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美国高能激光兵器最新打开现状及趋势

阅读量: 217次 发布时间:2023-07-14 07:13:37

  现代战役是包含多维度、多范畴、全时域、高烈度的归纳比赛。兵器配备是衡量一个国家军事实力的重要方针,对未来兵器配备的研制关系到一个国家未来军事力量的打开远景。高能激光兵器是一种运用高能量射束进行进犯的新概念兵器。光束作战的敏捷反响才干,外科手术式的准确冲击才干,以及特别适于反卫星和损坏敌方信息系统的毁伤才干,使其成为习惯21世纪信息化高技能战役的新一代主战兵器。它依托原子能级跃迁发生的激光束来进犯方针,具有速度快、可控性强、连发才干好、杀伤力大、后勤保障担负轻等长处,在未来杂乱电磁环境下,具有特别重要的军事运用价值。高能激光兵器以其本身的很多优势在光电对立、防空、战略防护中发挥重要作用。跟着技能和研制逐步老练,高能激光兵器将成为一种攻防兼备、高效费比、优势显着的新概念兵器。

  高能激光兵器是运用高功率强激光来直接毁伤方针或使之失效的定向能兵器,依照美国国防部的界说,其均匀输出功率大于等于20千瓦或每个脉冲能量大于等于30千焦。首要由高能激光器、精细瞄准盯梢系统和光束操控发射系统组成。现在,军用高能激光通常指功率大于1千瓦的激光。但是,大多数正在开发与测验的战术级军用高能激光功率都在几十千瓦至100千瓦之间,而战略级军用高能激光功率则高达数千千瓦。首要作战方针包含来袭的反舰导弹、巡航导弹和作战飞机等,乃至可以进犯敌方的舰船。具有能量会集、传输间隔远、冲击精度高、呼应速度快、抗电磁干扰才干强、效费比高级长处,其作战方法简直可以到达“瞄准即炸毁”,被视为是“改动未来作战规矩”的未来兵器。高能激光损坏方针的机理是:方针不断吸收照耀在其表面上的部分激光能量,被激光照耀的部分不断被加热、升温,当方针被激光照耀部分的温度升高到资料熔化或气化的温度时,方针被照耀部分构成凹坑或穿孔,乃至因为高温发生的高压而发生热爆炸,然后形成方针结构损坏。

  美国在研制激光兵器方面处于国际前列,推进激光兵器等新概念兵器的打开是美国“第三次抵消战略”的首要着力点和打破立异之一。美国长期保持向激光兵器技能范畴很多投入,具有最为雄厚的技能堆集,美国激光兵器已阅历了几十年的打开进程,从化学激光器、固体激光器、自由电子激光器的打开以及关于光束操控、强光光学及系统集成技能渐趋老练。从渠道打开来看,机载、舰载、车载激光兵器均有取得了严重的打破。多种类型的激光兵器现已完结布置。在美国2016财年—2019财年持续增长的经费支撑下,陆军持续加速进行多型车载战术激光兵器系统研制作业;水兵高能激光技能开发与作战研讨并行,正密布打开固体激光器的海上运用演示实验,包含炸毁无人机、移动靶船等;空军高功率激光兵器系统规划作业,与低功率激光系统开发和飞翔测验同步进行,项目已接口规范化,吊舱与战术飞机开端进行集成作业。

  现在,美军将固体激光兵器作为打开关键,各兵种活跃推进战术激光兵器在舰艇、战车等渠道上的运用。美国激光兵器技能相对老练,部分激光兵器配备已挨近投入实战。经过多年的打开,美国现已对天基、地基、机载等多种激光兵器进行了广泛研讨,且打开顺畅并取得了打破性效果。

  美空军活跃探究习惯多种使命功能的定向能兵器,对战术飞机激光兵器的研制会集在小型化、灵敏性、作战效能进步及多渠道扩展上。在新一代机载激光系统方面打开了航空自习惯光束操控系统(ABC)、F-35战役机上集成激光系统模块,全面推进高能激光器向AC-130进犯机﹑B-52轰炸机﹑KC-135空中加油机﹑AH-64阿帕奇直升机等多渠道扩展。不断推进激光兵器小型化,自我维护高能激光演示器(SHiELD)项目将为战术飞机研制一种小型、灵敏的高能激光兵器系统,以完结对立地空导弹和空空导弹的先进自防护才干;高能液体激光区域防护系统(HELLADS)项目,旨在研制一款150千瓦的激光兵器系统,尺度和分量仅为现在相似功率激光器的1/10,可用于陆、海、空多种渠道。2019年,美空军进行了多个项目研制并进行了测验;推出了紧凑型高能激光子系统评价(CHELSEA)项目,将选用CHELSEA数据规划构建2024年预订技能老练度到达5级的激光器样机;运用SHiELD高能激光演示器成功击落多枚空射导弹。美空军方案为战役机F-35和F-15配备激光兵器,估计2021年进行第一批机载激光兵器测验,期望激光兵器功率从10千瓦增加到100千瓦。此外,雷神公司正在研制可以阻拦超音速弹道导弹的激光兵器。

