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标  题: 美国的强激光武器系统 
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon Feb  3 12:38:28 2003) , 转信

英文标题：High Power Laser Weapon Systems of America 

研制国家：美国 

研制时间：1960年代 

部署时间：1994年用于实战 

关键词：强激光武器 氧碘化学激光器 自由电子激光器 氟化氢化学激光器 

1 美国强激光武器系统的研制概况 

强激光武器又称高能激光武器或激光炮，它是利用高亮度强激光束携带的巨大能量摧毁或
杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标的高技术新概念武器。强激光武器有着其它武器
无可比拟的优点，因此，美、俄、英、德、法、以色列等许多西方国家都在积极发展强激
光武器。 

激光是20世纪60年代的重大科技发现之一，所谓激光就是利用光能、热能、化学能或核能
等外部能量来激励物质，使其发生受激辐射实现的光放大而产生的相干光束。激光与一般
光的不同之处在於它的单色性好，相干性好，发散角极小、且容易聚焦成一小光斑使其方
向性好，亮度极高(He-Ne激光的谱线亮度比太阳光大亿倍)。 

1962年，美国国防高级研究局开始了激光军事利用的研究，并开发出小功率的激光制导炸
弹用于越战。70年代初美国开始强激光武器的研究，相继研制成功连续输出的kW级CO2激光
器和输出功率为MW级的钕玻璃激光器。在此背景下，陆海空三军开始了强激光武器的研究
。1976年，陆军公开了前线近距离防空武器移动试验装置，利用该装置15kW级的CO2激光器
在亨茨维尔陆军导弹试验场成功击落了靶机和无人直升机。1983年，空军制订了B-1战略轰
炸机近距离防御武器开发空中激光试验机计划。在KC-135空中加油机上安装了连续输出40
0kW的CO2强激光器和休斯公司研制的激光束定向装置。1983年5月对5枚响尾蛇空空导弹进
行的软杀伤和硬杀伤都取得了成功。对反舰导弹感到威胁的海军於1971年也开始了高能激
光武器的研究。海军一方面利用CO2激光器在导弹跟踪舰上进行了多次海上试验，另一方面
与TRW公司、DARPA资金赞助者共同推行更接近实用武器的中红外强化学激光武器系统的“
海石计划”。 

此外，美国还先后研制成功了氟化氘化学激光器、氟化氢化学激光器、氧碘化学激光器等
。目前，美国波音公司已完成了氧碘激光器用于小型机载或其它战术激光武器的试验。美
国空军研究实验室和能源部利弗莫尔实验室正在研制大功率二极管泵浦固体激光器，以用
于光-电对抗和强激光武器。 

2 强激光武器系统的优点 

强激光武器具有速度快、精度高、拦截距离远、火力转移迅速、不受外界电磁波干扰、持
续战斗力强等优点。强激光束从发射到击中目标所用的时间极短，延时完全可以忽略，也
没有弯曲的弹道，因此也就不需要提前量，简直是指哪打哪。例如对10公里处的目标，光
速传输仅需1/3秒，在此期间，任何高速、大机动目标的位移却很小，可以看成准静止目标
。在对付快速机动的导弹、对一个目标进行多次拦截和拦截多批目标时，强激光武器比其
他武器更有效。例如拦截空地导弹，强激光武器在远距离上可以使光束制导装置的传感器
致盲；中等距离处可以使微波导引头罩碎裂；近距离可以破坏导弹的壳体。多次拦截可以
显著提高拦截概率。强激光武器没有后坐力，可以迅速转移打击目标，还可以单发、多发
和连续发射。强激光武器的作战费效比高，特别是反导能力与以导反导相比费效比极高。
虽然强激光武器的研制生产成本很高，但由于可长期使用，且每次发射的费用很低，约10
00美元，仅接近于一发普通炮弹的价格。强激光武器与小口径炮的性能比较见表1。 

