【人教版】第一单元 口语交际“铸剑为犁应有日”辅导与例说
【资料参考】
现代战争中的高能微波武器
摘 要：介绍了高能微波武器的特点，给出了关键技术，并对某些关键技术分析了解决途径。分析了国内外发展水平及趋势，指出我国发展高能武器的迫切性。
1 概 述
高能微波武器是指利用发射强大功率微波射束能量，直接杀伤目标（人员）或使目标（人员）丧失作战效能的武器。一般认为，高能微波武器可分为2类，一类是一次使用的微波炸弹，另一类是可重复发射的微波炮。本文主要探讨可重复发射的高能微波武器。
这种武器一般工作在1～300 GHz范围内，输出功率在GW级以上。高能微波武器在作战使用中，是一种威力极大的进攻性武器。在攻击作战中能有效地干扰破坏和摧毁敌方武器装备与系统，在近距离能够杀伤敌人和摧毁目标，在远距离能够干扰破坏敌人武器系统，有超级干扰机的作用。在自卫防御作战中能够干扰和摧毁来袭的导弹和反辐射导弹的导引头，从而达到既能攻击摧毁敌人目标，又能达到自我防御之目的，这是一般武器不能具备的特点。从作战威力与效能来看，高能微波武器可以对付现有的武器装备。在防御系统中，特别是在拦截巡航导弹和各种精确制导武器方面可以发挥其独特的作用。现代战争的“杀手锏”是精确制导武器，高能微波武器能够有效地干扰破坏或摧毁精确制导武器。在要地防空或舰船作战防空中，可以干扰破坏和摧毁来袭的飞机或导弹，是有效末端防御手段，可构成严密可靠的攻防系统。
高能微波武器的发展揭开了电子战硬武器发展的帷幕，将使武器发生划时代的变革。从高能微波武器的威力和作战效能来看，他将可能成为未来战争重要的“杀手锏”。
2 高能微波武器的杀伤力
高能微波武器照射到打击目标上的微波功率密度很大时，可达到硬杀伤作用。当微波功率密度达10～100 W／cm2时，其辐射形成的瞬变电磁场，可使金属目标的表面产生很强的感应电流，并通过天线、导线、金属开口与缝隙进入飞机、导弹、卫星、坦克等武器系统电子装备的电路。如果感应电流较小时，会使电功能产生混乱、出现误码、中断数据和信息传输、抹掉计算机记忆信息等现象；如果感应电流很大时，则会烧毁电路中的电子元器件，使武器系统失效，丧失其作战效能。若使用微波功率密度达80 W／cm2以上的微波照射人员时，仅1 s即可致死。若微波功率密度达到1～10 kW／cm2时，能在很短的时间里摧毁目标，引爆油箱、炸弹、导弹、核弹等武器。
高能微波武器尤其能够攻击隐身武器。隐身武器除了具有独特的气动外形设计以减少雷达反射波之外，更重要的是采用吸波材料，吸收雷达要探测的电磁波。如美国的隐身轰炸机不仅机体采用吸波材料，而且机体表面也涂有吸波涂料。高频率微波的强度和能量密度要比雷达微波高几个数量级，高频率微波源的发射功率足以抵消这种隐身效果，轻者可使机毁人亡，重者甚至可使武器即刻熔化。
高能微波武器与火炮、导弹等武器相比的优势：
（1）高功率微波以光速传播，打击目标时无需计算射击提前量，瞬发即中；通常对气候条件不太敏感，瞄准精度要求不高，比炮弹具有更高的命中率；可以在很短时间内毁掉目标的电子设备，即使目标系统处于关机状态，其电子设备也可能被烧毁。
（2）几乎在各种气候条件下，发射与击中时间基本同时（波束以光速传播）；
（3）与常规的炮弹和导弹相比，他具有更大的杀伤范围。
（4）高能微波武器几乎对任何利用电子信号工作的系统都有效。
（5）高能波束发射时无后座力，可连续射击，发射拦截多目标的理想武器。
（6）作战使用消费比高，每发费用为数千美元，远远低于防空导弹的单发费用（爱国者导弹为30～50万美元／枚，尾刺导弹为2万美元／枚）。
（7）高能微波武器可能是打击深埋于地下的指挥控制中心和武器生产基地的最有效手段。从理论上说，尽管这些地下工事可能逃过炸弹攻击，但是他们不能有效抵御高能微波武器的攻击，因为地下工事必须有水源和通风口、当然还必须具备通讯和电子设备，而且，坚固的钢件水泥体中的钢筋自然成为引火烧身的天线。
3 国内外发展