  另一方面,美军还方案将激光兵器运用于无人机反导技能范畴,运用无人机搭载高能激光兵器进行浸透式冲击,炸毁敌方弹道导弹。美国导弹防护局(MDA)正在支撑固态和电激光兵器的打开,其作业波长更短,可完结能量更密布的光束。现在正在开发两种激光兵器:一是二极管泵浦碱金属激光兵器(DPAL),二是光纤组成激光兵器(FCL)。MDA打开了高空无人机搭载高能激光兵器进行反导研讨,2017年发布高空长航时无人机项目,可以在弹道导弹发射几秒钟内运用高能激光兵器将其击落。低功率激光演示验证器(LPLD)项目是MDA近年来大力打开的、用激光器阻拦处于助推段的弹道导弹项目开发方案。美空军正在分阶段推进激光兵器实战化。MDA制订了定向能道路年集成到一架无人机导弹射手上。美国方案方针是在2018财年或2019财年演示的120千瓦级DPAL和50千瓦级光纤激光兵器都能到达5千克/千瓦。2023年后,具有U-2S有人高空侦查机载荷及航程才干的无人机将配备激光兵器来履行导弹防护使命。

  美水兵将高能激光兵器视为挫折非对称要挟、节省动能效应器,以对立更强壮空中与水面要挟的更具效费比手法。2016年—2019年,美水兵制订了高能射频兵器、激光、定向能反制打开道路图,以加速打开驱赶舰布置激光兵器的进程,方案在2020年左右配备Flight ⅡA型阿利·伯克级驱赶舰。此外,美国水兵近十年来一向将激光技能视为最具效费比的防护手法,关键注重能促进激光兵器模块性的概念和接口,其具有更高的技能老练度、更挨近实战布置。

  海基高能激光兵器打开阅历了三个阶段。第一阶段以氟化氘化学激光器为开发关键,实验高能激光兵器对各种方针的毁伤才干,取得大气传输特性数据;第二阶段以归纳电力推进舰艇为装舰方针,关键研制自由电子激光器,期望取得在海洋环境下大气传输特性更好的高能激光兵器;第三阶段采取了两条技能道路螺旋式打开的形式:一条是以固体激光器为根底进行激光炮兵器系统集成;另一条是持续以自由电子激光器为关键进行更高功率激光兵器的研制。

  美国水兵致力于加强态势感知和反导分层防护才干建造。现在,美水兵活跃打开多个激光器项目,其间包含:高能激光和集成光学防护设备(即HELIOS)、水兵水面激光兵器系统(SNLWS)、水兵光学致眩阻截系统(ODIN)、固态激光技能老练项目等。HELIOS系统旨在研制布置于美水兵水面舰艇具有情报搜集、侦查(ISR)和反无人机才干的激光兵器系统,2018年,为阿利·伯克级驱赶舰收购新的水兵水面激光兵器系统(SNLWS)。洛克希德·马丁公司将研制并在2020年交给2台测验样机,一台样机将被用于新墨西哥州白沙导弹靶场进行地上测验,另一台将设备至阿利·伯克驱赶舰上。2019年5月美国国会发布的陈述称,美国水兵正在开发固态激光器、电磁轨迹炮和炮射制导炮弹这3种新式舰载兵器。新式舰载兵器可大大进步美国水兵水面舰队对立水面舰艇、无人驾驶飞翔器及(终究的)反舰巡航导弹的防护才干。

  2019年,美国水兵在配备建造上成绩卓著:美国水兵在激光兵器舰载化方面取得“实质性打开”,HELIOS系统的电源规划现现已过检查,方案于2020年6月前后完结电池原型研制;运用MH-60S直升机载激光系统扫描并勘探水下相似水雷的方针;别的,美国水兵将于2019年布置高能量激光兵器和激光干扰器,然后进一步支撑水兵激光兵器系统族(NLFoS)的研制。NLFoS包含4个研制项目,触及3种布置上舰的兵器系统,分别是布置于两栖舰的150千瓦固态激光技能老练系统(SSL-TM)、60千瓦高能激光和集成光学眩光监督系统(HELIOS)以及方案布置于驱赶舰的ODIN型激光干扰器。

