電磁突防的利器

蘇黨帥+王茜+石紹柱

當代戰(zhàn)爭是“陸、海、空、天、電磁”五維一體的空間立體式的聯(lián)合作戰(zhàn)，其中制電磁權(quán)對于現(xiàn)代戰(zhàn)爭的影響，已越來越明顯，成為決定戰(zhàn)爭勝負的關(guān)鍵因素。高功率微波（HPM）武器主要用來攻擊敵方的電子設(shè)施系統(tǒng)，可對智能彈藥、導(dǎo)彈系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、通信指揮系統(tǒng)、電子偵察、衛(wèi)星以及控制與導(dǎo)航等信息化武器裝備中的電子設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生干擾、擾亂、損傷或燒毀等效應(yīng)。正因于此，世界各軍事大國都在積極發(fā)展高功率微波武器系統(tǒng)，其中又以美國和俄羅斯發(fā)展最早，技術(shù)較為成熟，瑞典、德國等歐洲國家也開展了大量的研究工作。

根據(jù)目前的公開資料來看，陸基（包括艦載）高功率微波武器技術(shù)發(fā)展較為成熟，美國陸續(xù)發(fā)展了多種陸基的高功率微波武器樣機系統(tǒng)，如用于反恐作戰(zhàn)的主動拒止系統(tǒng)（ADS）、用于機場防御的“警惕之鷹”系統(tǒng)等，但此類武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)半徑都很有限。2008年，美國開始研制基于巡航導(dǎo)彈的高功率微波武器系統(tǒng)，即反電子系統(tǒng)高功率微波先進導(dǎo)彈計劃（CHAMP），并于2012年10月成功進行了樣機的試驗演示驗證，成功地實現(xiàn)了微波武器技術(shù)與航空飛行器技術(shù)的完美結(jié)合。由于巡航導(dǎo)彈具有精度高、射程遠、突防能力強的特點，反電子系統(tǒng)高功率微波先進導(dǎo)彈系統(tǒng)的出現(xiàn)對于奪取戰(zhàn)場大范圍內(nèi)的制電磁權(quán)，以及對重要戰(zhàn)略目標進行先遣電磁打擊都具有劃時代的意義。

CHAMP計劃概況

反電子系統(tǒng)高功率微波先進導(dǎo)彈計劃（CHAMP）是一項聯(lián)合概念技術(shù)演示計劃，由美太平洋司令部提出需求，空軍研究實驗室（AFRL）牽頭。項目于2008年10月在FAS網(wǎng)站發(fā)布招標合同信息，其目標是研發(fā)、試驗、演示多脈沖、多目標機載HPM演示平臺，且具有非動能毀傷、低附帶損害的性能，能夠降級、破壞或者毀壞電子系統(tǒng)。為實現(xiàn)該目標，要求合同商研發(fā)一種集成至機載平臺的緊湊型HPM有效載荷。合同商應(yīng)當生產(chǎn)5套機載演示平臺，1個無集成HPM源的機載平臺，用于驗證運輸、控制和引信的飛行試驗，其他4個集成HPM源的機載平臺用于飛行試驗、演示及HPM效應(yīng)試驗。這4個HPM樣機中，1個用于地面試驗，2個用于飛行試驗，還有1個作為飛行試驗的備份。

2009年4月27日，波音公司獲得該合同，價值3800萬美元（預(yù)估金額為4000萬美元，分3年支付），這項CHAMP聯(lián)合性能技術(shù)演示（JCTD）計劃將是第一個演示反電子系統(tǒng)HPM航空演示器的項目。該項目為期3年，包括地面和飛行演示，將專注于技術(shù)集成和軍事應(yīng)用。波音公司作為主承包商將提供機載平臺和系統(tǒng)集成。新墨西哥州阿布奎恩市的Ktech公司作為主要分包商將提供HPM發(fā)射源。桑迪亞國家實驗室將提供脈沖電源系統(tǒng)。

波音鬼怪工作組（Phantom Works）CHAMP項目經(jīng)理基斯·科爾曼認為，這種演示器將提供一種革命性的非致命系統(tǒng)，能夠幫助美國軍方應(yīng)對各種目標，并將附帶毀傷降到最低。該系統(tǒng)融合了空軍研究實驗室緊湊型微波技術(shù)和波音公司的先進飛行器設(shè)計制造技術(shù)，將會催生一類新型非致命高效系統(tǒng)，從而“改變游戲規(guī)則”。

美國空軍科學(xué)顧問局從事定向能武器項目的專家道哥·比森認為，CHAMP的HPM可以通過飛機或無人機上的平臺發(fā)射，甚至可以通過可回收的巡航導(dǎo)彈實現(xiàn)，這種導(dǎo)彈可以安全降落在其最初發(fā)射點附近的陸地上。當然要想實現(xiàn)系統(tǒng)可用，還需克服許多困難，包括天線及電源的小型化。