随着高能微波武器技术难关的逐步突破，各国的高能微波武器研制得到了长足的发展。美国、前苏联于20世纪70年代开始研制高功率微波设备。目前，其技术水平处于世界的前列。普遍认为俄罗斯的大部分高功率微波源的技术水平高于美国。正在起步的国家已经完成了高能微波武器理论论证和实验论证，技术发达的国家已转入了外场实验或投入使用。其中，有些国家在研制近程战术高能微波武器方面已没有多大的技术问题。俄罗斯已制造出实验的样机，并进行了场外实验。该系统专门用于防空系统的高能微波武器，连续发射多个脉冲，在1 km范围作用于目标上的功率密度为400 W／cm2，在10 km功率密度为4 W／cm2。目前，俄罗斯正在对用高能微波武器攻击反弹道导弹和卫星进行研究，同时开展陆基高能微波武器反卫星的实验。美国也具有了使用产生连续多个脉冲和产生单个脉冲的高能微波武器的能力，并且在海湾战争中首次使用了巡航导弹搭载的高功率微波弹头，在空战中对付伊拉克的防空网。在对南联盟的轰炸中也使用了这种电磁炸弹。这些都证明了美国非常重视对高功率微波的研制，且已形成实战装备。其他一些国家，例如英国、法国、日本等都投入大量的人力、物力进行高功率微波的研制。
目前，英、法、德、日、印等国也在进行高能微波武器的研究，但水平低于美国和俄罗斯。法国从1988年起将“用微波武器烧毁电子设备”的研究列为重点课题，10年后达到了能辐射10～100 J能量的水平。
印度在1999年9月宣称，他将研制高能微波武器的实验系统。其巴巴原子研究中心研制的高能电子加速设备在同年9月进入最后组装阶段，1999年底进行系统测试。他是印度研制的第一种定向能武器试验系统，其产生的微波在GW级，能严重损坏敌方导弹、飞机上的电子设备和计算机系统。
国内开展高能微波武器时间不长，但国防专家呼声很高，希望在信息化和尖端武器飞速发展的未来战争中，使高能微波武器发挥应有的作用。目前有关单位已具有脉冲功率为GW级功率源并配套偏置抛物面天线，借助天线的小范围运动使波束作有限扫描，做了演示验证性实验。
4 高能微波武器的关键技术及实现可行性
（1）高功率源
微波高功率发生器是高能微波武器的关键和先决条件，因此各国都花大气力加以研究。目前，虚阴极振荡器、相对论速调管、多波切伦柯夫振荡器和相对论磁控管的输出功率均达到或超过GW级。
虚阴极振荡器 美国、前苏联等国家投入了大量的研究，取得了较大进展。辐射频率0．5～17 GHz；辐射功率在1 GHz时已经超过1 GW，脉冲宽度超过250 ns。专业人士估计，经过方案完善和器件进步，虚阴极振荡器的辐射功率可望有较大提高。
相对论返波管 美国海军实验室研制出的相对论返波管，工作于X波段、脉宽5 ns、重复频率100 Hz时辐射功率已达1 GW。加上速调管具有良好的幅、相稳定性和很好的放大性能，将对后续传输设备带来优势。
随着微波技术的发展，相信功率源技术必将有大的突破，脉冲峰值功率也会有极大提高。但是这些高功率发生器体积和重量很大（如某型号源的体积约4 m×1 m×1．5 m；重量约7 t），并且必须有高质量的冷却设备和能源供应系统，并能与传输发射设备一起构成一个机动灵活反应灵敏的武器系统，以满足现代战争对机动性能的要求。因此，高功率的发展对减小整个系统的体积提高系统的可靠性至关重要。
（2）耐高功率部件
高功率能量由发生器产生后必须传输到发射天线，由天线辐射出去。传输馈线必须承受如此大的功率并使之衰减最小。常规的微波传输部件耐功率为MW级，高能微波武器所传输的能量要大到数千倍，在传输馈线中由于阻抗不连续将打火击穿传输线，在馈源输出口面由于能量集中将发生空气击穿打火的现象。同时在天线面接缝处由于阻抗不连续而产生尖端放电打火可能会烧毁天线面。
为解决这些问题，除精心设计和高精度加工外，在传输线腔体内加载高压惰性气体，防止打火击穿现象发生。天线面板力求做到完整一块，不得不拼接的天2线，接缝处要严格进行导电处理，使得阻抗连续。
另外还有一种从体制上根本避免单个器件承受极高功率，就是采用相控阵天线形式，利用空间合成的办法将若干个中大功率武器单元的能量集中于同一目标。但所伴随的是要精确的定位于空间目标的问题。
（3）高效率传输天线系统
高能量只有高效率的辐射出去才能构成杀伤力，因此高能武器中天线系统也是成败的技术瓶颈。
我国天线技术水平已完全有能力研制实战用的辐射天线系统，达到武器应用要求。国内某单位研制的偏置天线系统配合1 GW功率源进行高能武器的原理试验已经取得了较为满意的成果。
