但射程威力还不如普通火炮,20安装激光武器

日期:2019-11-09编辑作者:军事资讯

(原标题:陈虎点兵:激光武器真的能横扫千军吗?)

  根据美国有线电视新闻台的报道,2017年7月18日,美国海军的新型激光武器在庞塞号两栖运输船上进行测试,并击中了一架无人机。越来越多的信息表明,科幻小说和电影中的激光武器正在突破次元壁,走向现实的战场。作为定向能武器的一种(与Raygun不同,Raygun的用途多见于科幻小说的虚构描述中),激光武器是通过发射高度集中的能量对敌方的作战人员、武器系统造成伤害,拥有近似光速的杀伤和接近“无限”的弹药容量。其中,100千瓦级以上的激光武器可以打击无人机、火箭、火炮、迫击炮等目标,兆瓦级具备打击反舰导弹、弹道导弹的能力。目前的局限性体现在:精度和射程受气候和环境的影响大,平台兼容性差,现有功率不足以实现较大的杀伤效果,以及直线攻击导致打击范围有限等。

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图片 1美军方在重型车辆上进行了激光武器试验(美国《防务新闻》网站)

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2017-12-05 11:49 · 字数 2472 · 阅读 0 ·  日记本

新华网北京5月20日电《参考消息》近日刊文《美试验新型车载激光武器》,介绍了美军正在试验的一型新型车载激光武器。

  美国海军的新型激光武器

姓名: 李凯  学号:17021211112

报道称,这款武器采用了新型化学激光器,放置在一个载重卡车上,发射功率可达十千瓦。美军同时表示,现在主要测试武器的战术使用情况,如果顺利,美军2025年将会把激光武器正式列装。

  在未来“齐射对抗”的战场环境下,美国海军对武器精确性和数量规模的需求大大增加。通过多次试验和测试,美军认为激光武器将在防空反导作战中发挥重大的作用,它的发展和应用可能会对未来战场产生颠覆性的效果。有一种观点认为,这些硬杀伤激光武器未来可能会取代现有火炮和常规导弹。目前,美国海军的舰载高功率激光武器还处于研发和测试阶段。

转自:

激光武器一直是大家关注的焦点。近两年来,特别是美国,有关新型激光武器进入测试,甚至进入试装备的消息不少。之前就有报道说,美军已在两栖登陆舰上试装备了舰载激光武器,也在试验机载激光武器。甚至,一些国家在提出所谓“六代机”研制计划的时候,也把机载激光武器作为一个重点的技术发展方向。

  过去美军发展激光武器的艰难尝试

【嵌牛导读】:科技日报近日报道称,美国空军研究实验室与洛克希德·马丁公司签署了一份价值2630万美元的合同,后者将设计、开发和建造一个高能激光系统,并于2021年前在战术战斗机上进行测试,最晚于2021年装备在战机上。这一系统的核心是一种多千瓦光纤激光器的改进版本。

激光武器到底发展到了什么程度?在我们可以预见的未来,激光武器真的能大规模装备,做到横扫千军吗?

  20世纪80年代以来,美军对激光武器的发展历程十分曲折。虽然以定向能武器用作导弹防御的理念已经持续到现在,但是激光器技术的发展一直不成熟。以化学激光器和自由电子激光器为基础的武器项目中,有很多都被搁置或取消。

【嵌牛鼻子】:激光武器  机载武器

激光武器有很多优点,最核心的是激光以光速运行,可以做到指哪儿打哪儿,而且只要有足够的能量供应,弹药趋近于无限。这使得激光武器成为了当前各国发展新型武器装备的一个重点方向。

  化学激光器,如ABL系统使用的化学氧碘激光器,可以达到兆瓦级功率,单纯的杀伤效果达到了预期水平,适用战区和战略级武器。

【嵌牛提问】:运-20等运输机究竟能否安装机载激光武器?当前机载激光武器究竟发展到了什么程度呢?

但实际上,激光武器同时存在着众多先天不足。

  20世纪70年代,美国海军开展“海石”激光发展计划,包括“中红外先进化学激光器”项目与光束定向器(SLBD)项目的组合。80年代末,“海石”计划的MIRAcL/SLBD高能激光武器在白沙场的试验中,摧毁了一枚以2.2马赫飞行的旺达尔人导弹。1994年,该计划被取消,原因是大量化学燃料产生有毒废气,不适宜在舰艇上装载。

【嵌牛正文】:无独有偶,有网友也大开脑洞,要给运-20装激光武器。官方信息透露,以运-20飞机平台为基础可以发展空中预警指挥机、空中加油机和大型电子战飞机,为完善信息化空中作战体系奠定了基础。实际上,美国大名鼎鼎的机载激光器ABL系统的激光武器设备重量达到80吨,就是以大型客机或者大型运输机作为搭载平台。那么,运-20等运输机究竟能否安装机载激光武器?当前机载激光武器究竟发展到了什么程度呢?

