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第34章 高新科技武器(12)

激光导引的基本原理是,利用激光在低压气体中电离出一条通道,把高能电子束脉冲射进这个通道,使其在通道内传播。由于高能电子脉冲射进激光电离产生的等离子体通道时,会立即引起急剧的空间电荷排斥作用,将附着于等离子体不牢的电子驱逐出通道,从而形成一个离子芯体。利用这个离子芯体的静电吸引力来导引高能电子束,从而消除空间电荷和地球磁场对电子束引起的偏离。

激光导引电子束武器对目标的毁伤需要通过一定距离的传输后,在目标上沉积一定量的能量。要摧毁导弹弹头,电子束的动能必须达到一百兆电子伏特的量级。一般来说,每个脉冲在10平方厘米的面积上需要传给目标1兆焦耳的能量。

100兆电子伏特的电子几乎在任何材料中都能空透30克/平方厘米~50克/平方厘米。所以单位质量的能量沉积将是1千焦耳/克的量级。如果传输1000千米以上,要求的束动能必须达到几百电子伏特的量级。

要达到以上能量要求,就必须采用加速器对电子进行加速。美国劳伦茨·利拂莫尔国家实验室研制的感应式直线加速器,便是一种较为成功的高能电子加速器,这种加速器虽然能够达到技术要求,但是其体积和重量过大,难以适应电子束武器的作战要求。后来该实验室通过艰苦的研究和对感应式直线加速器的不断改进,最后采用激光导引技术取代过去的磁聚集导引系统,这样便简化了加速器的结构,取消了螺线管状磁铁或导引磁铁,从而标志着现代加速器设计上的一场革命性的变革,也推动电子束武器的发展向前迈出了一大步。此外,人们还在积极研究电子感应加速器、射频直线加速器作为高能电子束加速器的可能性。

由于采用了激光导引技术,对于电子束的控制也变得容易得多了。由于高能电子束在激光产生的电离通道中传输,因此只要能够粗略地控制电子束进入精确瞄准的激光电离通道,就能够实现精确的电子束的控制。

7.发展前途广阔的中性粒子束武器

如果粒子束武器发射的粒子束流是不带电的中性粒子,该粒子束武器就是中性粒子束武器。由于高能中性粒子束与物质的相互作用非常激烈,因而无法在大气层中传输,因此中性粒子束武器只适于部署在太空。

中性粒子束武器同高能带电粒子束武器相比,最大的优点便是它不受地磁场的影响,可以直线传输,只要有足够的能量就能穿透很厚的目标,因此,中性粒子束武器是一种极有发展前途的粒子束武器。

中性粒子束武器有很高的技术指标,特别是对粒子束的电流和束的发散度有极度的要求。前者保障粒子束作用强度的指标,而后者是保障其在传输过程中保持束的集中的重要指标。一般地说,高能中性粒子束武器破坏目标结构,束的发散度应保持在0.75微弧度~1.5微弧度内;应在几百兆电子伏特下输出1库仑的等价电荷。综合各种文献,高能中性粒子束武器达到杀伤破坏目标的能量要求是:破坏目标的结构,如使目标材料汽化,要求在目标上沉积l焦耳/克~10焦耳/克;使电子器件失寻,要求在目标上沉积0.01焦耳/克-1焦耳/克。

当然,对于不同的粒子束,不同的破坏要求,不同的射程等,对能量、发散度等的要求也不相同。对于束能量为100兆电子伏特一400兆电子伏特的氢原子束来说,对目标的穿透深度可达10焦耳/克~100焦耳/克,其入射的能量密度应为5千焦耳/平方厘米。假设在目标上粒子束的扩散尺度为1米左右,那么要求束的总能量应接近50兆焦耳。如果射程1000千米,在目标上发散度为l米左右,那么要求束的发散角应在1微弧内。如果高能粒子束用于中段识别,则束的总能量要求可减少10倍~1000倍。

然而,要达到上述要求也决非易事,像束的发散角、入射能量密度以及束的总能量等,将涉及一系列相当复杂的技术问题,包括束的产生、加速、扩展和控制,束的中性化、束的方向检测等。

