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发信人: blackcat (南侠), 信区: Green
标 题: 美国机载激光武器发展现状
发信站: 紫 丁 香 (Fri Apr 7 16:34:46 2000), 转信
1 引 言
激光武器的发展已历时30多年。七十年代，美国陆、海、空军并行开展了各自的激
光武武器的发展，主�
以战术应用为主，试图把激光武器部署到战场上，而且取得了一
定进展，并且演示验证了用用这些武器摧毁�
破坏目标的能力。1983年美国提出“星球
大战”计划之后，美国把激光武器发展重点转移到到战略应用。后�
世界形势随着前苏
联解体而发生深刻的变化，地区性冲突和局部战争已成为目前和未来军事
态，所以从1992年开始，又把激光武器的发展重点转向以技术较为成熟的激光器为基础
的，，近期可以部署�
，近期可以部署�
目前美国正在重点发展的激光武器有：天
基“阿尔法”化学激光武器，由美国弹道导弹弹防御局负责�
1997年取得重大进展；美
国空军负责的机载氧碘化学激光武器，已进入计划确定与风险降低低阶段；美国陆�
与
空军的地基激光反卫星武器；美以联合发展的战术高能激光武器。另外，值得注意的是
，，波音公司正在�
展小型飞机和直升机载氧碘化学激光武器；美国陆军还提出了高空
无人机载激光武器计划，
代号为“防御
者之光”(Defender Light)，由劳伦斯*利费莫尔实验室负责研制，使用的激光器是二极
管�
浦固体激光器，预计
发射功率可达兆瓦级；美国空军着眼于未来30年将会大力发展的采用激光二极管阵列的
“节
型”激光武
器。
本文仅介绍美国机载激光武器计划及其执行情况。
2 机载激光武器的作用和应用
美国战区导弹防御(TMD)计划采取分层防御方法来对付敌方空-空导弹、空面导弹、
面面
弹、巡航导弹
的进攻。其中包括采用Corps-SAM作为低层防御；采用PAC-3爱国者(射高12.2km)作为低
层防
低常 并采用
增程拦截弹(ERINT)(拦截距离15km)作为备用的低层防御系统，及采用“箭”(Arrow)导
弹作
訮AC-3爱国者
导弹的补充；高层防御系统采用战区高空区域防御(THAAD)系统(拦截距离150～200km)，
拦�
高度100km。上
述这些导弹系统可以对来袭导弹提供逐层多重防御，当然是要力争在尽可能高的空中和
尽可
远的距离拦截
目标。战术弹道导弹的助推飞行时间很短，如射程100km的SS-21导弹，其助推飞行时间
只有
0s。要求如此短
的时间内和尽可能远的距离外，拦截刚刚发射并处于助推飞行中的弹道导弹，需要拦截
武器
有极高的速
度。这就需要使用激光武器，在进行战区防御时，可以让携带激光武器的飞机在距离可
能发
导弹的地点几
十千米地区高空，利用飞机上的探测器监视和跟踪敌方发射的导弹，然后发射激光摧毁
正在
蛏戏尚械牡�
弹。还有一些高速低空目标，如巡航导弹能在1000～2000km距离范围内贴
近地面20～100m的
叨确尚校挥�
采用机载激光武器才能有效地反击像巡航导弹这样的目标。同样，机载
激光武器能机动灵活
反击各个方向
的空袭目标，它非常适合对付饱和攻击的低空或超低空飞机、直升机和导弹。
3 机载激光武器作战原理和关键技术
机载激光武器或称机载激光器(ABL)是一种能独立进行目标探测并实施“外科手术式
”�
击的自主性武器
系统、载机在12km高空、距前线90km的正方一侧巡航，激光武器的预定射程为300～580
km。
增大ABL的有
效作战半径，可以让ABL载机穿越敌方领空。
ABL系统的主要部件有：飞机平台(波音747-400F飞机)；传感器系统(被动红外传感
器)�
高能激光器装置
(目前为氧碘化学激光器)；瞄准与跟踪系统(光束控制)。
3.1 ABL的作战原理
利用机上360°视场的被动红外传感器探测目标，用波长1.06μm的多光束激光器照
明目
，用高分辩率成
像传感器进行成像，通过主望远镜进行观察以获得良好的跟踪数据，随后引导信标激光
和杀
斯 束。信标光
束比杀伤光束稍早一些发出，以便对杀伤光束所要经过的大气路径进行测量。杀伤光束
在信
激光达到目标
并返回后发出。
在信标激光和自适应反射镜继续对畸变进行补偿、激光照明器和被动红外传感器继
续对
标进行跟踪的
