近期,美国陆军部长沃穆斯表示俄乌冲突事件再次凸显了无人机的强大威胁,无人机和其他无人系统对防空反导提出了新的挑战,对美海外和国土安全都产生了重大影响。而高功率微波武器在反无人机及反蜂群方面具有广泛的应用前景,将成为分层防御的重要组成部分。
一、发展现状
在大力推进定向能技术发展背景下,美国成立国防部联合定向能转化办公室,将微波技术作为定向能领域另一个重点突破方向,大幅提高微波武器经费投入,从上至下推进高功率微波技术转化,并在部分技术领域取得了一定突破。
高功率微波反无人机技术采用高功率微波产生、传输和辐射装置发射高能电磁脉冲,可对无人机构成软硬杀伤。硬杀伤目标时,高功率微波摧毁无人机目标的电子设备使其无法工作而坠毁。软杀伤目标时,高功率微波通过干扰无人机的飞行控制、GPS等系统使其扰乱或被迫降落。
典型的高功率微波武器主要聚焦反无人平台作战和电子对抗,目前已发展了陆、海、空三种典型作战平台,取得了一系列研究成果,正处于从实验室研究向实战应用快速转化的关键时期,已经有部分装备进入试验测试或小批量应用。“相位器”(Phaser)高功率微波武器系统、“战术高功率作战响应器”(THOR)、“奥尼达斯”(Leonidas)反电子系统等多型高功率微波武器系统已成功完成反无人机蜂群测试试验。2022年2月,俄乌冲突期间,乌克兰官方消息称其TB-2无人机受到俄罗斯方面的严重干扰。据推测,俄罗斯使用的Krasuah-4系统干扰了300千米外的无人机指挥链路。
二、重点项目
1.美国“相位器”(Phaser) 高功率微波武器系统
“相位器”(Phaser) 高功率微波武器系统是雷声公司开发的用于反无人机等任务的陆基微波武器系统。其反无人机系统以柴油为动力,安装在20英尺高的集装箱上,可以在搜索雷达的引导下跟踪无人机,随后该系统会一直跟踪目标所在的位置,通过碟形天线向威胁物方向发射高能微波,烧毁目标物内部的电子元件。该系统不仅能够击落无人机及其集群,还可用于摧毁目标范围内的汽车、坦克、直升机及其他电子设备。
该系统主要由3部分组成:AN/MPQ-64“哨兵”地空警戒雷达、近程战术雷达和高功率微波地面站。三者呈三角形布局,正对无人机可能出现的方向,其中高功率微波地面站在前,方便地空警戒雷达和近程战术雷达发挥其探测距离远、扫描范围广的优势。该系统杀伤时间仅需几毫秒,而激光武器要摧毁目标通常需要聚焦目标数秒的时间。其单发成本仅几美分,与导弹成本相比几乎可以忽略。
在2013年9-10月,美陆军在俄克拉荷马州锡尔堡成功使用雷声公司研制的“相位器”进行了拦截小型无人机目标的防空试验。试验过程中,Tempest无人机和Flanker无人机靶机起飞后放飞,警戒雷达与近程战术雷达发现目标并将其传送给“相位器”高功率微波样机的指挥控制系统,样机调整发射天线并发射微波束,跟踪并击落小型无人机。在试验中,该武器系统不但可以在发现无人机后迅速将其瘫痪,还可同时击落多架无人机。本次试验的拦截距离并未公开,只透露出无人机的飞行高度是30.5米。试验后美国陆军希望进一步降低高功率微波的能耗,并尽可能缩小其尺寸,使其未来可担负拦截“蜂群”式无人机攻击的任务。
2.美国战术高功率微波作战响应器(THOR)
“战术高功率作战响应器”(THOR)是由美国空军研究实验室为空军基地防御而开发的一种反蜂群电磁武器。由美国空军研究实验室、BAE系统公司、Leidos公司以及VerusResearch公司联合开发,目前还处于实战测试阶段。