比如,要在战场环境大规模使用的话,就必须考虑光受大气散射,和在大气内运行衰减的问题。尽管它的发射功率不是太大,但要在瞬时发出这么大的能量,对能源的需求也很大。

  始于1997年的机载激光器项目曾在测试中多次成功拦截弹道导弹,却因为技术复杂,研发成本过高,实际可用性低,在2011年终止。该项目花费超过50亿美元,系统设备重量达到80吨,严重超出本来的设计,需要大型运输机作为搭载平台,实战化前景渺茫。2013年,DARPA重启了机载激光武器的“持久”项目,作为ABL项目的延续,发展吊舱式激光武器。除此之外,美国和以色列联合研究的战术高能激光器也在2005年停止,相关技术成果投入了空中卫士陆基激光防御系统。

机载激光武器进展并不顺利

当前,激光武器最大最先进的项目,就是美军装载在波音747上的ABL机载激光反导武器。美国做计划的时候雄心很大,要把它作为未来对起飞段弹道导弹进行拦截打击的一个重要武器。而且,ABL的功率已做到了百千瓦的量级,远远大于美军目前正在试验的这一激光武器。

  虽然化学激光器技术发展最为成熟,在功率上可以满足预期,但是设备超重,价格昂贵、预算长期超支,毒性强、安全性差,作战时间短等问题得不到解决,使其难以集成在海上和空中平台。于是,美国海军逐步转向发展体积更轻,使用更安全的电激光器,主要包括固体激光器和自由电子激光器等。

国防科技大学国家安全与军事战略研究中心王群教授在接受科技日报记者采访时指出,“从理论上说,在运-20运输机上可以安装机载激光武器,比如美国就曾在C-130H运输机上测试过战术激光武器。但应该了解,在飞机上安装激光武器是一种系统工程,不是简单地将地面激光器放到飞机上就行了,涉及很多技术,最重要的是综合集成技术。即便是美国现在也还没有实战化的机载激光武器,还只是处于试验阶段。”

ABL最后也不得不终止,因为很多困难确实无法克服。比如,能达到能源需求的设备,即便是放在747这样的飞机上都相当紧张。再比如,真正发射的激光束在大气当中很快会受到散射、衰减的影响,有效射程远达不到预期。

  冷战结束后,随着美国海军的作战重点由远洋转移到沿海地区,定向能武器的技术研发重点也转向更适合沿海作战的自由电子激光器。1995年,美国海军启动了自由电子激光器的研发工作,希望在2009年开发出100kW的系统。事实上,自由电子激光器的功率提升到14.7kW以后就长期没有突破,与1兆瓦的目标相距甚远。2012年,自由电子激光器项目因为投资过大、应用风险太高被取消投资。同年,《国防授权法案》要求美国海军发展激光武器应重视系统的可承受性。

记者了解到,曾几何时,ABL是美国弹道导弹防御系统的重要组成部分,它旨在拦截和摧毁助推段的敌方战略弹道导弹。1996年11月,美军的ABL计划正式启动,它将大型激光武器系统安装在经过大幅改装的波音747-400F飞机上,并作为导弹防御系统的一部分。然而,由于技术和经费原因,该项目进展并不顺利。

尽管这些年来激光武器从原理上有了很多发展和突破,从最初的固体激光器,到二氧化碳气体激光器,再到这些年比较热门的是化学激光器,如氟化氘激光器和氧碘激光器,但实战中取得的效果都难以令人满意。更重要的是,按照发射功率的量级,现存的激光武器也就是能打击无人机、小型战术导弹这样的目标。不要说是坚固的装甲目标了,即使是想在足够的射程上打击飞机,实际上都很难做到。

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“当时美国军方论证时就指出,ABL的输出功率虽然很大,可达到兆瓦级,但还是远未达到实战要求。要知道这套系统的重量已达到了80余吨,大幅提高功率必然会极大增加体积重量,显然不现实。另外,ABL是氧碘化学激光器,每发射一次都要消耗大量化学药剂,它携带的药剂对付大型弹道导弹最多只能发射24次,实际作战时往往力不从心。一旦发生战争,对抗一个中小规模国家就需二三十架飞机才能满足要求。如此以来,造价高昂,这几乎是不可能的。”他说。因此2011年底,美国国防部决定终止ABL项目。

有人曾对激光武器做过评价,认为真正要进入到实战,激光武器的发射功率至少要在百千瓦量级以上,而我们现在已知的进入测试阶段的激光器大多是在十千瓦的量级上。如果再考虑到复杂的战场环境,考虑到云、雾、雨和战场上的硝烟,激光武器要真正做到全面进入战场恐怕不是一件容易的事情。(陈虎)