  美陆军致力于推进愈加紧凑、更具实战化的激光兵器,用于防护使命的高能激光兵器备受注重。自20世纪70年代以来,美陆军一向在尽力开发实战运用的激光器系统。近年来,美陆军大力推进高能激光战术车辆项目研制,正不断地将功率更强壮的激光器配备于更小型车辆。2016年,美国测验将更强壮的激光兵器集成到比重型增程机动战术货车(HEMTT)体积更小的车辆上。2017年完结了巩固式电激光器建议方案中光纤激光器的研制作业,并于2018年开端将其集成到高能激光移动测验货车上,现在,美陆军着手推进两项激光兵器作业:一是将较低功率激光器配备在八轮驱动的斯瑞克坦克车;二是将较高功率激光器配备于改装后的货运货车。其时首要在研项目包含机动实验型高能激光器(MEHEL)、高能激光器移动实验车(HELMTT)项目、高能激光战术车辆演示器(HELTVD)以及多使命高能激光器(MMHEL)等。

  美国战略陆基高能激光兵器,在反卫星范畴具有杰出的运用远景,仍处于打开完善阶段。估计在2020年左右,陆基反卫星高能激光兵器将到达实战布置阶段。在反导方面,战略陆基高能激光兵器打开较缓慢,技能瓶颈在中段和结尾,现在首要研讨方向依然会集于助推段阻拦。相较于战略陆基高能激光兵器,战术陆基高能激光兵器打开敏捷,而且部分类型现已具有实战布置才干。

  2019年,美国陆军特别注重对激光兵器未来的资金投入与布置方案,美国陆军签署了一份全面的定向能兵器方案,将在未来5年内增加投资,估计在未来5~10年内定向能兵器将与下一代战车和未来笔直升降机等多渠道集成。美国陆军方案2020年后接连测验50千瓦、100千瓦激光兵器,在2027年之前,将高能激光兵器归入其空中和导弹近程防护兵器库,一起,美国防部方案推出体积更小、更具实战化的激光兵器,水兵陆战队注重反无人机车载紧凑型激光兵器(CLaWS,又叫“利爪”)的打开,该原型机已交给美水兵陆战队,该配备包含2千瓦、5千瓦和10千瓦等多个类型,可以替代传统兵器完结反无人机使命,将成为水兵陆战队反无人机系统的重要组成部分。2019年,最为引人注重的是MDA发布1000千瓦激光兵器样机的研制需求,项目打开时刻为7年。新式兆瓦级激光兵器样机将用于弹道导弹防护系统(BMDS)中的激光缩比项目,要求分量不超越4吨,整个系统包含激光设备、电力以及热办理等子系统。MDA关键强调了减小系统的分量和尺度,并期望进步系统功率、光电功率、光束质量以及激光运转时刻。MDA方案取得一种具有老练技能和轻量级工程途径的地上演示激光系统,终究搭载布置于各种作战渠道。

  美国在外层空间飞翔方面国际领先。自1977年美空军开端赞助天基激光兵器研制以来,1983年,又提出星球大战,在相关方案支撑下,先后打开了阿尔法激光器、直径4米的大型聚集镜等研讨。尽管美国对天基激光兵器的研制已持续40多年,但投入实战一直未能完结。

  其时,反外空兵器化和外空军备竞赛已在各军事大国打开,美俄妄图将动能兵器大规模运用于太空作战和反导防护作战。五角大楼正着眼于太空激光兵器技能,将其作为在推进飞翔阶段打败导弹要挟的终究解决方案,并列入2019财政年度《国防授权法》中,一起要求国防部下一年拟定出在助推段导弹防护才干的开端方案。美国方案于2020年正式组成太空部队,打开动能反卫星兵器、定向能卫星兵器、轨迹进犯兵器等五类天基冲击兵器,美国的战略震慑才干将进一步进步。美国国会期望MDA赶快研制并演示助推段ICBM阻拦才干。天基激光兵器技能是其选项之一。美国瞄准2023年研制并布置兆瓦级激光器。

  在2020财年预算中,国防部用于下一代导弹防护系统的其他新技能拨款为3.04亿美元,美国国会同意5000万美元用于推进导弹防护激光兵器的打开,将持续研制3个独立的激光定标扩大项目,方针是2021年演示500千瓦激光兵器,2023年演示“最佳”1兆瓦的激光才干。搭载兆瓦级激光器的DARPA高能液体激光区域防护系统(HELLADS)分量将到达5吨。因为质量太大而无法设备到F-35。适用于战役机的兆瓦级激光器分量需介于500千克到1000千克。SpaceX公司大型猎鹰火箭(BFR)将可以在太空布置激光兵器。作为美国国家导弹防护(NMD)系统的一部分,IFX是美国21世纪天基激光兵器打开方案,其时方案在2013年将一台兆瓦级阿尔法氟化氢激光器发射到400~480千米高空,搭载天基激光兵器的卫星将在1300千米高轨运转,激光兵器的有用杀伤间隔为4000~5000千米,可炸毁9~11千米高空的弹道导弹,可对东、北非和东北亚等战区供给接连的战区掩盖,以应对俄罗斯火箭部队的要挟及第三国际国家的进犯。