该系统依靠发电机运行并可以存储在运输平台中,可通过卡车实行陆地运输,也可储存在集装箱内,由C-130等运输机实行空中运输。该系统由2个人在两三个小时内即可组装完成,完成作战任务后,3个人即可将其折叠并迅速撤离战场,具有较强的机动性。整个系统的控制可在一台笔记本电脑上完成,操作员通过手持遥控器可以将天线转向任何方向,快速进行360度水平旋转和上下移动,能够在极短时间内打击来自不同方向上的无人机,提供全方位的防御。该系统项目经理表示,发射高能微波的天线装置以圆锥形对朝向区域发射“光束”,而被光束照射到的无人机会瞬间瘫痪坠毁。面对未来大量来袭无人机,传统反无人机防御系统只能提供有限的保护,而该系统可以一次性击落50架以上的无人机。该系统已在科特兰空军基地完成效应测试,并在白沙导弹靶场开展了试验,2019年9月组织了该系统的全能力验证。
美国陆军快速能力和关键技术办公室于2021年2月签署了THOR计划,将在该系统部署前后与美国空军进行合作。陆军寻求在2024年向一个排提供间接火力防护-高功率微波系统。2021年7月,美国空军研究实验室透露了在战术高功率作战响应技术演示器的基础上开发新的高功率微波武器系统原型的计划,新系统被称为Mjolnir。Mjolnir将使用与Thor基本相同的技术来应对无人机威胁,但该系统将在能力、可靠性和制造方面取得重要进展。Mjolnir高功率微波原型机计划于2023年交付。
3. 美国“奥尼达斯”(Leonidas)反电子系统
美国Epirus公司开发出先进的反无人机解决方案。于2020年推出了陆基“奥尼达斯”系统,该系统号称是世界上首台小型化高功率微波系统,为适应不同的任务需求,Epirus公司正在对该系统进行能力扩展,开发单兵型和地面机动型、无人机载吊舱型以及舰载型等系列化高功率微波武器。该系统工作于低频段,发射功率为270兆瓦,有效辐射功率270兆瓦,作用距离可达300米,天线阵面高约2.6米,宽约1.2米,每秒发射数千次可转向的电磁脉冲波束。系统响应速度快,可在30分钟内完成从运输状态到作战状态的转换,部署完成后,可在数分钟内发射电磁脉冲。系统采用固态发射和多波形发射,不产生电离辐射,人员操作区辐射强度与传统微波炉或手机相当,确保操作人员安全并提供360度前方作战基地保护。
2020年7月,诺·格公司与Epirus公司签订了供应商协议,选用该武器系统作为诺·格公司反无人机解决方案的组成部分,以增强该公司先进端到端反无人机系统性能。美国国防部正准备开始将其投入作战使用,2021年共进行了三次现场演示。在2021年2月的一次原型演示中,该系统成功击落了所有66架无人机。在最近的演示中,该系统禁用了舷外发动机,证明其海上应用的可能性。通过三次现场演示,该系统展示了其对抗旋翼和固定翼无人机的能力。
2021年10月,美国通用动力陆地系统公司与Epirus公司达成合作,将“奥尼达斯”(Leonidas)反电子系统集成到斯特瑞克战车和其他有人/无人驾驶地面车辆上,以抵御无人机及蜂群和其他电子威胁,增强美国陆军的近程防空能力。此次合作将使美陆军拥有首款具备机动作战能力的高功率微波武器。
4.美国 MORFIUS系统
MORFIUS系统是一种可重复使用的高功率微波拦截器,由洛·马公司专为对抗无人机和无人机群而设计研发的,可以返回基地进行改装以进行下一次任务。MORFIUS可以从固定或移动平台发射,包括地面车辆、飞行器和船只,可由直径为6英寸的发射管发射,重量不到30磅(约13千克)。