  ABL机载激光武器系统

战术激光武器成当前主流

  虽然,以上项目没有完成向实战化和装备化的过渡,但是客观上推动了激光器技术、能源制备和光束控制等领域的进展,为激光武器的新探索夯实了基础。

“ABL属于战略激光武器,而现在美国更多地是在研发战术激光武器。”他说。

  当前美国海军比较成熟的激光武器系统

记者了解到,早在2006年1月,波音公司就表示将把一架C-130H运输机根据先进战术激光(ATL)项目进行改装,用于携带高能化学激光器以及战斗管理和光束控制子系统,其重点是在城市或郊区环境中进行军事或执法行动。波音导弹防御系统相关负责人表示,ATL将用于空地作战,ABL则用于导弹防御,它们都对战场产生革命性的影响。

  21世纪初,美国军方将高能激光武器的重点从化学激光器转向电激光器,特别是高能固态激光器。它的光束质量好,效率较高,冷却性更好,结构简单,在复杂环境中的稳定性和坚固性都有保证,可能会实现100kW军用基准输出功率。目前,最受关注的就是舰载激光近程武器系统。

美军另的一个目标是,先从较大型的平台,如C-17和C-130运输机等,开始测试激光武器,直到加装到F-22和F-35等战斗机上。

  舰载激光近程防御武器系统(LaWS)使用的是33千瓦级的固态光纤激光器,该系统在2010年完成首次测试。2012年,系统样机在阿利·伯克型导弹驱逐舰上成功地击落3架无人机。2014年,该系统在庞塞号两栖船坞运输舰上完成部署。该武器系统造价约为4000万美元,但每次发射成本仅为59美分,现在已经具备有效打击小型海上目标的能力,如小型无人机和小型水面艇。目前,虽然尚未经过实战的检验,美国海军依然认为LaWS的可靠性、兼容性已经得到了验证,效果超出预期,对于该系统的应用前景普遍持积极态度。

应该说,在激光武器实战化方面,美国空军现在远远落后于陆军和海军。

  美国海军与诺斯罗普·格鲁曼共同开发的海上激光器演示系统(MLD),基于固体板条激光器,合成产生105千瓦的激光光束。2011年4月,MLD系统在退役驱逐舰上完成演示试验,首次从海上移动平台发射激光束,克服了大气传输、海浪、武器平台和目标平台之间的运动等障碍,摧毁了1.6千米外的无人充气摩托艇。

早在2014年8月,美国海军在“庞塞”号两栖船坞运输舰上率先安装了第一部激光武器,主要进行舰载激光武器作战验证。今年7月中旬,“庞塞”号在波斯湾进行了海上激光武器试验,击落了1架无人机,整个打击过程精准高效且隐秘无声。

  此外,美国海军把战术激光系统与MK382型舰炮相融合,生成了战术激光武器系统,主要由BAE公司承包。2011年的测试论证了该系统在战术范围内探测、跟踪、分类和应对威胁艇的自卫能力。

舰载激光武器LaWS系统首次在“庞塞”号成功部署和使用,这种30千瓦的先进武器显著增强了在作战环境下定向能武器的能力,并将以较低的成本大幅提高海军舰载武器的打击精度和速度。

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而在今年3月,就有媒体报道称,洛克希德·马丁公司已经正式开始向美国陆军交付这款60千瓦级的激光器。它同时还负责为陆军所拥有的最大型车辆——重型高机动战术卡车提供多千瓦光纤激光器。一旦完成,这种卡车就会成为高能激光移动测试卡车。

  庞塞号上的舰载激光武器

王群表示,“需要指出的是,美陆军和海军正向实战化推进的激光武器主要是光纤激光武器,这和前面报道中空军要使用的技术类似,相对来说其技术比较成熟。”

  不过,激光武器在海空战场的实战化还存在如下问题。

所谓光纤激光器就是用光纤作激光增益介质的激光器,是固体激光器的一种,具有比较理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小、散热性好、塑形容易、可分布安装、环境适应能力强等优点。

  发射功率不大,效率较低。舰载激光武器的普遍应用建立在全电舰艇时代快速来临的基础上。如今美国海军尚未找出将激光武器整合入舰上供电系统与战斗系统的最佳方式,而激光的能量效率仅为30%。现有的杀伤程度只能打击小型目标。

理论分析认为,光纤激光器的输出功率有限,单一光纤一般不能超过10千瓦,否则功率太大,大量光子进入光纤会使其迅速加热,难以及时散热光纤就会自毁。而洛克希德·马丁公司的多千瓦光纤激光器,则应用了“光谱束组合”技术,把若干个光纤激光器输出的光束组合起来,形成高能激光束,从而研制出了60千瓦的高功率激光武器系统。