第七节“战地幽灵“隐形武器

1.超低空作战的隐形飞机

隐身飞机的“隐身”只是借喻,而并非是指飞机在目视距离内不被发现。

它是根据探测飞机的各种探测系统的工作原理和性能,利用各种技术手段减弱雷达反射波、红外辐射、本身电磁波辐射等特征信息,使飞机不易被雷达或红外探测系统发现。综合各国隐身飞机的设计情况,其采用的隐形技术途径主要有:(1)降低飞机的雷达散射截面积;(2)降低飞机的红外辐射特征;(3)降低飞机的电磁辐射特征;(4)控制飞机的可见光目视信息特征;(5)降低飞机噪声特征等。所以,要达到飞机隐身的目的,必须综合运用前面介绍的反雷达、反红外、反电子、反可见光、反声波探测等各种隐形技术。

目前,已研制成功的隐身飞机,主要有SR一71隐身高空侦察机、B一1B隐身战略轰炸机、B一2隐身战略轰炸机和F一117A隐身战斗轰炸机等。其中B一2和F一117A两种飞机隐身性能最好。

B一2型隐身战略轰炸机。美国第1架B一2型隐身战略轰炸机,是1988年研制成功并出厂的。机身长约21米,翼展达52.4米,高5.18米,起飞重量约为136.8吨,可载25吨重的核弹或常规炸弹,巡航时速970公里,中途不加油,作战半径8045公里。该机于1989年上半年首次公开试飞。按1988年的美元价格计算单机造价为5亿美元,至1995年估计将达8.5亿美元。美空军原计划采购134架,总计700亿美元。第1个B一2隐身战略轰炸机联队将在美国中部的密苏里州怀特曼空军基地组建,编制34架。该型飞机采用的隐形技术措施主要有:

(1)独特的隐身外形设计。整机形似一个巨大的三角飞镖,无尾翼,飞机表面涂成暗蓝灰色,由复杂圆弧曲线构成,飞机正面呈V字形,外部曲线圆滑,后面为不规则的锯齿形。机身可向全方位散射电磁波,以减弱雷达散射截面积。驾驶舱在正前方,装有宽阔的曲面挡风玻璃,玻璃倾斜度较大,可为驾驶员提供较宽阔的视野。

(2)良好的隐身结构设计。该机将发动机、油箱、进气口及部分武器挂架安装在机体内。宽大的机翼内可装大量燃料以增大航程。4台F—113一CD一100S型发动机,无加力燃烧室,并置于机翼上面。机内装备的推力转向/反向二元喷管及其他新型设备。发动机装有调速冷却系统和具有吸热能力的析流器,机内采用多项热辐射控制措施,将发动机产生的热量大多消化在机体内部。

(3)广泛使用隐身材料。机体外壳全部采用重量轻、强度大、钢度高的隐身复合和聚合材料,如高级玻璃纤维钢板等。新型隐身材料用量约占飞机结构材料总重量的40%左右,具有较强的吸波性能。(4)具有超低空飞行能力。该机可进行超低空和中、高空作战,作战高度在1000~15000米之间,在超低空飞行时可降低雷达发现概率。由于该型机采用了上述隐形技术,其隐身性能有较大提高。

例如,其雷达散射截面积只有0.3平方米,比B一52轰炸机的100平方米和B一1B隐身轰炸机的l平方米都有大幅度减小,如果雷达对B一52轰炸机的发现距离为100公里,那么对B一2隐身轰炸机的发现距离只有23公里。美空军参谋长曾声称B一2隐身轰炸机将主要用于空袭前苏联腹地的高级地下指挥所和洲际弹道导弹基地等硬目标,重点打击前苏联的SS一24和SS一25机动弹道导弹基地。

美国自1978年正式开始研制F—117A隐身战斗轰炸机,1981年6月首次试飞,1988年11月10日首次公开露面,已装备52架,该机身长7.9米,翼展11.6米,机高4.9米,全重约18吨,其中机载武器装备约0.8吨,以亚音速飞行,单机造价约1.1亿美元。该型机采用的隐形技术措施主要有:

(1)隐身外形设计。整体呈椭圆尖塔形,外形下视图呈楔状。机体呈多面体,由多个用隐形复合材料制成的小平面构成,具有吸收雷达波和抗热能力。机身表面涂有吸波涂料。机翼和机身的结合部没有明显界线,呈光滑的弧面形状,机翼采用后掠翼,其前缘是机身前缘线的延伸。采用倾斜式双垂尾翼。

(2)隐形结构设计。采用404型涡轮发动机。内舱很小,仅能容纳1名驾驶员、2台发动机和起落架,没有外挂武器。机内不装载大功率有源传感器,以降低机内的电磁辐射和热辐射。

(3)隐形进气口和排气口的设计。发动机进气口在飞机背部,稍后于座舱,并设有吸波挡板。发动机喷管呈扁形并顺机身向侧后延伸,热量通过喷管迅速消耗。喷口位于尾翼前方并使用吸波挡板,喷流绕过后机身,以利于降低雷达散射截面积和自身红外辐射。

(4)飞机尾翼有翼缝,可吸收冷空气,降低红外辐射。

(5)该机突防时,可进行超低空飞行,利用地形屏障,避开敌方地面预警雷达。

采用上述隐形技术后,F一117A型机具有较好的隐身性能。例如,其雷达散射截面积仅为0.1平方米,比F一15战斗机的10平方米下降2个数量级,从而使雷达发现距离缩短68%。

2.突防攻击能力强劲的隐形导弹

在研制隐身飞机的同时,各种巡航导弹、战术乃至洲际弹道导弹的隐形技术也在加紧研究。研制隐身导弹的目的是降低其可探测概率,进而减小其被拦截概率以增强突防攻击能力。飞机的各种隐形技术大都可用来研制隐身导弹。近年来美国已研制成功的隐身导弹主要有AGM一86B型和AGM一129型隐身战略巡航导弹、AGM一137型和MGM一137型隐身战术导弹等。

AGM一86B型隐身巡航导弹是一种空中发射的战略巡航导弹,由美国波音公司研制,于1983年正式投产。因其隐身措施不彻底,在其投产的同时,美空军即开始研制下一代隐身巡航导弹。

AGM一129型隐身战略巡航导弹,是美国通用公司从1983年4月开始按先进巡航导弹(ACM)计划研制的。1989年3月1日,美国空军公布了其在B一52H战略轰炸机上试验的照片。为达隐身目的,该导弹采用了有源冷却装置、红外抑制器和二元喷管等红外隐形技术;两个全动式腹部方向舵面和翼面均用全复合材料制成,以减小雷达散射截面积;制导系统大体上与AGM一86B型采用的地形轮廓匹配系统相同,但用激光雷达取代了雷达高度表,由于激光波束比电磁波束更细,所以被敌发现的可能性显著减少,且因分辨率高而提高了命中精度。由于部件制造困难和质量管理不善等因素,该型导弹研制进度有所推迟。其生产数量尚未最后确定,美军打算订购1300枚以上,首先装备B一52G和B一52H各95架,此后也将装备B一1B隐身轰炸机。B一2隐身轰炸机也装备这种巡航导弹和“联合直接攻击弹药”。

AGM一137型和MGMl37型隐身战术导弹。美国防部1991年6月披露,美军已研制成功一种“三军共用的远程攻击导弹”。该型导弹分为机载AGM一137型和地面发射MGM一137型,射程分别为600和500公里,可装载常规弹头或核弹头,全重约1000公斤,分别由空、海军各型作战飞机携载和陆军多管火箭炮发射。据报道,该型导弹广泛采用了隐形技术以及精确制导等最新技术,以亚音速飞行,其隐身性能比任何其他隐身导弹都好,即使在寻的飞行时,也不易被敌方雷达发现,能有效地突破敌防空系统。同时,该型号导弹作为常规武器使用时,有单弹头和多弹头两种,单弹头穿透力强,能有效摧毁机场跑道、地下机库、地下指挥所、防空武器系统和舰船、飞机等;多弹头母舱可在目标区上空散射子弹头,分别打击运动中的坦克、车辆等固定或活动目标。