2011年9月，波音公司宣布CHAMP導(dǎo)彈在猶他試驗訓(xùn)練基地完成了首次飛行試驗。此次飛行試驗實際是在2011年5月17日完成，HPM系統(tǒng)未被激活，但是導(dǎo)彈定位了多個仿真目標及坐標，確定導(dǎo)彈飛行過程可控，HPM系統(tǒng)的觸發(fā)時機可控。據(jù)稱，2011年還將繼續(xù)進行其他多次試驗，但未見相關(guān)后續(xù)報道。

2012年10月16日，CHAMP再次在猶他州試驗訓(xùn)練靶場進行了1次飛行試驗。按照既定路線，CHAMP在猶他沙漠低空飛行1個小時，在沙漠上空自毀之前使7個不同目標內(nèi)的電子系統(tǒng)降級或失效。CHAMP飛過時，沿線房屋中放置的計算機全部黑屏，甚至關(guān)閉了試驗記錄用的遙控TV相機。與傳統(tǒng)的動能武器（如導(dǎo)彈、炸彈、子彈等）不同，CHAMP是從目標上空飛過，而不是穿過目標。

波音公司和空軍研究試驗室認為，2012年10月16日在猶他州在試驗訓(xùn)練靶場進行的CHAMP試驗取得了巨大的成功，“我們打中了所有設(shè)定的目標，在今天將科學(xué)幻想變?yōu)榱爽F(xiàn)實?！辈ㄒ麸w機副主席詹姆斯·多德認為這是對付其他國家日益復(fù)雜的雷達系統(tǒng)的有效武器。

美國國內(nèi)對CHAMP計劃的認識

美國國防部公布的其空軍HPM武器發(fā)展規(guī)劃提出了從2005～2025年投擲型電磁脈沖彈的發(fā)展規(guī)劃：

近一段時期內(nèi)，美國空軍重點發(fā)展戰(zhàn)機投放的小型化反電子HPM武器，打擊對象是對方的防空系統(tǒng)；

2015～2020年主要研究可大面積拋撒的高功率微波彈藥；

到2025年，將研制出大型戰(zhàn)機機載，可遠距離、較大范圍、攻擊多目標的反電子HPM武器。

根據(jù)上述發(fā)展規(guī)劃，自2009年開始，美國空軍已推出了反電子HPM先進導(dǎo)彈計劃。因此，綜合分析來看，此計劃還處于第一步階段。CHAMP計劃提到未來可配備至F-35上，有助于避免F-35被敵方無源雷達系統(tǒng)跟蹤，這正是其第2步發(fā)展目標，無疑具有重要的軍事價值。

為探討定向能武器的應(yīng)用問題，美國空軍在2013年2月27～28日、3月18～19日、4月24～25日召開了3次會議，針對美國空軍定向能應(yīng)用的研究與發(fā)展評估相關(guān)問題。研討會重點關(guān)注定向能的武器應(yīng)用。除空軍科學(xué)技術(shù)界及主要司令部的代表外，研討會委員會還邀請了多個單位的定向能武器專家，包括美國海軍、陸軍、國防秘書辦公室、國防先進研究項目局（DARPA）的專家代表。

在HPM武器應(yīng)用方面，與會專家主要圍繞CHAMP展開討論，個別報告人還介紹了反簡易爆炸設(shè)施、準連續(xù)毫米波主動拒止系統(tǒng)、HPM效應(yīng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)等相關(guān)工作。針對CHAMP計劃，如下與會專家發(fā)表了見解或看法：endprint

空軍研究實驗室（AFRL）定向能分部首席科學(xué)家彼得金（Peterkin）博士

彼得金博士主要論述了CHAMP聯(lián)合概念技術(shù)演示（JCTD）及其后續(xù)項目“超級Champ”?？哲娧芯吭囼炇胰绾卫寐?lián)合射頻效能模型（JREM）來優(yōu)化開火坐標和瞄準點，預(yù)測對目標的殺傷概率，在系統(tǒng)飛行試驗之前，利用JREM開展CHAMP的研發(fā)工作。單枚CHAMP彈能夠作用于多個目標，實現(xiàn)多種有效殺傷。在CHAMP 聯(lián)合概念技術(shù)演示中，2次交戰(zhàn)之間的充電時間為數(shù)十秒量級。在概念研究階段，通過在同一目標上空多次實施交戰(zhàn)，來提高有效殺傷。“超級CHAMP”的近期目標是在作戰(zhàn)相關(guān)范圍內(nèi)拓展CHAMP的反電子能力，中遠期目標是提供頻率捷變的反電子能力，利用其他平臺從更遠的距離處實施網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)效應(yīng)和電子戰(zhàn)效應(yīng)。