  系统小型化困难。在现有技术条件下,激光武器对大量的电源和有效的冷却系统的需求,会导致配套设备会越来越笨重和庞大,难以实现在海空平台的兼容性,尤其在空基平台,激光武器的列装更需要大推力发动机。

飞机上装激光是系统工程

  易受海空战场复杂环境影响。激光在高盐分、湿气环境下的可靠度、光束效率与品质、精准度都会有不同程度的偏差,在大气中的“热晕”效应也长期没有得到有效解决,战场生存能力和攻击效果都非常有限,距离实现全天候作战还十分困难。

应该说,多千瓦光纤激光器是目前比较成熟的激光武器技术之一。那么,中国现在有类似的技术吗?

  射程受限。舰载激光武器直线攻击的方式,同时受到舰船移动速度和地球曲面的双重制约,无法攻击远距离目标。庞塞号安装的LaWS原型机,其发射距离在良好的气象条件下才能达到10千米左右,尚且不如传统舰炮和电磁轨道炮的射程。

运-20重型运输机

  未来美国海军激光武器的发展趋势

记者经查阅发现,此前科技日报的一篇报道指出,原总装备部某科研团队,将多个独立激光器借助角锥特有的“自准直、互注入、自适应”特性构成复合谐振腔,实现“高功率、大能量、高亮度、多功能”的激光输出,且具有小型高效、高可靠、低成本等显著特点,颠覆了传统技术路线。同时,他们在实验室研制出六路固体激光器相干合成原理样机,建起了一套战术激光武器演示平台。鉴定结论认为“该项目达到了国际领先水平”。2015年,该团队联合天津大学姚建铨院士、总参54所吕跃广院士、长春光机所王立军院士等人一起,共同建议我国应优先发展某型激光武器关键技术,并得到国家有关部门的高度重视。

  虽然,美国一些研究报告认为,美国海军的激光武器可能在21世纪20年代中期发展成熟,或列装水面舰艇。不过,以往美军对激光武器实战化的美好设想总是低于预期,20世纪末的美军也曾经计划在2005年实现高能激光武器在大中型军舰上的装备。弗兰克·肯德尔(美国防部负责采办与技术的副部长)的评价非常贴切:“定向能是一种总是差5年就成功的技术。”

美国波音747机载激光器内部

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有媒体指出,这种激光器就是和美国多光纤激光器相似的“中国版本”,但技术更先进,说明中国在激光武器研制方面某些技术已经走在世界前列。

  MK38 mode2型舰炮

对此,王群认为,“目前激光武器的很多成果都还停留在实验室,或仍处于技术验证或试验阶段。对机载激光武器,并不是简单将光纤激光器放到飞机上就行了,它还要有相应技术支撑并满足很多条件,比如功率要达到武器级标准,即100千瓦以上,单模光纤激光器功率要很高,要具备先进的光束合成技术,要有先进的瞄准跟踪系统和自稳定平台,等等。这是一个高度的系统综合集成过程,技术含量非常高,进入工程阶段需要一定时间。不过可以肯定的是,随着技术的不断发展,未来在飞机上安装激光武器将是一件非常必要和必然的事情。”

  与常规武器相比,当前的激光武器在杀伤效果和作战性能上还没有替代性优势,单发成本的优势与研发和部署的投入相比并不明显,全天候作战能力也难以形成。即便如此,激光武器未来的巨大潜能依旧不容忽视。未来激光武器与传统舰炮、导弹的配合使用可能成为美国海军的重点选择方案。美国空军作战司令部司令赫伯特·卡莱尔认为,激光和传统武器的混合使用会“在今后20至25年完全改变战争空间”。

  美军希望未来激光武器可以在提高性能的同时,进一步缩小尺寸、重量和功耗,这需要在光束组合、自适应光学、精确指向、视距稳定和气流控制等技术领域实现重大突破。提升战场适应性和灵活性,将成为激光武器实战化发展的重要研究方向。美军与诺斯罗普·格鲁曼公司合作研发新型激光武器,装备于下一代超音速战斗机,计划在2019年进入测试阶段。美军还在研究在歼击机、运输机和轰炸机上安装激光武器的可能性,主要由波音、洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁曼、通用电气、普拉特·惠特尼和霍尼韦尔六大公司负责研发,相关研发计划将耗时7年。

  鉴于美军一直对激光武器的发展和列装期望过高,我们需要在现有技术水平和常识的基础上,客观、审慎地对待,同时抓住机遇,研发我军同类型武器,以及寻求反制措施,如开发可以对抗激光武器的人造涂层等类型的反激光防御系统。

  版权声明:本文刊载于《军事文摘》杂志2018年第2期,如需转载请务必注明“转自军事文摘微信号(mildig)”。

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