如果采用30 m抛物面天线形式，辐射功率1 GW，杀伤距离1～10 km，当强微波照射到1 km距离的物体上时，其功率密度为400 W／cm2，照射到10 km的目标上时，功率密度为4 W／cm2。
无论是30 m固定站或口径再大一些的天线系统，除解决抗高功率问题外，技术上已是非常成薯的。图1为某研究所研制的天线产品，该所已经研制出各种形式用于不同用途的天线型谱。
美国某公司发明的安装于汽车顶上的天线系统如图2所示，据报道可发射高功率。但经研究认为，此类系统最大仅能辐射100 MW级能量。
（4）提高高能微波武器的生存能力
高能微波武器辐射的微波能量，很容易被敌方的侦察设备接收到，易受敌方的反辐射攻击和摧毁，因此提高高能微波武器的生存能力是一个至关重要的问题。
在研究高能微波武器攻击敌方目标的同时，也要研究武器本身的抗打击能力。高机动性是提高武器抗打击的有效途径。打了就跑，打一枪换一个地方，避免受到攻击。但是超大体积和超重量都是阻碍机动性的因素。前苏联研制的防空武器样机重约13 t，需要3辆大型汽车才能装下，如图3所示。
（5）由于高能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和自身的电子系统以及C3I系统造成威胁和影响，必须采用高度定向的天线。但是，方向性再好的天线也有背瓣和旁瓣的辐射，这对一定距离内工作的设备和人员也会造成伤害。国内某单位研制出了前后比为70 dB的小口径天线系统，这样的技术可以借鉴。
（6）配套的搜索捕获引导设备
高能微波武器系统本身不具有宽空域搜索捕获功能，必须配套一部具有高灵敏度、宽波束和高动态性能的搜索捕获设备，先发现目标然后引导武器系统实施打击。
关于引导设备技术，国内已经非常成熟，图4为某型号引导雷达。他对于有源目标探测距离可达数千千米，探测空域几乎为全空域。需要解决的问题是，高能武器发射时对他的电磁保护，使之不受泄露能量的破坏。
（7）脉冲功率的测量
高能微波武器发射很窄的脉冲，在这极窄的脉冲内精确测量所发射的功率是很困难的，而这个数据对于确定不同参量的脉冲对目标产生的不同效应又是不可少的，因此，解决脉冲功率的测量问题极为重要。
（8）高能微波武器杀伤效果的评估
高能微波武器是在无任何外伤的情况下破坏敌方电子设备的，因此如何判断其破坏效果是一个重要的技术问题。同时确定多高频率的微波在多大功率上对哪些目标破坏性最大，也是一个复杂的技术问题，需要做大量的研究。
5 高能微波武器的发展趋势
高能微波武器的发展趋势主要表现在以下几个方面：
（1）进一步提高高功率微波源的发射功率和发射效率。高功率微波源发射功率的大小和发射效率的高低是决定该武器杀伤效能的重要因素。随着研究的逐步深入，微波技术的发展，发射功率将有较大的提高。
（2）提高高能微波武器系统对付反辐射导弹的能力。高能微波武器辐射的电磁信号，易受敌方反辐射导弹的攻击，因此提高高功率微波武器对付反辐射导弹的能力是该武器今后的发展趋势。
（3）工作频率向毫米波波段发展。高频率微波武器，具有波束窄、体积小、重量轻等优点，因此高能微波武器系统的工作频率将向毫米波波段扩展。
（4）开展高能微波武器的对抗研究。
（5）高能微波武器战场向太空延伸，用以攻击卫星等太空军事信息目标。
6 结 语
有关专家对美国高能微波武器研究的预测，估计将在2010年左右开始装备部队作战使用。届时，美国的舰载自卫武器、防空体系、太空攻击武器等领域将出现高能微波武器的身影。据美国电子工业协会（EIA）的预测报道，在未来20年内高能微波武器的发展，将在全球形成新的军事格局，他将抵消飞机等常规武器的威力，消弱常规电子战武器的作用，使攻防武器形成新的竞争。
热衷于军备竞赛的武器超级大国对高能微波武器下了大赌注，不仅在可重复发射的微波炮武器，而且在已经具有实战能力的微波炸弹方面还在进行不断的研究。其中美国已经尝到了甜头，在打击南斯拉夫和近期对伊拉克的战争中均使用了微波炸弹，非常有效地打击了对方的通信设施和电力系统。
高功率武器具有常规武器难以达到的威力，他的使用可大大提高部队的战斗力，因此各个军事大国都在竞相发展。我国高层领导人也从战略高度指出发展高能微波武器的意义。研制出可实战应用的高能微波武器，也标志着我国国防科技达到世界先进水平。