论电磁发射开启电磁武器时代

2010-06-23王莹

电气技术 2010年1期

王莹

电磁发射技术专业委员会主任委员

1 引言

众所周知，是科学（第一生产力）促使人类社会进步发展的；而科学技术由简到繁、由浅入深，是由于人类发现、创新的结果。但就其科学原理和发展规律而言，它们是客观存在的，人类是不能创造的，只能由聪明人发现和总结提出来。爱因斯坦说得好：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许只是一个数学上或实验上的技能而已；而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”

我先前从时间和新旧概念上，提出每个阶段皆有那个阶段自己的当代“新概念武器”，这只是告诉人们每个阶段都孕育有牵动兵器科学发展的“火车头”—各类新概念武器。在建立新概念武器理论体系[1]的过程中，我发现几乎所有武器都是“能量变换器”，因而应从能量角度科学地分析武器实质。由简到繁，人类经历了机械能型武器（冷兵器）、化学能型武器（火器）和核能武器时代后，现在已经进入武器发展的第四代——电磁（能）武器时代。

从兵器科学发展的必然，揭示“电磁武器”时代到来的兵器科学发展规律，绝不是哗众取宠或想惊世骇俗，这只是遵从科学发展规律的发现和揭示，是有着重要意义的，此举可以建立完善的兵器科学理论体系，给世人指出兵器科学发展方向和规律，促进人类遵从兵器科学技术的发展而前进。强调电磁发射的引领作用，是告知人们研究电磁发射的重要性。

2 以能量说武器

《辞海》说武器就是兵器。从“短兵相接”可见，中国古代把兵器简称为“兵”。随着武器的进步，其定义也随着发展和完善。最早的定义是：用来杀伤或杀死敌人的器械；较后定义为：武器是直接用于杀伤敌人有生力量和破坏敌方设施的器械和装备；现在的武器定义应当是——武器是用来损害敌人战斗能力的各种有效攻击装备和攻击手段，包括用能量变换技术、使用（电）脉冲功率技术、使用生物工程技术、使用信息智能技术和使用其他科学技术攻击敌方的一切手段；分为致命（硬杀伤）和非致命（软杀伤）两大类型。

综而观之，武器的历史是伴随人类使用能量进步而发展的历史。

2.1 机械能武器时代

人类经过漫长的原始社会生产和与动物搏斗自卫及受猎，学会制造实用工具（简单武器），如棍棒、石斧；进而到奴隶社会后期有冶铁技术，出现刀、叉、剑、戟和长矛、弓弩、抛石机等兵器。他们均由人用肌肉拉伸储存机械（势）能而杀伤野兽或敌人的。由于机械能简易且储能密度极低，使得这类冷兵器杀伤力和杀伤效能甚低。

2.2 化学能武器时代

经历几千乃至上万年，直到封建社会后期的中国宋朝发明了火药，到元朝经阿拉伯传到欧洲，使人类进入了火器时代。由于火药储能密度较高（例如炸药 4～5MJ/kg），又其爆炸力强大，特别适合作为毁伤性武器。例如枪、炮、地雷、火箭武器等一直使用到今天，功不可没；但尚不能满足人类对武器的更高要求，人类总想用杀伤力更强大的武器取代之。

图1 三种典型冷兵器

图2 两种典型化学能武器

2.3 核（能）武器时代

人类为战争，总是首先采用刚出现的先进的科学技术制造武器。当核反应释放巨大能量的概念刚被发现并开始实验时，首先用其重核裂变反应释能原理做成原子弹，用其轻核聚变反应释能做成氢弹，乃至用中子反应做成中子弹，统称核武器，并在二战后期（1945年8月）在日本广岛和长崎第一次投下了原子弹。但后来签约，削减和禁试；最近美国又提议彻底销毁和禁止使用这种大规模杀伤性武器。于是人们开始核武器小型化和其他新概念武器的研究，特别注意具有软杀伤的电磁武器的研究。核武器具有冲击波、光辐射热效应、核辐射和电磁脉冲杀伤效应，但以冲击波（动能）为主。

