日本开发高功率微波系统以应对无人机群

2025-03-13 09:39:22

2025年3月10,据Asian Military Review网站报道,日本采办、技术和后勤局(ATLA)发布了一张新的概念图,图中的“高功率微波(HPM)辐射装置”能够使无人机系统(UAS)失效,目前正处于研发阶段。

图:日本高功率系统概念图

作为ATLA于1月31日发布的最新研发的一部分,该机构设想使用HPM技术代替实弹或基于导弹的系统,以对付成群的无人机(UAV)。

HPM系统的主要优点是,只要有电源,就不会耗尽弹药。基于HPM技术的反无人机系统也被认为是一种具有成本效益的对策,符合日本防卫省(JMOD)的战略。

HPM系统使用高功率微波对敌方多架无人机和其他目标进行大范围照射,破坏其电子电路,使其失灵,JMOD认为HPM系统有可能“改变游戏规则”。JMOD已在2025财年拨款8亿日元(约折合人民币3900万元),用于支持正在进行的HPM系统的开发。

据ATLA称,根据JMOD在2024年7月与美国国防部(DoD)签署了项目安排,目前正在与美国进行联合研究。具体计划包括在美国测试中心进行户外辐照测试,以实现用于空中和海上防御的HPM系统。

图:日本高功率系统概念图

自2014年以来,JMOD一直在研究HPM技术。目前正在进行的实验已成功测试了一个可击落无人机的10千瓦HPM系统。该技术已可用于地面和车辆部署,未来计划提高输出功率,使系统小型化,并将其集成到舰船、飞机甚至无人机上。

日本反无人机系统的发展

JMOD认识到有必要投资研发一系列反无人机系统,并特别指出了空中无人机可能对日本防卫设施造成的危害;并且强调了俄乌冲突中,双方大量使用无人机对国防工业和关键基础设施的影响。

为了有效对付无人机群,JMOD计划将结合HPM与高功率激光系统,用HPM对付远距离威胁,用激光对付近距离目标。

JMOD正在为激光系统设想车载和舰载应用。ATLA一直在开发车载高能激光武器,并在日本自卫队(JSDF)70周年庆典上进行了展示。与此同时,自2018年以来ATLA还在开发一种功率更大的100千瓦级激光武器,用于对付小型无人机和迫击炮弹。

图:车载10kW级激光系统(左)和100kw级激光器(右)

日本HPM系统的发展历程(2014-2021年)

2013年,JMOD宣布了开发基于HPM的防空系统以应对导弹威胁的计划。第一阶段(2014-2017年)的重点是利用无线电波推进高能防空技术。这包括开发有源相控阵系统,以电子方式控制天线方向,以及开发能够发射高能脉冲的高功率微波技术。此外,这一阶段还旨在收集有关新型微型电子管的技术数据,以支持这些系统。

图:ATLA2019年的HPM系统概念图,显示了能够进行高速光束扫描的有源相控阵系统。该系统被设想为能够有效对多个目标进行饱和攻击,包括高速导弹、小型无人机等

2016年至2018年的内部测试,旨在评估HPM技术的可行性和性能。研究重点是最终创建一个紧凑型、高功率、宽带X波段微波功率模块(MPM)能量束管理系统。HPM应用的进步还有望降低劳动力和材料成本。

2014至2018年的研究阶段将HPM技术的重点转向无人机反制,并开发出具有以下规格的原型发生器:

1.发射天线阵列

2.频率范围:X波段

3.有效辐射功率:40兆瓦或以上

4.波束扫描范围:±45°

5.发射无线电波:连续脉冲波

2019年至2020年,ATLA计划进行无人机辐照测试,以确定最佳波束模式和有效辐射功率。这些工作将为2021年以后的工作提供支持,使HPM模块小型化,提高其输出功率,并收集更多技术数据。

图:ATLA于2019年公布了10年发展计划,设想实现微波功率模块的更高输出和小型化

当前开发阶段和未来展望(2022年至今)

2021年8月,ATLA宣布HPM系统的当前阶段计划将从2022年持续到2026年,目前正处于原型开发阶段。随后将于2026年至2027年进行内部测试。

目前正在进行的项目旨在利用相控阵系统(Phased Array System)进一步开发HPM技术,建立散热和冷却系统,推进HPM控制技术,并提高HPM的性能,以对抗多种无人机。

鉴于HPM与国家防务政策的一致性,ATLA强调,专家建议日本考虑加快研发速度,因为HPM系统可能成为潜在的防务出口产品。同时,虽然之前的研究已经证明了HPM在受控环境中的有效性,但现在需要进行室外测试,以验证其操作可行性。

结论

总之,将ATLA的国内研发与2024年7月进行的美国合作结合起来,对于验证HPM设备的操作可行性和最大限度地挖掘其出口潜力至关重要。并且,合作可以利用美国广阔的陆地面积,实现在日本难以进行的室外辐照试验。

展望未来,这种合作关系可以为在海上防御领域拥有尖端技术的日本公司与目前正在开发陆基HPM系统的美国公司之间的合作铺平道路。

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