杀敌于无形的波武器(二):高功率微波弹

2019-09-26 09:58来源:科普中国-军事科技前沿

  出品:科普中国

  作者:岳江锋

  策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

  除了可重复使用的高功率微波武器,还有一类重要的高功率微波武器,即一次性使用的高功率微波弹。这种武器早已在实战中投入使用:海湾战争中,美军将数枚高功率微波炸弹和其他武器配合使用,使巴格达指挥系统一度中断。无论从技术上还是结构上讲,高功率微波弹比较简单,易于实现,因而是今后发展的重点。

杀敌于无形的波武器(二):高功率微波弹

  高功率微波弹(图片来自网络)

  创想来自氢弹的电磁脉冲效应

  电磁脉冲炸弹的产生源于美苏发展氢弹的实践。氢弹作为核武器家族的重要成员,其爆炸不仅会产生冲击波、光辐射、核辐射和放射性污染,还会产生电磁脉冲效应。这是因为氢弹爆炸会产生密集的α射线和γ射线,这些射线会从大气中电离出大量高速运动的电子,继而在空中产生强大的电场。

  在爆炸中心附近几千米内的电场强度可达到数万伏/米,不断变化的电场又会激励出磁场,瞬间产生的电磁场会以光速传播并产生强大的电磁脉冲,从而导致地面上的电器产生感应电磁场,将电子设备烧毁。它的作用范围随着爆炸高度的增加而扩大。爆炸当量为1000吨TNT的氢弹如在40千米高空爆炸,产生的电磁脉冲可影响整个欧洲。

  然而,在全球反核武器的巨大声浪下,军事强国对使用核武器的后果十分忌惮,因为其对地球带来的毁灭性影响令世人难以承受,且可能遭到对手的核报复。因此,他们希望找到一种以非核爆形式产生高能电磁脉冲的方法。这一“创想”最终在20世纪80年代后期取得成果,即高功率微波弹。

  1985年,美国在制定“星球大战”(SDI)计划时,就把高功率微波武器列为其空间武器发展的主攻项目,重点研究电磁武器的杀伤机理。1993年,美国进行了代号为“竖琴”的电磁脉冲武器试验,通过天线群向电离层发射电磁脉冲,试验成功阻断了通信并摧毁来袭的导弹。非核机理的微波武器在打击威力上不亚于核爆炸的电磁脉冲效应,但不会带来核武器那样的大规模杀伤力。

杀敌于无形的波武器(二):高功率微波弹

  电磁脉冲产生的感应电磁场将电子设备烧毁(图片来自网络)

  它其实就是高效的“能量转换器”

  高功率微波弹是以炸药和化学燃料的爆炸能为能源,并用高功率脉冲发生器替代核爆炸产生的局部强力电磁脉冲来破坏电子设备。高功率微波弹的工作原理可简述为一种能量形式的“转换器”,即先将炸药(或推进剂)的化学能转换成大功率低频电磁能,然后再转换成高功率微波电磁脉冲。

  微波炸弹主要由电磁战斗部和点火装置两部分构成。前者是高功率发生器,基本部件包括电源、微波谐振装置和辐射微波波束的天线;后者视弹种而异,可包括雷达高度表、气压计引信或GPS/惯性制导炸弹使用的导航系统。微波炸弹主要是通过磁通压缩发生器和虚阴极振荡器完成能量形式的两次转换。

  微波炸弹的杀伤力主要受到输出功率、能量耦合效率、爆炸高度、目标加固程度等诸种因素的制约。高功率微波弹体积小、重量轻,便于携带与投掷。这种武器的投射方式有:机载空投、无人机载弹自主攻击、导弹运载投射、火炮发射和人力投射。俄罗斯的一种提箱式微波炸弹只有公文包大小,可产生高达10吉赫、频率为31吉赫的微波脉冲。

  高功率微波弹有啥优势

  高功率微波弹可进行电子战、战略空袭作战、进攻型防空作战、战场空中封锁作战,通过增加战场指控链条的压力,使对方放弃抵抗。与现有兵器相比,它具有如下优点: (1)能把能量高度集中,以光速或接近光速的速度直接射向目标,使之难以躲避;(2)可快速地转换攻击方向,反应灵活;(3)一般只对目标本身或其某一部位造成破坏,而不像核武器、化学武器和生物武器那样造成大范围的损害。

杀敌于无形的波武器(二):高功率微波弹

  高功率微波弹将使先进武器及指挥系统失去效能(图片来自网络)

  美国有多种可携带微波弹头的机载空投炸弹。在1991年的海湾战争中,美军利用“战斧”巡航导弹作运载平台,投掷了仍处于实验状态的微波炸弹,几乎使巴格达指控系统陷入瘫痪。在科索沃战争中,美军再次将其作为对南联盟实施信息打击的主要武器之一。除了“战斧”,美军还为其精确制导武器—— MK84“联合直接攻击弹药”(俗称“杰达姆”)配备了微波炸弹,其电磁战斗部包含电池电源、同轴电容器组、二极螺线形磁通压缩发生器、脉冲形成网络、虚阴极振荡器和微波天线等。其中,主电源是磁通压缩器,虚阴极振荡器是将电能转变成微波能量的谐波装置。

  俄罗斯在1994年前后开始试验各种用途的小型爆炸激励的微波炸弹,小到单兵投掷的手榴弹,大到火炮发射的155毫米口径的炮弹。除美、俄以外,正在研制或引进微波炸弹技术的国家和地区还有英国、法国、澳大利亚、瑞士、韩国、日本、印度、德国和台湾等。

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划重点

高功率微波弹是一种一次性使用的高功率微波武器,其研制创想从氢弹爆炸产生的电磁脉冲杀伤效应衍生而来,以炸药和化学燃料的爆炸能为能源,并用高功率脉冲发生器替代核爆炸产生的局部强力电磁脉冲破坏电子设备。高功率微波弹体积小、重量轻,便于携带与投掷,可从多种平台发射,是今后高功率微波武器发展的重点。

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