閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
今日要聞

美國海軍加快激光武器艦載化步伐

來源:遠望智庫開源情報中心 李浩源 編譯2022-03-15 我要評論(0 )   

激光武器是直接利用激光束的輻射能量殺傷和摧毀目標的一種定向能武器,亦稱射束武器。近年來,美國海軍頻繁亮相激光武器,其艦載化步伐有明顯加快之勢。資料圖:美軍在...

激光武器是直接利用激光束的輻射能量殺傷和摧毀目標的一種定向能武器,亦稱射束武器。近年來,美國海軍頻繁亮相激光武器,其艦載化步伐有明顯加快之勢。

資料圖:美軍在”阿利·伯克“級導彈驅(qū)逐艦”杜威“號導彈驅(qū)逐艦上(USS Dewey DDG-105)安裝的激光武器技術演示系統(tǒng)。可以直接從”密集陣“近防武器雷達或其他設備獲取目標。

一、美國激光武器發(fā)展的背景

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后,人類的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。1960年在加利福尼亞州馬里布的休斯研究實驗室,美國科學家西奧多·梅曼(Theodore Maiman)設計和建造了一臺小型的激光發(fā)生器。激光在軍事上最成熟的應用是各類激光測距儀,這也是激光應用在軍事上的最早的裝備。由于激光具有“熱效應”,可以用來切割破壞金屬等堅固物體,美國等國開始將激光的未來運用方向轉(zhuǎn)向“殺傷性武器”。相比常規(guī)武器,激光武器具有很多優(yōu)點,主要表現(xiàn)在:速度快,機動靈活,精度高,效費比高等。激光束以光速(30萬千米/秒)射向目標,它比普通槍彈每秒鐘0.7公里的速度快40萬倍,比導彈的速度快10萬倍,不需要提前量,就能把能量高度集中的光束以光速直接射向目標。由于其高方向性,可將聚焦的狹窄光速精確地對準某一方向,選擇攻擊目標群中的某一目標,甚至擊中目標上的某一脆弱部位。百萬瓦級氟化氚激光武器每發(fā)射一次費用約1-2千美元。與之相比,“愛國者”防空導彈每發(fā)為30-50萬美元,“毒刺”短程防空導彈每發(fā)為2萬美元左右,在面對大量廉價的自殺式無人艇、無人機時,可極大地降低美國海軍的作戰(zhàn)成本。因此,從作戰(zhàn)使用角度看,激光武器具有較高的效費比。

目前新型反艦導彈都已經(jīng)較多的采用了被動紅外/熱成像制導,或者是雷達/紅外混合制導,已經(jīng)對艦艇上傳統(tǒng)的電子干擾有了“免疫力”。激光武器能較有效地破壞對方紅外傳感器,使其喪失作戰(zhàn)能力。正是因為發(fā)現(xiàn)了激光武器在軍事領域的高效及低成本運用前景,早在上世紀六十年代美國就已開展激光武器的研制,并一直是世界激光武器研發(fā)的“領跑者”。

資料圖:美國海軍“龐塞”號兩棲船塢運輸艦(USS Ponce LPD-15)上安裝的“激光武器系統(tǒng)”(LaWS)(紅圈處)

二、美國海軍激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

美國長期保持向激光武器技術領域大量投入,擁有最為雄厚的技術積累,美國海軍艦載激光武器大致可分為兩個大的階段。第一階段是從1960年首臺激光武器誕生開始至2000年左右的氣動和化學激光武器時代;第二階段是從上世紀八十年代開始興起的固態(tài)激光武器和自由電子激光武器時代。從上世紀六十年代至今,美國各軍種已經(jīng)研制出多款激光武器系統(tǒng),并已裝備部分作戰(zhàn)艦艇,實現(xiàn)了初步艦載化。

考慮到現(xiàn)階段激光武器威力和作戰(zhàn)距離仍處于有限的階段,美軍現(xiàn)階段對激光武器的發(fā)展要求主要側(cè)重于“致盲”敵方水面艦艇系統(tǒng)電子傳感器,及有效摧毀敵方小型艦船和小型無人機,以及攔截一些火箭彈之類的低危險目標。

資料圖:美國海軍“龐塞”號兩棲船塢運輸艦(USS Ponce LPD-15)上安裝的“激光武器系統(tǒng)”(LaWS)

