新一代电磁脉冲武器走上台前

新一代电磁脉冲武器走上台前
龙腾日月
据英国《每日邮报》报道，美国已经成功测试使用无人机投放电磁脉冲弹，该炸弹能让一个目标区域的电子设备陷入全部瘫痪。

美国的此次研究属于“反电子设备高功率微波先进导弹项目”，这款导弹搭载了一台电磁脉冲炮。

这台脉冲炮利用功率超强的微波器生成一束集中的能量束，导致电子设备发生电涌（电压急剧升高）从而瘫痪，而电涌保护器根本来不及作出反应。

实际上，早在1991年海湾战争期间，美海军就首次使用了高功率微波弹，干扰和破坏伊拉克防空武器系统和指挥中心的电子系统，使其瘫痪和失去作战能力。

在此后的南联盟战争、新伊拉克战争中，美国都使用了电磁脉冲炸弹。

应该说，电磁武器已经成为高强度现代化常规战争的重要装备，在不知不觉中，人类已经进入能量束武器时代。

电磁脉冲武器及其毁伤原理信息化战争催生电磁脉冲武器。

进入二十一世纪以来，军用电
子系统的综合化向集成化发展，通
信、雷达、导航、电子仪器以及各种
武器监控、目标识别及定位、军事
指挥等方面均广泛地实现了信息化
和智能化，这极大地提高了武器系
统的综合效能。

未来的战争是高度
信息化的高技术战争，也是核威胁
条件下的信息战。

信息体系在空、
天、地、海、电、磁全维空间的各个
信息节点及其间网络构成了立体战
场空间的信息网。

对于战场敌我双
方的任何一方的信息节点给与破
坏、切断，都将造成指挥、通信、控
制系统的瘫痪或失灵，从而造成战
斗力锐减或丧失。

针对武器系统中
电子系统的相对脆弱性，各军事大
国开始竞相发展电磁脉冲武器。

所
谓电磁脉冲武器是指能产生强烈
的电磁辐射，并通过短暂的脉冲照
射来破坏敌方的雷达、通信、计算
机等与电磁有关设备的一种武器系
统，国外称之为EMP武器。

电磁脉
冲武器的作战对象主要是敌方的指
挥、通讯、信息及武器系统，它能够
对较大范围内的敌方各种电子设备
的内部关键部件同时实施压制性和
摧毁性的杀伤。

所以，它是一种性
能独特、威力强大、软硬杀伤兼备
的信息化作战武器，是一种可用来
控制未来战场，并成为核威慑条件
下信息战的杀手锏武器。

电磁脉冲武器的分类和原理。

根据电磁炸弹产生的电磁辐射频段
可将电磁炸弹分为两类：一类是辐
射电磁波频谱较宽、频率在1吉赫
（一般为几百兆赫）以下的电磁脉
冲弹；另一类是辐射电磁波在微波
波段的微波弹（频率在1~300吉赫
之间）。

电磁脉冲弹又分为核爆电
磁脉冲弹与非核爆电磁脉冲弹两
种。

这两种电磁脉冲弹都可以用飞
机和导弹等载体投送，在目标区上
空适当的高度引爆，利用高能量电
磁波辐射对一定范围内的目标造成
不同程度的损伤。

核电磁脉冲弹。

核电磁脉冲弹
利用核爆产生电磁场，核爆产生的
射线和X射线以光速由爆点向四周
辐射，与空气中的氧和氟原子撞击
产生电子，形成强大的电磁场，也
就是电磁脉冲。

电磁脉冲在扩散的
过程中，会在一瞬间发出最强的能
量，并以光速扩散。

核电磁脉中现
象并不是从裂变核武器，也就是原
子弹试爆中发现的，而是在聚变核
武器，也就是氢弹试爆中第一次发
现。

1961年10月31日，苏联在新地
岛上空35公里处进行空爆核试验，
电磁脉冲对数千公里范围内的电子
系统产生冲击，苏军地面的防空雷
达被烧坏，无法探测空中的飞行目
标；数千公里长的通讯中断，部队. All Rights Reserved.
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一个多小时处于无法指挥状态。

后来，苏联经过几年的研究才发现这是氢弹爆炸所产生的电磁脉冲造成的恶果。

原子弹爆炸会产生冲击波、光辐射、早期核辐射和放射性污染四种效应，而氢弹爆炸又增加了另一种效应，即电磁脉冲。

1962年7月，美国在太平洋约翰斯顿岛上空400公里处，爆炸了一颗140万吨梯恩梯当量的氢弹。

爆炸后，在远离爆心14000公里的夏威夷瓦胡岛上，300多条大小马路上的路灯突然全部熄灭，数百具防盗报警器同时响了起来。

美国经过近20年的研究才发现这是由于氢弹爆炸造
成的。

美国随后把核电磁脉冲作为第三代核武器的重要组成部分，同时着手研发弱核爆电磁脉冲弹。

弱核爆电磁脉冲弹通常指核当量约为1000吨或更低的（内爆式）核弹，它可用弹道导弹发射到目标区上空距地面约40千米的平流层引爆，在目标区地球表面300千米范围内产生强大的电磁脉冲冲击波。

