束语

高功率微波武器技术发展到今天，已走向成熟。美国、俄罗斯等国已经开始进行高功率微波武器的型号研制。为便于高功率微波武器大规模装备部队，在防空作战中使用，防空型高功率微波武器的发展趋势主要表现为:减小武器体积重量，以便安装在各种运载平台上;进一步提高辐射功率，增强杀伤能力;向更宽频段扩展，获得可调整的波束宽度，挖掘更多的作战功能;与雷达系统集成［9］，提高机动性能和生存能力。

［1］薛海中.新概念武器［M］.北京:航空工业出版社，2009.

［2］NI Guoqi，GAO Benqing，LU Junwei.Research on high power microwave weapons［C］.Sanfonsisco:Microwave Conference Proceedings，2005.

［3］王涛，余文力，朱峰.高功率微波武器杀伤机理及发展现状［J］.飞航导弹，2008(3):97－100.

［4］石影，方斌，徐长根.高功率微波武器发展构想［J］.指挥控制与仿真，2008，30(2):151 －155.

［5］倪国旗，高本庆.高功率微波武器系统综述［J］.火力与指挥控制，2007，32(8):59 －61.

［6］龙文武，苏五星，丁文飞，等.雷达武器功能研究［J］.中国雷达，2010(2):66－69.

［7］姜百汇，米小川，查旭.国外高功率微波武器的应用［J］.航天制造技术，2010(1):70－75.

［8］谭显裕.高功率微波新概念武器的技术现状和发展［J］.航空兵器，2004(1):62－64.

［9］贺成，苏五星，徐敬伟.超宽带雷达和高功率微波武器一体化设计［J］.舰船电子工程，2009(2):53－57.