电磁场与微波技术教学资料 微波武器3

微波

武器

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谷扬通信工程2011051659Main{Part1:微波武器简介Part2:作用原理及功能Part3:优缺点及发展前景}Part1微波武器：也称射频武器。一般由微波发生器、天线、定向微波发射装置、控制系统等组成。微波发生器用于发射微波电磁脉冲，天线将微波波束聚成方向性极强、能量极高的窄波束，定向微波发射装置将电子束的能量或爆炸的化学能量转换为微波能量。由于其威力大、速度高、作用距离远，而且看不见、摸不着，往往伤人于无形，因此，被军事专家誉为高技术战场上的“无形杀手”。反卫星高能微波武器微波武器研发背景电磁武器

(军队里俗称“E弹”)的概念，最早是在1962年7月8日提出的。也是在那一天，美国进行了当时最高当量，代号为“海星一号”的高空核试验。当天夜里11点零9秒(夏威夷时间)，一枚140万吨当量的热核弹头在太平洋中部400千米的高空被引爆。爆炸产生的大量高密度带电粒子沿着地球磁场向外迸发。它们的回旋运动产生了一束微波脉冲，导致测量仪器失准。爆炸所产生的极光带在洋面上空闪烁，照亮了整个夜空。在距离爆点1

300多千米外的檀香山(Honolulu)，脉冲不仅导致防盗警报器此起彼伏，路灯也纷纷熄灭，最后连供电线路也跳闸瘫痪了。

Part2微波武器的核心技术有：脉冲功率源技术，高功率微波源技术和定向发射天线技术其工作机理是基于微波与被照射物之间的分子相互作用，将电磁能转变为热能。其特点是不需要传热过程，一下子就可让被照射材料中的很多分子运动起来，使之内外同时受热，产生高温烧毁材料。

较低功率的轻型微波武器，主要作为电子对抗手段和“非杀伤武器”使用；而高能微波武器则是一种威力极强的大规模毁灭性武器。作用概述微波武器主要由高功率发射机，大型高增益天线和瞄准，跟踪，控制等系统组成。微波能量密度达到0.01微瓦/平方厘米，-1微瓦/平方厘米时，可使相应波段雷达瘫痪，达到10瓦/平方厘米--100瓦/平方厘米时，可烧毁任何此波段的电子元器件。并且还可以无视防御和装甲直接杀死内部的工作人员。主要功能：NO.1杀伤人员这一杀伤机理分为“非热效应”和“热效应”。非热效应指当微波照射强度低时，使导弹和雷达的操纵人员、飞机驾驶员以及炮手、坦克手等的生理功能紊乱。微波的功率密度达到13mW/cm2时，武器操纵人员的工作状态会发生变化，导致武器系统失灵。热效应指在高频率微波照射下，人的皮肤灼热，眼白内障，皮肤内部组织严重烧伤和致死等。当微波的功率密度为0.5W/cm2、单个脉冲释放的能量达到20J/cm2时，会造成人体皮肤轻度烧伤；当功率密度为20W/cm2时照射2s，可造成三度烧伤；当功率密度为80W/cm2时，仅1s就可使人丧命。NO.2破坏电子设备破坏各种武器系统中的电子设备，使其丧失作战效能，又称非核电磁脉冲效应。当微波的功率密度为0.01～1μW/cm2时，可以干扰相应频段的雷达、通信、导航设备的正常工作；0.01～1W/cm2时，武器系统设备中的电子元器件失效或烧毁；10-100W/cm2时，高频率微波辐射形成的瞬变电磁场可使金属表面产生感应电流，通过天线、导线、电缆和各种开口或缝隙耦合到卫星、导弹、飞机、舰艇、装甲车辆等内部，破坏各种敏感元件。如果辐射的微波功率足够强，则装备外壳开口与缝隙处可以被电离，从而变成良导体；103～104W/cm2时，会在很短的时间内使目标受高热而破坏，甚至能够提前引爆导弹中的战斗部或炸药。NO.3攻击隐身武器能够攻击隐身武器。隐身武器除了具有独特的气动外形设计以减少雷达反射波之外，更重要的是采用吸波材料，吸收雷达要探测的电磁波。如美国的B-2隐身轰炸机不仅机体采用吸波材料，而且机体表面也涂有吸波涂料。高频率微波的强度和能量密度要比雷达微波高几个数量级，它产生的纳秒级脉冲的主瓣频带达数千兆，远超过吸波涂层的带宽。气动外形设计和吸波涂层的隐身效果约为30dB，而高频率微波源的发射功率足以抵消这种隐身效果，轻者可使机毁人亡，重者甚至可使武器即刻熔化。高功率微波武器还能破坏反辐射导弹的制导系统，使其偏离航向。Part3优点：微波武器的打击范围涵括了海陆空三地，集探测跟踪杀伤功能于一体，微波发射的成本较低，作用显著持久。

缺点：1.

微波武器研制技术难度较大。2.设备的体积太大，迄今为止生产的样机一般都重达几吨甚至几十吨3.对自然环境适应性差。微波穿过大气层传播时，大气中的水蒸汽、氧气和雨水对微波具有吸收作用。

4.

由于微波武器的发射功率很大，在作战使用中，可能会在一定范围内对友邻部队的电子设备和通讯情报系统形成干扰。

美国作为超级军事大国，在高功率微波的研究方面投资最多，每年仅花费在脉冲源上的投资就达数亿美元。美国各军种对微波武器都有特殊的要求：陆军提出战术微波武器要能装在大型履带战车上，而且要把定向性极高的天线装在直立的桅杆上，以利于最佳瞄准：空军要求微波武器体积小，并采用专用天线：海军的舰载微波武器要求具有高功率、大天线和远作用距离。可以看出，海军对微波武器在重量、空间和功率等方面提出的限制条件较小。因此，海军的微波武器极有可能在未来20年内首先投入作战使用。原美国空军实验室和定向能管理局给出了高功率微波的未来发展趋势，如图所示。

A表示大力发展机载电子攻击无人机、生存能力强的无人机来在近距离上电子杀伤商业准军用要害B表示大力发展制导炸弹的弹药电子攻击，其特点是生存能力强、有人驾驶、在防区外发射，攻击军用设备的要害C表示的是弹药电子攻击散布的电子系统，其特点是广域生存力强，防区外发射D表示的是在防区外发射电子攻击广域武器，其特点是完全广域、高速飞行、攻击多目标。未来发展目前微波武器发展处于试验研究阶段，机载形式是未来高功率微波发