高功率微波（HPM）导弹是指高功率微波武器载荷与导弹平台相结合的新概念导弹武器装备，可用于攻击重要军事电子信息系统以及城市重要电子信息基础设施。其HPM载荷可在极短时间内通过高增益天线将微波能量聚集在很窄的波束内，形成功率高、能量集中且具有方向性的微波射束，以极高的强度照射目标，干扰或损坏目标设备的电子元器件，使其失效或失能。高功率微波导弹可作为信息对抗中的重要攻击武器，美军一直高度重视其研发，以期在未来战争中夺取优势。
对导弹进行HPM攻击示意图
高功率微波导弹对目标系统的破坏程度取决于其到目标的距离、目标的易损性、产生的功率大小和微波辐射的频率、脉冲宽度等因素。从杀伤机理上看，其利用电效应、热效应和生物效应等对各类目标实施软、硬杀伤。高功率微波通过前门（天线、传感器接口）和后门（电缆缝隙、结构耦合）进入敌方系统，干扰或损坏重要传感器，毁坏关键电子元器件。目前，高功率微波导弹主要通过电效应进行目标毁伤。其特点是作用迅速、可重复性强且附带损伤较低，适用于对信息化装备实施精确软杀伤。
近年来，美国进行了陆海空多平台的高功率微波武器研发与应用研究，包括相位器（PHASER）、战术高功率作战响应器（THOR）、高功率微波反电子增程型空军基地防空（CHIMERA）系统、雷神之锤（Mjölnir）系统、列奥尼达斯（LEONIDAS）系统、反电子设备高功率微波先进导弹项目（CHAMP）、高功率联合电磁非动能打击武器（HiJENKS）、墨菲斯（MORFIUS）无人机载高功率微波武器、郊狼-3（Coyote Block-3）无人机和车载毫米波主动拒止等。同时开展了大量的作战概念开发、样机研制和演示验证活动，大力推进高功率微波武器发展与部署应用。目前以美空军研究实验室的雷神之锤为代表的系统，已多次开展反无人机集群试验验证，展示了对多目标的非动能压制能力。同时，美陆军推进的Leonidas高功率微波武器系统已完成原型交付，并已部署至中东等地区开展实战环境测试。总体来看，美军高功率微波武器正由技术验证阶段向战术应用过渡。近年来，美军开展了多项高功率微波导弹研究，加速其实战化部署应用，这促进了美国高功率微波导弹的技术进一步成熟。美空军早在2018年便公布过高功率微波武器发展路线图，最终计划于2029年后研制出可装备第五代战斗机和无人机的高功率微波武器。
反电子系统高功率微波
先进导弹项目
CHAMP项目是美空军研究实验室据国防部要求，于2008年10月启动的高功率微波演示器研发项目，旨在演示和评估高功率微波导弹的作战能力。波音公司为项目主承商，负责提供载机和进行系统集成，以降低技术集成的风险和实现军事应用；项目关键的微波发生器则由Ktech公司研发；桑迪亚国家实验室负责为该项目提供脉冲功率系统。
美空军研究实验室2018年公布的
高功率微波武器发展路线图
研发历程。2009年，波音公司获得为期3年的联合能力技术演示项目，为CHAMP导弹提供高功率微波系统，这个系统要求能够承受导弹飞行中的严酷环境，并在实战环境下可靠工作。在完成地面测试和模拟飞行试验之后，CHAMP导弹分别于2011年和2012年进行了两次作战飞行试验。试验中，HPM载荷被安装在AGM-86巡航导弹上，成功攻击了预定目标。试验证明，CHAMP导弹具备自主导航、定向和释放高功率微波的能力，并能同时对多个目标和不同地点的目标发起进攻，且可对打击时间进行控制。2019年有媒体称，美空军研究实验室宣布已经有至少20枚该型导弹进入美国空军服役。2024年，英国《每日邮报》网站称美空军已悄悄部署CHAMP导弹。但据专家判断，美国应该尚未部署高功率微波导弹。
AGM-86空射巡航导弹
技术与性能分析。关于CHAMP导弹的技术性能参数，目前尚未有官方披露，相关细节仍处于保密状态。综合现有公开信息可知，该武器系统主要由搭载高功率微波装置的巡航导弹平台及配套控制设备组成。未来CHAMP或考虑采用联合空地防区外导弹等平台，以提升其作战灵活性，并可能逐步拓展至无人机及其他航空器平台的应用。系统中的高功率微波生成部分主要包括微波源与脉冲功率源两大模块。
CHAMP导弹
微波源方面，项目初期由专业从事定向能技术研发的Ktech公司承担主要研制工作。其在紧凑型脉冲功率领域具有长期积累，曾成功开发基于线性传输驱动技术的脉冲功率装置及高效磁控管。在承接CHAMP微波源研制任务后，该公司还开展了针对磁控管阴极性能提升的研究，旨在延长器件工作寿命并提高输出稳定性。目前该系统所使用的微波源为功率量级在吉瓦左右的磁控管装置。
