電磁突防的利器

蘇黨帥+王茜+石紹柱

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

根據目前的公開資料來看，陸基（包括艦載）高功率微波武器技術發展較為成熟，美國陸續發展了多種陸基的高功率微波武器樣機系統，如用于反恐作戰的主動拒止系統（ADS）、用于機場防御的“警惕之鷹”系統等，但此類武器系統的作戰半徑都很有限。2008年，美國開始研制基于巡航導彈的高功率微波武器系統，即反電子系統高功率微波先進導彈計劃（CHAMP），并于2012年10月成功進行了樣機的試驗演示驗證，成功地實現了微波武器技術與航空飛行器技術的完美結合。由于巡航導彈具有精度高、射程遠、突防能力強的特點，反電子系統高功率微波先進導彈系統的出現對于奪取戰場大范圍內的制電磁權，以及對重要戰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

反電子系統高功率微波先進導彈計劃（CHAMP）是一項聯合概念技術演示計劃，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網站發布招標合同信息，其目標是研發、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。為實現該目標，要求合同商研發一種集成至機載平臺的緊湊型HPM有效載荷。合同商應當生產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（預估金額為4000萬美元，分3年支付），這項CHAMP聯合性能技術演示（JCTD）計劃將是第一個演示反電子系統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，將專注于技術集成和軍事應用。波音公司作為主承包商將提供機載平臺和系統集成。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發射源。桑迪亞國家實驗室將提供脈沖電源系統。

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

美國空軍科學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射，甚至可以通過可回收的巡航導彈實現，這種導彈可以安全降落在其最初發射點附近的陸地上。當然要想實現系統可用，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導彈在猶他試驗訓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系統未被激活，但是導彈定位了多個仿真目標及坐標，確定導彈飛行過程可控，HPM系統的觸發時機可控。據稱，2011年還將繼續進行其他多次試驗，但未見相關后續報道。

2012年10月16日，CHAMP再次在猶他州試驗訓練靶場進行了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個不同目標內的電子系統降級或失效。CHAMP飛過時，沿線房屋中放置的計算機全部黑屏，甚至關閉了試驗記錄用的遙控TV相機。與傳統的動能武器（如導彈、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，“我們打中了所有設定的目標，在今天將科學幻想變為了現實。”波音飛機副主席詹姆斯·多德認為這是對付其他國家日益復雜的雷達系統的有效武器。

美國國內對CHAMP計劃的認識

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

近一段時期內，美國空軍重點發展戰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；

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。

根據上述發展規劃，自2009年開始，美國空軍已推出了反電子HPM先進導彈計劃。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跟蹤，這正是其第2步發展目標，無疑具有重要的軍事價值。

為探討定向能武器的應用問題，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用的研究與發展評估相關問題。研討會重點關注定向能的武器應用。除空軍科學技術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施、準連續毫米波主動拒止系統、HPM效應數據庫的建設等相關工作。針對CHAMP計劃，如下與會專家發表了見解或看法：endprint

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

彼得金博士主要論述了CHAMP聯合概念技術演示（JCTD）及其后續項目“超級Champ”。空軍研究試驗室如何利用聯合射頻效能模型（JREM）來優化開火坐標和瞄準點，預測對目標的殺傷概率，在系統飛行試驗之前，利用JREM開展CHAMP的研發工作。單枚CHAMP彈能夠作用于多個目標，實現多種有效殺傷。在CHAMP 聯合概念技術演示中，2次交戰之間的充電時間為數十秒量級。在概念研究階段，通過在同一目標上空多次實施交戰，來提高有效殺傷。“超級CHAMP”的近期目標是在作戰相關范圍內拓展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絡戰效應和電子戰效應。

桑地亞實驗室軍事系統及技術部副主任萬斯·貝爾（Vance Behr）博士

在CHAMP計劃中，桑地亞實驗室室主要負責CHAMP聯合概念技術演示的脈沖功率系統。貝爾博士主要講述了電子戰損傷評估工作；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天線設計工作；緊湊型HPM源；8～95吉赫茲射頻輻照飛行狀態下的無人機以及控制系統后的效應測量工作等相關研究工作。

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聯合概念技術演示及后續工作。CHAMP綜合了多個復雜系統，包括飛行控制系統、功率分布系統、HPM源、靶目標系統等。克服的困難包括：脈沖功率、電壓絕緣、導彈飛行系統的電磁防護（自損傷防護）、精確到靶、武器點火觸發技術、微波束傳輸到靶、對靶目標的微波效應預測及驗證、作戰概念的開發、新型導彈的作戰分析等。