同时，向助推段弹道导弹燃料箱发射数秒波长1.3μm氧碘化学激光器杀伤光束，摧毁目
标。
3.2 ABL的关键技术
从ABL作战原理可见，它的主要关键技术有高能激光器、精密跟瞄系统和激光大气传
输�
偿技术。
3.2.1 高能激光器 高能激光器是实现高能激光武器的关键，也是各国长期探索研究的
目�
。目前认为具有
高能激光武器系统应用发展前景的激光器主要有氟化氘/氟化氢化学激光器、氧碘化学激
光�
、CO2气动激光
器、自由电子激光器、二极管 闷 固体激光器和激光二极管阵列等。其中第一代最有可
能发
成为高能激光
武器并投入部署的将是化学激光器，而ABL计划中目前采用氧碘激光器；其他类激光器有
可�
在未来自身技术
的不断发展完善过程中发展成为新一代激光武器。
3.2.2 跟瞄系统 ABL除装有氧碘化学激光器外，将携带红外搜索跟踪装置、光束控制
系统
透叻 辩率红外成
像传感器，用于完成：(1)硬弹体移交、主动跟踪与跟踪恢复三个过程；(2)光束畸变修
正功
埽�(3)保证目标跟
踪与瞄准误差小于10μrad。代号为AL-1的机载激光武器首先用红外搜索跟踪装置探测在
助�
段飞行的战区弹
道导弹排放的尾焰，粗略地测定目标位置，然后打开多光束激光照明器(通常采用二极管
泵�
固体激光器，波
长1.06μm)照亮来袭导弹弹体，这一由探测导弹尾焰转换成探测弹体的过程称硬弹体移
交过
，并转换为激光
照明器主动跟踪过程。再由高分辩率红外成像传感器精确确定导弹尾焰位置，从而转入
跟踪
指 过程，与此
同时，高分辨率红外传感器探测飞行中的导弹锥形头部，并使多光速激光信标器(通常也
使�
二极管 闷 固体
激光器)瞄准该锥形头部测量反射的激光束，求得由于飞机振动、大气湍流和激光光学装
置�
热造成的光学畸
变，然后将修正参数输入到自适应反射镜进行光学畸变修正，以补偿对激光散焦和瞄准
精度
的影响。在完
成自适应补偿后，发射杀伤激光束，破坏导弹的燃料箱。
目前，AL-1激光武器系统的反射镜采用无冷却的单晶硅反射镜，孔径为25cm，间距
1～2
m的制动器可使
反射镜面变形达8μm，以保证足以修正光学畸变。
4 ABL发展现状
ABL计划是美国空军目前正在大力推进的战区弹道导弹助推段拦截方案，是其联合的
多�
战区导弹防御研
究的一部分。该计划是目前美国投资规模最大、进展最快的主要定向能武器计划，已进
入AB
发展的第二阶
段，即计划确定与风险降低阶段，将于2002年底用机载激光器样机YAL-1A进行摧毁一枚
助推
战区弹道导弹
的演示验证试验。
4.1 ABL系统技术进展和目前发展重点
目前由波音公司中标正在进行的ABL计划确定与风险降低阶段的发展工作中，TRW公
司负
研制氧碘激
光器；洛克希德*马丁公司负责研制光学部件、光束控制及火控系统；波音公司负责系统
集�
，飞机改装和开
发战场管理系统。
TRW公司研制的激光器是模块化的，单个样品模块已经演示了几十万瓦的输出功率，
并�
续了数秒钟。
YAL-1A作战演示样机将由6个模块组成，到2002年底，届时将要求波音公司通过催毁一枚
56k
距离外的助推
段战区弹道导弹的试验来演示验证其建造的机载激光器样机YAC-A性能。
一旦试验成功，空军将授于波音公司签订一项为期2年、价值约45亿美元的工程与制
造�
同，用于该机群
(由7架飞机组成)剩余部分的工程制造与发展。最终的作战使用型ABL系统将采用14个激
光器
？ ，从而满足
200-300万瓦的作战要求。预计未来制造的每架机载激光器(AL-1)载机上携带的化学燃料
可�
行30次持续时间
为5s的射击，每次射击成本为1000美元。
目前，已用氧碘化学激光器进行了小规模试验，还用中红外化学激光器进行了较大
型的
伤力试验，极
其详尽地了解金属对于不同波长能量的吸收能力。已完成了一系列地基外场实验，模拟
了机
激光器在战区
导弹防御作战情况下预计将遇到的强烈湍流条件和传输环境，重复并成功地演示验证了
自适
光学补偿和闭
环跟踪能力。1996年6月成功地进行了两次主动跟踪助推段飞行的弹道导弹的试验，证实
了�
动跟踪的可行
性。1998年1月成功地完成了历时1个月的系列风洞试验，验证了机载激光器关键部件10
4英�
鼻锥转塔和激光
器排气系统的设计性能。1998年6月，对TRW公司设计的几十万瓦级的单个激光器模块首
次在
