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(探秘)神秘的美軍CHAMP技術是啥?一起來探秘

為在新的一輪大國軍事競爭中取得絕對優勢地位,美國於2014年推出以「創新驅動」為核心的第三次「抵消戰略」。其重點是通過發展新的軍事技術和作戰概念以改變遊戲規則和未來戰局,保證美軍在未來幾十年內與主要對手的新一輪軍事競爭中保持絕對優勢,主要針對中俄等國日益提升的軍事能力,特別是所謂的「反介入/區域拒止」能力。在美國第三次「抵消戰略」中,把高功率微波武器技術列為要重點發展的顛覆性技術之一。

根據目前的公開資料來看,美國陸續發展了多種高功率微波武器樣機系統,如反電子系統高功率微波先進導彈計劃(CHAMP),用於反恐作戰的主動拒止系統,用於機場防禦的「警惕之鷹」系統,用於反無人機的Phaser高功率微波反無人機系統等。

在眾多的系統中,CHAMP系統能夠實現美國破壞敵方「反介入/區域拒止」的目標。CHAMP系統是一種基於巡航導彈的高功率微波武器系統,由於巡航導彈具有精度高、射程遠、突防能力強的特點,CHAMP系統的出現對於奪取戰場內的制電磁權,以及對重要戰略目標進行先遣電磁打擊都具有重要意義。

基本情況

CHAMP是一項聯合概念技術演示計劃,由美國太平洋司令部提出需求,美國空軍研究實驗室牽頭。項目於2008年10月啟動招標,其目標是研發、試驗、演示多脈衝、多目標機載高功率微波演示平台,且具有非動力、低附帶損害的性能,能夠降級、破壞或者毀壞電子系統。2009年4月27日,波音公司獲得價值3800萬美元的合同,並作為主承包商負責機載平台和系統集成,Ktech公司作為主要分包商負責高功率微波源,聖地亞國家實驗室主要負責脈衝功率系統。

按照合同要求,承包商需要研發一種能夠集成至機載平台的緊湊型高功率微波有效載荷,並且生產5套機載演示樣機,其中1個用於運輸、控制和引信的飛行試驗演示,未集成高功率微波源,其他4個集成高功率微波源的機載樣機用于飛行試驗、演示、高功率微波效應試驗。在這4個高功率微波樣機中,1個用於地面試驗,2個用于飛行試驗,另1個作為飛行試驗的備份。

2011年9月,波音公司公布CHAMP項目在猶他試驗訓練基地完成了首次飛行試驗。此次試驗中高功率微波系統未被激活,但是導彈定位了多個模擬目標及坐標,確定導彈飛行過程可控,高功率微波系統的發射時機可控。

2012年10月16日,CHAMP再次在猶他試驗訓練靶場進行了一次飛行試驗。CHAMP按照既定路線,在猶他沙漠低空飛行1個小時,在沙漠上空自毀之前使7個不同目標中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,此次試驗取得了巨大的成功。與傳統的動能武器(如導彈、炸彈)不同,CHAMP是在目標上空飛過,而不是摧毀目標。

發展趨勢

2013年2月-4月間,在美國空軍召開的定向能研究與發展評估相關問題研討會上,來自美國海軍、陸軍、國防秘書辦公室的代表和多個單位的定向能武器專家都給予CHAMP項目很高的評價。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,並支持已經提議的32枚CHAMP的快速採辦項目,在未來10年增加全壽命成本預算和合同上後勤保障,支持空中戰鬥司令部的後續CHAMP及其他高功率微波項目。

根據美國國防部公布的空軍高功率微波武器發展規劃,可以管窺2005年-2025年投擲型電磁脈衝彈的發展遠景。2005年-2015年,重點發展機載小型化反電子高功率微波武器,打擊對象是對方的防空系統;2015年-2020年,主要研究可大面積拋撒的高功率微波彈藥;到2025年,將研製出大型戰機機載可遠距離、較大範圍、攻擊多目標的反電子高功率微波武器。

綜合分析來看,自2009年至今,此計劃正處於第一階段,美國空軍已推出了CHAMP計劃。第二階段的目標是,CHAMP計劃未來配備至F-35上,有助於避免F-35被敵方無源雷達系統跟蹤。

資料顯示,2016年,美國實現了常規空射巡航導彈級二代高功率微波武器的設計、開發,並試驗了多炮多目標高功率微波巡航導彈;2024年左右,將實現聯合空地防區外導彈-增程型高功率微波武器,主要是優化波形,提高有效性和源的效能,降低源的尺寸、重量和功耗;2029年左右,將高功率微波武器集成至第五代機或無人機,建立高功率電磁科學技術學科。

系統組成

目前,關於CHAMP的各項技術指標均屬於保密範疇,無論是美國空軍、波音公司,還是雷聲公司都不會透露該項目的技術細節。綜合目前能夠收集到的公開資料,一般認為CHAMP武器系統主要包括巡航導彈載荷平台與高功率微波系統以及武器相關的控制器件。

目前,CHAMP載荷平台使用的是波音公司的AGM-86常規空射型巡航導彈。下一步有可能集成到聯合空地防區外導彈上以獲得更大的作戰效能,未來有可能會逐步部署到無人機、飛機等作戰平台。