  2019年1月,美国国防部在《导弹防护评价》中表明:打开可连续、高效、紧凑的高能激光技能才干为弹道在前期阶段中炸毁助推导弹,供给未来具有本钱-效益的才干;正在开发一种低功率激光器样机,用于评价在无人机载渠道上设备激光器所需的技能(如:光束传达和光束操控),该无人机载渠道在导弹助推段盯梢和炸毁导弹;对天基传感器和(可勘探发射、进犯导弹并承认车辆被炸毁)进行在轨实验和演示;根据太空的杀伤评价(SKA)方案,正在布置一个根据太空的红外传感器网络。五角大楼耗资1500万美元正在对兆瓦级星载激光兵器进行探究,旨在研讨卫星搭载激光兵器炸毁敌方导弹的可行性,方案在6个月内完结项目研讨。

  万瓦至十万瓦量级的战术激光兵器成为注重关键,作战使命优先级随之进行调整。随同兵器配备关键技能的不断打开及对其时一系列技能才干局限性知道的深化,美国减少了最有或许完结兆瓦级方针的化学激光器和自由电子激光器的投入。美军将万瓦至十万瓦量级战术激光兵器作为高能激光兵器项目的研制关键;火箭弹、炮弹、迫击炮或小艇与无人机等软方针的战区、要地及关键防护成为更具现实意义的战场需求。

  根据多渠道的样机研制及各种气候环境下的演示,验证战术高能激光兵器系统实战运用的技能可行性。美军经过多渠道样机研制和演示验证堆集了很多的理论、工程及作战经验,为未来兵器配备的危险下降和技能老练度进步奠定了杰出根底。自2018年开端,美水兵和陆军不断对现有高能激光兵器系统的输出功率进行大幅进步,并改进光束质量、光束定向器结构、跟瞄系统、电源等部件和渠道适装性等工程问题,进步了高能激光兵器系统在战场环境下的作战才干。

  受军事需求牵引,清晰打开技能途径是战术激光兵器的燃眉之急。尽管美国各军兵种结合本身作战需求,越来越注重高能激光兵器的研制及运用远景,但清晰激光器的技能道路仍是战术激光兵器最急迫的使命。现有样机实验方案能否转为类型研制,将取决于作战需求,技能老练度,系统集成的杂乱性和经济可接受性。

  不断加大经费投入和相关技能的老练,将加速高能激光兵器实战布置进程。美国国防部高度注重高能激光兵器系统在未来战场中具有“改动游戏”规矩的战略意义,为其技能研制、配备研制及实验验证给予了足够、安稳的经费支撑。跟着相关兵器配备理论研讨、运用可行性均到达军事运用的基本要求,美国高能激光兵器配备将加速步伐进入样机研制及实验阶段,高能激光兵器配备的类型列装已为期不远了。

  由超高功率战略震慑转向较低功率战术运用。新一代激光兵器在小型化、大威力化的实战运用性不断增强,由巨型化走向小型化,由战略震慑走向战术运用,将成为未来“空天一体化”战役中必不可少的重要兵器。

  紧凑型、轻量化和多渠道化激光技能将改动未来战役形状。其时,激光技能向高功率、紧凑化、相控阵和极点运用环境方向打开,将引发兵器配备杀伤机理、中心器材、勘探系统的深入革新,对兵器配备发生跨年代的影响。要关键注重有潜在颠覆性影响的激光反超高速飞翔器技能、新式高能纳米流体激光器技能、高能光纤激光技能等;为进步激光兵器的功能和作战效能,将着力霸占高能激光器技能、光束操控技能、新式光源技能、大功率激光相控阵技能、多渠道适用技能等。

  固体激光器成为研制热门。固体激光器现在现已成为美水兵舰载战术激光兵器的干流。特别是光纤激光器,具有增益介质比表面积大(散热性优秀)等许多优势,经过光束组成等技能,未来将配备到舰船、飞机和车辆等渠道上。

  树立激光归纳防护系统,习惯联合攻防作战需求。未来战役将是海、陆、空、天一体化的联合战役,树立激光归纳防护系统,一起将激光高能兵器融入全军联合攻防作战系统,和谐作战,才干发挥其最大效能。

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