脉冲功率源方面的研制由 桑迪亚 国家实验室负责。该机构提供了包括高电压紧凑型脉冲功率系统在内的关键硬件，并参与了系统测试与优化工作。其具体贡献涵盖多套Marx发生器系统的研制与交付，其中涉及用于工程开发、地面试验及飞行测试等多个版本。此外，实验室还成功实现了双脉冲Marx发生器的技术验证，并对脉冲功率源的绝缘结构进行了设计改进。
高功率联合电磁非动能打击
反电子系统高功率微波先进导弹项目结束后，为了进一步研究和发展高功率微波导弹，美空军和海军于2017年联合启动了为期5年的高功率联合电磁非动能打击武器（HiJENKS）项目。该项目由美空军研究实验室定向能部牵头，旨在通过减小设备尺寸和重量，并增加通用性来解决CHAMP作战应用问题。该项目有四个主要研究目标：一是让单枚导弹具备多目标打击能力；二是降低附带损伤；三是打造适应空军和海军作战应用的高功率微波载荷；四是完成机载平台多任务、多目标高功率微波载荷平台集成和实弹演示验证。
HiJENKS作战应用示意图
研究内容。HiJENKS项目主要包括系统研究与作战应用两个子项目。系统研究子项目内容包括：研制扩展电磁毁伤效应的高功率微波载荷；进行高功率微波载荷机载平台集成及多平台适应性研究；进行相关靶场设施建设，并开展动态演示和高功率微波载荷多目标电磁打击试验；交付两套有效载荷舱，供海、空军进行静态试验和计算机模拟动态飞行试验；完成高功率微波载荷集成，并进行多次功能性演示验证试验、系统试验以及环境试验、振动与冲击试验、电磁兼容试验、武器有效性测试；最后验证高功率微波载荷的有效辐射功率、每次攻击微波脉冲数量、攻击次数、电子设备毁伤效果等性能指标。
作战应用子项目主要进行HiJENKS有效载荷系统集成任务规划软件和控制系统的开发，即增强HiJENKS载荷在新空基平台上的稳定性，并提升在作战使用场景下的任务规划能力，之后进行相关软件和硬件架构的验证和认证。HiJENKS项目通过风险降低研究、作战应用分析和系统环境试验，实现了成本的降低。2022年7月，HiJENKS在加利福尼亚“中国湖”海军航空武器站顺利完成最终能力评估。在后期的地面试验中，进行了多次打击试验，验证了作战性能。
技术与性能分析。HiJENKS武器系统性能指标属于高度保密内容，但可以对其性能特征进行初步分析。该项目的研究成果是一种多脉冲高功率微波载荷，通过分析可用技术、技术成熟度、技术适应性，发展高功率共形天线、先进高功率射频源、高能脉冲功率组件、用于高压大功率电子系统的先进结构和电磁材料等。
该项目改进了预测模型以支持系统任务规划研究，并进行了射频天线输出、射频传播及其与复杂外形目标交互的建模与仿真，以确定有效毁伤目标的关键脉冲功率和射频组件指标，并降低HiJENKS系统尺寸、质量和功耗。
有效载荷尺寸更轻小。该项目研制的强电磁脉冲战斗部，采用爆炸电磁发生器。其主储能器的质量和功率、产生的电磁脉冲功率目前尚不清楚，但其尺寸和质量有所减小，环境适应性显著改善。同时主要性能指标高于此前的CHAMP项目，可以发射更强的电磁脉冲。新的装载平台AGM-158系列导弹高约45厘米、宽约55厘米，可携带约450千克的有效载荷，而此前装载CHAMP载荷的AGM-86空射巡航导弹弹径约为63厘米、最大可携带约1360千克的有效载荷。此外，由于HiJENKS系统对平台适配要求较低，其有效载荷有望集成于无人机等轻型平台。
低成本电磁脉冲成形开关。该项目配套研制了新的低成本兆瓦级等离子开关，以实现快速高功率电磁脉冲成形，该装置重量小于22.8千克，体积小于0.5立方米，关断时间小于10纳秒，可通过组合多个开关获得所需的高功率电磁脉冲波形，并于2021年完成了L/S波段8兆瓦功率的电磁脉冲成形演示试验，技术成熟度达到6级。
技术发展重点
高功率微波导弹武器的关键技术包括：高能密度储能技术、磁通压缩技术、高功率开关技术、大功率天线技术和高功率微波产生技术等。经过多年的技术发展，美国在高功率微波领域的技术储备使其具备了研发多脉冲、大功率微波导弹的能力。
在高功率微波导弹演示器成功完成系统集成和飞行演示后，美军正进一步加强高功率微波导弹作战效能研究，深化目标毁伤机理及作战效果的研究，降低武器体积、质量，提高与平台的适配性，以期全面提升电磁脉冲武器战场实用化水平。
