高功率微波（High-Power Microwave，HPM）是強電磁脈衝的一種，其頻率範圍為1GHz～300GHz，峰值功率高於100MW。HPM具有高頻率、短脈衝（幾十納秒）和高功率等特點，是強電磁脈衝的一種重要形式。
2003 年 3 月美國發動的伊拉克戰爭，美英聯軍第一次使用了微波脈衝炸彈空襲了伊拉克國家電視台，並造成電視台一段時間癱瘓。從此，高功率微波武器正式登上了歷史舞台。
基本介紹
武器介紹,主要種類,性能發展,作用效能,威力強大,相關案例,
武器介紹
一種新型的非殺傷性武器--高功率微波（HPM）武器已研製成功，並可以隨時投入戰場使用。美軍之所以在對南聯盟的空襲中沒有使用它，是因為想暫時保留這種武器的神秘感，以便在未來的戰爭中對付軍事技術更先進的敵人。這種被稱為HPM的武器是由制導炸彈或巡航飛彈來進行投擲，當飛到目標附近幾米時，爆炸產生的脈衝可以使計算機和通信設備中的電路失效，或擦除計算機記憶體。其作用距離在400米內，在天氣好時該系統的有效範圍有足球場大小，天氣不好時範圍會大大縮小。洛斯·阿拉莫斯實驗室研製非殺傷性武器的前負責人在前不久出版的《未來戰爭》一書中說，HPM和電磁脈衝（EMP）武器的破壞原理就像近距離的雷電，極強的電磁脈衝通過“前門”和“後門”兩途徑進入電子設備。“前門”是指設備對外開放的通道（如天線），強電磁脈衝被直接導向目標設備。如果知道設備的接收頻率，甚至可以通過巧妙的設計，造成更大的破壞效果。“後門”是指設備的導線、動力電纜、電話線、失效的禁止部件甚至禁止箱上的孔洞，駐波能量通過它們耦合到設備而造成破壞。HPM和EMP的脈衝特性各異，電子設備的禁止措施難免顧此失彼，因此全面抗脈衝加固的費用是很大的。
高功率微波
高功率微波美空軍研製的常規爆炸驅動的HPM武器中，有一個產生有源電場的線圈，爆炸時壓縮電磁場而產生電脈衝，因此這種裝置被稱為爆炸泵浦通量一壓縮脈衝發生器。洛斯·阿拉莫斯實驗室把武器的峰值輸出功率增加到幾十太瓦。同時，制導武器精度的提高，降低了對HPM武器的功率要求，可以使它小型化。
主要種類
微波彈
美國在海灣戰爭中首次使用了實驗性的高功率微波彈頭 ，裝上這種彈頭的海軍戰斧巡航飛彈導致伊拉克部分防空網失效。美國能源部、空軍、陸軍都有微波彈藥的發展計畫 ，其中能源部的 Balbora 就是爆炸磁壓縮驅動虛陰極振盪器的典型方案。空軍前菲利浦斯實驗室曾研製過多種高功率微波武器的試驗性裝置 ，最成熟的是壓制敵防空系統的微波武器 ，用飛機在目標上空投放微波彈 ，爆炸產生窄帶的微波脈衝 ，燒毀雷達接收機或防空系統內部靈敏部件。據報導，美國國防部現至少有一種新型的非殺傷性高功率微波武器隨時可以參戰。
非致命性定向能武器
非致命性定向能武器是一種針對人的高功率微波武器 ，由美國空軍研究實驗室及國防部聯合非致命武器管理局共同開發 ，10 年的投資為 4 000 萬美元。其原理是用一個發射機向一個固定目標發射一束窄能量波 ， 以光速抵達目標並穿透人體肌膚約01397 mm ，幾秒鐘內就使人感到一種強烈的灼熱和疼痛感 ，從而使人放棄原有的意圖。已經對不少動物和人進行了數千次試驗 ，研製工作高度保密。這種武器組裝在高機動多用途輪式車輛上 ，今後也可安裝在飛機、艦船或其他平台上。有訊息說美國在阿富汗曾使用過使人暈倒但不致傷亡的微波槍。
