激光武器在防空反導中的發(fā)展趨勢探析

李宗良 姜為學 鄧欽

（空軍空降兵學院 廣西 桂林 541003）

摘要：隨著激光技術(shù)的日益成熟和未來防空作戰(zhàn)環(huán)境越來越嚴峻，激光武器逐漸體現(xiàn)出了在現(xiàn)代防空反導作戰(zhàn)中的明顯優(yōu)勢和特點。文章闡述了激光防空武器的特點及作戰(zhàn)毀傷機理，指出激光防空武器相對其他防空武器更適合防空反導作戰(zhàn)，分析了國外激光防空武器的發(fā)展現(xiàn)狀，并對激光防空武器發(fā)展趨勢進行了探討。

關(guān)鍵詞：激光武器，防空反導，發(fā)展趨勢

A Study on the Development Trend of the Laser Air Defense

Weapon for Air Defense and Antimissile Operation

Li Zong-liang Jiang Wei-xue Deng Qin

（Air Force Paratrooper College，Guilin 541003，China）

Abstract：With the development of laser technology and more and more serious air defense condition faced，laser weapon has predominance in performance for air defense and antimissile operation. this paper sets forth the characteristics of the laser air defense weapons and the operational mechanism of damage，and point out that the laser air defense weapon is more adapt to anti-missile air defense operations than other air defense weapons，and analyses the foreign air defense weapons development，and explore and analyses of the development trend of the laser air defense weapon in the future.

Keywords：laser weapon，Air defense and antimissile operation，Development trend

引言

2010年5月底，美國雷聲公司在加利福尼亞州沿海的一個海軍武器試驗場上，向3.2千米以外，以480km/h飛行的4架無人機射擊，無人機瞬間被打成“火球”，這進一步引發(fā)了各國對如何在未來戰(zhàn)爭中運用激光武器的關(guān)注。激光武器是以光速將高能量激光發(fā)射到目標表面，通過毀傷導引頭等關(guān)鍵部位，或穿透飛行物殼體，將其擊落、引爆戰(zhàn)斗部、燃料，使其空中爆炸等，在轉(zhuǎn)瞬之間完成毀傷任務(wù)，它可以有效地對抗包括飛機、導彈、制導彈藥在內(nèi)各種空中威脅，特別在防空反導方面，它以快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優(yōu)異性能，必將成為未來防空反導的新寵。

1 激光武器的特點及原理

1.1 激光武器的特點

激光武器是定向能武器的一種，它擁有傳統(tǒng)防空武器無法比擬的許多優(yōu)點。

（1）反應(yīng)速度快。激光武器的系統(tǒng)反應(yīng)時間是從發(fā)現(xiàn)目標至目標穩(wěn)定跟蹤（即可以對目標射擊）。激光防空武器光束以每秒30萬千米的速度傳播，假設(shè)目標距離30千米，從發(fā)射到命中僅需萬分之一秒。由于激光防空武器能從遠距離以光束輸送電磁能并以直線攻擊目標，無需計算提前量，因此，能為武器系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、識別、瞄準目標贏得時間，可以有效地對付現(xiàn)在正在向超聲速方向發(fā)展的空襲兵器。

（2）抗干擾能力強。由于激光武器以電磁波的形式向目標傳遞聚焦能量，而且通常采用光電跟蹤器或激光雷達作為配套的目標跟蹤系統(tǒng)，較少或不依賴雷達，因此可在電磁環(huán)境中工作，不受外界電磁波的干擾。

（3）攔截率高。激光武器可以在較遠距離上使光學制導武器的傳感器致盲，在中等距離上使導引頭頭罩碎裂，而在近距離內(nèi)可以破壞飛機、導彈的殼體。所以對一個威脅目標可以在不同距離上進行多次射擊，提高攔截概率。

（4）作戰(zhàn)效費比高。相對一次性使用的導彈，激光武器可重復使用，費用低廉。例如，一發(fā)愛國者導彈約60萬至70萬美元；一發(fā)毒刺導彈3萬美元。而化學激光武器發(fā)射一次僅耗費1000至2000美元，近幾年發(fā)展的固體激光器將更加便宜。因此，用激光武器來對付低空飛行器，如無人機、巡航導彈，精確制導炸彈特別是近程火箭彈是最合適的。

1.2 激光武器的毀傷機理

激光武器的殺傷效應(yīng)是一種熱毀傷過程，它依靠自身產(chǎn)生的強激光束，在目標表面產(chǎn)生極高的功率密度，使其受熱、燃燒、熔融、霧化和汽化，并產(chǎn)生暴震波，導致人員傷亡、目標損壞。包括非致命性毀傷（軟殺傷）和致命性毀傷（硬殺傷），具體可以分為燒蝕效應(yīng)、激波效應(yīng)和輻射效應(yīng)。燒蝕效應(yīng)是指激光照射目標時，其巨大能量轉(zhuǎn)化為熱能，使目標表面汽化，蒸汽高速向外膨脹，同時將一部分液滴甚至固態(tài)顆粒帶出，從而使目標因表面形成凹坑或穿孔而遭破壞；激波效應(yīng)是指當目標材料汽化向外噴射時，在極短的時間里能給目標以極大的反沖作用，在目標內(nèi)產(chǎn)生激波使之斷裂；輻射效應(yīng)是指目標表面因激光照射汽化而形成等離子體云，等離子體一方面對激光起屏蔽作用，另一方面又能夠輻射紫外線甚至X射線，破壞目標內(nèi)部電子元件，使目標喪失作戰(zhàn)效能。

