高功率微波武器概述

高功率微波武器

摘要：高功率微波武器作为一种新概念武器，与传统武器相比有很多自身的特点，随着技术的进步和新军事变革的进一步推进，高功率微波武器的应用势在必行。以下介绍了高功率微波武器的概念、分类、组成，发展过程以及典型的军事应用。

前言：

未来战争将是高度信息化的高技术战争，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，夺取信息优势将成为战争获胜的重要保证。在战场上，信息网络是由地面、空中和空间的各个信息节点和他们之间的链路构成的。高功率微波(HPM)武器由于其自身的特性而将成为战成信息中最为有效的攻击手段之一，而且随着武器系统和平台中电子化程度的进一步提高，其作用会更加明显。

高功率微波武器是未来电子战中对付电子设备和武器系统的新一代电子战武器装备，是电子战武器系统及其技术一次新的革命。它不仅可以与雷达兼容构成一体化系统，实施低功率探测、跟踪目标，对目标进行干扰，还可以迅速提高功率，对目标实施硬杀伤摧毁，或者对目标的电子设备实施破坏，或对人员进行杀伤使之丧失战斗能力。

1.高功率微波武器的概念与原理

高功率微波(HPM)是指峰值功率超过100MW、频率在1 ～300GHz之间的微波。高功率微波武器(HPMW)是将高功率微波源产生的微波, 经高增益天线定向辐射,将微波能量会聚在窄波束内,以极高的强度照射目标, 杀伤人员和干扰、破坏现代武器系统的电子设备。

高功率微波武器的基本原理：初级能源(电能或化学能)经过能量转换装置(强流加速器或爆炸磁压缩换能器等)车拿变为高功率脉冲相对论电子束。在特殊设计的高功率微波器件内，电子束与电磁场相互作用，产生高功率电磁波。这种电磁波经低衰减定向装置变成高功率微波波束发射，到达目标表面后，经过“前门”

(如天线、传感器等)或“后门”(如小孔、隙缝等)耦合目标内部，干扰、致盲或烧坏电子传感器，或使其控制线路失效，亦可能烧坏其结构。

2.高功率微波武器的组成

高功率微波武器除一般武器必备的捕捉、跟踪、瞄准目标等辅助系统外，构成高功率微波武器的主要系统如下图所示。

初级能源和脉冲功率源称为高功率脉冲电源，选用合适的高功率脉冲电源向强流电子束产生装置提供脉冲高电压，便可产生强流电子束。因此，图中前三部分构成了强流电子束加速器。高功率微波源主要由适合的高功率微波器件组成，电子束在这些器件中，或者与电磁波所渭的波一粒【子】相互作用产生高功率微波，或者电子束自身振荡产生高功率微波。然后，这些微波经衰减的空间发射装置聚束，射向目标，对目标进行杀伤。

在高功率微波及其武器系统中，最为核心的部分是高功率微波源(或微波发生器)器件。这类器件包括：相对论速调管、磁控管、行波管(回波振荡器)、回旋管、回旋脉塞等。但目前，产生微波最有效的器件是虚阴极振荡器，它是由二极管和漂移管组成的。当高电压脉冲加在二极管的阴极和网状阳极之间时，阴极发射出电子束，电子束穿过阳极网进人漂移(或波导)管。当进入漂移管的电子束流大于空间电荷限制电流时，进人的电子束就不能一直向前传播，而是在漂移管轴线上某个位景堆积起来，即在离阳极不远的地方形成一个虚阴极。这个虚阴极随时间周期性地来回振荡，于是就产生了微波发射。发射出的微波再由高增益天线将微波定向地向目标辐射出去。高电压脉冲通常由变压器之类的脉冲调制系统产生，如磁通压缩发射器和脉冲等离子体发电机。

3.高功率微波武器的效应

高功率微波武器是利用高功率微波在与物体或系统的相互作用过程中所产

生的电效应、热效应和生物效应对目标造成杀伤破坏的。高功率微波武器主要通过电效应和热效应干扰或破坏各种武器装备或军事设施中的电子装置或电子系统，如干扰和破坏雷达、战术导弹(特别是反辐射导弹)、预警飞机、C3I系统、通信台站、军用车辆点火系统等，特别是对其中的计算机系统能造成严重的干扰或破坏，此外，还可以引爆地雷等。高功率微波武器对人和其它生物的杀伤作用主要是利用微波的生物效应。

(1)高功率微波武器的电效应

高功率微波武器的电效应是指高功率微波在射向目标时会在目标结构的金属表面或金属导线上感应出电流或电压，这种感应电压或电流会对目标上的电子元器件产生多种效应，如造成电路中器件的状态反转、器件性能下降、半导体结的击穿等。

(2)高功率微波武器的热效应

高功率微波热效应是指高功率微波对目标加热导致温度升高而引起的效应，如烧毁电路器件和半导体结，以及使半导体结出现热二次击穿等。

(3)高功率微波武器的生物效应

微波的生物效应可以分为“非热效应”和“热效应”两种。前者指的是当较弱的微波能量照射后，造成人类出现神经紊乱、行为失控、烦躁、致盲或者心肺功能衰竭；造成动物活动能力变差，甚至失去知觉等行为现象。对于人体而言，接收微波功率密度达10MW／cm2—50 MW／cm2时，会造成作战人员神经混乱、行为错误、痉挛甚至失去知觉；当接收功率密度达到100MW／cm2时，人的心肺功能会衰竭。对于动物而言：如1979年苏联在苏捷边境的科希城堡进行的动物试验表明，高功率微波可以在1km内杀死山羊，使2km外的山羊神经混乱或者丧失活动能力；在微波的照射下，猴子的好动性减退程度正比于微波强度和照射时间，老鼠会产生痉挛甚至失去知觉等现象。后者类似于微波炉加热原理，它是由高功率微波能量照射引起的。当接收的微波功率密度达到0．5 W／cm2时，人体皮肤会受到灼伤；当达到20W／cm2时，2s内将使人体达到三度灼伤；当功率密度达到80W／cm2时，1 8内可以将人烧死。因此，无论在上述哪一种情况下，都会因操作人员或者飞行员无法正常操纵计算机、雷达、飞机而导致严重的灾难性后果。对人员的杀伤主要是热效应和生物效应。

此外，高功率微波武器在对付硬目标时特别有用，可通过管道、通风口、电缆等结构去打击深埋地下的大规模杀伤性武器、生化武器。它不会产生物理结构上的破坏和有毒物质的泄漏，因而不会伤害许多无辜百姓，是一种非致命性武器，起到了常规武器起不到的作用。