更新时间：2024-09-21 00:06
微小型武器是20世纪90年代美国等先进工业国家开始发展的新概念武器，它不但在基础理论、设计、制造与计量测试技术等方面是革命性创新，而且对21世纪战争的模式将会带来变革性的影响。
基于微米、纳米、微机电系统技术发展起来的微小型武器技术的内涵是：根据微小型武器特殊功能和特性，应用 微机电系统（MEMS）、计算机、感知、控制等先进技术，通过软、硬件接口，综合集成为微小型武器系统的光机电一体化技术。
当前用于军事目的的MEMS应用研究热点是微型飞行器、微小型水下无人潜器、微小型机器人和微小型侦察传感器、MEMS引信等。
1．微型飞行器
微型飞行器特征是：最大尺寸为20cm以下，质量在几百克以下，航程10km，最高时速达80km/h，最高飞行高度可达150m，它还应有实时成像、导航及通信能力，可用手、弹药或飞机部署它们，一次性使用的微型飞行器的价格计划在1000美元以下。Aerodyne公司正在研制一种悬停式微型飞行器，它能用来试验M-Dot公司研制的小型发动机。飞行器约重300g。
桑德斯公司研制的“微星科技”（MicroSTAR）系列固定翼微型飞行器，其中翼展15.2cm的“微星”已进行了首飞，飞行时间15min，2000年研制出采用长寿命电池、具有更好成像系统及先进机动性能的微型器。
海军研究实验室准备集中力量研制雷达干扰负载。在作战中，可由士兵或无人机将微型飞行器送到距目标几公里的地方，然后发射它，发射后，它自主飞行。由于它体积小，安静，不易引人注意，可将质量为14g的雷达干扰机负载直接投到敌人的雷达上，尽管功率低，但在如此近的距离上，仍能发挥很好的干扰作用。
2．微小型水下无人潜器
该潜器对鱼类的运动仿生研究在微小型化、高效推进及军事应用领域有着深远意义。1995年，麻省理工学院研制的机器鱼获得了86% 的推进效率。还有一种是机器人龙虾，由海军、马萨产品公司和东北大学负责研制。1999年，日本三菱公司制造出观赏用机器鱼，长65cm，游速35cm/s。
3．微小型军用机器人技术
移动式微小型机器人主要是用来从事侦察活动的。例如，美国麻省理工学院研制出一种叫作“金菲斯”的微型机器人，它有6条腿，35cm长，可用其红外眼睛跟踪人，有12个行为指令层。其改进型叫金菲斯Ⅱ，制造费用6300美元。该院研制的“阿蒂拉Ⅰ”型机器人质量为1.6kg，有32台电机，10个微处理器和150个传感器，并带有一台微型摄像机。由于它的6条腿都具有关节，它比金菲斯的运动更加自如，还能越过障碍。
美国桑地亚国家实验室正在研制一种微型机器人，这种机器人只有几毫米大小，为了不引人注意，可以将它的外形做成昆虫形状，也可以做成像垃圾一样的形状，用来侦察核生化武器，近期的目标是，在芯片上建立一个化学实验室，再将芯片嵌入只有几毫米的机器人上。它可以由军方及情报部门的人员使用，侦察敌人的核生化武器的试验及存储地。
1996年面世的日本仿人机器人曾引起世界的轰动和美国军方的关注，在机器人领域中可以说是难度最大的前沿技术，这种仿人机器人微小型化已发展到高度50cm。DARPA也在1997年就开始投巨资研制15cm高的2足仿人机器人。
作为微小型机器人的一个新概念，“仿昆虫机器人”90年代初被提出。它是基于对昆虫运动机理的分析，按照一种新的设计思想去设计的。目前已作到可使50g的飞行器升空并停留15s。这种飞行器的另一个关键技术是利用了人造肌肉技术，称为“电约束聚合物”(见图3、图-4轰炸机)。
4．微小型侦察传感器系统
微小型侦察传感器的发展趋势是进一步的微型化、智能化，它不仅具有探测和侦察功能，还应具有一定的攻击能力，并在一定条件下具有自毁功能。如在6mm×4mm芯片上制造出15只火箭(见图5); 目前，正拟在10cm2的芯片上设计了1000万只火箭的“微型火箭”；在不到1mm2的硅芯片上装有大量传感器的所谓“智能尘”。上述“智能尘”配合“微型火箭”就能悬浮于空气之中，用于测量风速、气温，特别是灾害天气的物理参数。
加利福尼亚大学及美军方对这种“智能尘”都尤为关注，因为这些“尘粒”撒在地面几乎无法被人察觉，当坦克等军用车辆在“尘粒”旁驶过时，它即启动推进器跃上车身，从而将其位置的精确数据不时地发送回去，以便能随时掌握敌情。它们还可以具有电子干扰能力，自主寻找敌方电子指挥系统的关键部位实施破坏。
微小型无人武器由于体积小、隐蔽性好、快速反应、机动性好、生存能力强、成本低等特点，特别适用于城市和恶劣环境下（如核、生、化战场等）的局部战争。微小型无人武器具有下述重大作用和军事效益：
