高功率微波定向能武器

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1、微波武器概述高功率微波武器（high-powermicrowaveweapon）又稱為射頻武器，是利用高功率微波束毀壞敵方的電子設(shè)備和殺傷作戰(zhàn)人員的一種定向能武器。該武器的輻射頻率通常在1～30吉赫范圍內(nèi)，輸出脈沖功率在吉瓦級(jí)。（“吉”是數(shù)量級(jí)名稱，10（U9）稱為吉）高功率微波武器屬“軟殺傷”武器，可從遠(yuǎn)距離把電子器件“燒”壞，使整個(gè)武器失效，也能使人精神錯(cuò)亂、行為失常、眼睛失明、心肺功能衰竭甚至死亡。高功率微波武器的核心是微波振蕩器，提高振蕩器的輸出功率是其中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。1.背景微波武器高功率微波武器的研發(fā)，源于20世紀(jì)60年代的東西方技術(shù)競(jìng)賽

2、。1962年7月，美國(guó)進(jìn)行了當(dāng)時(shí)最高當(dāng)量，代號(hào)為“海星一號(hào)”的高空核試驗(yàn)。當(dāng)天夜里11點(diǎn)零9秒(夏威夷時(shí)間)，一枚140萬噸當(dāng)量的熱核彈頭在太平洋中部400千米的高空被引爆。爆炸產(chǎn)生的大量高密度帶電粒子沿著地球磁場(chǎng)向外迸發(fā)。它們的回旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一束微波脈沖，導(dǎo)致測(cè)量?jī)x器失準(zhǔn)。爆炸所產(chǎn)生的極光帶在洋面上空閃爍，照亮了整個(gè)夜空。在距離爆點(diǎn)1300多千米外的檀香(Honolulu)，脈沖不僅導(dǎo)致防盜警報(bào)器此起彼伏，路燈也紛紛熄滅，最后連供電線路也跳閘癱瘓了。當(dāng)時(shí)冷戰(zhàn)雙方的軍事決策層，發(fā)現(xiàn)了這次實(shí)驗(yàn)中電磁脈沖的破壞潛能，并展開了一場(chǎng)利用這種潛力制造非核武器的競(jìng)

3、賽。隨后，美國(guó)、蘇聯(lián)、英國(guó)等都做了大量的微波武器研制工作。2.機(jī)理從殺傷機(jī)理上看，高功率微波武器具有電效應(yīng)、病效應(yīng)和熱效應(yīng)，既能殺傷人畜，又能破壞武器的電子設(shè)備，即具有軟/硬殺傷能力。2.1對(duì)電子電氣設(shè)備的破壞高功率微波輻射效應(yīng)從低到高可以大致劃分為三級(jí)。第一級(jí),類似于超級(jí)干擾系統(tǒng),高于當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)使用的干擾系統(tǒng)功率,能完全壓制敵方通信和雷達(dá)系統(tǒng);第二級(jí),功率達(dá)到足夠破壞敵方電子系統(tǒng)中的微型電路;第三級(jí),類似于家用微波爐,功率高到能夠加熱目標(biāo)。高功率微波脈沖對(duì)系統(tǒng)及器件的破壞機(jī)制主要有以下幾種:1）高壓擊穿。電磁能接收后轉(zhuǎn)化成高電壓或大電流,由此引起結(jié)點(diǎn)、

4、部件或回路間擊穿;2）器件燒毀。包括半導(dǎo)體器件的結(jié)燒蝕、連線熔斷等;3)微波加溫。微波可使金屬、含水介質(zhì)加溫,使器件不能正常工作;4)電涌沖擊。脈沖高電壓、大電流進(jìn)入系統(tǒng)、設(shè)備,電路像電涌一樣燒毀器件、電路;5)瞬間干擾。當(dāng)進(jìn)入的功率較低,導(dǎo)致電路出現(xiàn)干擾,不能正常工作。表一電磁脈沖對(duì)各種電子器材的影響表二高功率微波對(duì)計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)的破壞閾值表三對(duì)軍用設(shè)備干擾破壞所需功率密度2.2對(duì)人和其他生物的殺傷高功率微波對(duì)人和其它生物的殺傷作用主要是通過微波生物效應(yīng)起作用的。微波的生物效應(yīng)可以分為:非熱效應(yīng)和熱效應(yīng)兩種。前者指的是當(dāng)較弱的微波能量照射后,造成人類