表1 强激光武器与小口径炮的性能比较 

武器类型 

性能参数 
小口径炮 
强激光武器 

速 度 
弹丸初速极限为2000m/s，实际一般仅为1000 m/s左右，而且弹丸在大气中的飞行速度下降
很快。 
激光的传播速度为3×108 m/s。 

命中概率 
解相遇是一个复杂的平滑滤波问题，炮的内外弹道受许多随机因素的影响，其单发命中概
率不高。 
无需解提前量，命中概率接近1。 

拦截距离 
300-1500 m 
可达10km 

火力转移速度 
炮发射装置的转动惯量很大，火力转移较慢。 
激光武器的发射靠反射镜控制，光子质量接近0，火力转移非常迅速。 

持续战斗力 
炮弹数量增加一倍，重量增加一倍，弹药库的容积也需增加一倍。 
激光武器的燃料，载量从40次杀伤量到140次杀伤量只增加21%的重量，增加7%的体积。 


3 激光武器系统的组成及毁伤机理 

强激光武器主要由以下系统组成：强激光器、光束控制与发射系统、自适应光学系统、压
力恢复系统、BM/C3I系统、能源系统和其它的配套系统等。这些系统可以装在飞机、军舰
、汽车或空间站等作战平台上，以对付不同的作战目标，发挥精确打击和拦截的作用。 

强激光器是激光武器系统的核心器件，其主要参数是波长、功率和光束质量。美国目前已
经发 展了很多种类的激光器，但适合作激光武器的却十分有限。选择的原则是：①能够达
到高功率、高效率；②能够达到很高的光束质量；③适当短的波长与脉冲结构，有利于大
气传输与目标耦合；④能源供应容易。 

由于传输到目标上的平均功率密度与波长平方成反比，在同等发射输出功率下，波长越短
，到达目标上的平均功率密度越高。另外，要求光束质量高，以接近衍射极限最好。 

光束定向系统用来把激光集中到目标上，以确保对目标的杀伤破坏。为了增大系统的作用
距离并减少其体积、质量，光束定向系统通常采用变焦发射望远镜、轻质主镜和自适应光
学技术。光束定向系统必须以高精度、高速度使激光束对目标定向和瞄准。 

激光在大气中传输时，会受到大气和气溶胶的吸收与散射，其强度将会衰减。由于大气湍
流的影响，将导致目标上的光斑扩大。当激光功率足够大时还会产生非线性的热晕现象。
这些效应将会使目标上的激光功率密度下降，影响激光对目标的破坏效果。为补偿激光大
气传输时受到的湍流等影响，可采用自适应光学技术，在发射系统中加入变形镜，变形镜
受到从目标处信标发出的反向传输信号的适时控制，把发出的激光束预先引入相反的波前
倚变，能够部分补偿大气传输造成的影响。 

强激光武器的毁伤机理比较复杂，归纳起来主要有以下三种效应来实施对目标的杀伤破坏
： 

烧蚀效应 激光照射目标时，其巨大的能量被目标吸收，转化为热能，使目标表面气化，蒸
汽以高速向外膨胀，同时将一部分液滴甚至固体颗粒带出，从而使目标表面形成凹坑或穿
孔而遭破坏。 

激波效应 在目标被激光照射时，表面蒸汽向外喷射的极短时间内会给目标以反冲作 用。
这就相当于一个脉冲载荷作用于目标表面，在其内部的固体材料中形成激波，激波传到目
标表面后再产生反射，使目标发生断裂破坏。 

辐射效应 目标表面因激光照射汽化而形成等离子体，等离子体一方面对激光起屏蔽作用，
 另一方面又能够辐射紫外线甚至X射线，使内部元件损伤。实验发现，这种紫外线或X射线
有可能比激光直接照射引起的破坏更为有效。 

4 美国强激光武器系统的研发情况 

强激光武器以光束作战的迅速反应能力，以外科手术式杀伤的作战方式，以及特别适合于
反卫星和破坏敌方信息系统等阻止敌方获取信息的能力，使其成为适应21世纪信息化高技
术战争，并具有划时代意义的新一代主战兵器。40年来，美国投入了大量人力财力对强激
光武器进行了深入的研究试验，其情况见表2。 

表2 美国强激光武器发展情况一览 

计划名称 
基本情况 
主要试验及场地 
现状 
发展预测 


天基激光武器 
80年代启动，卫星平台，用于战略及战区弹道导弹助推段的拦截。采用氟化氢化学激光器
，波长2.7微米，功率百万瓦，已研制成功4米直径的反射镜。 
目前正在TRW公司卡皮斯特拉诺试验场进行地面系统对接试验。 
关键技术已经突破，准备研制天基演示器。 
2005年后完成演示器，进一步开发8米直径反射镜，逐步实现20颗卫星的星载部署。 