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載荷及效應測試，他認為，系統的真空環境是影響CHAMP壽命的關鍵因素，目前，CHAMP的源是ACES，由真空泵維持系統的真空環境。CHAMP彈需要維持1年的真空環境，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彈在發射之前使用B-52的電源；他對2012年的飛行試驗結果進行了評估，更加詳細的介紹了目標電子系統的效應水平；對CHAMP載荷需要改進的主要方面進行了評估。據介紹，改進之后，CHAMP彈具有更高的輻射效率，消除或簡化了子系統，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飛行試驗結果甚至好于原先的地面試驗，導彈按計劃飛行，并成功制導，通過翻轉導彈成功激發HPM，載荷工作正常。CHAMP彈對目標電子系統的大多數效應是瞬時的，因為這種效應機制會強制關閉系統，必須在給定時間后才能重啟。從太平洋司令部的角度出發，CHAMP可能應用于多種太平洋空海作戰環境。

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的試驗感興趣，并支持已經提議的32枚CHAMP彈的快速采辦項目，在未來10年增加全壽命成本預算和合同上后勤保障。總的來說，太平洋司令部支持空中戰斗司令部（ACC）的后續CHAMP及其它HPM項目。

目前，美國軍方和HPM屆的大多數與人都對CHAMP項目予以較高的評價，認為這是美國空軍HPM領域的重要項目，如ACC首席科學家辦公室的戴維·羅比就認為：CHAMP聯合概念技術演示利用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出的項目，為作戰人員提供改變作戰形勢的能力；應當部署這種不對稱、破壞性能力強的武器系統。

CHAMP計劃的潛在價值及未來發展趨勢

CHAMP計劃首次成功地實現了HPM技術與航空飛行器技術的完美結合，特別是首次解決了脈沖功率裝置的小型化、HPM天線設計、緊湊型HPM源以及導彈的自防護等關鍵技術，具有重要的應用前景。從目前美國國內的發展形勢來看，CHAMP是最有可能在近期實現初步部署應用的高功率微波武器系統，將會對航母戰斗群、衛星地面接收系統、大型預警雷達等形成威脅。

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

航母戰斗群

一般來講，航母戰斗群的防御范圍約在500千米的左右，而巡航導彈的作戰半徑可達到數千千米的范圍，且巡航導彈雷達散射面小，突防能力強，通過對航母戰斗群實施先遣的電磁打擊，利用CHAMP對分布在20千米范圍內的航母戰斗群進行電磁攻擊，對其指揮控制與雷達系統進行干擾破壞，為后續的火力打擊贏得戰略時間。

地面衛星指揮通信與預警雷達陣地

地面衛星指揮通信與大型預警雷達系統在現代戰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組成，且分布存在于數千米的范圍內。巡航導彈的突防進入作戰范圍后，通過CHAMP的多次不連續電磁打擊，可對一定范圍內的衛星接收站與預警雷達形成干擾，嚴重時會對后臺的網絡及計算機構成干擾，造成網絡阻塞、丟包、數據錯誤、計算機重啟等現象，數據及指令無法正確收發，影響系統正常工作，從而為后續的打擊提供戰略時機。

作戰戰場環境

以美軍最新提出的網絡中心戰為例，網絡中心戰是信息優勢驅動下的作戰概念，通過遍布戰場的傳感器網絡，決策者和執行者可以共享情報。這種作戰體系保證在恰當的時間和地點為聯合作戰實施快速指揮，獲取壓倒性的作戰效果。然而，網絡中心戰所依賴的計算機、網絡、電臺、供電設備、各類傳感器、導航衛星、飛行器、艦艇等均以電子設備為基礎，這就為對情報數據鏈、衛星通信、全球定位系統接收機、無線電設備等電子系統進行電磁打擊提供了可能，從而獲得戰場的主動權。

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相關范圍內拓展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絡戰效應和電子戰效應。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進行攻擊，未來發展趨勢是回收并可反復使用。

總之，HPM武器技術在網絡戰環境下具有高效費比的作戰優勢，CHAMP彈無需物理破壞對方設施，通過實施突防可影響一定范圍內的關鍵指揮通訊與雷達設施的作戰效率，從而為后續進攻提供戰略作戰時機，這種作戰模式無疑值得重視。endprint