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航天/武器
對(duì)抗中國(guó)東風(fēng)21D 美航母研發(fā)激光器電磁炮
星之球科技 來源:鳳凰軍事2017-07-03 我要評(píng)論(0 )
對(duì)抗中國(guó)東風(fēng)-21D、俄羅斯鋯石新型反艦導(dǎo)彈,美國(guó)航母戰(zhàn)斗群加緊研發(fā)艦載激光器、電磁炮。
對(duì)抗中國(guó)“東風(fēng)-21D”、俄羅斯“鋯石”新型反艦導(dǎo)彈,美國(guó)航母戰(zhàn)斗群加緊研發(fā)艦載激光器、電磁炮
今天似乎美國(guó)海軍航母戰(zhàn)斗群具備足夠強(qiáng)大的防護(hù)手段,可以有效抗擊反艦巡航、彈道導(dǎo)彈的打擊。但是許多軍事專家對(duì)此表示懷疑:未來這些防護(hù)手段足以對(duì)抗中國(guó)“東風(fēng)-21D”、俄羅斯“鋯石”等新型反艦導(dǎo)彈的密集攻擊嗎?
一、艦載防空反導(dǎo)武器一次齊射耗資驚人
關(guān)于新概念武器的研制,美國(guó)國(guó)會(huì)收到一份報(bào)告。報(bào)告中,許多軍事專家表達(dá)了擔(dān)憂:一些作戰(zhàn)場(chǎng)景下,如果敵人使用各類空襲兵器對(duì)美國(guó)水面艦艇發(fā)動(dòng)密集攻擊,海軍傳統(tǒng)的防護(hù)裝備顯得力不從心:一是彈藥基數(shù)不足;二是這一基數(shù)中艦載防空反導(dǎo)導(dǎo)彈的造價(jià)相當(dāng)昂貴,相比而言,敵人的進(jìn)攻武器卻要廉價(jià)得多。
眾所周知,美國(guó)海軍導(dǎo)彈巡洋艦的彈藥基數(shù)是122枚導(dǎo)彈,而驅(qū)逐艦是90-96枚導(dǎo)彈。然而導(dǎo)彈武器庫中,一部分是用于打擊地面目標(biāo)的“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈,另一部分是反潛導(dǎo)彈。剩下的才是防空導(dǎo)彈,可能只有幾十枚。此時(shí)還要考慮:為了提高對(duì)空中目標(biāo)的毀傷概率,通常對(duì)一個(gè)目標(biāo)要發(fā)射兩枚導(dǎo)彈,這使得彈藥基數(shù)消耗得相當(dāng)快。在艦艇通用垂直發(fā)射系統(tǒng)中,各種型號(hào)的導(dǎo)彈是混合安裝的,只有通用垂直發(fā)射系統(tǒng)返回原位,才能換裝。
如果分析美國(guó)海軍艦載防空導(dǎo)彈具體型號(hào)的造價(jià),就會(huì)發(fā)現(xiàn)水面艦艇的防御耗費(fèi)驚人。例如,為了防御艦艇免遭飛行器、反艦巡航導(dǎo)彈的打擊,近程使用RAM導(dǎo)彈,每枚90萬美元,ESSM導(dǎo)彈,每枚110-150萬美元。對(duì)飛行器、反艦巡航導(dǎo)彈進(jìn)行中程防御,在末段防御反艦彈道導(dǎo)彈,使用“標(biāo)準(zhǔn)”SM-6防空導(dǎo)彈,每枚價(jià)值390萬美元。“標(biāo)準(zhǔn)”SM-3 Block1B (每枚1400萬美元)和“標(biāo)準(zhǔn)”SM-3 Block ⅡA(每枚2000萬美元以上)導(dǎo)彈用于在大氣層外的中段攔截反艦彈道導(dǎo)彈。
為了顯著提高海軍水面艦艇的防御效能,美國(guó)正在積極研發(fā)艦載激光器、電磁炮。未來如果這些裝備研制成功,將有效抗擊空中、水面來襲兵器。
二、強(qiáng)大的激光
美國(guó)海軍在高能軍用激光器研制領(lǐng)域成績(jī)斐然:目前可在1.6千米對(duì)抗一定型號(hào)的水面、空中目標(biāo),未來幾年內(nèi)將在戰(zhàn)斗艦艇上部署。近幾年也將部署更加強(qiáng)大的激光器,將使美國(guó)海軍戰(zhàn)斗艦艇距離16千米對(duì)抗水面、空中目標(biāo)。除了遂行其他任務(wù),這些激光器可以保證戰(zhàn)斗艦艇的末段反導(dǎo)防御,對(duì)抗反艦彈道導(dǎo)彈,包括中國(guó)新型的“東風(fēng)-21D”反艦彈道導(dǎo)彈。
