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美国海军舰载激光武器试验

日期:2019-10-14编辑作者:战争

  目前来看,激光武器对于空中和海上小型目标的防御最有前途,也最具天然优势。不过,尽管舰载激光武器应用前景可观,但要用于实战仍有大量技术难题亟待攻克——这些问题,很多正是源于激光武器的固有特点。

  当然,对激光武器热心的并不只是海军。美国空军和陆军都有过激光武器计划。不过,由于激光武器尺寸和重量较大,空基激光武器发展受限;受水汽、烟雾和沙尘等影响,陆基激光武器也无法打击视距外的目标——因此,上舰成了激光武器通往战场的有效路径。

  于是,自由电子激光技术应运而生。它能实现激光波长在不同大气环境中的自由调节,输出功率可达兆瓦级,被美海军视作最具发展潜力的舰载激光武器技术。但它仍面临一系列问题,比如,体积庞大、配套设备不成熟、防护要求高,等等。

  ——发射成本低。据称,舰载激光武器发射使用的成本约为每发1美元,而美海军近程防空拦截导弹的发射成本大多超过100万美元,中远程防空和反导导弹的发射成本更高。

原文配图:美海军曾试验过的激光武器。

  近日,有报道称,美国海军今夏将在“庞塞”号两栖船坞运输舰上部署测试激光武器原型——曾无数次出现于科幻电影的冷峻“死光”,可能走上现代战场。

  比如,激光可在较长时间内朝着一个方向连续射击。这会使得激光束周边的空气温度升高,进而出现激光束偏折以及光束尺寸增大、散焦和扩展。这种被称作“热晕”的效应,会使激光武器不能朝着一个方向持续对抗径直来袭目标,降低打击效果。现在,虽然有人提出了采用自适应光学来抵消“热晕”效应等措施,但都处于研究之中。

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  直到上世纪90年代,固态激光技术产生的能量逐渐达到“硬杀伤”武器要求的千瓦级,才重新唤起了美海军的兴趣。固态激光器稳定性好、体积较小,具有良好的舰载化前景。只是,固态激光器仍然存在大气中传输衰减的问题。

  预计,美海军的“舰载激光武器系统”将在2017年左右初步形成作战能力,并且与现有武器配合使用,形成多层次、多功能、多位一体的高效防御武器系统,从而描绘出一幅十分诱人的激光武器应用前景。

  走向实战 困难重重

  不过,这些激光武器都仅限于“软杀伤”,低能固态激光器存在功能和威力上的局限。直到后来,出现了高能激光器,激光“硬杀伤”才从幕后走到了台前。

  然而,随后进行的来袭目标对抗试验却以失败告终。之后很长一段时间,激光器带来的“热晕”效应始终无法解决。

  由于激光只能走直线,使用中如遇到视线有阻挡或高速运动的目标时,跟踪瞄准难度将大大增加。比如,舰载激光武器在应对小艇攻击时,如果小艇被较高海浪遮挡,则拦截难度将大大提高。

  按照美海军在“庞塞”号上装备“激光武器系统”的计划,该系统的功率将增至100千瓦,系统的技术成熟度将从目前的6级提升至7级,即从实验室环境测试走向战场环境测试。

  目前,美海军正在研制的固态激光武器分为板条固态激光武器和光纤固态激光武器两种。板条固态激光武器的工作介质是由合成结晶材料构成的片状板条,而光纤固态激光武器则使用柔韧光纤材料介质。

  1916年,爱因斯坦发现了激光的原理。这种亮度可达太阳100亿倍的光束,被人们赋予了“最亮之光”“最准之尺”“最快之刀”等美誉。

  随着激光束传输距离的增加,激光功率密度将不断下降,杀伤力也随之减弱。如果用千瓦级激光武器对抗采用了装甲防护、烧蚀材料、高反射性功能材料的目标时,毁伤效果将进一步下降。对高速旋转和翻滚运动的来袭目标,因激光束无法在其表面的固定位置持续形成光斑,同样会降低杀伤效果。

