CN102288071A - 用于激光武器的高能量电磁波束云雾层穿孔技术 - Google Patents

Abstract

用于激光武器的高能量电磁波束云雾层穿孔技术。本发明是为了解决目前激光武器在阴云或有雾天气下使用受限的难题，通过高能量电磁波(主要是微波)束云雾层穿孔技术，提升激光武器在不良天气条件下的战斗效能，属于军事领域的一项技术突破。本发明专利的技术核心就是用大功率微波发生器产生的特定频率或频段的高能量微波束集中照射目标云雾层，利用其热效应使以微水滴为主要成分的云雾层蒸发成为水蒸气，开通一条透明的光通路之后，在波束方向发射同轴或近同轴激光，从而摧毁轨道卫星的探测器、CCD或其他武器。将我们独创的电磁波束云雾层穿孔技术协同应用于激光武器，可以克服目前激光武器的弱点，进一步提升其战斗效能和环境适应能力。

Description

用于激光武器的高能量电磁波束云雾层穿孔技术

所属技术领域

本发明专利涉及一种新的理论和实施方法，将该新技术与激光武器协同应用，可以消除目前激光武器在阴云或有雾天气条件下无法完成轨道毁损的弱点，目的是进一步提升激光武器的战斗效能和环境适应能力。本专利可以直接应用于军事领域。

背景技术

激光武器自上个世纪七十年代出现以来，以其高方向性、高聚能性、快速、灵活、精确等优异的性能受到各国政府和军方的高度重视和大力发展。其基本原理是利用沿一定方向发射的激光束辐射能量来摧毁战斗目标或使其丧失战斗力。实验和实战已经证明，激光武器能够对轨道卫星的探测器和电荷耦合元件(CCD)造成致命损伤，使其丧失探测功能。但是，激光武器的最大缺点就是激光易受不良天气的影响，在云雾天气时难以发挥作用，环境适应能力较差，使用受到限制。如何克服这一缺点也成为各国竞相努力攻克的重大课题。

本发明专利所指的电磁波主要是指波长在1毫米到1米波段的微波，其频率为300MHz-300GHz，但也不排除对云层有同样加热效能的可以使用的其他所有频段，如红外、远红外线等(因此，题目中我们使用了“电磁波”一词，下文为了简化叙述，仅使用“微波”一词。)它们能在真空或空气中直线传播，具有速度快、穿透力强、抗干扰性好、易被雾滴吸收等特点。由于其波长较长，具有很强的穿透云雾的能力。同时，水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力，容易被加热，它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的相互摩擦运动，将微波场的电磁能转化为介质水的热能，使其温度升高蒸发，最终成为透明的水蒸气。我们的发明利用微波的热效应蒸发组成云雾的水滴从而使云层透明为激光束开通光路，这一发明能够克服激光武器的前述缺点。

发明内容

为了消除阴云或有雾天气对现在的激光武器的影响，提升其在不良天气条件下的战斗效能，我们利用本发明专利的高能量微波束云层穿孔技术使以微水滴为主要成分的云雾层蒸发成为水蒸气，从而打开一条透明的光通路，并与激光武器协同使用，能够大大提升激光武器在阴云天气条件下的战斗效能。

本发明专利涉及的云层穿孔技术的核心就是用大功率微波发生器产生的高能量微波束，从发射点指向遮挡靶卫星的云层，利用其热效应开通一条透明的光通路之后，在波束方向发射同轴激光，从而摧毁轨道卫星的探测器、CCD或其他武器。为了达到核心技术的要求，所采用的技术方案是：1.通过查询资料和初步试验，确定成束性好、在空气中传播时衰减小、穿透力强、对水分子加热效率高的具体微波频率或频段。理论上讲，水对微波具有很好的吸收性，容易被加热，所以找到上述合适频率的微波在理论上是可行的。在此基础上，要尽可能提高这一频率或频段微波发生器的功率，一般来说，云层高度在地面数百米以上，厚度在数百米到十几千米不等，雾层在地面。空气和云雾层水滴对于微波能量的吸收较多，为了达到打穿云雾层的目的，要尽可能地提高微波的发射功率。对于激光武器的激光的频率也要通过理论和实验的方法选择在水分子、水蒸气中穿透好，在空气中衰减少的频率或频段，并尽可能提高激光的发射功率。2.用高能量合适频率或频段的微波束集中照射目标云层，使其中的水分蒸发成水蒸气，为激光发射准备条件。云层穿通的效果可用光敏元件测定通过所打孔进来的光线强度来判断。可用望远镜头对所打孔成像，通过测定打孔位置的光亮度变化来确定云层是否打穿或用定量的方法测定所打孔的透明程度。3.为了达到微波束与激光束同轴性发射的目的。可将全反射镜置于微波天线波导口背面(此处微波强度较低)，调整角度(或固定为45°)，使从侧面射来的激光束经过反射(或偏转90°)使之与微波束同轴(如附图所示)。也可以将激光发射器置于微波天线旁，调整角度，使激光束在一定距离以外，特别是在云层高度上，呈同轴状态。通过我们的技术，在阴云天气下利用高能量微波加热云层水滴，打穿云层，随后激光武器发射同轴激光束，达到在预定轨道位置摧毁靶卫星的目的，完全能够实现激光武器阴云或有雾天气下正常发挥战斗力的效果。