2.4 电磁（能）武器时代

简言之，所谓电磁武器，就是全部或部分使用电磁能的武器群体。即使用电气科学技术的武器。从目前看，电磁武器已成为当代新概念武器的主体。由于电能是二次能源，它本身具有许多独特优点，能使电磁武器除具有硬杀伤（致命）特性外，还有软杀伤（非致命）性能以及智能信息等特性，在引领未来的十项科学技术中，和电磁武器相关的就有未来机器人、新型电池、人工智能技术、光电信息技术和无线能量传输技术等五项。

图3 两种典型核武器

图4 三种典型电磁武器

3 电磁武器定义和分类

所谓电磁武器，就是用电磁能驱动的，或以电磁能杀伤目标的、或传输电磁能进行人工智能监控的一类武器装备群体；也可以说凡是使用电气科学技术的一类具有软硬杀伤功能的机电一体化装备；简言之，电磁武器就是全部或部分地使用电磁能的武器群体。

从学科看，电磁（能）武器是以脉冲功率技术、电工技术和电子科学为基础的。

以电物理科学分类，目前电磁武器应分为五大类，即电磁动能武器、电磁脉冲武器、人工智能武器、信息武器和电磁失能武器等；而每类又可分为若干种。

3.1 电磁动能武器[2,3]

多为电磁力（或电磁能）驱动射弹以获得动能，用以毁伤敌人及其设备。主要有：电磁炮、电热炮、各种混合电炮、电磁化学发射器、电磁弹射器、电磁装甲和粒子束武器等。

3.2 电磁脉冲武器

用高功率脉冲电源产生强脉冲电磁场或激光（因将光波也是电磁波），以此对目标进行非致命的软杀伤，例如破坏敌人C4I系统使其失灵、或对目标进行硬杀伤。目前分为电磁脉冲武器和电泵浦强激光武器[1]。前者包括微波炮、微波弹、电磁脉冲弹、电磁“导弹”、核电磁脉冲、毫米波射线枪、电子对抗用电磁干扰机；后者包括电泵浦CO2激光武器、准分子激光武器、自由电子激光武器、电泵浦X射线激光武器等。微波武器分为粒子束激励型和直接激励型两种。

3.3 人工智能武器

人工智能武器是其内部装有电工电子器件的和能被人控制运动行为或具有人工智能的攻击目标的机电一体化武器。人工智能武器包括：军用机器人、无人机、各种导弹、智能地雷、智能弹药等。

3.4 各种信息武器

用以获得敌情信息或以电磁信息攻击破坏敌网络信息的电磁武器叫信息武器。它们目前主要包括：计算机病毒武器（又称“黑客”）、无人侦察机、军用卫星、各种雷达等。

3.5 电磁失能武器及其他

这是使用电气科学技术使目标暂时失去功能的机电一体化武器。主要有：导电纤维弹、光电枪、电光枪和电驱动的声武器、雷电武器、电控金属风暴等。

4 电磁发射的引领作用

从上述分析可见，电磁武器已成为兵器科学发展的新学科，体系趋于完整，内容丰富，必然成为人类武器史上的第四发展阶段；然而，之所以如此，应归功于电磁发射技术的兴起和成熟。众所周知，在电磁发射技术成熟之前，仅有雷达、电控导弹、电子对抗干扰机等少数电磁武器实用，而且没有电磁动能武器，尚不能充分构成电磁武器学科体系；而电磁发射技术的应用，却使“电磁武器”名副其实。电磁发射为开启电磁武器时代至少做出三大贡献：

（1）电磁发射器（或电磁炮）是电磁动能武器，它成为电磁武器家庭的“老大哥”，它是电磁武器家族里的支柱，占有相当大的成分；倘现在没有对电磁发射的研发成就，即便提出电磁武器概念，也是弱小的、无力的，不会像现在这样理直气壮。因为缺少电磁发射，电磁武器就缺少“半壁江山”，构不成完整的兵器科学体系。

