应对无人机新手段,中国兵器装备研制的高功率微波武器系统将参与2024珠海航展,远距离干扰无人机、近距离直接烧毁无人机电子元件。由于俄乌冲突的影响,今年珠海航展对外展现大量的反无人机武器系统,而且技术路线非常丰富,除了传统的硬杀伤,还包括激光、电子干扰、高功率微波武器,毕竟对于无人机这种价格低廉、装备量大的武器,没有哪一种单一的防御武器系统能够被证明是完全可靠的。中国航天科工在本届航展展示的高功率微波武器,该装置是一种高机动相控阵高功率微波武器,主要用于拦截微型、轻小型无人机单体/蜂群,能够实现对无人机目标的低成本毁伤。
实际上,在近期包括俄乌冲突在内的几场局部战争中,无人机都已开始扮演愈来愈重要的角色。从实战效果看,无人机以“无人”对“有人”的非对称打击能力,已在事实上改变了现代战争的“游戏规则”。在此背景下,如何有效应对无人机的威胁,针对其特点发展相应的反制技术已经成为世界各国,特别是发达国家的首要发展方向之一。目前有多种无人机反制技术发展路线,其中微波武器以其显著特点,在无人机防御中独树一帜。
高功率微波武器属于定向能武器,也就是它依靠辐射能量来杀伤目标,而不是实体弹丸,属于21世纪新概念武器之一。
高功率微波武器原理;微波在我们的生活之中无处不在,我们用的手机就利用微波通信。而高功率微波是指功率超过100MW,频率范围在1-300GHZ范围内的电磁波。高能微波武器,与EMP有很多相似之处,相信EMP电磁脉冲这个概念很多人都不陌生,大量影视和游戏里都出现过类似的武器和使用效果。
高功率微波武器就是利用高功率微波照射目标,瞬时出现的高峰值功率脉冲会引起强烈的电场波动,电场波动在空间中传播,如果遇到合适的导体,就会引起感应耦合电流,电流过大就会烧毁电路,这就是电磁脉冲武器的工作原理。高能微波的频率通常要比EMP更高一些,波形也有一些不同,但基本作用原理是类似的,都是通过攻击敌方电路和天线引起能量耦合,产生过大电流烧毁电子器件。
(珠海航展上展出的高功率微波武器)
根据国内外资料,当照射到目标能量达到1W/平方厘米的时候,就能损坏目标电子部件。
当高功率微波照射到有生目标的时候,还会对有生目标有杀伤作用,即便毫瓦级的照射也能让人感觉焦灼不安,而照射强度增加到0.5W/平方厘米的时候,就会灼伤人类的皮肤,高功率微波拒止系统就根据这个原理发展而来。
高功率微波武器优点包括速度快,电磁波传播速度等于光速,在现有物理法则之下是最快的速度,“所见即所得”,对于探测、火控系统要求低。
全天候性能好,微波辐射的时候受到大气环境影响较小,优于激光或者粒子束武器。附带损伤小,高功率微波武器主要毁坏对方电子系统(部件),几乎没有附损损伤,可以在平民密集的区域执行作战任务。这点对于未来城市战尤其重要。此外,只要有足够的能量储备,这种武器几乎可以无限次发射,每次发射成本低到令人咋舌,仅几美元,完全称得上性价比之王。
弹药近似无限,高功率微波武器依靠辐射能量摧毁目标,只要能量充足,就能一直工作。成本低,高功率微波武器可以与雷达、通信系统实现一体化,每次发射成本较低,可以大规模运用。
当然,凡事有利就有弊。高功率微波武器也不是完美无瑕。它需要极高精度的微波源和可靠的能源供应系统,否则体积庞大、重量超标就成了它的致命短板。目前高能微波武器遇到的主要问题是系统体积过于庞大,并且威力还是偏弱。例如我国无形截击比赛中参赛的中船701所组的反无人机车载高能微波炮,其威力只能做到勉强1公里内烧毁击落无系统性进行电磁加固的民用无人机,有效射程还是不够远,如果遇到有针对性电磁防护的军用目标,那效果还会大打折扣。
世界上其他国家研制的一些高能微波武器,例如美国THOR等,也都存在类似的问题,系统体积庞大,但是有效威力射程不远。作为对比,美国陆军于2023年11月1日接收的由伊比鲁斯公司生产的首台高功率微波反无人机武器系统(IFPC-HPM)的原型机。
该系统基于伊比鲁斯公司的“莱奥尼达斯”高功率微波反无人机武器系统发展而来,主要由一台安装在可360度旋转基座上的高功率微波发射装置、电源管理系统、热能管理系统以及通联系统等部分组成,该通联系统可与己方部队指控和通信设备进行互联互通互操作。
其中,该系统使用的高功率微波发射装置采用了一个包含有氮化镓组件的2.6米(长)X1.2米(宽)的平板式相控阵发射阵列天线,并通过使用由人工智能技术控制的固态功率放大器,来实现极高的功率输出水平,且可在高温状况下以较低的电压和较高的功率密度运行,而无须额外配套真空管或大量冷却液。高功率微波反无人机武器系统工作在低频段,发射功率为270兆瓦,作用距离可达300米,其在实战中可凭借精确的数字波束成形能力,向单个无人机或整个无人机蜂群发射1000次左右的高功率电磁脉冲固态微波波束,从而有效抗击无人机蜂群的多波次饱和打击。
陆基“奥尼达斯”系统。
据悉,伊比鲁斯公司此前研制的“莱奥尼达斯”高功率微波反无人机武器系统原型机就曾在一次试验中,同时击落了66架小型无人机,而根据伊比鲁斯公司现在的说法,相比此前的“莱奥尼达斯”高功率微波反无人机武器系统,装备美国陆军的高功率微波反无人机武器系统由于在软件方面又作了进一步的升级,因此,对无人机单体/蜂群的杀伤效果有了进一步的增强。
目前世界前沿技术是在将高能微波武器进一步全固态化,集成小型化发展。探测主要看探测系统,ESM无源侦测,反低慢小AESA雷达,光电扫描系统等。从装备研制角度看,武器系统的轻量化、小型化、模块化将是下一步的发展方向。考虑到未来在战争中适应不同的作战环境和作战任务,微波武器装备应适应陆基、海基、空基等多种搭载平台,实现对无人机及蜂群系统的多维度打击,这要求系统具有质量轻、体积小和适应灵活组合等特点。
目前我国民企的中小型车载反低慢小雷达已经能做到8公里距离上发现稳定跟踪大疆等目标,看尺寸配置。高能微波武器很吃目标电磁防护设计,如果没有电磁屏蔽防护的纯俄乌战场那种FPV,这种大型微波炮可以隔着十几公里以上就轻松击落。但是如果有电磁屏蔽防护设计,那作用距离就短。当然,仍然可以当成ECM手段用。
在全球新概念武器的竞赛中,中国显然已经占据了不可或缺的位置。我国已经开发有2GW峰值功率级别的大型相控阵车载微波武器系统,估算在S-X波段天线增益>35-40dB,输出峰值电场在距离20km上仍然超过800V/m,可以有效毁伤各种暴露的电子器件结构,即使面对加固目标不能毁伤,也能起到电磁压制阻断致盲的效果。对于舰载安装发展,陆地防空需求,都有很广阔的前景。
我们的高功率微波武器不仅代表了一种崭新的军事能力,更象征着我国科技实力和创新能力的全面提升。随着技术的进步和实用化应用的推进,它将发挥更大的战略影响力和战术优势。