本发明专利的有益效果是，通过将我们独创的微波穿云、雾层技术协同应用于激光武器，可以消除目前激光武器在阴云或有雾天气条件下不能使用的弱点，进一步提升激光武器的战斗效能和环境适应能力。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明：附图针对性简化地显示了本发明专利的核心技术原理，图示中带箭头的虚线及其内部表示微波束，带箭头的实线及其内部表示激光束，A为波导，B为微波天线，C为全反射镜，D为激光发射器。由图示可以看出，经过微波天线发射的高能量微波束具有较好的方向性，呈近似于圆柱状的光束，在微波波导紧后方处安置一全反射镜，其与波导A呈45°夹角，能够将水平射来的激光束偏转90°，使其恰好与微波束同向同轴。这样，在微波将云层穿孔后，随即可以发射激光束摧毁靶卫星或其它军事目标。

具体实施方式

本发明专利核心技术中要求的合适的电磁波的频率或频段，激光的频率或频段可以通过理论研究与实验测试的方法获得，具体做法是先查阅资料，理论研究，确定大致的频谱范围，之后在专业微波、激光实验室和室外阴云天气下进行模拟或实地实验，采用不同频率、不同功率的微波、激光组合进行多次实验，定量观察微波穿云和激光穿透的效果，最终找到最适合的频率频段及功率。为了能够定量观察微波穿透云层的效果，可以用望远镜头在图示中微波天线旁或者反射镜处对所打孔进行望远成像，通过定量测定打孔位置的光亮度变化来确定云层是否打穿或其打穿的程度。为了达到微波束与激光束同轴性发射的目的，具体的做法是在图示波导A背面近处装置一个完全反射镜C，其角度可以通过仪器精密调整，一般将其置于45°，从侧面射来的激光束经过反射偏转90°，调整后使之与微波束同轴，或者根据激光入射角和微波束轴心方向精确计算调整反射镜角度，达到激光反射后与微波束同轴的效果。也可以将激光发射器紧邻微波天线，使激光束沿着微波束方向偏向轴心发射，两束具有较长的交叉段，也能满足实际需要。另外，在实施过程中微波天线与激光发生器可置于同一活动平台，以便于同步瞄准并跟踪靶卫星。在靶卫星不可直视的情况下，可通过卫星轨道精确计算靶卫星的空间位置。

Claims (7)

1.用于激光武器的高能量电磁波束云雾层穿孔技术，本发明专利将电磁波的热效应与激光武器协同应用，其特征是：用大功率电磁波发生器产生的特定频率或频段的高能量电磁波束，从发射点指向遮挡靶卫星的云层，利用其热效应开通一条透明的光通路之后，用光敏元件检测穿孔效果符合要求后，在波束方向用激光武器发射特定频率或频段的高能量激光，采用全反射镜或同向发射调整角度法，使激光束与电磁波束呈同轴状态，从而击中摧毁目标，在实施过程中电磁波天线与激光发生器可置于同一活动平台，以便于同步瞄准并跟踪靶卫星。

2.根据权利要求1所述的特定频率或频段的高能量电磁波，其特征是：经过理论和实验验证的具有特定频率或频段的成束性好、在空气中衰减小、穿透力强、对水分子加热效率高的高能量电磁波，本专利中的电磁波重点指微波，其频率为300MHz-300GHz。

3.根据权利要求1所述的用光敏元件检测穿孔效果，其特征是：用望远镜头在电磁波天线旁或全反射镜处对目标云雾层所穿孔进行成像，通过定量测定穿孔位置的光亮度变化来确定云层是否打穿或其打穿的程度。

4.根据权利要求1所述的特定频率或频段的高能量激光，其特征是：经过理论和实验验证的具有特定频率或频段的在水分子、水蒸气中穿透性好，在空气中衰减少的高能量激光。

5.根据权利要求1所述的全反射镜或同向发射调整角度法，其特征是：为了达到电磁波束与激光束同轴或近同轴发射的目的，所采用的全反射镜法是指在波导背面近处装置一个完全反射镜，其角度可以通过仪器精密调整，一般将其置于45°，从侧面射来的激光束经过反射偏转90°后恰好与微波束同轴，或者根据激光入射角和电磁波束轴心方向精确计算调整反射镜角度，达到同轴效果；同向发射调整角度法是指将激光发射器置于电磁波天线旁，调整角度，使激光束在一定距离以外，特别是在云层高度上，呈同轴状态。

6.根据权利要求1所述的激光束与电磁波束呈同轴状态，其特征是：高能量电磁波束的轴心与激光束轴心重合的状态。

7.根据权利要求1所述的电磁波天线与激光发生器可置于同一活动平台，其特征是：电磁波天线与激光发生器固定装置于同一活动平台，可灵活移动，便于同步瞄准并跟踪靶卫星。

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