国外对高功率电磁脉冲发生技术进行了大量研究[1-13]。美Sandia国家实验室在1983年成功试验了一种爆炸磁通压缩器,可产生的磁能脉冲能量已高达18 MJ。Lawrence Livermore国家实验室也曾制造出可产生1.2 ~1.6×107 A脉冲,上升时间约500ns,有效功率4×1012 W的高能炸药脉冲发生装置。美国能源部核武器研究所正在研制一种可产生宽频带的高功率微波的新式空投高功率爆磁压缩式微波炸弹,该项目是战略防御计划(SDI)的组成部分。波音公司也已研制出一种用来破坏敌方武器上的电子设备的高功率微波炸弹。29459
图1.1 美国利用多级爆炸磁能量压缩器制成的MK84HPM炸弹
国外HPMW正向高功率、小型化、高重复频率和微波频率可调方向进行发展[1-13]。据报,美国正研制一种小型并可重复使用的微波武器,用于装备以诺斯罗普•格鲁曼公司的X-47或波音公司的X-45为基础发展的隐身无人战斗机,攻击那些电子系统易受破坏的目标。它们也被看作是由诺斯罗普•格鲁曼公司和洛克希德•马丁公司正在共同设计的UCAR无人直升机在未来所将搭载的载荷。此外,英国正在开展“新奇航空概念作战无人机”项目,旨在研究一种新概念的远程攻击机,布置新奇的任务载荷,包括小型电磁脉冲武器。MBDA公司、塞莱克斯•伽利略/英国GKN宇航公司组成了“黑色阴影”工业团队,也进行了把高功率微波装置搭载于无人驾驶系统或巡航导弹的试验。论文网
1.2.2 高功率电磁脉冲辐射技术
在电磁脉冲辐射技术方面,美国由Phillips实验室牵头,制定了全球性的研究计划[54]。研制的H3超宽带源,使用Brewster角窗的TEM喇叭,在轴线上4.5m处产生了强度为60kV/m的电场,在8Ω的负载上产生了峰值功率约43GW、上升沿130ps、脉冲宽度300ps、重复频率为2kHz的窄脉冲;另一项实验中使用使用了直径4m的抛物面作为天线辐射部分,在305m处产生了强度为4.6kV/m的电场。Power Spectra公司利用800 个BASSTM光导开关和天线阵列,发生了上升沿1ns、辐射功率1GW、重复频率10kHz的脉冲,离天线12m处的场强幅值可以达到180kV/m[54]。美国Sandia实验室在50Ω负载上产生了240kV,脉冲宽度2ns,前沿250ps的脉冲,实验中使用的辐射天线为TEM喇叭天线[54]。
1.2 H3超宽带源
俄罗斯 [54]大电流电子学研究所(IHCE)研制出一种脉冲宽度0.5ns的电磁辐射系统,其辐射部分是一个2×2个单元的天线阵,采用4个通道功率分配器进行激励,共16个单元,产生了GW级的超宽带辐射,验证了低波阻抗发生器激励多单元阵列天线实现的可能性。该单位同时还研制出了相似的脉宽1ns和2ns的高功率电磁脉冲发生及辐射系统,据报其能量效率接近90%。
1.3 IHCE研制的电磁脉冲辐射器
我国近年来也不断重视电磁脉冲发生技术以及其辐射天线的研究,但整体水平与美俄相比还有较大差距。西北核技术研究所研制了一套新型HPM 短脉冲雷达,以强流电子束加速器作为泵浦源,相对论返波管作为微波源,其主要指标为:X波段输出功率峰值为100~1200 MW,脉冲宽度5~25ns,重复频率50~200 Hz[54]。1994年,中物院应用电子学研究所利用感应直线加速器产生的33 MW、15k A、90ns的电子束,结合4 m长新型双向聚焦的线极化电磁铁摇摆器,成功进行了自由电子激光放大器实验,获得140 MW 的峰值功率,频率为34.5 GHz[54]。国防科技大学设计了一种加脊TEM喇叭天线,采用L36型同轴接口,以使天线能够在承受高功率条件,相关仿真结果表明,该天线可以在一百多兆赫到几吉赫的频率范围内得到小于2的电压驻波比,可较好地对电磁脉冲进行辐射[54]。
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