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