2 激光武器的發(fā)展近況

鑒于激光武器的重要作用和地位，世界上發(fā)達國家都投入了巨額資金，制定了宏大計劃，組織了龐大的科技隊伍開發(fā)激光防空武器，先后研制成功了車載、機載、艦載、天基等激光武器。

2.1 車載激光武器

車載激光武器是把激光器裝在坦克和各種特種車輛上，用來攻擊敵人的坦克群或者火炮陣地。1983年，美國陸軍開始研制“魟魚”車輛激光。該系統(tǒng)可以裝在長方形的盒子里并固定于M1坦克炮塔旁邊，作為戰(zhàn)車的附加武器與普通25毫米機槍及反坦克導彈配合使用，可摧毀敵方的潛望鏡、夜視儀等。美國和以色列于1995年開始聯(lián)合研制車載戰(zhàn)術(shù)激光武器“鸚鵡螺”系統(tǒng)。該系統(tǒng)由激光器、指示跟蹤系統(tǒng)、火控雷達和指揮中心4個主要部分組成，其指揮控制中心可同時跟蹤15個目標，激光束照射5秒鐘即可摧毀目標，有效射程10千米，如果配以強大的電力支持，也可用于攻擊飛機。2000年6月6日，美國在試驗中利用“鸚鵡螺”激光武器成功擊落了“喀秋莎”火箭彈，在8月底又同時擊落了2枚“喀秋莎”火箭彈。俄羅斯也研制了車輛搭載型高能激光武器。德國也成功研制了防空激光武器，安裝在豹2坦克上，可破壞10千米內(nèi)來襲的戰(zhàn)斗機、直升機、巡航導彈等，并可致盲20千米或更遠的光電系統(tǒng)。

2.2 機載激光武器

機載激光武器是把激光武器裝在飛機上，用來擊毀敵機或者從敵機上發(fā)射的導彈，也可攻擊地面或者海上的目標。為了攔截敵方上升段的彈道導彈，美國正在開發(fā)研制機載激光武器，該武器運用了百萬瓦級（MW）化學激光，并同時搭載固體激光器和化學激光器。1983年5月31日至7月25日，美國空軍機載500kW激光炮，先后在兩個月的時間里，把從A-7海盜戰(zhàn)斗轟炸機向它發(fā)射的5枚響尾蛇空空導彈擊毀，同年12月又擊落了模擬巡航導彈飛行的靶機。

2002年7月18日，美國研制出第一架激光攻擊機：YAL-1A，該型機由一架波音747-400F改制而成，該型機裝有固體和化學激光器，是美國機載激光（ABL）發(fā)展計劃的重要內(nèi)容。2004年12月3日進行了由洛馬公司空間系統(tǒng)部研制的、ABL關(guān)鍵設(shè)備——引導激光束摧毀目標的光束控制/火力控制系統(tǒng)（BCFC）的“首次飛行”。2007年3月，美國導彈防御局在加州海濱完成了首次機載激光器瞄準系統(tǒng)的飛行發(fā)射試驗。2007年5月，機載激光器飛機第一次完成了被動跟蹤垂直機目標的試驗，對一架處于加力狀態(tài)并高速垂直爬升的F-16戰(zhàn)斗機進行了定位、截獲、瞄準和跟蹤，此次試驗室機載激光器飛行試驗中的一個重要階段。2007年9月，在完成了用低能激光器進行的飛行模擬攻擊試驗后，波音公司隨即開始在機載激光器飛機上安裝高能化學激光器。2008年5月，美國波音公司在新墨西哥州的空軍基地首次成功進行了C-130H飛機機載高能化學激光發(fā)射試驗。

2.3 艦載激光武器

艦載激光武器是把激光武器裝在各種軍用艦船上，用來摧毀來襲的飛機和接近海面的巡航導彈、反艦導彈，也可以攻擊敵人的艦只。1971年，美國啟動了其高能激光計劃，目的是發(fā)展用于水面艦船防御反艦導彈的高能激光技術(shù)。1978年3月，美國海軍利用氟化氘（DF）化學激光器和光束定向器構(gòu)成的武器級實驗性高能激光系統(tǒng)成功地截獲和攔截了以低空、高亞音速橫向飛行的4枚“陶”式導彈。1987年，兩次在典型作戰(zhàn)距離上快速、致命地擊毀了以低空、亞音速、橫向方式飛行的BQM-34型靶機；1989年2月，在典型作戰(zhàn)距離上成功地摧毀了一枚以低空橫向方式飛向該系統(tǒng)附近一個目標的“汪達爾人”（Vandal）導彈。1992年，美國海軍完成了高能激光武器艦載安裝的可行性研究。1994年，美海軍進行了用激光攔截迎頭飛行的蘇制“冥河”導彈的“自防御演示”試驗，旨在研究和評估高能激光系統(tǒng)用于艦船自衛(wèi)、對付迎頭飛行的真實威脅目標的作戰(zhàn)效能。2000年，美軍航母上裝備了“目標”-1和“目標”-2兩種型號的艦載激光武器。“目標”-2的平均輸出功率20～100kW，而“目標”-1的輸出功率已達到2～5MW，具備了近程反導的能力。20世紀90年代初，蘇聯(lián)的1艘萬噸級基洛夫巡洋艦上已裝備了氟化氘（DF）高能激光武器，它可擊毀10km處的掠海導彈，試驗中用它擊落了模擬美國巡航導彈的亞音速無人機。實戰(zhàn)使用的英國艦載低能激光武器，采用人工瞄準，發(fā)射藍色激光脈沖，其激光能量可使光電傳感器過載，使人眼致盲，有效作用距離達5km。

