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各國主要機載高能激光武器最新進展匯總
材料來源:激光行業(yè)觀察          

機載高能激光武器由于平臺搭載空間有限、面臨著克服自身和氣流振動等技術(shù)挑戰(zhàn),與海上、地面高能激光武器相比,發(fā)展進度較慢。部分國家以海上或地面現(xiàn)有高能激光武器為基礎(chǔ)開發(fā)機載高能激光武器;部分國家采用先行部署功率相對較低的機載激光武器,之后進行迭代更新的開發(fā)方式;多數(shù)開發(fā)以自衛(wèi)防御為目的,少數(shù)為進攻型武器;雖然機載高能武器具有功率可調(diào)、無聲無痕打擊等特點,但短時間內(nèi)無法完全代替炸彈、導(dǎo)彈,且距離真正的“光速攔截”還有一定差距。

美國

(一)“自衛(wèi)高能激光演示樣機”(SHiELD)

“自衛(wèi)高能激光演示樣機”項目于2015年啟動,是由美空軍研究實驗室主導(dǎo)研制的機載激光武器系統(tǒng),該武器可為戰(zhàn)斗機提供對抗敵機、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”包含三個重要組件:洛馬公司負責(zé)開發(fā)的高能激光器,諾格公司負責(zé)開發(fā)的光束控制系統(tǒng),波音公司負責(zé)開發(fā)的激光吊艙。

2019年,美空軍研究實驗室對“自衛(wèi)高能激光演示樣機”的地面替代樣機“演示驗證激光武器系統(tǒng)”(DLWS,激光功率達數(shù)十千瓦,美方未透露具體數(shù)據(jù))開展空空導(dǎo)彈攔截試驗,以明確激光對目標(biāo)的物理作用;對波音公司正在開發(fā)的與“自衛(wèi)高能激光演示樣機”吊艙具有相同外模線的吊艙開展F-15戰(zhàn)斗機掛飛試驗,以測試振動、重力及其他環(huán)境因素對武器性能的影響。

2021年2月底,波音公司交付吊艙,其余兩個組件預(yù)計于2021年7月前交付。原計劃2021年開展的首次飛行演示,因技術(shù)問題等因素延遲,預(yù)計于2024年開展整個系統(tǒng)的試驗。洛馬公司目前開發(fā)的激光器主要是光纖激光器,防御距離達1.6千米,該公司為美海軍開發(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60千瓦以上,即將于2021年在“阿利·伯克”級驅(qū)逐艦上部署;諾格公司目前開發(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,可對弱湍流效應(yīng)進行修正。

(二)AC-130J“炮艇機”載高能激光器

AC-130J“炮艇機”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)的進攻型高能激光器,預(yù)計2022年在AC-130J“炮艇機”上開展機載高能激光武器射擊試驗。AC-130J滿載為82噸,具有對抗和貨運特性,美空軍特種司令部認定其是搭載激光器的理想平臺,為此,還在“炮艇機”內(nèi)部采用開放式架構(gòu)的火力支援系統(tǒng),以隨時將激光器集成到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)進行改進,以降低成本,并逐步評估完整的激光系統(tǒng),尋找由于平臺自身及周圍氣流振動而引起的光學(xué)和機械抖動的緩解方案,總耗時18個月到24個月。隨著研發(fā)工作逐步過渡到第二階段,將在2022年開展60千瓦及以上激光原型機的試驗。這一實施方案很可能是美海軍水面戰(zhàn)中心達爾格倫分部為美空軍特種作戰(zhàn)司令部設(shè)計的。

雖然60千瓦高能激光器無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

以色列國防部,安裝在通用無人機機頭的高能激光武器。

2020年,以色列國防部宣布該國在激光攔截器技術(shù)方面取得突破,研發(fā)的固態(tài)激光器能克服大氣干擾,從遠處瞄準(zhǔn)目標(biāo)并發(fā)射穩(wěn)定光束。以色列國防研究與發(fā)展局(DDR&D)還與拉斐爾先進防務(wù)系統(tǒng)公司、埃爾比特系統(tǒng)公司合作,開展了三個并行的高能激光武器系統(tǒng)演示項目:集裝箱式地面激光武器系統(tǒng),用于填補“鐵穹“防御系統(tǒng)的不足,增強四層防空系統(tǒng)能力;車載激光武器系統(tǒng),用于保護地面機動部隊,防御直接和間接威脅;長航時無人機載激光武器系統(tǒng),用于對抗發(fā)射前或處于助推階段的導(dǎo)彈。