較早,美國海軍曾推出2款激光武器系統(tǒng):Mk 38 Mod 2 TLS戰(zhàn)術激光系統(tǒng)、LaWS激光系統(tǒng)。Mk 38 Mod 2 TLS戰(zhàn)術激光系統(tǒng)是一種與Mk 38 Mod 2近防炮系統(tǒng)集成的一種戰(zhàn)術激光系統(tǒng),由美國IPG光子學公司研發(fā),輸出功率10千瓦,2011年開始裝備美海軍艦艇。整個激光武器系統(tǒng)獨立執(zhí)行任務,不與艦上的作戰(zhàn)系統(tǒng)相集成。該系統(tǒng)極大提升艦艇對抗小型快艇及無人機的作戰(zhàn)能力,彌補了現(xiàn)有Mk-38艦炮載彈量有限的缺點,提升其連續(xù)作戰(zhàn)能力。

LaWS激光武器系統(tǒng)由美國海軍研究實驗室開發(fā)、奎托斯公司建造,2014年12月,美國海軍報告稱,LaWS激光武器系統(tǒng)完美地抵御了低端非對稱威脅,在測試中曾成功摧毀過浮動平臺上的兩個小型金屬目標以及一架靶機。美國海軍隨后在“龐塞”號上部署了該系統(tǒng),并將其與艦艇“密集陣”近防系統(tǒng)整合,使用“密集陣”的雷達跟蹤系統(tǒng)進行激光瞄準和制導。但是,由于各種原因,美國海軍目前已放棄了LAWS激光武器系統(tǒng)的使用。

2021年12月14日,在亞丁灣航行過程中,美海軍“波特蘭”號兩棲船塢運輸艦(LPD 27)使用一款“激光武器系統(tǒng)演示器”(LWSD) Mark 2 MOD 0,成功擊中了一個靜止的海上訓練目標。LWSD Mark 2 MOD 0由美國海軍研究辦公室和諾斯羅普·格魯曼公司共同研制,它的功率達到了150千瓦,LWSD被視為LAWS激光武器系統(tǒng)的新一代后續(xù)產(chǎn)品,也是目前認為最具有威脅能力的激光武器。

為加快艦載化步伐,目前,美國海軍正在積極平行推進3個重點激光項目:一是“固體激光器技術成熟化”(SSL-TM)系統(tǒng),該項目由海軍研究署主管,繼承了大量“激光武器系統(tǒng)”(LaWS)的經(jīng)驗。SSL-TM的輸出功率將達到150千瓦,將安裝在兩棲艦、驅(qū)逐艦。它將提高對小型船只和無人機的作戰(zhàn)效能”。而美軍最終目的是將其用于打擊反艦導彈,特別是應對中俄高超聲速反艦導彈的打擊。二是“高能激光和一體化光學炫目監(jiān)視”(HELIOS)系統(tǒng),該系統(tǒng)是一種60千瓦的激光武器系統(tǒng),功率是AN/SEQ-3激光武器系統(tǒng)(LaWS)的兩倍,該武器于2014年安裝在美國海軍“龐塞”號兩棲運輸艦進行現(xiàn)場測試。相比較美國海軍戰(zhàn)艦上已部署在的許多武器,如“密集陣”近防武器系統(tǒng)(CIWS)和“海拉姆”滾動轉(zhuǎn)體導彈(RAM),都具有類似于攔截小型船只和無人機的能力,但是HELIOS激光武器系統(tǒng)具有其更加獨特的優(yōu)勢。HELIOS系統(tǒng)將于2022年安裝在阿利伯克級驅(qū)逐艦普雷布爾號(DDG 88)上。該激光武器已于去年秋季在弗吉尼亞州的瓦勒普斯島完成多項測試。三是“ODIN”激光系統(tǒng),這是一種低功率激光攔截系統(tǒng),曾用名為LPM(低功率模塊),主要用于摧毀敵方情報監(jiān)視與偵察(ISR)無人機,能在遠程、超遠程的距離上致盲敵方無人機監(jiān)視系統(tǒng)。此外還能在近距離上對抗某些艦載觀瞄系統(tǒng)(反輕型艦艇)。“ODIN”系統(tǒng)包括光束導向器(望遠鏡、光學器件、快速轉(zhuǎn)向鏡)、低功率激光器、傳感器(粗軌道、精細軌道、ISR成像)、網(wǎng)絡交換機和控制終端?!癘DIN”已經(jīng)安裝在三艘阿利·伯克級驅(qū)逐艦,并將持續(xù)在相關作戰(zhàn)艦艇上安裝該系統(tǒng)。近年來,美國多次試驗,成功擊落無人機、導彈,初步認定激光在防空作戰(zhàn)中的重要作用。為滿足激光武器的艦載用電需求,目前美海軍正研發(fā)滿足高能激光武器等高能耗用電設備。為提高艦艇適裝性,2019年,美海軍相關機構研發(fā)并演示了“發(fā)電與能源分析與仿真系統(tǒng)”(PEGASUS),展示了將大功率武器集成至艦艇電網(wǎng)的可行性。伴隨著激光武器的研發(fā),美國也不斷對外發(fā)布激光武器試驗的成功案例。2017年7月,美國海軍“龐塞”號兩棲運輸艦在波斯灣試射了世界上首款現(xiàn)役激光武器系統(tǒng),并成功擊落一架無人機。過去,美國研發(fā)的激光武器主要是用來摧毀飛機和小型船只。目前,美軍正在開發(fā)更強大的第二代激光系統(tǒng),以對付導彈等空中更強大的目標。

