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機(jī)載高能激光武器由于平臺(tái)搭載空間有限、面臨著克服自身和氣流振動(dòng)等技術(shù)挑戰(zhàn),與海上、地面高能激光武器相比,發(fā)展進(jìn)度較慢。部分國(guó)家以海上或地面現(xiàn)有高能激光武器為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)機(jī)載高能激光武器;部分國(guó)家采用先行部署功率相對(duì)較低的機(jī)載激光武器,之后進(jìn)行迭代更新的開(kāi)發(fā)方式;多數(shù)開(kāi)發(fā)以自衛(wèi)防御為目的,少數(shù)為進(jìn)攻型武器;雖然機(jī)載高能武器具有功率可調(diào)、無(wú)聲無(wú)痕打擊等特點(diǎn),但短時(shí)間內(nèi)無(wú)法完全代替炸彈、導(dǎo)彈,且距離真正的“光速攔截”還有一定差距。 美國(guó) (一)“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”(SHiELD) “自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”項(xiàng)目于2015年啟動(dòng),是由美空軍研究實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)研制的機(jī)載激光武器系統(tǒng),該武器可為戰(zhàn)斗機(jī)提供對(duì)抗敵機(jī)、空空導(dǎo)彈或地空導(dǎo)彈的手段。“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”包含三個(gè)重要組件:洛馬公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的高能激光器,諾格公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的光束控制系統(tǒng),波音公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的激光吊艙。 2019年,美空軍研究實(shí)驗(yàn)室對(duì)“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”的地面替代樣機(jī)“演示驗(yàn)證激光武器系統(tǒng)”(DLWS,激光功率達(dá)數(shù)十千瓦,美方未透露具體數(shù)據(jù))開(kāi)展空空導(dǎo)彈攔截試驗(yàn),以明確激光對(duì)目標(biāo)的物理作用;對(duì)波音公司正在開(kāi)發(fā)的與“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”吊艙具有相同外模線的吊艙開(kāi)展F-15戰(zhàn)斗機(jī)掛飛試驗(yàn),以測(cè)試振動(dòng)、重力及其他環(huán)境因素對(duì)武器性能的影響。 2021年2月底,波音公司交付吊艙,其余兩個(gè)組件預(yù)計(jì)于2021年7月前交付。原計(jì)劃2021年開(kāi)展的首次飛行演示,因技術(shù)問(wèn)題等因素延遲,預(yù)計(jì)于2024年開(kāi)展整個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)。洛馬公司目前開(kāi)發(fā)的激光器主要是光纖激光器,防御距離達(dá)1.6千米,該公司為美海軍開(kāi)發(fā)的“高能激光與集成光學(xué)眩目監(jiān)視”(HELIOS)系統(tǒng),激光束功率可達(dá)60千瓦以上,即將于2021年在“阿利·伯克”級(jí)驅(qū)逐艦上部署;諾格公司目前開(kāi)發(fā)的光束控制系統(tǒng)采用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù),主要由波前傳感器、變形反射鏡和控制處理器組成,可對(duì)弱湍流效應(yīng)進(jìn)行修正。 (二)AC-130J“炮艇機(jī)”載高能激光器 AC-130J“炮艇機(jī)”載高能激光器是美空軍特種作戰(zhàn)司令部聯(lián)合美海軍水面戰(zhàn)中心研發(fā)的進(jìn)攻型高能激光器,預(yù)計(jì)2022年在AC-130J“炮艇機(jī)”上開(kāi)展機(jī)載高能激光武器射擊試驗(yàn)。AC-130J滿載為82噸,具有對(duì)抗和貨運(yùn)特性,美空軍特種司令部認(rèn)定其是搭載激光器的理想平臺(tái),為此,還在“炮艇機(jī)”內(nèi)部采用開(kāi)放式架構(gòu)的火力支援系統(tǒng),以隨時(shí)將激光器集成到AC-130J的指揮和控制系統(tǒng)中。 