電磁脈衝武器
另一類高能武器 ———電磁脈衝 (EMP) 炸彈也進入了戰場使用階段。電磁脈衝炸彈使用常規炸藥產生電磁脈衝 ，能摧毀大範圍內的電子設備。據說洛斯阿拉姆斯實驗室自 20 世紀 90 年代開始就一直在埃格林空軍基地秘密進行電磁脈衝炸彈的試驗。1993 年美國利用巡航飛彈首次進行了非核電磁脈衝彈試驗 ，1996 年菲利浦斯實驗室研製了兩種用於指揮和控制戰/ 信息戰的超寬頻電磁脈衝炸彈。
性能發展
高功率微波武器主要的攻擊目標是雷達、通信、 導航、計算機軍用電子設備、武器控制及制導系統，能夠擊穿電子元件 ， 燒毀敵方電子設備 ， 永久地損壞電子系統。由於高功率微波武器幾乎可以對付所有現代最先進的武器 ， 在的政治和軍事形勢下越來越顯示出極高的套用價值。高功率微波技術的高速發展 ， 使其在功率上已經達到了武器套用的水平 ， 在軍事領域的用途也越來越廣泛。高功率微波武器已經成為對付高技術兵器的新型武器系統 ， 成為現代電子武器大家族中的佼佼者。據估計 ， 軟殺傷、工藝或技術較為簡單的高功率微波武器可能很快問世 ， 但研製成功使其真正地用於實戰的高效能高功率微波武器還需要相當長的時間。我國的科技工作者也應該清醒地認識到高功率微波武器的時代就要到來 ，加快高功率微波武器的研究、開發和對高功率微波武器的防護。
高功率微波
高功率微波作用效能
高功率微波是指微波的脈衝峰值功率在 100 MW 以上 ， 頻率在 0. 5～300 GHz 範圍內的電磁脈衝。高功率微波武器是將高功率微波源產生的微波經高增益定向天線輻射 ， 以極高的強度照射目標 ，殺傷人員和破壞電子設備 ， 表 1 所示的就是不同功率密度的微波輻射產生的效能。高功率微波武器通常的輻射頻率在 1～300 GHz 範圍內 ， 輸出脈衝功率在 GW 級 ， 由能源、高功率微波發生器、大型聚焦天線、跟蹤瞄準設備和其他系統控制等配套設備構成。
高功率微波
高功率微波高功率微波武器技術在國外的研究現狀及套用
在高功率微波技術方面 ， 國際上以美國和前蘇聯/ 俄羅斯為主 ，20世紀80年代以後 ，英國也開始大力發展高功率微波技術。本文主要對美、俄、英、法、德五國發展高功率微波武器技術研究現狀和發展動向進行簡單的介紹。
威力強大
美軍在未來的戰爭中將使用新的尖端武器——高功率微波（HPW）武器，這種武器能夠發射強大脈衝，破壞電子設備和計算機存儲裝置。 幾乎每場戰爭中都伴隨著令人稱奇的武器。在阿富汗反恐戰爭中，人們見識了能發射“地獄之火”飛彈的“掠奪者”無人偵察機。在海灣戰爭中，精確制導武器嶄露頭角屢發神威。二戰中，人們談之色變的是核武器。一戰中，坦克成為各方勢力角逐的重要工具。如果再來一次海灣戰爭，美軍準備使用的則是這種高功率微波武器。 高功率微波類似於一種人造閃電，只不過這種閃電可以由巡航飛彈攜帶，它將成為對付伊拉克總統薩達姆的生化武器的主要武器。它所產生的強大電子脈衝能夠通過天線和管道等深入地下掩體，摧毀用來生產、保護、儲存和發射生化武器的先進計算機和電子設備。不過與常規武器不一樣的是，這種武器不會向空氣中散發致命毒氣，因此不至於危害到伊拉克平民和美軍。
高功率微波