公司的试验靶
上进行了成功的试验。它的成功标志着波音公司小组已经全部实现了1996年11月进入AB
L第�
阶段时对空军的
承诺，并拉开了旨在降低ABL计划的技术风险的系列激光器性能试验的序幕，以便最终优
化�
光器的运作条
件，获得所需的性能和激光特性。
目前氧碘化学激光器技术的研究重点是提高效率，减轻系统重量和改进作战适用性
。
4.2 ABL作战方案
研究表明，由7架ABL载机组成的机群能对战区级冲突地区提供最佳的弹道导弹防御
。初
作战方案是，
由7架ABL飞机组成的作战机群中，至少应使用5架部署在一个军事危急区域，并可形成两
条�
导轨道，但要形
成24小时的作战能力需要7架载机，携带足够进行200次发射所需的燃料。数百万瓦的激
光通
�2m直径的发射
望远镜发射出去，足以攻击远至600km处的目标。
4.3 ABL未来部署方案
将于2000年进行低功率飞行试验和高功率的停机坪试验，2001年将进行高功率飞行
试验
杀伤导弹的演
示验证，2002年部署第一架作战演示用ABL样机(氧碘化学激光输出功率100～200万瓦)，
使�
国首次具备助推
段拦载能力，并用其进行拦截助推段导弹的试验；2006年部署3架作战使用型ABL飞机(氧
碘�
光器功率200～
300万瓦)，具备初始作战能力；2008年部署7架作战使用ABL飞机，组成一个完整的机群
，具
对单个战区提
供导弹防御的全面作战能力。
5 第二代节能型激光武器
美国空军在其《21世纪空中与空间力量展望》中提出了着眼于未来而发展的第二代
采用
葱录际 的节能
型高能激光武器。其中创新技术包括：大而轻的薄膜光学系统；高功率短波长固体激光
器；
平均功率相位
共轭技术；采用光阀或微机电的自适应光学系统；光束成形与控制用的二极管激光器调
相阵
小�
第二代激光武器将采用波长更短的新一代激光器，使所需的杀伤能量及激光功
率减小到
通型的1/25～
1/50，从而获得最高的能量效率。表1列出了方案论证中二种类型激光武器之间差别。
作为小型、中等功率、高光束质量的短波长激光器计划基础的新兴技术有：
(1)短波长固体激光器的二极管泵浦技术。该技术已经演示了能够显著提高效率，和
大�
减小激光器热负
载。在未来20年期间内，按常规技术进展应能实现60%的二极管效率和15%的电-激光净转
换�
率。二极管的
成本应降至二极管光学功率每瓦低于1美元，用于40kW激光器的二极管泵浦阵列的成本应
少�
16万美元。
(2)固体激光器的热容量运行，这使得激光器能够在短暂的交战期间内根据需要产生
高�
出功率。发展得
当的话，在不采用冷却措施的运行中，这种方法应能实现每立方厘米激光材料产生高于
500J
激光输出。在每
次交战所需能量为40kJ及热弹仓允许进行10次交战(400kJ的激光输出)的情况下，所需激
光�
料的体积将是
800cm3，重量小于4kg。这10次交战中每两次之间的冷却时间将为1～2min。
(3)激光武器内或激光武器与目标之间相位共轭技术，用于对光程畸变进行补偿并产
生�
衍射限光束。在
机载激光器计划中得到的经验，在这里同样适用。
(4)非冷却光学系统，可降低光束定向器的成本和质量。随着超低吸收率反射镜镀层
的�
展，非冷却光学
系统将是可能的。
《21世纪空中与空间力量展望》中称，未来第三个10年中定向能武器的预期应用，
代表
定向能武器能
力的极大扩展，这些应用以概念上十分合理的设想为基础，但需要在技术方面向新的方
法发
。这些应用将
会导致空军进攻和防御战略的重大变化。已提出在先进战斗机即光子战斗机(Fotofight
er)�
的表面上镶嵌与飞机
表面共形的高功率二极管激光器相控阵列，用于同时对目标进行监视、跟踪、指示和热
杀伤
约巴 信。
6 结 语
激光武器是新一代利用高能量密度射束替代常规子弹的新概念武器。这类武器所特
有的
光速作战的迅
速反应能力，以外科手术或杀伤的高效费比作战方式，以及特别适于反卫星和破坏敌方
信息
低车 阻止敌方
获得信息的能力，使其成为适应21世纪信息化高技术战争的、具有划时代意义新一代主
战兵
鳌�
--
【如果，你没有男朋友的话，你会喜欢我吗？】
【假设，你真的喜欢我的话，你会告诉我吗？】
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