高功率微波系統主要包括微波源、脈衝功率源等。

微波源 2008年美國空軍招標時,微波源主要是由位於新墨西哥州阿爾伯克基一家重要的定向能武器技術研發企業Ktech公司承研。雷聲Ktech公司成立於1971年,在緊湊型脈衝功率研究方面成績斐然,研發了稱之為「線性傳輸驅動技術」的緊湊型脈衝功率源、高效的磁控管等。

Ktech公司以研究高效的磁控管技術而出名,在2009年5月承擔CHAMP項目的高功率微波源研製后,7月又申請了由美國空軍資助的用於高功率、長脈衝、長壽命磁控管的非熱電陰極小型企業創新研究計劃,為CHAMP計劃進一步改進磁控管的陰極性能。美國的WND網站與PESWiki網站均報道,在CHAMP計劃中使用的高功率微波源是Ktech公司的磁控管,功率約1吉瓦左右。

脈衝功率源 脈衝功率源由位於新墨西哥州阿爾伯克基的美國能源部聖地亞國家實驗室承研,主要為CHAMP計劃提供硬體和技術建議。硬體包括高電壓、大電流、高功率、緊湊型脈衝功率系統,此外還協助完成脈衝功率源的研發和外場測試。主要包括為CHAMP計劃開發和交付5個不同Marx系統(2個工程開發系統、1個地面測試系統和2個飛行系統);首次研發成功雙脈衝Marx系統並進行演示驗證;改善脈衝功率源絕緣體的設計優化。巧合的是,聖地亞國家實驗室與雷聲Ktech公司都在新墨西哥州阿爾伯克基,且二者在脈衝功率研究方面多有合作,如Cygnus的研製等,且Ktech公司在研究緊湊型脈衝功率系統方面具有技術優勢,有理由相信Ktech公司在CHAMP項目的脈衝功率源研製方面也做了大量工作。

CHAMP武器性能分析

由於受巡航導彈平台的限制,CHAMP計劃首次成功地實現了高功率微波技術與航空飛行器技術的完美結合,特別是首次解決了脈衝功率裝置的小型化、高功率微波天線設計、緊湊型高功率微波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,將會對航母戰鬥群、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路、通信網路、電力網路、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範使用或電磁兼容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訊與雷達系統實施電磁打擊,可為後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的潛在威脅。

第一,航母戰鬥群。一般來講,航母戰鬥群的防禦範圍約在500千米左右,而巡航導彈的作戰半徑可達到數千千米,且巡航導彈雷達散射面小,突防能力強,利用CHAMP對分佈在20千米範圍內的航母戰鬥群進行電磁攻擊,可對其指揮控制與雷達系統進行干擾破壞,為後續的火力打擊贏得戰略時間。

第二,地面衛星指揮通訊與預警雷達陣地。地面衛星指揮通訊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後端的計算機處理系統組成,且分佈存在數千米的範圍內。憑藉巡航導彈的突防能力進入作戰範圍后,通過CHAMP的多次不連續電磁打擊,可對一定範圍內的衛星接收站與預警雷達形成干擾,嚴重時會對後台的網路及計算機構成干擾,造成網路阻塞、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,從而為後續的打擊提供戰略時機。

由於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SuperCHAMP計劃。其近期目標是在作戰相關範圍內拓展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,利用其他平台從更遠的距離處實施網路戰效應和電子戰效應。如對目標實施多脈衝作用,並提高輻射效率等。未來CHAMP的運載平台也可為巡航導彈或無人機,可以工作於程式控制自主飛行或遙控飛行模式來對目標電子系統進行攻擊,未來發展趨勢是開發一種可回收、可反覆使用的系統。

結 語

美國國防部從2014年底開始推行第三次「抵消戰略」,其目的是確保對中俄等競爭對手的懾止和制勝能力。美軍認為其主要競爭對手的一體化防空系統對其現役空中裝備威脅極大,即使是B-2隱身轟炸機,2020年左右也將在「反介入/區域拒止」環境中面臨生存威脅。在此背景下,CHAMP技術對美國的全新作戰概念有著重要的戰略價值和實戰意義。

首先,CHAMP技術擁有巨大的實戰價值,能夠對電子信息系統造成擾亂、降級等效應,通過實施突防可影響一定範圍內的關鍵指揮通訊與雷達設施的作戰效能,從而為後續進攻提供戰略作戰時機,這種作戰模式對一體化防空體系形成了巨大的挑戰。

其次,CHAMP技術在現代戰爭環境下具有高效費比的作戰優勢,並且已達到較高的技術成熟度,有望在一段時間內轉化為戰鬥力。在美國國防預算受限的背景下,美軍無法通過高端裝備大規模的更新換代來解決問題,必須尋求更為經濟有效的途徑。而CHAMP作為一種低成本、高效能的裝備,有潛力實現在強對抗環境中對強敵形成壓倒性軍事優勢。

綜上所述,CHAMP技術是一項擁有改變戰爭遊戲規則能力的技術,加之其效費比高、技術成熟度高的優勢,使它成為了美國重點發展的一項顛覆性武器技術,也必將對未來戰爭模式帶來巨大的影響。

本文經《軍事文摘》授權轉載 2017年6月刊

責任編輯:彭振忠



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