美國(guó)國(guó)防部和海軍目前正在研制3種可用于戰(zhàn)斗艦艇的激光器:固體纖維激光器SSL,隙縫式激光器SSL和自由電子激光器FEL。
海軍建造了小功率自由電子激光器FEL的試驗(yàn)型號(hào),目前正在研制這一類型的大功率激光器原型機(jī)。
對(duì)抗各類威脅,包括彈道導(dǎo)彈時(shí),激光武器具備許多優(yōu)勢(shì),同樣也存在一些不足。
激光武器的主要優(yōu)勢(shì)是經(jīng)濟(jì)性。為了產(chǎn)生發(fā)射激光所需的電能,要消耗艦艇燃料,一次發(fā)射的成本還不到一美元。做個(gè)對(duì)比,一枚近程防空導(dǎo)彈價(jià)值90-140萬美元,一枚遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈- 幾百萬美元。激光器為戰(zhàn)斗艦艇提供了備選方案:消滅并非十分重要的目標(biāo),如無人機(jī)時(shí),可以優(yōu)先使用激光器;而防空導(dǎo)彈留作消滅更加重要的目標(biāo)。戰(zhàn)斗艦艇是十分昂貴的海軍裝備,為了與其對(duì)抗,敵人可能使用大量相對(duì)廉價(jià)的戰(zhàn)斗裝備:小艇、無人機(jī)、常規(guī)反艦導(dǎo)彈和反艦彈道導(dǎo)彈。因此,使用激光后,可以明顯改變艦艇防御的效費(fèi)比。戰(zhàn)斗艦艇導(dǎo)彈、火炮彈藥基數(shù)有限,打光后不得不暫時(shí)退出戰(zhàn)斗補(bǔ)充彈藥。激光武器發(fā)射次數(shù)基本沒有限制,可以用于消滅消耗艦艇彈藥基數(shù)的假目標(biāo)。未來的艦艇配備激光、導(dǎo)彈武器后,與目前垂直發(fā)射系統(tǒng)配備大量導(dǎo)彈的艦艇相比,尺寸會(huì)更小,造價(jià)也更低。
激光保證幾乎瞬間毀傷目標(biāo),沒有必要像反導(dǎo)導(dǎo)彈那樣計(jì)算來襲目標(biāo)的復(fù)雜彈道。激光束對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)幾秒就會(huì)將其消滅,然后可以轉(zhuǎn)而瞄準(zhǔn)其他目標(biāo)。戰(zhàn)斗艦艇在海岸附近作戰(zhàn)時(shí),這十分重要,因?yàn)閿橙丝赡茉谙鄬?duì)較近的距離使用導(dǎo)彈、火炮和迫擊炮對(duì)艦艇發(fā)動(dòng)密集攻擊。
激光武器還可以毀傷空氣動(dòng)力性能超過艦載反導(dǎo)導(dǎo)彈的高機(jī)動(dòng)性目標(biāo)。
激光保證附帶損傷最小,特別是在港口地幅作戰(zhàn)時(shí)。除了毀傷目標(biāo)外,激光還可用于探測(cè)和跟蹤目標(biāo),對(duì)其發(fā)起非致命性攻擊,保證壓制敵人的艦載光電傳感器。
三、激光的不足
激光只能攔截視距內(nèi)的目標(biāo),無法消滅超視距目標(biāo)。波濤洶涌的海面上,攔截小尺寸目標(biāo)受到諸多限制。
由于在大氣層中被吸收、散射,穿越大氣層時(shí),激光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱。由于大氣紊流和激光束對(duì)大氣加溫,會(huì)產(chǎn)生宏觀不均勻性。結(jié)果激光束會(huì)發(fā)散,導(dǎo)致能量密度下降- 這是激光武器殺傷性能最重要的指標(biāo)。
由于需要在有限時(shí)間內(nèi)多次重新瞄準(zhǔn),如果艦艇上只有一部激光器,抗擊密集打擊時(shí),會(huì)明顯力不從心。因此,需要像末段自衛(wèi)高炮那樣,在戰(zhàn)斗艦艇上部署多部激光器。