高功率微波高功率微波屬於美軍的高度機密，雖然它在1999年首次成功地進行了試驗，但五角大樓一直沒有公開這種武器的細節問題。不過美國空軍上校艾林·沃林在一份報告中說：“高功率微波技術正在轉變成美軍的現役武器。有跡象表明，這種微波武器將代表一種新的戰爭理念，這主要是因為它的攻擊目標是設備，而不是傷害敵人。”高功率微波武器能夠在一剎那間釋放出20億瓦或者更多的電能，能夠摧毀1000英尺之內的任何電子設備。它首先引起電子線路的短路，然後破壞儲存晶片以及電腦主機板。這類似於我們的電腦或者電視附近突然有閃電出現，然後這些電子器械線路中產生高強度電流。由於這種武器也能夠摧毀很大範圍內的電子設備，因此美軍考慮使用遠程的巡航飛彈，而不是飛機運載這種武器。
高功率微波
高功率微波相關案例
美國實力
美國作為超級軍事大國 ， 在高功率微波的研究方面投資最多 ， 每年僅花費在脈衝源上的投資就達數億美元。1999 年定向能局與國際電話電報公司簽訂了一項 1 400 萬美元的契約 ， 進行高功率微波源、超寬頻天線、先進概念和材料物理等方面的研究。美國空軍研究實驗室正在進行一項稱為“定向能戰術機載作戰”的研究。其中最有作戰效力的就是高功率微波無人飛行器。在美國空軍協會的 2002 年大會上 ， 洛克希德·馬丁公司負責先進項目的副總裁尼爾稱 ， 高功率武器與無人機或巡航飛彈綜合作戰的技術已經可行。它把高功率微波武器裝在無人飛行器上 ， 主要對付防空飛彈、雷達、車輛 ， 燒壞敵方武器關鍵裝置的電子部件。這種無人機可飛到敵占區內進行更為精確的打擊 ， 減少了長距離所需的高功率微波發射能量和執行危險任務的人員的傷亡。空軍準備在 2012 年將此類高功率微波武器放到無人作戰飛機上。《美國空軍 2025 年戰略規劃》的研究報告在未來武器構想中提出發展空基高功率微波武器 ， 要求這種武器對地面、空中和空間目標具有不同的殺傷力。它用低軌道(500～916 km) 的一組衛星站把超寬頻微波投射到地面、空中和空間目標上 ， 在一個幾十到幾百米的範圍內產生高頻電磁脈衝 ， 摧毀或干擾目標區內的電子設備 ， 而且具有一定的氣象修正能力。 美國各軍種對微波武器都有特殊的要求。陸軍提出戰術微波武器要能裝在大型履帶戰車上 ， 而且要把定向性極高的天線裝在直立的桅桿上 ， 以利於最佳瞄準。空軍要求微波武器體積小 ， 並採用專用天線。海軍的艦載微波武器要求具有高功率、大天線和遠的作用距離。可以看出 ， 海軍對微波武器在重量、空間和功率等方面提出的限制條件較小。因此 ， 海軍的微波武器極有可能在未來 20 年內首先投入作戰使用。
高功率微波
高功率微波俄羅斯實力
長期以來俄羅斯的多種高功率微波技術研究處於世界領先地位。俄羅斯在高功率微波方面的主要技術成就有 ： ①在電漿加熱用的迴旋管方面達到了高峰值功率 ; ②研製了驅動高峰值功率和高平均功率源的小型、重複脈衝功率源 ; ③開發了用於迴旋管的高效耦合器和 GW 級結構的輸出耦合器。 俄羅斯科學家比較執著 ， 對某一技術的設計總是努力使其精巧和最佳化 ， 他們對美國人放棄的磁絕緣振盪器進行了有效的研究 ， 並使其成為最有發展前途的高功率微波源。俄羅斯在 20 世紀 50 年代就開始研究電磁脈衝的效應和軍事套用。70 年代以來高功率微波源已獲得迅速發展 ， 小型攜帶型高功率微波源可產生 0. 1～1 GW 的峰值功率 ， 脈衝重複頻率為 100 Hz。