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美国高功率微波定向能武器发展分析

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发表于 2016-12-14 15:52:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  定向能武器,又叫“束能武器”,是利用各种束能产生的强大杀伤力的武器。它是利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束的能量,产生高温、电离、辐射、声波等综合效应,采取束的形式,而不是面的形式向一定方向发射,用以摧毁或损伤目标的武器系统。高功率微波(HPM)是指脉冲峰值功率大于100MW以上的微波。高功率微波武器(HPMW)是与激光武器和粒子武器同时发展的三大定向能武器之一。

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  微波武器在上世纪得到了各国广泛的重视,被称为21世纪的新概念武器之一。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。

  美国早在1984年的《美国陆军技术基础总计划》中就把HPM列入常规武器。1987年,美国国防部就把高功率微波武器列为五大关键技术之一。1999年定向能管理局与国际电话电报公司签订了一项1400万美元的合同,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。从此拉开了美国系统研究高功率微波武器的序幕。

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  近年来,美国海陆空各军都对微波武器作了大量的研究,并提出了相关的要求:空军要求微波武器体积小,并采用专用天线;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;海军的舰载微波武器要求具有高功率、大天线和远作用距离。

  空军高功率微波研究在美国占有重要地位。美国空军认为高功率微波技术是一种能够改变战争格局的技术。根据美国空军在2004年制定的高功率微波武器发展规划,空军研究实验室和定向能管理局计划在2020年前研制出全频谱、高速飞行、能攻击多目标的高功率微波武器。并在此基础上美国空军研究实验室于2009年4月正式启动的一个联合能力技术演示验证项目-反电子设备高功率微波先进导弹项目(CHAMP)。其总目标是研制一个紧凑型高功率微波有效载荷和5个空中飞行平台演示器,并将有效载荷集成到空中平台演示器上,以用于战争初期的战略空袭或夺取制空权等。

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  近年,美国空军以CHAMP为主要牵引,重点围绕机载应用,着力发展高功率电磁武器技术和相关效应研究,同时积极探索新型高功率电磁武器,探索已成熟的高功率微波技术在其它方向的应用  。

  图表:2013-2016年美国空军高功率微波相关课题

            
序号
            
计划单元
项目
子课题
1
0602605  F 定向能技术
624867 先进武器及生存力技术
高功率电磁及非传统武器技术
            
高功率电磁效应及效应减缓研究
2
0603605 F 先进武器技术
633152 高功率微波开发及集成
高功率电磁技术
3
0602202 F 人员效能应用研究
627757 生物效应
射频生物效应
4
0603456 F 人员效能先进技术研发
635323  定向能生物效应参数
射频生物效应
5
0602102F 材料学
624347 结构、  推进及子系统材料
            
624348 电子学、  光学和生存能力领域的材料
高功率 /微波材料
6
0603112F 武器系统用先进材料
633946  材料转换
航空器材料技术
7
0602601F 太空技术
624846 航天器载荷技术
太空电子研究
8
0601102F 国防研究科学
613001 物理学及电子学
等离子物理和非平衡态过程

  根据AFRL在2014年11月公布的定向能武器路线图之高功率微波武器部分,美国空军计划在2016年实现配装AGM-86C/D“常规空射巡航导弹”(CALCM)的第2代高功率微波武器,可多次打击和多目标打击;在2024年之后实现可配装AGM-158B增程型联合空对地防区外导弹(JASSM-ER)的高功率微波武器,优化波形以增强效力,提高能源效率,降低尺寸、重量和功耗;在2029年之后实现可配装第五代战斗机和无人机的高功率微波武器。这一技术子领域的整体目标则是:增加高功率微波武器家族的能力,这一武器家族可配装各类空中平台。