（2）电磁发射带动了诸多电磁武器的发展。电磁发射主要应用脉冲功率技术；由于电磁发射应用的刺激，近20年来电磁发射促进了脉冲功率技术的进步，因而带动了使用脉冲技术的其他电磁武器（如电磁脉冲武器）的发展。

（3）电磁发射的功效和应用领域的广泛传播以及影响力之大，为“电磁武器”之说奠定了基础和依据，易被世人所接受。同时电磁发射已牵拉电磁武器“兄弟”共同前进，例如近些年国际电磁发射技术讨论会，在征文时均列有“定向能武器”、“电磁装甲”等电磁武器栏目。

5 历史的必然

兵器科学技术从单一杀伤功能发展到具有多功能的第四阶段——电磁武器时代，究其主要原因有三。

5.1 原因之一：“文明”战争的需要

自从有阶级的奴隶社会出现以来，人类用武器相互残杀几千年，惨不忍睹。后来，人类社会文明也发展到新阶段，即使制止不了战争，也要禁止大规模杀伤性武器的使用；于是就提出用软杀伤性武器进行“文明”或“人道”的战争，一切出发点都在于在战争中尽可能地少杀死杀伤人员。这样一来，就要想方设法研究非致命性武器。显然，继续使用火器已不时兴，必须寻求软杀伤武器。

5.2 原因之二：电磁能无与伦比的特性

电被发现只有250年的历史。从众所周知的美国政治家、思想家、电学先驱本杰明·富兰克林在1752年著名的“费城（风筝）实验”中发现电的存在以来；先有Ohm总结出欧姆定律；后有法拉第发现了电磁感应定律，使人们可以用其他能量发电；再后来Maxwell提出麦克斯韦方程组，使人类知晓电磁场可以在空间传播电磁能量；近来微电子学和脉冲功率技术的兴起，使电器科学技术在低功率和高功率两端得以完臻，被广泛应用于人类社会生活，无处不用，无处不在，使人类的生活环境大为改观，也必然改变武器面貌。这是缘于二次能源电的优点：

（1）发电方式多样化。可使用多种一次能源转换发电（旋转机发电、磁流体发电、太阳能光伏发电、风力发电、海浪发电、温差发电、燃料电池以及按需制作的各种高功率脉冲发生发电等）。

（2）电磁能储存模式多样化。可以用各种电容（电场）储能、电感（磁场）储能，还可以使用电池或超导体密度储能。

（3）可以慢储能快释放。此举能形成高脉冲功率给负载。

（4）能量可以有线传输，也可以采用无线方式传输；而且传输速度极快，接近光速（3×105km/s）；尚可传输有线和无线信息。

（5）向负载馈电时间可控，既可连续地，也可脉冲地（脉宽可10-12s）供电，还可连续脉冲地供电；因此功率可调，小者10μW，高者1014W量级。

（6）负载释放能量方式多样化。通过负载可转换成动能、电磁波、光辐射、热能、化学能、核辐射等。

（7）适用负载多样化。负载既可以是工业交通设备、电信器材、生活电器、科学仪器，又可以是各种电磁武器。

5.3 原因之三：相关科学技术发展使然

电气科学技术虽诞生仅二百余年，但其发展异常迅猛，首先有电力、电工、电子技术兴起；近来又有微电子学的兴起，使得计算机和信息技术日新月异；特别是近四十年的脉冲功率科学技术的产生与发展[4]，为极高电脉冲功率的产生提供了可能，从而能保障电磁武器杀伤所需的高功率。可见，相关的电气科学学科的出现和发展，为各种电磁武器的出现和发展提供了科学技术条件保障。

综上所述，电磁武器必然会成为第四代武器；从科学发展观看，必然形成武器科学的又一新学科——电磁武器科学。现在有识之士，正按本文的定义和内涵，开始帮助撰写出版《电磁武器概论》专著，以支持本文的观点。电磁武器必定将为世人所认可。