以色列國防研究與發(fā)展局與工業(yè)界合作開發(fā)的長航時無人機載激光武器系統(tǒng),其研發(fā)路徑可能與美空軍研究實驗室的“自衛(wèi)高能激光演示樣機“相似,都以地面激光器為研制基礎(chǔ)。目前,埃爾比特系統(tǒng)公司對激光器的研制,已從低效的閃光燈泵浦激光器過渡到固態(tài)二極管泵浦激光器,電光轉(zhuǎn)換效率已從1%提高到35%。拉斐爾先進防務(wù)系統(tǒng)公司已于2020年成功完成“無人機穹”激光反無人機系統(tǒng)的演示驗證,探測目標(biāo)距離超過3.5千米,該系統(tǒng)是一種“端到端”、快速響應(yīng)的地面反無人機系統(tǒng),可對目標(biāo)進行探測、粗略跟蹤、精細跟蹤,隨后通過發(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”項目所用的飛機上的標(biāo)志,“獵鷹-梯隊”的激光束射向哈勃太空望遠鏡。

俄羅斯是較早啟動機載激光器研發(fā)的國家之一。以A-60飛機為載體的“獵鷹-梯隊”(Sokol Echelon)激光器項目,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機載激光器可對抗敵方戰(zhàn)斗機;2017年,項目主承包方“阿爾馬茲-安泰”防空集團(Almaz-Antey)透露,被要求研發(fā)既能實施電子干擾,又能直接摧毀在軌衛(wèi)星的激光器;2020年,別里耶夫設(shè)計局發(fā)布激光武器載機設(shè)計專利,位于駕駛艙后方的水滴形整流罩內(nèi)安裝機載激光器。

目前,尚無確切信息表明俄羅斯“獵鷹-梯隊”項目采用的激光器類型,具體的性能指標(biāo)、部署時間也未透露,但根據(jù)已有信息來看,“獵鷹-梯隊”可能是多任務(wù)機載激光器。

英國

英國可能以正在研發(fā)的艦載激光武器“龍火”(Dragonfire)為基礎(chǔ),開發(fā)“暴風(fēng)”戰(zhàn)斗機載激光武器。2017年,“龍火”激光器項目啟動。歐洲導(dǎo)彈集團(MBDA)作為總承包商負責(zé)開發(fā)指揮與控制系統(tǒng),英國奎奈蒂克公司(QinetiQ)負責(zé)開發(fā)光纖激光器,意大利萊昂納多公司(Leonardo)英國分公司負責(zé)開發(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;已公開構(gòu)建并試驗的相干合成激光器功率達50千瓦,鎖相光束射程超2千米;采用可擴展的體系架構(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;反射鏡與采用先進算法的高分辨率高幀率相機配合,使激光在目標(biāo)移動、存在大氣干擾的前提下,仍能精確跟瞄目標(biāo);此外,該公司還利用機載“獅頭戰(zhàn)神”(Miysis)定向紅外對抗系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗,支持光束指向器的開發(fā)。

幾點看法

(一)多數(shù)機載激光器如美國“自衛(wèi)高能激光演示樣機”、以色列無人機載激光武器等都以自衛(wèi)防御為目的;少數(shù)進攻型機載激光器如美國AC-130J機載高能激光器,由于光束功率不夠高,短時間內(nèi)無法完全代替炸彈、導(dǎo)彈,但其功率可調(diào)、無聲無痕打擊等特點,可以作為傳統(tǒng)武器的補充。

(二)“光速攔截”是機載激光武器相較于傳統(tǒng)動力攔截武器的優(yōu)勢之一,但現(xiàn)有的激光技術(shù)只能使激光束以光速到達目標(biāo),可能還無法以光速對目標(biāo)實施攔截。在目標(biāo)點被摧毀前,激光束需要在目標(biāo)點上停留一段時間,具體時間取決于光束功率、距離、大氣條件、目標(biāo)的性質(zhì)等變量,因此,機載激光器要真正實現(xiàn)“光速攔截”,還需進一步發(fā)展。

(三)由于研制機載激光武器面臨小體積封裝、克服振動等技術(shù)難題,因此,經(jīng)費投入高、耗時長,美俄等國機載激光武器研制道路都較為曲折?刹捎妹艚蓍_發(fā)方式,先行部署最可行的機載激光武器,然后隨功率、射程和效能的不斷提高,對已部署激光器進行更新迭代。最初部署的激光器可用于試驗或培訓(xùn)、收集用戶使用反饋,以利于今后的改善策略。激光武器的敏捷開發(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),最初交付時僅為具有眩目能力的相對低功率激光器,后續(xù)可靈活升級到60千瓦以上;美國AC-130J機載高能激光器也有同樣的發(fā)展之勢。


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