常规电磁脉冲弹。

常规电磁脉冲弹是由弹头携带的大功率微波产生器在接近目标时瞬间释放大功率的电磁脉冲，幅度也取决于微波功率产生器功率的大小。

与核电磁脉冲弹不同的是，常规电磁脉冲弹从峰值的0.1升到峰值的0.9约需几十微秒，而从最高峰下降到峰值一半时所持续时间约为几十纳秒。

其频谱可覆盖分米波到厘米波。

常规电磁脉冲弹有多种，主要有爆炸式泵浦磁通压缩发生器、爆炸或推进驱动磁电动力发生器和一系列高功率微波器件技术等。

其中，在海湾战争、南联盟战争和新伊拉克战争中，美国已经将爆炸磁通压缩发射器炸弹应用于实战。

而本文开头新闻中，美国试验的则是新一代高功率微波器件电磁脉冲炸弹。

电磁脉冲的毁伤原理。

电磁脉冲对电子设备的破坏作用一般可分为两类：功能损坏和工作干扰。

功
能损坏是指电缆的绝缘材料被击穿
或者是电子设备的某些元器件受电
磁脉冲的作用而造成永久性损伤。

工作干扰是指电磁脉冲虽然没有使
系统或器件受到破坏，但引进的附
加信号使某些器件的工作状态改
变，导致电子设备的功能紊乱，发
出错误信号，或消除和改变贮存器
中的内容。

电磁脉冲能量可通过各
种耦合途径进入电子系统，耦合的
途径主要有：天线直接耦合；电线、
电缆的耦合与传导；电磁脉冲对设
备壳体的穿透；对金属壳体上缝、
孔、洞的耦合以及金属框架、管道
等的结构耦合。

凡是导体都能够在
电磁脉冲场中耦合到能量，这些能
从电磁脉冲场中耦合到能量的导
体，称为电磁脉冲能量收集器。

一
个收集器收集到的电磁脉冲能量的
大小基本上和收集器导体的尺寸成
正比，导体面积越大、导线越长，收
集到的能量就越多。

电磁脉冲能量
耦合的具体方式可分为前门耦合和
后门耦合。

前门耦合是指电磁脉冲
或者微波能量通过目标上的天线、
传输线（包括电源线、电话线和屏
蔽的信号电缆、埋地电缆以及地线
回路）等媒质线性耦合到其接收和
发射系统内，以破坏其前端电子设
备；后门耦合是指通过目标上的缝
隙或孔洞耦合进入系统，干扰其电
子设备，使其不能正常工作或烧毁
电子设备中的微电子器件和电路。

各国在电磁脉冲武器
领域的进展
美国
美国在研究和发展电磁脉冲
武器时，十分重视武器装备电磁环
境效应和防护加固技术的研究。

1979年，美国总统卡特发布命令，
强调核电磁脉冲的严重威胁，要
求每开发一种武器，必须考虑电磁
脉冲防护能力。

为此，美国在新墨
西哥州科特兰、亚利桑那州等地，
建立了十余座电磁脉冲场模拟器。

1986年，美军完成了电子元器件易
损性与加固测试计划。

进入二十世
纪九十年代后，美军把各种电磁危
害源的作用归纳为武器系统在现代
战争中遇到的电磁环境效应问题，
并于1993年完成了“强电磁干扰和
高功率微波辐射下集成电路防护
方法”的研究。

目前，美国有世界上
规模最大、设备最先进的陆、海、
空三军电磁脉冲效应研究机构。

该
研究机构着重于军事项目和暴露
环境的研究，并对美军各种电磁辐
射装备提出暴露标准。

科索沃战争 相比于原子弹，氢弹爆炸又增加了电磁脉冲效应
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和“9·11”之后的伊拉克战争都表明，美国十分重视用电磁炸弹和电磁脉冲武器打击重要军事目标和电台等民用设施。

美国也是世界上惟一一个将电磁脉冲武器应用于实战的国家。

1991年的海湾战争期间，当时美海军在“战斧”巡航导弹上装载了一些大功率微波弹头，试图干扰伊拉克的防空武器系统和指挥中心的电子设备。

时隔8年之后，EA-6B“徘徊者”电子干扰飞机投放电磁炸弹，使南联盟部分地区的各种通信设施、电子设备受到不同程度的干扰和破坏，瘫痪了3个多小时。

在伊拉克战争中，美英联军又重新使用了该武器。

在对巴格达进行首轮攻击后，伊拉克的电子系统被干扰，巴格达所有电子信号被覆盖。

在战争进行到第7天时，美英联军又使用了电磁炸弹攻击伊国家电视台，使电视信号中断了3个小时。

这次使用的是微波弹，功率2兆瓦，杀伤半径约2.5千米。

美国已经为JDAM这类GPS／INS精确制导炸弹研制了基于二级磁通压缩发生器和虚拟阴极天线组设计的高功率微波战斗部，改进后的高功率微波弹长3.84米，直径 0.46米。