目前重点布局的技术方向有五个。一是脉冲功率源技术。重点研究高峰值功率脉冲波形，缩短上升沿时间，提高单脉冲能量和脉冲重复频率，并优化输出频谱特性。二是微波与毫米波能量源技术。发展紧凑型、高储能、高功率微波及毫米波辐射源，综合优化工作频率、峰值功率、脉冲重复频率和脉冲宽度。三是高性能辐射天线技术。即通过优化天线设计，满足下一代高功率微波/射频（HPM/RF）系统要求。提高天线增益和方向性以扩大有效作用距离，同时降低天线孔径尺寸和系统质量，提升平台适配能力、机动性以及精确指向与控制能力。四是高功率微波与电磁脉冲效应建模与仿真技术。重点开展电磁耦合机理与目标毁伤效应研究，构建复杂电子系统在强电磁环境下的多尺度耦合模型，精准预测目标等效耦合截面。开展毁伤效果仿真，评估不同作用条件下的毁伤概率与系统作战效能。五是系统集成与平台适配技术。重点解决微波载荷的小型化、模块化与抗干扰设计问题，实现其在巡航导弹、无人机、小型陆基机动和舰载平台上的高效集成，并提升系统的环境适应性与作战可靠性。
对未来战场的影响
通过多年的研究，美军已成功地实现了高功率微波载荷与导弹平台的集成，初步解决了脉冲功率装置的小型化、高功率微波天线设计、紧凑型高功率微波源以及导弹的自防护等关键问题。尽管其实战化应用仍需解决一系列问题，但其实战化部署完成后，将对未来战场作战产生重大影响。
可实施区域电磁压制，具有极强瘫毁能力。作战中，美军高功率微波导弹可在目标上空待机盘旋，毁伤对手战区重要目标与区域电子设备，包括对手战区各类作战平台与精确制导武器、侦察监视情报系统、指挥控制通信系统、军事信息网络的电子设备。还能远程奔袭抵近对手纵深区域，毁伤对手国家重要政治、经济中心的计算机网络，毁伤卫星广播电视信号转发节点和无线通信网络节点，这不仅可以严重瘫痪对手作战能力，还能影响民众心理和生产生活。
高功率微波导弹具有强瘫痪能力
改变传统防空作战样式，给防御方带来巨大威胁。美军对高功率微波导弹寄予厚望，在于其可以颠覆性改变未来战争攻防格局。在实施防空压制作战时，将首先运用高功率微波导弹对先验信息特征少的多个目标进行区域覆盖打击。高功率微波导弹可远距离、多次发射强电磁脉冲打击目标。突防后将扰乱、降级、毁伤对手防空反导关键指挥通信与雷达设备，并可协同其他精确火力打击对方要害目标、破袭对手防御作战体系。
将成为未来网络电磁对抗的利器。高功率微波导弹通过对功率、频谱及作用方式的精确调控，实施网络电磁对抗与非动能打击。依托隐身化设计、低空与超低空突防能力以及复杂航路规划，可有效规避和突破敌方防空与预警体系，深入纵深区域，对电力系统、通信系统及公共交通等关键基础设施实施电磁压制与功能毁伤。以精确可控的电磁干扰与高功率注入手段，对网络电子设备实施物理层网电攻击，破坏其信息处理与传输能力。还可通过地下工事的通风口、电缆、进排水管等路径的耦合，摧毁或干扰地下电子设备，使地下指挥控制、通信等电子系统陷于瘫痪、失能状态。
结 语
信息化、智能化战争对微电子器件、电子设备、计算机和通信网络系统的依赖程度与日俱增。高功率微波导弹兼具远程导弹持续飞行、大航程和高功率微波武器高效非接触毁伤优势，正在重塑信息化战场的攻防边界。其发展一直以来备受美军重视，被视为“改变战争规则”的武器。随着美军高功率微波导弹技术的成熟，高功率微波导弹的研发攻防已演变为各国抢占未来“制电磁权”的战略焦点。
免责声明：本文转自军事文摘，原作者兰晓宸、朱爱平。文章内容系原作者个人观点，本公众号编译/转载仅为分享、传达不同观点，如有任何异议，欢迎联系我们！
转自丨军事文摘
作者丨兰晓宸、朱爱平
研究所简介
国际技术经济研究所（IITE）成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构，主要职能是研究我国经济、科技社会发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题，跟踪和分析世界科技、经济发展态势，为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号，致力于向公众传递前沿技术资讯和科技创新洞见。
地址：北京市海淀区小南庄20号楼A座
电话：010-82635522
微信：iite_er
热门跟贴