桑地亞實驗室軍事系統(tǒng)及技術(shù)部副主任萬斯·貝爾（Vance Behr）博士

在CHAMP計劃中，桑地亞實驗室室主要負責(zé)CHAMP聯(lián)合概念技術(shù)演示的脈沖功率系統(tǒng)。貝爾博士主要講述了電子戰(zhàn)損傷評估工作；高功率瞬時電子波形與電子器件的耦合建模工作；頻率靈活并可控的HPM天線設(shè)計工作；緊湊型HPM源；8～95吉赫茲射頻輻照飛行狀態(tài)下的無人機以及控制系統(tǒng)后的效應(yīng)測量工作等相關(guān)研究工作。

波音公司“鬼怪”工作組的CHAMP項目管理人基斯·科爾曼（Keith Coleman）

科爾曼概述CHAMP聯(lián)合概念技術(shù)演示及后續(xù)工作。CHAMP綜合了多個復(fù)雜系統(tǒng)，包括飛行控制系統(tǒng)、功率分布系統(tǒng)、HPM源、靶目標系統(tǒng)等?？朔睦щy包括：脈沖功率、電壓絕緣、導(dǎo)彈飛行系統(tǒng)的電磁防護（自損傷防護）、精確到靶、武器點火觸發(fā)技術(shù)、微波束傳輸?shù)桨?、對靶目標的微波效?yīng)預(yù)測及驗證、作戰(zhàn)概念的開發(fā)、新型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)分析等。

雷聲公司彼得·杜瑟里斯（Peter Duselis）博士

杜瑟里斯博士主要講述了CHAMP載荷及效應(yīng)測試，他認為，系統(tǒng)的真空環(huán)境是影響CHAMP壽命的關(guān)鍵因素，目前，CHAMP的源是ACES，由真空泵維持系統(tǒng)的真空環(huán)境。CHAMP彈需要維持1年的真空環(huán)境，這需要真空泵24小時工作，以滿足工作壓力。

杜瑟里斯介紹，通過修正軟件，可以使CHAMP彈在發(fā)射之前使用B-52的電源；他對2012年的飛行試驗結(jié)果進行了評估，更加詳細的介紹了目標電子系統(tǒng)的效應(yīng)水平；對CHAMP載荷需要改進的主要方面進行了評估。據(jù)介紹，改進之后，CHAMP彈具有更高的輻射效率，消除或簡化了子系統(tǒng)，可對目標實施多脈沖作用，脈沖間隔小于10毫秒。

美國太平洋司令部科技顧問肯·布魯納（Ken Bruner）

布魯納認為，CHAMP飛行試驗結(jié)果甚至好于原先的地面試驗，導(dǎo)彈按計劃飛行，并成功制導(dǎo)，通過翻轉(zhuǎn)導(dǎo)彈成功激發(fā)HPM，載荷工作正常。CHAMP彈對目標電子系統(tǒng)的大多數(shù)效應(yīng)是瞬時的，因為這種效應(yīng)機制會強制關(guān)閉系統(tǒng)，必須在給定時間后才能重啟。從太平洋司令部的角度出發(fā)，CHAMP可能應(yīng)用于多種太平洋空海作戰(zhàn)環(huán)境。

布魯納指出，美國太平洋司令部還對CHAMP對抗大型艦船電子系統(tǒng)的試驗感興趣，并支持已經(jīng)提議的32枚CHAMP彈的快速采辦項目，在未來10年增加全壽命成本預(yù)算和合同上后勤保障?？偟膩碚f，太平洋司令部支持空中戰(zhàn)斗司令部（ACC）的后續(xù)CHAMP及其它HPM項目。

目前，美國軍方和HPM屆的大多數(shù)與人都對CHAMP項目予以較高的評價，認為這是美國空軍HPM領(lǐng)域的重要項目，如ACC首席科學(xué)家辦公室的戴維·羅比就認為：CHAMP聯(lián)合概念技術(shù)演示利用3年時間，花費7000萬美元取得了突出研究成果；空軍喜歡做這種有積極投入產(chǎn)出的項目，為作戰(zhàn)人員提供改變作戰(zhàn)形勢的能力；應(yīng)當部署這種不對稱、破壞性能力強的武器系統(tǒng)。

CHAMP計劃的潛在價值及未來發(fā)展趨勢

CHAMP計劃首次成功地實現(xiàn)了HPM技術(shù)與航空飛行器技術(shù)的完美結(jié)合，特別是首次解決了脈沖功率裝置的小型化、HPM天線設(shè)計、緊湊型HPM源以及導(dǎo)彈的自防護等關(guān)鍵技術(shù)，具有重要的應(yīng)用前景。從目前美國國內(nèi)的發(fā)展形勢來看，CHAMP是最有可能在近期實現(xiàn)初步部署應(yīng)用的高功率微波武器系統(tǒng)，將會對航母戰(zhàn)斗群、衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)、大型預(yù)警雷達等形成威脅。