俄罗斯
俄罗斯的研制重点为陆基微
波武器站。

2001年在利马举行的海
事与航空展上，俄罗斯展出了一种
名为Ranets-E的高功率微波武器。

它是一种利用可变射频防御系统
对敌方飞机和制导武器系统实施
摧毁或破坏的高功率微波武器系
统，由天线、高容量发电器、控制
测量装置以及补给能源的子系统组
成。

Ranets-E采用X波段、500兆瓦
的电磁脉冲发生源，能生成500赫
兹、10～20纳秒的电磁脉冲，其峰值
功率为0.1～1吉瓦，平均输出功率为
2.5～5千瓦。

据俄罗斯宣称，其对精
确制导武器制导系统以及飞机的致
命打击距离可达32千米。

法国
1990年法国马特拉公司研制了
一种弹载电磁脉冲武器，它属于电
磁脉冲弹，以制导炸弹为载体。

二
级磁通压缩发生器作为电磁脉冲发
生源安装在弹体中部，中部还有一
个升压空心变压器，用于使低阻抗
的磁通压缩发生器输出与高得多的
天线阻抗相匹配，并保证电磁脉冲
不会过早地使电缆汽化。

该武器还
使用了十分具有创新性的折叠可调
天线，以让天线适应较为宽泛的电
磁脉冲频率。

不过尽管马特拉公司
采取一系列措施提高其研制的电磁
脉冲弹的杀伤力，但是由于磁通压
在空袭南联盟战争中，
美军使用的电磁脉冲炸弹有效地破坏了南联盟的电网系统
在局部战争中，使用电磁脉冲弹等亚核武器对敌方信息系统实施摧毁，直接体
现了信息化战争的特性
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使用无人机作为电磁脉冲武器载体将成为一个发展方向
在海湾战争中，美军使用装载电磁脉冲弹头的“战斧”巡航导弹成功地干扰伊拉
克的防空武器系统和指挥中心的电子设备
缩发生器作为电磁脉冲发生源所产生的电磁脉冲本身功率有限，所以这种电磁脉冲弹的杀伤能力有限，若想进一步提高杀伤力只有使用虚拟阴极振荡器等高功率微波器件作为电磁脉冲发生源。

新一代电磁武器
第一代电磁武器多采用炸药瞬间驱动磁通压缩发生器机理，该机理可以简单地理解为：使用炸药的化学能猛烈轰击一部发电机，这部发电机在被摧毁之前，转子高速转动，切割磁场，产生巨大的交变电流，从而产生电磁波脉冲。

这种机理具有不可重复使用、电磁脉冲峰值功率不够大以及不够安全等缺点。

军方希望能够研制一种就像雷达一样能够重复使用，只消耗电能的电磁武器系统。

这就要求必须采用以虚拟阴极振荡器为机理的新一代总体设计。

虚拟阴极振荡器由阴极产生
的电子束经加速到达网状阳极，大部分电子经阳极射出，部分反射，在适当的条件下，射出的电子束在阳极和虚拟阴极组成的空间内发生振荡，当微波能量达到一定程度时，微波从谐振腔经导能装置送入喇叭口辐射出去，从而形成强功率电磁脉冲。

这种原理被认为是新一代电磁武器的基本技术。

虚拟阴极技术目前还在发展之中，还不够成熟，必须与磁通压缩发生器一起搭配使用。

美国研制的高功率微波战斗部就是将磁通压缩发生器和虚拟阴极振荡器串联起来，从而产生更大的电磁脉冲功率。

前文提到的波音“反电子设备高功率微波先进导弹项目”可能也采取了类似的设计，仍然不能重复使用，但是已经开始应用以虚拟阴极振荡器为代表的新一代大功率微波发生器技术。

这次试验所针对的
目标据称是电子设备，而不是通信设备。

关键区别在于电子设备往往并没有用来接收电磁波的天线，因而电磁脉冲武器最适用的前门耦合机理就无法产生杀伤效果，必须采用后门耦合进入电子设备内部，从而需要更大的电磁脉冲功率和更精准的定向发射技术。

另外，此次试验还有一个亮点，就是采用无人机作为电磁武器的载体。

由于常规电磁脉冲武器的有效
杀伤距离较近，而且使用定向天线作为辐射源，因而使用有人飞机进行抵近投掷往往具有一定的风险。

因而，美国空军正在进行隐身无人机载电磁脉冲武器项目的研究，该项目旨在开发一种能重复发射吉瓦级电磁脉冲的电磁脉冲武器系统，用于攻击地基传感器、通信网及防空导弹指令系统。

这次试验无疑检验了无人机与电磁脉冲武器的搭配使用问题。

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