三、未來美海軍激光技術發(fā)展方向

盡管美國海軍加快激光武器艦載化步伐,且已進入實戰(zhàn)化運用的邊緣,但是,受相關技術等方面制約,它仍屬于一種自衛(wèi)性輔助武器,目前,距離真正以艦載“主角”身份主宰海戰(zhàn)場仍有很長的路要走,激光武器還有不小的提升空間,未來,美海軍激光技術主要發(fā)展方向主要集中在以下幾個方面:

(一)提高抗干擾能力

隨著射程增大,激光武器照射到目標的激光束功率密度也隨之降低,毀傷力減弱,使有效作用距離受到限制。此外,使用激光武器時還會受到環(huán)境影響。例如在稠密的大氣層中使用時,大氣會耗散激光束的能量,并使其抖動、擴展和偏移。惡劣天氣(雨、雪、霧等)和戰(zhàn)爭煙塵、人造煙霧對其影響更大。因此,未來發(fā)展方向之一將是如何增強激光武器抗干擾能力,進一步放大摧毀威力。

(二)進一步提升輸出功率

從所需功率看,攻擊性激光武器所需要的輸出功率為10KW(千瓦)至MW(兆瓦),如果攔截中小型無人機,激光通常所需功率為10KW-100KW(千瓦),對付海上小型艦艇目標,通常所需功率為數(shù)十KW至數(shù)百KW(千瓦),攔截巡航導彈、超音速導彈等遠程目標時,功率通常需要幾百KW(千瓦)甚至數(shù)MW(兆瓦)。從目前發(fā)展情況看,現(xiàn)階段美國海軍大部分激光武器都停留在中小功率階段,其各種激光武器項目仍一直處在200kW(千瓦)數(shù)量級別內(nèi),距離1MW(兆瓦)級還有相當長的距離,因此,其作戰(zhàn)目標仍集中于近距離對付來襲無人機或?qū)椀募t外制導設備,使其偏離原有目標自行墜毀或被其他硬殺傷武器所擊毀。用途僅限于自衛(wèi)(打擊無人機、小艇、導彈等),還不具備較大射程硬摧毀能力。對付遠程目標,激光武器需要產(chǎn)生1000千瓦~2000千瓦的激光束殺傷目標,需要大型的初級能源供應裝置,同時還要解決好大型激光裝備的艦艇適裝性問題。因此,進一步提升功率、集成度、光束質(zhì)量仍然是主要的技術發(fā)展方向。

(三)改進跟蹤瞄準系統(tǒng)

激光發(fā)射系統(tǒng)屬于精密光學系統(tǒng),跟蹤瞄準的時間極短,對精度和穩(wěn)定性的要求很高;由于目標飛行速度很快,激光束不僅要瞄得準,而且要能在目標上鎖定一定的時間,因此對瞄準與跟蹤系統(tǒng)的要求很高。對于射程達幾百公里的機載激光器所要求的精度應小于1微弧度。因此,未來美海軍將會進一步改進跟蹤瞄準系統(tǒng)性能,增進與艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)、火力控制及信息裝備系統(tǒng)的融合和對接,提高跟蹤與瞄準精度。

結束語:作為一種新概念武器,激光具有獨特的作戰(zhàn)性能,并已顯示出其良好的發(fā)展前景。目前美國海軍只是實現(xiàn)了激光武器的初步艦載化,從試驗效果來看,其可擔負的作戰(zhàn)任務仍有限,技術突破性有限,距離真正大規(guī)模上艦并成為美國海軍的艦載“標配大殺器”仍有很長的路要走。


轉(zhuǎn)載請注明出處。

美國海軍激光武器
免責聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權使用作品的,應在授權范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關責任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點和對其真實性負責,版權歸原作者所有,如有侵權請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權益,請及時向本網(wǎng)提出書面權利通知,并提供身份證明、權屬證明、具體鏈接(URL)及詳細侵權情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關涉嫌侵權的內(nèi)容。

網(wǎng)友點評
0相關評論
精彩導讀