1.减少人员伤亡，补充、加强和支援人员作战
公认的发展微小型无人智能武器系统的重要作用是保护士兵的生命。由于今天士兵往往不仅是为保卫祖国而战，他们还要去执行国际维和任务，所以不管这些任务多么受人尊敬，人们对自己士兵的伤亡比以前更加难以接受。微小型无人智能武器系统则能代替人侦察、作战，这样既可保持战斗力又可减少人员伤亡。
2.能进行士兵难以进行的作战任务
微小型武器能够进入间谍或侦察人员绝对无法进入的地方，如作战指挥部、机要室和保险柜内执行各种侦察与破坏任务，也能对飞机或卫星系统无法发现的地方进行侦察。在恶劣环境下，尤其是在有核辐射和失能性、致命性毒剂时，可有效地进行工作，而士兵完成这些任务将有很大的危险。
3.提高武器效费比，降低军费开支
载人武器系统的价格已达到成百上千万美元。微小型无人武器系统的造价、使用费用相对较低，如有的军用机器人仅数千美元，微型飞行器仅1000美元。
4.提高作战能力，倍增军事力量
如目前扫雷机器人一次作业能开辟一条宽8m、长100m的通道，比战士扫雷能力要提高许多倍。
5.用微小型武器对付传统武器，导致未来战场出现“尺度不均衡战争”
目前，战场上攻防两方的武器，就其尺度而言是“均衡”的，微小型飞机和微小型攻击型机器人的尺度是以“厘米”计，若以高射炮攻击它，就真的成了“高射炮打蚊子”，使传统武器的作战效能显著降低。国外正加紧开展微小型无人武器的研制，这将使我国所面临“尺度不均衡战争”的威胁日趋严重，为了在未来“尺度不均衡战争”中能与敌实施有效抗衡，我们必须尽早开展微小型无人武器技术的研究。
6.微小型无人武器系统的重大军事作用还在于它的深远影响
国外专家预测，微小型武器无人系统可能引起军队组织机构、体制及战术的变化，如军队的规模将缩小，不再划分为陆海空三军；它可能使战术作战与战略作战之间、防御和进攻之间不再有明显的差别，士兵也不一定必须年青力壮。
1.系统化带动的挑战
基于微米、纳米技术发展起来的微机电系统，由于是高度集成的光机电一体化系统，传感器是系统不可分割的一部分，因此给计量校准带来新的问题，如微流体测控系统，由迂回型密集微沟道、微流量传感器、微型温敏元件、智能化控制微泵、微接口等组成，并集成/装配在一起。整个系统还要有专用的信号处理及驱动电路，用于对微泵进入智能化驱动、智能化控制微泵采用宽频、宽电压范围下工作的单膜无阀微泵，这不仅易于微装备实现微系统集成化，而且利于在宽范围内调节微流体的流动指标，另外无阀微泵由于其本身无活动微部件，对流体介质无损伤等特点，使其具有工作可靠、稳定、寿命长等优点，极适合于长期工作的微流体测控系统（小卫星、集成电路芯片等）或化学微配给系统中，温度和流量测量元件采用半导体和金属薄膜传感器结构实现。
集成在微流体系统上的温度敏感及微流量传感元件能够对微流体系统的温度及流量进行实时监测，信号处理驱动电路可根据温度和流量的变化自动调节微泵的工作状态，从而实现微流体系统的智能化控制。但是由于传感器如流量计是集成在系统之内，因此如何标准还是有待于解决的问题。
2.微型化带来的挑战
例如：“数字推进火箭芯片”，主要用于微型航天器（如微米/纳米卫星）的高精度空间定位和姿态控制。由于微型航天器体积很小（直径约10～15cm），质量很轻（约1～1.5kg），因此用来精确定位和姿态调控的推进脉冲量级约为（10-4～10-6）N?s。传统火箭推进器含有燃烧箱、控制阀、燃烧室和喷管等，结构复杂，体积、质量大，无法提供小而精的脉冲推力，不能用于微型航天器。火箭芯片是一种新概念微型推进器，它以阵列形式将大量一次性推进单元制作于三合夹层的芯片上，其中，上层为含有喷管和粘有爆破薄膜硅片；中层为玻璃制作的含有推进剂的燃烧室；下层为制于多晶硅上的起因爆电阻。每个推进单元可提供一个被称为“脉冲比特”的脉冲量。这些推进单元既可单独作用，也可多个同时作用或顺序作用，依次向微型航天器提供不同大小和不同方向的作用力。其冲量、功率、能量的测试和计量是十分重要的，以此评估不同尺寸膛室的推进效能，但目前尚没有很好的解决方法。
纳米碳管可作为微传感器进行单个细胞称重，但这样的称重传感器如何计量，也是一个难题。
3.性能提高带来的挑战
由于MEMS传感器固有的特点，使得其性能有所提高，如硬目标侵彻武器使用的微机电高过载加速度传感器，美国已作到20×105g，固有频率1MHz，俄罗斯可能作到40×105g，这样高量程、高频响的传感器也给计量校准提出了新的问题。
总之，由于微小型武器的发展，势必给计量、测试提出一些新的课题，而微小型系统计量、测试技术问题的突破，也必然促进我国微小型武器系统的跨越式发展。