激光器研發(fā)工作分為兩個(gè)階段。第一階段,美空軍特種司令部以早期美海軍研究辦公室研究用的4千瓦轉(zhuǎn)塔式固態(tài)激光器為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn),以降低成本,并逐步評(píng)估完整的激光系統(tǒng),尋找由于平臺(tái)自身及周?chē)鷼饬髡駝?dòng)而引起的光學(xué)和機(jī)械抖動(dòng)的緩解方案,總耗時(shí)18個(gè)月到24個(gè)月。隨著研發(fā)工作逐步過(guò)渡到第二階段,將在2022年開(kāi)展60千瓦及以上激光原型機(jī)的試驗(yàn)。這一實(shí)施方案很可能是美海軍水面戰(zhàn)中心達(dá)爾格倫分部為美空軍特種作戰(zhàn)司令部設(shè)計(jì)的。 雖然60千瓦高能激光器無(wú)法整體摧毀大型裝備,但可以熔化衛(wèi)星天線、引爆燃料箱或損壞雷達(dá)設(shè)備,配合AC-130J掛載的其他炸彈或?qū)椡瓿勺鲬?zhàn)任務(wù)。 以色列
以色列國(guó)防部,安裝在通用無(wú)人機(jī)機(jī)頭的高能激光武器。 2020年,以色列國(guó)防部宣布該國(guó)在激光攔截器技術(shù)方面取得突破,研發(fā)的固態(tài)激光器能克服大氣干擾,從遠(yuǎn)處瞄準(zhǔn)目標(biāo)并發(fā)射穩(wěn)定光束。以色列國(guó)防研究與發(fā)展局(DDR&D)還與拉斐爾先進(jìn)防務(wù)系統(tǒng)公司、埃爾比特系統(tǒng)公司合作,開(kāi)展了三個(gè)并行的高能激光武器系統(tǒng)演示項(xiàng)目:集裝箱式地面激光武器系統(tǒng),用于填補(bǔ)“鐵穹“防御系統(tǒng)的不足,增強(qiáng)四層防空系統(tǒng)能力;車(chē)載激光武器系統(tǒng),用于保護(hù)地面機(jī)動(dòng)部隊(duì),防御直接和間接威脅;長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)載激光武器系統(tǒng),用于對(duì)抗發(fā)射前或處于助推階段的導(dǎo)彈。 以色列國(guó)防研究與發(fā)展局與工業(yè)界合作開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)載激光武器系統(tǒng),其研發(fā)路徑可能與美空軍研究實(shí)驗(yàn)室的“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)“相似,都以地面激光器為研制基礎(chǔ)。目前,埃爾比特系統(tǒng)公司對(duì)激光器的研制,已從低效的閃光燈泵浦激光器過(guò)渡到固態(tài)二極管泵浦激光器,電光轉(zhuǎn)換效率已從1%提高到35%。拉斐爾先進(jìn)防務(wù)系統(tǒng)公司已于2020年成功完成“無(wú)人機(jī)穹”激光反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的演示驗(yàn)證,探測(cè)目標(biāo)距離超過(guò)3.5千米,該系統(tǒng)是一種“端到端”、快速響應(yīng)的地面反無(wú)人機(jī)系統(tǒng),可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、粗略跟蹤、精細(xì)跟蹤,隨后通過(guò)發(fā)射高能激光束燒毀目標(biāo)關(guān)鍵部件或?qū)嵤┯泊輾А?/p> 俄羅斯
早期“獵鷹-梯隊(duì)”項(xiàng)目所用的飛機(jī)上的標(biāo)志,“獵鷹-梯隊(duì)”的激光束射向哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。 俄羅斯是較早啟動(dòng)機(jī)載激光器研發(fā)的國(guó)家之一。以A-60飛機(jī)為載體的“獵鷹-梯隊(duì)”(Sokol Echelon)激光器項(xiàng)目,早期用于致盲或眩目敵方衛(wèi)星傳感器,采用二氧化碳激光器;2009年,該項(xiàng)目激光器利用已知衛(wèi)星上的角反射器,用激光照射了一顆軌道高度為1500千米的日本衛(wèi)星,以測(cè)試激光器的指向系統(tǒng);2016年,相關(guān)研發(fā)人員透露,A-60機(jī)載激光器可對(duì)抗敵方戰(zhàn)斗機(jī);2017年,項(xiàng)目主承包方“阿爾馬茲-安泰”防空集團(tuán)(Almaz-Antey)透露,被要求研發(fā)既能實(shí)施電子干擾,又能直接摧毀在軌衛(wèi)星的激光器;2020年,別里耶夫設(shè)計(jì)局發(fā)布激光武器載機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)利,位于駕駛艙后方的水滴形整流罩內(nèi)安裝機(jī)載激光器。 