  ——打击效果可控。激光武器除可直接摧毁目标外,还可通过调节激光束威力和照射时间等方式,对目标实施非致命性杀伤,起到警告、干扰对手直至使其丧失活动能力和威胁等不同打击效果,用途较传统舰载武器更为广泛。

  在这方面的领跑者是美军。1978年,美海军研发的先进化学激光器在弹道垂直方向击落了低空、高速飞行中的“陶”式导弹。接着,美海军又研制出兆瓦级的中波红外线化学激光器,并成立了高能激光系统试验场。1989年,该试验场项目成功在垂直弹道方向击落了一架以2.2马赫时速飞行的靶机。

  除了上述难题,舰载激光武器持续射击时需耗费巨大的能量,必须配备强大的储能系统,且对舰艇动力系统的要求很高,庞大的体积对“寸土寸金”的舰上空间更是挑战。由此来看,激光武器要作为一种常备兵器登上现代战舰,前路依旧漫漫。

  “庞塞”号即将安装的是光纤固态激光武器,它将作为水面舰艇的近程防御系统使用,主要用于对抗光电传感器、无人机和光电制导导弹等目标。该系统设计光束功率33千瓦,波长1.064微米,非常接近避免受大气波干扰的1.045微米。

  该系统的首台样机曾参加过一系列试验,在海上环境模拟实战试验中,曾演示了对0.5海里外的刚性充气艇的攻击效果,还成功击落了5架无人靶机。这是世界上首次从舰船搭载的固态激光器发射强激光束,标志着长期困扰激光武器的传输衰减问题已经得到了较好解决。

  最快之刀 最难驾驭

  激光上舰 稳步推进

  意图驾驭“最快之刀”的各个军事强国,自20世纪60年代第一台激光器问世起,便不断发展可应用于战场的激光武器。冷战时期,苏联海军曾用激光器致盲北约飞机机组成员和直升机飞行员;英国也曾在马岛海战中首次应用了激光炫目系统。

  ——弹药无限。常规舰载武器系统只能装备数量有限的拦截弹,一旦用尽则需要重新装填,必然影响作战响应时间。由电力驱动的激光武器只要连续供电且具备持续冷却能力即可实现不间断的目标拦截。

  作为当今新概念军事装备中理论最成熟、发展最迅速、最具实战价值的武器之一,舰载激光武器到底发展到了什么程度,威力如何,未来有何应用前景?请看本文的解读。

  的确,相较于常规武器,激光武器有着众多的性能优势。

  ——攻击速度快。激光束以光速直线传播,可在瞬间命中目标,并在击中一个目标后,在数秒内重新瞄准下一个目标。对于攻击末段飞行轨迹复杂的反舰导弹等高机动性空中目标,激光武器比传统舰载防空导弹系统更具优势。

  优势明显 前景诱人

  2010年,美海军先后对板条固态激光器的跟踪分系统进行了海上测试和攻击固定目标的海上试验,并在次年成功完成了与小艇目标的交战试验。而后,该系统进入历时4年的全功率工程与制造开发阶段。

  为尽快发展出可在舰艇上部署使用的激光武器,美海军一面继续推进自由电子激光技术开发和应用研究,一面加大固态激光技术投入力度,并启动了固态激光武器系统的研制工作。

  由于激光束一次只能攻击一个目标,因此在一定的时间内,激光虽然可以摧毁较多目标,但是单个激光武器如果对抗敌多种武器同时发起的饱和攻击,则存在较大难度。

  ——连带毁伤小。激光武器不仅能够精确打击,而且发射的光点尺寸直径仅为数厘米,攻击目标后一般不会对周围其他物体造成伤害。而且还能避免舰艇在近港口海域使用近防武器时,未命中目标的炮弹掉落可能对港口区域造成的连带毁伤。

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