2.4 天基激光武器

天基激光武器是把激光器與跟蹤瞄準系統(tǒng)集成到一個衛(wèi)星平臺上而構(gòu)成的一種部署在空間的定向能武器，主要用于在全球范圍內(nèi)摧毀剛剛飛出地球稠密大氣層的助推段彈道導彈。天基激光武器的激光器項目設(shè)計在700～1300千米的高度部署20～40顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星將攜帶捕獲、跟蹤和瞄準系統(tǒng)以及高能激光器。捕獲、跟蹤和瞄準系統(tǒng)使用低功率目標照明器，工作方式類似于機載激光系統(tǒng)。高能激光器射程3000千米以上，儲存的燃料能與大約100個目標交戰(zhàn)。美國一直十分重視這種武器的發(fā)展，目前已將其作為國家導彈防御系統(tǒng)的重要組成部分。該計劃目前由美國彈道導彈防御局主管，美國空軍參與該計劃的管理并將最終接管該計劃。美國正在積極研究一種反戰(zhàn)略導彈的天基“阿爾法”化學激光器。目前，該武器中氟化氫化學激光器已在百萬瓦級功率水平獲得高質(zhì)量輸出光束，并已研制出4米直徑、主動控制的多面組合鏡，還可將其定標放大到更大尺寸，并實施了“阿爾法大型先進反射鏡計劃綜合試驗”計劃。蘇聯(lián)曾在載人飛船與空間站上開展一系列激光武器反衛(wèi)星試驗，1981年3月，曾使1顆美國衛(wèi)星完全失效。

3 激光防空武器的發(fā)展趨勢

激光武器作為一種先進的防空反導裝備在未來戰(zhàn)爭中的使用是一種必然，在現(xiàn)在激光防空武器發(fā)展的基礎(chǔ)上，以后激光防空武器將朝著減小體積和重量、降低大氣損耗、提高作戰(zhàn)武器系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

（1）減小體積和重量。激光器的體積和重量決定了激光武器系統(tǒng)的機動性。未來激光武器既要有能擔任國土防空反導及防天任務(wù)的高能大型激光武器作為區(qū)域防空力量，又要有小型化的、輕便的能伴隨野戰(zhàn)部隊行進的野戰(zhàn)防空激光武器作為直接防空力量。目前，美國利佛莫爾國家實驗室，已成功研制出平均輸出功率達到100千瓦的固體激光器，已接近可以應(yīng)用的級別。大功率固體激光器的出現(xiàn)，將極大地縮小激光器的體積和重量，擴展激光防空武器的作戰(zhàn)效能和應(yīng)用場合。

（2）降低大氣損耗。大氣損耗是目前制約激光防空武器射程的主要原因，激光功率越高，大氣損耗越嚴重。因此，有人提出先用低強度高重復頻率的先行光束來驅(qū)除光路上的氣溶膠粒子，然后發(fā)射強激光，還有人提出加裝自適應(yīng)光學系統(tǒng)，降低大氣損耗，使更多的能量投射到目標上，縮短激光武器的作戰(zhàn)時間。

（3）提高作戰(zhàn)武器系統(tǒng)化。未來作戰(zhàn)是系統(tǒng)與系統(tǒng)、體系與體系之間的對抗。激光武器將與現(xiàn)有各種防空武器系統(tǒng)配合使用，彌補現(xiàn)有防空武器性能上的不完善和火力配置空缺，組成一個多層次、多功能、多位一體的高效能防御、進攻武器系統(tǒng)。這種系統(tǒng)化的多層防空火力網(wǎng)，可使防空、反導總的理論攔截率提高到99%。

4 結(jié)束語

激光防空武器以其獨特的優(yōu)越性受到越來越多國家的青睞，隨著各國激光防空武器的不斷研制和開發(fā)，激光防空武器的技術(shù)水平和性能將越來越高，它必將成為未來防空反導戰(zhàn)場上的一把利器。

參考文獻

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[3] 王大海. 美國激光武器發(fā)展分析[J]. 光電技術(shù)應(yīng)用，2008（2）：1-2.

作者簡介：李宗良（1973—），山東平度人，講師，主要從事光電探測、目標識別等方面的研究。