打擊防護(hù)性目標(biāo)(燒蝕表面、高反射性表面、物體旋轉(zhuǎn))時(shí),與強(qiáng)大的兆瓦級(jí)激光器相比,千瓦級(jí)小功率激光器可能效果不佳。而增大激光器的功率則要提高其造價(jià)和重量。激光器誤射也可能造成不希望的附帶損傷,誤傷己方的飛機(jī),甚至衛(wèi)星。
四、電磁炮
為了對(duì)固體激光器進(jìn)行有效補(bǔ)充,美國(guó)海軍從2005年起開始研制電磁炮,電源為兩條平行(共軸)的通電軌道施加電壓。經(jīng)改進(jìn)后,海平面上電磁炮的出膛速度能達(dá)到5.9-7.4馬赫。
起初美國(guó)海軍研制電磁炮的設(shè)想是:實(shí)施登陸戰(zhàn)役時(shí),為海軍陸戰(zhàn)隊(duì)提供直接岸上支持,后來發(fā)現(xiàn),應(yīng)優(yōu)先將其用于攔截反艦導(dǎo)彈的攻擊。目前海軍積極注資研制兩款型號(hào)的電磁炮,從2012年起已經(jīng)開始評(píng)估。這兩種型號(hào)發(fā)射的炮彈能量可達(dá)20-32兆焦耳,保證炮彈的射程達(dá)到90-185千米。
2014年4月,海軍宣布計(jì)劃于2016年財(cái)年將電磁炮的試驗(yàn)型號(hào)安裝在快速多用途雙體登陸艦JHSV上進(jìn)行海試。2015年獲悉,海軍計(jì)劃于2020-2025年列裝電磁炮。四月獲悉,海軍可能于二十一世紀(jì)二十年代中期為最新型的“茱姆沃爾特”驅(qū)逐艦(DDG-1000)安裝電磁炮。
2014年美國(guó)海軍海上系統(tǒng)司令部NAVSEA不經(jīng)意間發(fā)布了建造強(qiáng)大軌道電磁炮的信息需求,于12月22日發(fā)布在政府網(wǎng)站FedBizOpps上,四小時(shí)后馬上進(jìn)行了刪除。其中涉及研制電磁炮火控系統(tǒng)傳感器的具體信息需求:電子掃描視界角應(yīng)在90度以上(在方位角、高低角平面),有能力遠(yuǎn)距跟蹤小反射面積的目標(biāo),跟蹤并毀傷大氣層中的彈道目標(biāo),屏蔽環(huán)境干擾(天氣、地形和生物干擾),抗擊彈道導(dǎo)彈打擊時(shí),保障高速處理數(shù)據(jù),保證防空和毀傷水面目標(biāo),同時(shí)可以跟蹤來襲目標(biāo)并發(fā)射超音速炮彈,并對(duì)戰(zhàn)斗毀傷程度進(jìn)行高質(zhì)量評(píng)估。此外,火控系統(tǒng)傳感器應(yīng)迅速形成火控回路,提高技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗的穩(wěn)定性,跟蹤、處理數(shù)據(jù)速度快,應(yīng)于2018財(cái)年第三季度建造試驗(yàn)樣機(jī),保證于2020-2025年投入戰(zhàn)備。
“BAi系統(tǒng)”公司2012年制造出第一臺(tái)電磁炮樣機(jī),功率達(dá)32兆焦耳。幾個(gè)月后,“通用自動(dòng)化”公司也生產(chǎn)出另一種競(jìng)爭(zhēng)性樣機(jī)。
在第一階段成果的基礎(chǔ)上,開始了第二階段,在其框架內(nèi)集中力量研制能夠使射速達(dá)到每分鐘10發(fā)的設(shè)備、方法。為了保證射速,需要研制電磁炮最有效的熱控制方法。
在快速多用途雙體登陸艦JHSV-3上進(jìn)行了電磁炮最初型號(hào)的試驗(yàn)。這是2016年財(cái)年的計(jì)劃,試驗(yàn)了單發(fā)發(fā)射。計(jì)劃于2018年進(jìn)行艦載集成電磁炮的半自動(dòng)狀態(tài)發(fā)射。
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