利用現有技術研製出的陸基防空高功率微波發射系統樣機 ， 由微波脈衝功率源、高功率微波源和配套的對空監視雷達與指揮控制系統構成 ， 分載於三輛越野卡車上 ， 總重量為 13 t ， 可用於保護重要的軍事設施和指揮中心。1992 年俄羅斯研製的 NAGIRA 雷達 ， 發射功率300 MW、工作頻率 10 GHz、脈寬 5 ns、重複頻率 150 Hz ， 能跟蹤 150 km 以外的高度低於 50 m 的直升飛機。俄羅斯在微波彈小型化技術方面有許多獨到之處。俄羅斯早在 10 年前就擁有微波彈 ， 瑞典和澳大利亞軍方都買過的俄羅斯早年製造的可裝入手提箱的電子炸彈可發射 10 GW 脈衝。據美國報導 ， 俄羅斯在前幾年已為 SS - 18 洲際飛彈裝備了電磁脈衝彈藥。2001 年的利馬海事和宇航展覽會上 ， 俄羅斯展示了兩種射頻武器 ， Ranets - E 和 Rosa - E。前者為射頻火炮 ， 是一個射頻可變的防禦系統 ， 輸出超過 500 MW ， 工作在厘米波段 ， 產生 10～20 ns 的尖脈衝 ， 能在 60°扇形里使 10 km 範圍內的高精度制導武器 失 效 ; 後 者 也 工 作 在 厘 米 波 段 ， 重 600 ～1 500 kg ，可安裝在飛機上用於降低敵方雷達系統性能 ， 射程達到 500 km。
英國實力
英國從 20 世紀 80 年代開始大力發展高功率微波技術。他們在高功率微波源的脈衝縮短問題和爆炸驅動方面的成就受到廣泛的關注。1990 年英國國防部利用爆炸磁壓縮發生器與特種行波管制造過1 GW 的微波彈。一座位於英國西南部的秘密設施曾研製過多種高功率微波武器。微波炸彈 ， 現正處於預測階段。據報導 ， 該炸彈釋放的電磁波威力相當於核爆炸 ， 十億分之一秒內放射出數十億瓦威力的電波。有訊息稱 ， 英國官方研究實驗室和工業部門都參與了高功率微波武器的開發工作。這種武器將被安裝在諾·格公司的 BQM - 145A 中程無人駕駛飛機上 ， 使用的高速低空飛行的無人駕駛飛機可能是從地面起飛的 ， 也可能是從 F/ A - 18 上起飛的。此外 ， 對於部署高功率微波武器 ， 英國國防部還安排了潛在的備選平台 ———風暴影子巡航飛彈。另外 ， 英國還參加了美國波音公司的 X - 45 高功率微波無人機計畫。
法德實力
歐洲高功率微波的研究在德國和法國也很突出。法國從 1988 年起就將“用微波武器燒毀電子設備”的研究列入重點課題 ， 1990 年就已發表了關於製造電磁脈衝彈的專利 ， 由法國陸軍武器工業集團研究的微波炮彈預計在 2005 年或 2010 年投入使用。德國也一直非常重視無人機高功率微波武器的研究工作 ， 但是至少還需要 5 年時間才能達到實用程度。隨著機載定向能系統的交付使用 ， 小型化和大功率需求將顯得更為突出。2004 年 6 月在倫敦舉行的定向能武器討論會上 ， 先進技術的首要人物托馬斯·魏澤透露 ， 德國萊茵金屬公司正在研究用於防空作戰的中等能量雷射和高功率微波武器。 魏澤集團正在考慮把機槍、飛彈、中等功率雷射器和高功率微波與目標截獲及跟蹤感測器組合在一起 ， 形成一種裝在幾輛車上的機動式聯網防空系統。高功率微波武器將用於對付低成本巡航飛彈和無人機 ， 摧毀控制它們的電子設備。中等功率的雷射武器將探測諸如攻擊直升機、無人機或裝甲車輛之類 威脅源的光學設備 ， 並用雷射脈衝命中它們。
