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美国典型高能固体战术激光武器发展概况

时间:2022-11-09 15:35:07 来源:网友投稿

摘要:由于激光武器具有攻击速度快、成本低、静默抗干扰等优点,使得固体战术激光武器得到了飞速发展。本文介绍了美国典型固体战术激光武器系统的研究进展和试验情况,并对固体战术激光武器的发展方向进行了分析,以期对激光武器系统的研发提供一定的参考价值。

关键词:固体战术激光武器 自适应光学 光学相控阵

高能激光器通常是指单脉冲能量大于1000焦耳、持续时间内输出激光功率不小于10000瓦特的脉冲激光器,或输出激光平均功率达10000瓦特的连续激光器。按照激光武器的毁伤效果,激光武器分为功能性毁伤激光武器和摧毁性激光武器。对目标的部分功能进行毁伤,使其作战效能降低的激光武器称为功能性毁伤激光武器,即软杀伤激光武器;对目标或其关键部位直接毁伤,使其丧失全部作战效能的激光武器称为摧毁性激光武器,即硬杀伤激光武器。按照装载平台,激光武器可以分为车载、舰载、机载或星载激光武器,适用于不同的作战环境。

高能激光武器可以利用高功率激光束直接杀伤目标,具有速度快、命中精度高、抗干扰能力强等优点。高能固体激光武器依靠电激励,可以重复使用,弹仓容量大,不用像常规炮弹那样需要制造、运输、储存和维护。高能固体激光武器单次作战费用低,是一种绿色武器系统。固体战术激光武器可以攻击多种目标,包括无人机、战车、橡皮艇、火箭弹、炮弹、迫击炮弹等。另外,激光武器不使用炮弹之类的固体物质,可以更好地被利用于在人群密集区域的防御,不会像传统防空炮的子弹,在掉落地面时引起人群恐慌。此外,激光武器还可以对付小型地面目标,以及用于维和或防止骚乱,而不像枪炮那样容易引起人们的注意,在短距离内达到有效的威慑,且不会有火炮的巨响声[1]。

激光武器先期是以攻击和防御中远程火箭弹、导弹为主,后来随着军事需求的变化和激光武器技术发展的限制,现主要攻击目标为低空飞行的无人机等低、小、慢目标。比如,目前美国海军激光武器系统以无人机为主要目标,以巡逻艇发射的火箭弹、导弹以及小船为次要目标[2]。

根据无人机的分类[3],目前激光武器反无人机的有效作用距离选定为10千米左右是合理的。鉴于目前激光武器发展的技术水平,以及目前对低、小、慢反无人机的迫切需要,激光武器反无人机可以适当缩短有效作用距离至2千米~3千米,适用于对付小型无人机和近短程无人机。

近年来,美国对激光与典型目标的相互作用的物理和热动力机理进行了大量的理论和试验研究,研制了多种高能激光武器演示系统,在外场试验中多次成功击落迫击炮弹、无人机、车辆和船只等战术目标,为高能激光武器的进一步开发奠定了基础。

一、美国高能固体战术激光武器发展现状

1.舰载激光武器系统

美国雷声公司研制的海军舰载激光武器系统采用了非相干合成的方法,将六个5.5千瓦特的IPG商用光纤激光器合成,激光功率为33千瓦特。

舰载激光武器系统最初的作战目标是火箭弹、炮弹、迫击炮弹及无人机。但随着无人机威胁的日益加大,该系统的主要作战任务转变为反无人机和快艇。舰载激光武器系统还可用来防御如小船、便携式防空系统和浮动水雷等其他威胁。另外,在交战前,也可利用其光学传感器提高对潜在威胁目标的识别能力和监控距离,以确定目标意图,从而为作战决策提供重要依据。

舰载激光武器系统于2007年开始研制,2008年完成舰载激光武器系统集成,2009年在加利福尼亚州中国湖海军空战中心飞机分部开展了陆基试验,成功地实现了5次反无人机试验。

2010年5月24日,在加利福尼亚州圣尼古拉斯岛的一处海岸陆地上进行的舰载激光武器系统演示试验中,在距离3.2千米处,摧毁了2架时速482千米的无人机。这是在海洋环境下舰载激光武器系统首次对无人机的摧毁演示,如图1所示。

本次试验的亮点是击落四架无人机、击毁一条目标小船。这次试验舰载激光武器系统克服了试验环境中大风、吸收、散射、湍流等困难,是激光武器发展的一座非常重要的里程碑,试验表明以光纤激光器為作战光源的舰载激光武器关键技术取得了重要突破。

2012年起,舰载激光武器系统被安装在“杜威号”驱逐舰前方甲板上,在2012年7月至9月的试验中,它成功击落了三架典型威胁的无人机目标。

2013年4月,舰载激光武器系统集成在“庞塞号”两栖战舰上,编号为AN/SEQ-3,如图2所示[4]。

2014年8月底,安装在位于波斯湾的美国第5舰队的“庞塞号”上的舰载激光武器系统,试验其在湿热、灰层和盐雾等海洋条件下的适应性。2014年11月,美国海军公布的视频显示击毁了一架扫描鹰无人机,引爆了一枚火箭弹,烧毁了一艘坚固的气垫船。在恶劣天气、高湿度和沙尘暴的条件下,舰载激光武器系统仍工作正常[5]。

2017年7月,美国海军利用安装在浮动前进平台USS Ponce(AFSB I 15)的舰载激光武器系统进行演示试验,在波斯湾成功击落一架无人机[6]。

美国海军下一步的计划是将武器系统的输出功率提升到50千瓦特~100千瓦特。

2.移动式高能激光演示系统

美国陆军将耐用的光束控制系统集成到重型扩展型机动战车上,在高能激光技术演示项目中进行反迫击炮弹目标的低功率试验。2012年,美国陆军利用高能激光推进计划的成果将高能激光技术演示转变为移动式高能激光演示。移动式高能激光演示的性能将支持固体激光技术过渡到导弹与空间计划执行局的探索项目,该局有相关反迫击炮弹和无人机的任务。

2012年,在美国陆军空间与导弹防御司令部后续合同支持下,波音公司将继续开发车载定向能系统,以提高反迫击炮弹和无人机的作战能力。

在移动式高能激光演示系统第二阶段高功率测试合同支持下,波音公司在移动式高能激光演示系统上安装了10千瓦特商用光纤激光器,并留有后继安装更强激光的选择,减小了将来安装更强激光的风险。

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