5、出現(xiàn)神經(jīng)紊亂、行為失控、煩躁、致盲或者心肺功能衰竭;造成動(dòng)物活動(dòng)能力變差,甚至失去知覺等行為現(xiàn)象?？死啻髮W(xué)的科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明:在每平方厘米上小于100毫焦、持續(xù)時(shí)間為011~100毫秒的單脈沖微波,可以暫時(shí)改變神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。對(duì)于人體而言:接收微波功率密度達(dá)10~50mW/cm2時(shí),會(huì)造成作戰(zhàn)人員神經(jīng)混亂、行為錯(cuò)誤、痙攣甚至失去知覺;當(dāng)接收功率密度達(dá)到100mW/cm2時(shí),人的心肺功能會(huì)衰竭。對(duì)于動(dòng)物而言:如1979年蘇聯(lián)在蘇捷邊境的科希城堡進(jìn)行的動(dòng)物試驗(yàn)表明,高功率微波可以在1Km內(nèi)殺死山羊,使2Km外的山羊神經(jīng)混亂或者喪失活動(dòng)能力;在微波的照

6、射下,猴子的好動(dòng)性減退程度正比于微波強(qiáng)度和照射時(shí)間,老鼠會(huì)產(chǎn)生痙攣甚至失去知覺等現(xiàn)象。熱效應(yīng)類似于微波爐加熱原理,它是由高功率微波能量照射引起的。當(dāng)接收的微波功率密度達(dá)到015W/cm2時(shí),人體皮膚會(huì)受到灼傷;當(dāng)達(dá)到20W/cm2時(shí),2秒內(nèi)將使人體達(dá)到三度灼傷;當(dāng)功率密度達(dá)到80W/cm2時(shí),1秒內(nèi)可以將人燒死。因此在上述無論哪一種情況下,都會(huì)因操作人員或者飛行員無法正常操縱計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、飛機(jī)而導(dǎo)致嚴(yán)重的災(zāi)難性后果。3.軍事應(yīng)用3.1干擾、破壞各種武器系統(tǒng)中的電子設(shè)備，使其喪失作戰(zhàn)效能高功率微波武器可采用與電子干擾系統(tǒng)相同的工作方式，對(duì)敵方通信和雷達(dá)系

7、統(tǒng)等電子設(shè)備進(jìn)行干擾，產(chǎn)生足以暫時(shí)擾亂或致盲敵方計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的微波功率，起到超級(jí)干擾機(jī)的作用。當(dāng)使用能量密度為0.01－1μW/cm2的微波波束照射目標(biāo)時(shí)，就會(huì)使在相應(yīng)頻段上的雷達(dá)、通信設(shè)備和導(dǎo)航系統(tǒng)無法正常工作，當(dāng)能量密度達(dá)到0.01-1W/cm2時(shí)，可導(dǎo)致探測(cè)系統(tǒng)、指揮、控制、通信和情報(bào)(C3I)系統(tǒng)以及武器系統(tǒng)設(shè)備中的電子元器件及小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的芯片失效或燒毀。當(dāng)使用能量密度為10-100W/cm2的強(qiáng)微波波束照射目標(biāo)時(shí)，其輻射形成的電磁場(chǎng)可以在金屬的表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過天線、導(dǎo)線、電纜和各種開口或縫隙耦合到衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦艇、坦克等武器

8、系統(tǒng)的電子設(shè)備電路當(dāng)中。破壞各種敏感元件，如傳感器和電子元器件，使電路功能紊亂、產(chǎn)生誤碼、中斷