目前,尚無(wú)確切信息表明俄羅斯“獵鷹-梯隊(duì)”項(xiàng)目采用的激光器類(lèi)型,具體的性能指標(biāo)、部署時(shí)間也未透露,但根據(jù)已有信息來(lái)看,“獵鷹-梯隊(duì)”可能是多任務(wù)機(jī)載激光器。 英國(guó) 英國(guó)可能以正在研發(fā)的艦載激光武器“龍火”(Dragonfire)為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)“暴風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)載激光武器。2017年,“龍火”激光器項(xiàng)目啟動(dòng)。歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)(MBDA)作為總承包商負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)指揮與控制系統(tǒng),英國(guó)奎奈蒂克公司(QinetiQ)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)光纖激光器,意大利萊昂納多公司(Leonardo)英國(guó)分公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)光束指向器。 奎奈蒂克公司研發(fā)的光纖激光器,使用相干光束合成技術(shù),利用相位鎖定形成多個(gè)低功率激光源的相干組合,可增加射程,提高大氣湍流中的靶激光功率密度;已公開(kāi)構(gòu)建并試驗(yàn)的相干合成激光器功率達(dá)50千瓦,鎖相光束射程超2千米;采用可擴(kuò)展的體系架構(gòu),可根據(jù)需要增加激光通路,提供適用于海陸空系統(tǒng)的方案。萊昂納多公司研發(fā)的光束指向器名為“快速轉(zhuǎn)向反射鏡”(FSM),采用低吸收涂層技術(shù)及特殊鏡面結(jié)構(gòu),以保證不被激光束破壞;執(zhí)行先“粗略跟蹤”、后“精確跟蹤”的光束指向步驟;反射鏡與采用先進(jìn)算法的高分辨率高幀率相機(jī)配合,使激光在目標(biāo)移動(dòng)、存在大氣干擾的前提下,仍能精確跟瞄目標(biāo);此外,該公司還利用機(jī)載“獅頭戰(zhàn)神”(Miysis)定向紅外對(duì)抗系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),支持光束指向器的開(kāi)發(fā)。 幾點(diǎn)看法 (一)多數(shù)機(jī)載激光器如美國(guó)“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”、以色列無(wú)人機(jī)載激光武器等都以自衛(wèi)防御為目的;少數(shù)進(jìn)攻型機(jī)載激光器如美國(guó)AC-130J機(jī)載高能激光器,由于光束功率不夠高,短時(shí)間內(nèi)無(wú)法完全代替炸彈、導(dǎo)彈,但其功率可調(diào)、無(wú)聲無(wú)痕打擊等特點(diǎn),可以作為傳統(tǒng)武器的補(bǔ)充。 (二)“光速攔截”是機(jī)載激光武器相較于傳統(tǒng)動(dòng)力攔截武器的優(yōu)勢(shì)之一,但現(xiàn)有的激光技術(shù)只能使激光束以光速到達(dá)目標(biāo),可能還無(wú)法以光速對(duì)目標(biāo)實(shí)施攔截。在目標(biāo)點(diǎn)被摧毀前,激光束需要在目標(biāo)點(diǎn)上停留一段時(shí)間,具體時(shí)間取決于光束功率、距離、大氣條件、目標(biāo)的性質(zhì)等變量,因此,機(jī)載激光器要真正實(shí)現(xiàn)“光速攔截”,還需進(jìn)一步發(fā)展。 (三)由于研制機(jī)載激光武器面臨小體積封裝、克服振動(dòng)等技術(shù)難題,因此,經(jīng)費(fèi)投入高、耗時(shí)長(zhǎng),美俄等國(guó)機(jī)載激光武器研制道路都較為曲折?刹捎妹艚蓍_(kāi)發(fā)方式,先行部署最可行的機(jī)載激光武器,然后隨功率、射程和效能的不斷提高,對(duì)已部署激光器進(jìn)行更新迭代。最初部署的激光器可用于試驗(yàn)或培訓(xùn)、收集用戶(hù)使用反饋,以利于今后的改善策略。激光武器的敏捷開(kāi)發(fā)方式已有先例,美海軍的“高能激光與集成光學(xué)眩目監(jiān)視”(HELIOS)系統(tǒng),最初交付時(shí)僅為具有眩目能力的相對(duì)低功率激光器,后續(xù)可靈活升級(jí)到60千瓦以上;美國(guó)AC-130J機(jī)載高能激光器也有同樣的發(fā)展之勢(shì)。
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