目前，CHAMP可在近距離對開放場所的民用計算機網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制系統(tǒng)等民用設(shè)施進行擾亂破壞，也可在更近的距離對不按規(guī)范使用或電磁兼容（EMC）不良的少數(shù)軍用設(shè)施產(chǎn)生擾亂效應(yīng)，但應(yīng)該很難造成物理損傷效應(yīng)。但是，通過CHAMP實現(xiàn)先遣的電磁打擊，尤其是針對具有重要戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵指揮通信與雷達系統(tǒng)實施電磁打擊，可為后續(xù)火力攻擊提供戰(zhàn)略時機。從目前來看，CHAMP將會對以下幾類目標形成重要威脅：

航母戰(zhàn)斗群

一般來講，航母戰(zhàn)斗群的防御范圍約在500千米的左右，而巡航導(dǎo)彈的作戰(zhàn)半徑可達到數(shù)千千米的范圍，且巡航導(dǎo)彈雷達散射面小，突防能力強，通過對航母戰(zhàn)斗群實施先遣的電磁打擊，利用CHAMP對分布在20千米范圍內(nèi)的航母戰(zhàn)斗群進行電磁攻擊，對其指揮控制與雷達系統(tǒng)進行干擾破壞，為后續(xù)的火力打擊贏得戰(zhàn)略時間。

地面衛(wèi)星指揮通信與預(yù)警雷達陣地

地面衛(wèi)星指揮通信與大型預(yù)警雷達系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中具有重要的價值，一般都是由前端的天線與后端的計算機處理系統(tǒng)組成，且分布存在于數(shù)千米的范圍內(nèi)。巡航導(dǎo)彈的突防進入作戰(zhàn)范圍后，通過CHAMP的多次不連續(xù)電磁打擊，可對一定范圍內(nèi)的衛(wèi)星接收站與預(yù)警雷達形成干擾，嚴重時會對后臺的網(wǎng)絡(luò)及計算機構(gòu)成干擾，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞、丟包、數(shù)據(jù)錯誤、計算機重啟等現(xiàn)象，數(shù)據(jù)及指令無法正確收發(fā)，影響系統(tǒng)正常工作，從而為后續(xù)的打擊提供戰(zhàn)略時機。

作戰(zhàn)戰(zhàn)場環(huán)境

以美軍最新提出的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為例，網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)是信息優(yōu)勢驅(qū)動下的作戰(zhàn)概念，通過遍布戰(zhàn)場的傳感器網(wǎng)絡(luò)，決策者和執(zhí)行者可以共享情報。這種作戰(zhàn)體系保證在恰當?shù)臅r間和地點為聯(lián)合作戰(zhàn)實施快速指揮，獲取壓倒性的作戰(zhàn)效果。然而，網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)所依賴的計算機、網(wǎng)絡(luò)、電臺、供電設(shè)備、各類傳感器、導(dǎo)航衛(wèi)星、飛行器、艦艇等均以電子設(shè)備為基礎(chǔ)，這就為對情報數(shù)據(jù)鏈、衛(wèi)星通信、全球定位系統(tǒng)接收機、無線電設(shè)備等電子系統(tǒng)進行電磁打擊提供了可能，從而獲得戰(zhàn)場的主動權(quán)。

由于CHAMP計劃所取得的重大成就及其潛在的巨大軍事價值，美國又提出了Super CHAMP計劃。其近期目標是在作戰(zhàn)相關(guān)范圍內(nèi)拓展CHAMP的反電子能力，中遠期目標是提供頻率捷變的反電子能力，利用其他平臺從更遠的距離處實施網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)效應(yīng)和電子戰(zhàn)效應(yīng)。如對目標實施多脈沖作用，并提高輻射效率等。其次，未來CHAMP的運載平臺也可為巡航導(dǎo)彈或無人機，可以工作于程控自主飛行或遙控飛行模式來對目標電子系統(tǒng)進行攻擊，未來發(fā)展趨勢是回收并可反復(fù)使用。

總之，HPM武器技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)環(huán)境下具有高效費比的作戰(zhàn)優(yōu)勢，CHAMP彈無需物理破壞對方設(shè)施，通過實施突防可影響一定范圍內(nèi)的關(guān)鍵指揮通訊與雷達設(shè)施的作戰(zhàn)效率，從而為后續(xù)進攻提供戰(zhàn)略作戰(zhàn)時機，這種作戰(zhàn)模式無疑值得重視。endprint