MoRFIUS已集成在 Area-I Altius-600无人机上,这是一种固定翼无人系统,可以从发射管发射,旨在支持多域作战。飞行器长 1.02 米,翼展 2.54 米,固定索翼折叠在后机身顶部,发射后向前展开,有效载荷舱直径为 152 毫米,长 178 毫米,最大有效载荷重量高达 3.18 千克。Altius-600续航时间超过 4 小时,航程可达 440 千米。该无人机由配备双叶片推进螺旋桨的电动机提供动力,最高速度可达167千米/小时,巡航速度约为 111千米/小时。无人机使用气动集成发射系统从发射管中弹出,除了地面使用外,Altius-600 已成功集成并从 C-130A、AC-130J、UH-60 等多个空中平台发射。MoRFIUS 配备了一个导引头,可在半自主或自主模式下运行。
该系统能够在空中一次摧毁多个无人机,不会对地面、车辆等造成损害。该系统支持分层防御,可通过开放接口与任何指挥和控制网络集成。MoRFIUS 具有开放式界面,可与各种规划/C2 系统配合使用。
5.俄罗斯Krasukha系列电子战武器
2014年,俄罗斯无线电电子技术集团(KRET)研制了“克拉苏哈”(Krasukha)系列电子战武器,其包括两个型号:“克拉苏哈”-2和“克拉苏哈”-4系统。
“克拉苏哈”-2系统是一种车载高功率微波干扰系统,主要用于对抗空基雷达,对预警机实施干扰。尤其针对美国E-3预警机和其他使用S波段的系统。“克拉苏哈”-2系统装有100千瓦的发电机和功率调节系统,采用反射面天线,反射面为直径约2.7米的抛物面,馈源由1个主馈源喇叭和2个次级馈源组成。整个反射面天线安装于一个可360°旋转的平台上,最大俯仰角可达5°,在天线主瓣45°范围内都可通过旁瓣实施有效干扰,对预警机的作用距离可达150-300千米。
“克拉苏哈”-4系统是“克拉苏哈”系列最新的陆基电子压制和防护系统,车载“克拉苏哈”-4系统用途更加广泛,能够对抗美国E-8C类战场监视机、“捕食者”无人侦察攻击机、“全球鹰”无人战略侦察机,甚至能够干扰低地球轨道 (LEO) 卫星,如美国长曲棍球系列侦察卫星。据悉,“克拉苏哈”-4系统使用BAZ-6910-022型越野卡车底盘,全重40吨,载重量20吨,公路最高速度80千米/小时,续航里程1000千米,车组人员3-7人。整个系统可用伊尔-76运输机实施远程的投送。
“克拉苏哈”-2和“克拉苏哈”-4系统是俄罗斯先进电子战能力的重要组成部分。“克拉苏哈”-2系统研制时的出发点是重点压制空基观测雷达,用途相对狭窄,只能对抗空中目标。而“克拉苏哈”-4系统的用途则相对广泛,甚至能对抗间谍卫星。两者联合作战使用,可覆盖数百千米的区域,可有效防范敌方雷达探测,并对敌方的电子和通信设备进行软杀伤。有消息指出,俄罗斯每个军区通常会有两个独立电子战连,其中一个连队会装备“克拉苏哈”-2系统和“克拉苏哈”-4系统。
三、结束语
目前,高功率微波武器初步具备反无人机能力,装载在陆军战车上的高功率微波武器可击落5-10架无人机,开始装备部队使用。基于巡航导弹的高功率微波战斗部技术已经成熟,预计未来5年,基于巡航导弹的高功率微波战斗部具备作战能力,能够在防区外对敌方雷达和关键指控节点进行打击。预计未来10年,突破高功率微波对载机的干扰和防护问题,高功率微波武器开始在空基平台如无人机、F-35战斗机等平台使用,电磁武器或将成为局部战争中率先使用的作战武器。(来源:航天防务)
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