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电磁干扰的现状和趋势

   2008-04-12 3190

  第二大趋势是干扰机应尽量与其它电子战设备做到一体化主要表现为以下几点。一是飞机的运载能力要求将告警接收机、干扰机、箔条弹、曳光弹撒布器、导弹接近告警以及拖弋式或一次性诱饵组合在一起,安装在飞机内或吊舱式系统中。二是在未来的飞机上,大功率的射频干扰机可能和雷达及通信系统共同使用一个大功率主动阵天线,如休斯飞机公司一直在研究的“多功能孔径共享系统”方案就是这样。三是各种干扰手段配合使用。如飞机在自我保护时,先投放几轮箔条,暂时迷惑导弹寻的头,然后再投放有源诱饵,而当导弹重新截获目标时,实际上往往跟踪上了假目标。闪烁也是一种重要的电子对抗技术,应用于两架相距不远而在雷达系统中又处于同一方位角分辨率内的飞机,这两架飞机轮流地发出干扰,从而引起雷达系统中的目标信号来回振荡,使其不可能为火力控制提供准确的信息。

  第三大趋势是飞机自我保护系统(ASPJ)和压制敌防空系统 (SEAD)并重 飞机自保护系统过去重点装备造价昂贵的轰炸机,如B-1或B-2轰炸机。如今,F-15或F-16等也对自保护系统十分重视,并从悬挂箱式向内装式发展。SEAD分为干扰性和杀伤性两种,现阶段,杀伤性SEAD(主要由威胁告警装置和反辐射导弹构成)更符合公众胃口。

3. 射频(RF)武器对电子战的影响

  以上论述仅局限于常规的电子战,而在未来,随着射频武器的出现,电子战的许多概念可能都会更新。

  现役的干扰机的功率一般都在千瓦(KW)量级或以下,而杀伤性的定向能微波武器峰值功率应在吉瓦(GW)以上,介于二者之间的是兆瓦量级的强力干扰。在这里我们暂时将后二者都称为射频武器(RF武器在功率上很难严格定义,作者认为,一般而言,应在100MW以上)。

  射频武器对将军们有着极大的诱惑力,想象中的对电子设备的强大杀伤力正源源不断地吸引着投资。如果把现代高科技设备比着瓷器店,其中的电子元件是瓷器,那么,射频武器完全是一头撞进店内的公牛。美国、俄罗斯、英国、法国和瑞典等国都在从事这方面的研究。下面我们从技术基础、射频武器分类和射频武器效应三方面扼要介绍一下射频武器的研制发展情况。

3.1 技术基础

  从技术角度看,RF武器涉及到如下几方面问题:功率源、微波发生器、发射天线和开关技术。目前,每个方面都未完全达到武器化要求。

  脉冲功率源若采用可重复使用的脉冲功率源,现有的电容器、变压器和脉冲形成线的指标都要大大提高,如现有电容器最高储能密度为1焦耳/立方厘米,而高功率微波(HPM)要求为20焦耳/立方厘米。一次性使用的脉冲功率源比较有前途的有两种:爆炸驱动磁通量压缩发生器和磁流体动力学装置,它们都是将炸药和推进剂(储能密度为8000焦耳/立方厘米量级)的化学能转换为强大的电能。如假设1千克的TNT在10微秒内释放5兆焦耳的能量,一台爆炸驱动磁通量压缩发生器装置的转换效率为15%,则输出的电能为0.75MJ,输出功率为75GW,这和典型的闪电产生的电流指标不相上下,而估计真正使用在武器上的一次性脉冲功率源的指标比典型的闪电至少要大10倍。

  高功率微波(HPM)发生器 常见的高功率微波发生器有相对论磁控管、相对论速调管、Reltron、虚阴极振荡器、多波契伦柯夫发生器和磁绝缘线性振荡器(MILO,一种类似磁控管的器件,但不需要外部磁场)等,其中,Reltron、MILO和虚阴极振荡器等都是很有前途的高功率微波器件。上述高功率微波源频带窄,重复使用频率目前仍很低,有的不到1次/秒(如相对论速调管),但输出峰值功率普遍在100MW以上,有的达10GW。高功率微波源将来要解决的问题是:单次使用源应当小型化和紧凑化;重复使用源应当尽可能提高重复频率;提高电能和微波能之间的转换效率;在提高峰值功率的同时,应当注意提高平均功率,以提高整个输出能量。此外,还有一类特殊的名叫超宽带的高功率微波源,它紧凑轻便,峰值功率极高(目前已达100GW,但平均功率低),脉冲重复频率也很高(目前为1MHz),更为重要的是所含频谱极其丰富,因此,特别受到军方关注。

  发射天线和开关技术无论窄带还是超宽带源,都希望天线增益大,辐射能量相对集中,脉冲重复频率大,如此可大大提高杀伤效果。但是,天线增益受制于辐射微波波长和有效孔径的尺寸,在增大天线尺寸仍然无法提高增益的情况下,只能想办法尽量提高发射功率。至于能量聚焦,目前美军设计的一种类似圆盘反射器的天线已经可以把输出能量汇集在30°范围内。开发超高速开关也格外受美军方的重视。

3.2 射频武器的分类

  分析目前的研究情况,作者认为有三类射频武器在技术特征和武器效应上有比较明显的区别,因此,暂时分别将它们称为电磁脉冲武器、高功率微波武器和超宽带干扰机。

  电磁脉冲(EMP)武器 电磁脉冲是一个辐射持续时间很短的宽带信号,可来源于核爆(NEMP,核电磁脉冲),也可由上述的磁通量压缩发生器和磁流体力学发生器等装置产生(NNEMP,非核电磁脉冲)。电磁脉冲的特点是:场强高,核电磁脉冲大约是10KV/m至100KV/m(空气的击穿电压大约为30KV/m);频域宽,从极低频到超高频,其中大部分能量集中在100KHz以下,主频在10 KHz至20KHz之间(波长几百米)。电磁脉冲武器很可能以炸弹形式存在(直接用通量发生器产生电磁脉冲),由火炮发射或用巡航导弹装载。是否有以车辆为平台可重复使用的电磁脉冲发射机暂不肯定,因为对电磁脉冲输出的能量进行聚焦不是一个简单问题,而没有好的聚焦,既不能提高攻击效果,又难以保障自身系统的安全。电磁脉冲武器可主动攻击敌方C4I系统,也可拦截来袭导弹。

 
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