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  根据美国空军于2016年2月底在空军协会的活动中透露的消息,CHAMP实际能够在一次出航中发射多达100次,并且其朝电子设备目标实施爆发性能量射击方面具有很好的可预测性;它与通常由高空核爆产生的无差别杀伤电磁脉冲效应非常不同,并已达到了相当高的技术成熟度。目前,CHAMP仅能配装常规型AGM-86,未来通过发展、改进,将适装于更多运载器。

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  美国战略与预算评估中心(CSBA)是美国知名国防智库之一,2016年5月20日,CSBA发布了题为《赢得齐射竞争:再平衡美国的防空反导能力》的研究报告及其背景说明和演示文稿。该研究成果在分析了俄罗斯、伊朗和我国(特别是以我国为重点)制导弹药投送能力的基础上,为美军系统化地提出了应对我军制导弹药齐射的建议。美国计划用微波战斗部来配备空射巡航导弹,用来摧毁对方的电子设备,以提高美国空军战略轰炸机在高强度对抗环境下的攻击作战能力。

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  美国CHAMP微波攻击巡航导弹作战想像图

  《美国空军2025年战略规划》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,它用一组低轨道(500-916km)卫星把超宽带微波投射到地面、空中和空间目标上,在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。

  美国在陆基微波武器的研究中也投入了大量的人力和物力,2004年美国已经研制出一种叫做“主动阻止系统(ADS)”的微波武器,2006年8月,美国陆军发起了一项迫击炮射或炮射高能微波武器研究。高能微波弹应该与陆军未来战斗系统现代化项目研制的间瞄射击系统兼容。该弹能够使用非瞄准线火炮(NLOS-C)、非瞄准线迫击炮和乘车战斗系统发射,也可以与传统的武器系统兼容。该武器必须能够使用155毫米火炮、120毫米迫击炮或坦克炮射击,在储存期间不需要维护。另外,在2006年还研发了一种用于反导的高能微波武器,该武器可以产生宽带脉冲微波能量,具有在160km范围内干扰电子设备和在10~20km内破坏电子设备的能力。

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  美国已研制出用于驱散人群的微波武器和波音公司研发的一款激光防空武器,在试验中已击落过小型无人机

  目前已投入使用的陆基微波武器系统主要有主动阻止系统、警惕鹰系统以及美军用于对抗战术导弹的高功率微波炮等。另外,美国陆军对于反无人机技术有大量需求,士兵面临的威胁多来自于无人侦察机、巡飞弹和巡航导弹。雷神公司的高功率微波验证机是为美陆军设计建造的,配备了用于目标跟踪与引导提示的火控雷达,以实现空中全覆盖,可跟踪无人机并确定是否向目标发射高功率微波。该武器以高功率磁控管为基础,能在一次脉冲中发射充足的微波能量,可清除数千平米区域内的无人机。

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  雷神公司已经验证了能在一次脉冲中消除数千平米范围内的多个目标。经过改进的验证机在2016年末参与陆军靶场试验,验证雷神公司自2013年以来研发的增强版验证机的能力。

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  美国海军也非常重视舰载微波武器的研究和应用。美国在海湾战争中首次使用了实验性高功率微波弹头。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。目前,美海军已经在提康德罗加级导弹巡洋舰上开展了多次微波武器系统的试验。另外,美国的舰载雷达天线可以发射很高的微波能量,对其改装后,可以作为海基HPM武器的发射系统,以杀伤电子设备。

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  海军之前提交的电磁炮和弹丸发展路线示意图,目前美国海军已经决定放弃这个项目

  总体来看,美国在海陆空微波定向能武器方面研究与应用处于世界先进水平。2016年2月9日美国国防部副部长罗伯特•沃克公布了2017年度美国国防预算。美国2017年度的海陆空总体国防预算为5827亿美元。但引人注目的是,这次预算中,714亿美元是用于研发尖端武器的。这些尖端武器包括激光武器、高能微波武器、电磁轨道炮、智能化无人作战系统、新型核武器。其中,激光和高能微波武器具有的超快速和高精准性,终将淘汰一切现有热兵器,将人类战争历史推入一个新的阶段。

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