机载激光武 器 
90年代启动，用于战区弹道导弹助推段防御及其它战术目标防御，具有反卫星能力。平台
为波音747-400飞机，采用氧碘化学激光器，系统最终由14个模块组成，功率200-300万瓦
。 
已完成机载激光器模块、束控系统、杀伤力、大气传输和助推段主动跟踪等演示验证。19
97年开始研制作战样机。 
1998年8月满足飞行要求的轻型模块输出功率已接近30万瓦，跟瞄精度达0.1微弧度 
2002年进行拦截导弹试验，2006年完成3架机载激光战机，2008年完成7架飞机，实现战区
作战能力。 



舰载激光武 器 
80年代研制，曾采用氟化氘激光器（MIRACL），功率220万瓦，“海石”光束定向器孔径1
.8米。1996年决定采用自由电子激光器。 
80年代末曾在白沙导弹靶场成功击落模拟巡航导弹的亚音速靶机和超音速导弹。 
1994年完成工程化。进一步的发展计划和投资未见公开报道。 
因在近海迎头作战模式中现有的各种激光束可能会产生热晕效应，影响杀伤效果，因而转
向研制自由电子激光器，现平均功率已达500瓦。 



地基反卫星激光武器 
美国陆军和空军分别利用氟化氢和氧碘激光器进行了反卫星武器研究。 
1997年10月陆军在白沙靶场进行了氟化氘激光照射卫星试验。空军正在利用“星火”靶场
3.5米望远镜研究地面到空间的高功率激光传输问题。 
具备有限的反卫星能力。 
2005年左右空军将建成空间控制用地基氧碘化学激光器作战系统，具备初步的反卫星作战
能力。 

战术高能激光武器（美国与以色列合作研制） 
90年代中期开始研制，利用氟化氘激光器，功率40万瓦，发射孔径0.7米，能对付10公里内
的战术飞行目标。 
1996年2月在美国白沙靶场进行杀伤力演示试验，成功击落2枚“卡秋莎”火箭弹，目前正
在白沙靶场进行演示系统的打靶试验。 
具备工程化能力，主要分系统的研制已经完成并进行了系统集成。 
1999年底移交以色列进行试验，2000年后具备实战能力。 


5 美国强激光武器的发展趋势 

目前，美国正在为研制出能提高强激光武器系统效率，减少系统尺寸与重量，以便符合作
战平台的尺寸限制；能按比例放大到高效率，同时保持良好的光束质量的激光器而努力。
 

为了在数百公里之外拦截处于助推段的战术弹道导弹，美国空军目前正在解决如下关键技
术： 

（1）研究制成一种能够在大气中水平传输而不发散的激光束。为此他们进行了一系列试验
以确定大气扰动对激光束的影响，以及相位自适应光学元件对这些扰动的补偿能力。 

（2）为使机载激光器在飞行中具有良好的性能，必须确认、消除飞机运动和振动引起的低
频“颤动”。 

（3）对具有较好光束质量、传输距离超过机载激光系统要求的氧碘化学激光器（波长1.3
μm）进行实时、闭环的液体循环试验，以便使激光器长时间在高压下能稳定而有效地工作
。 

（4）验证高反射镀膜和其他先进技术，以便使光学系统在不致冷条件下工作达40小时而性
能不明显下降。 

（5）验证激光对战术导弹的破坏能力。对厚度在1.5-2mm的类似“飞毛腿”导弹弹壳不锈
钢复制件用中红外先进化学激光器光束照射1-3.5秒均被击穿，验证了预期的破坏机理。 


美国海军经过对未来10-15年中反舰导弹抗激光辐射加固能力的预测、沿海环境中作战最有
效的强激光波长和研制一台具有最佳波长兆瓦级的强激光器等一系列的研究试验后决定选
择由超导射频加速器驱动的自由电子强激光器作为海军强激光武器系统的激光器。并于九
十年代末制订出了未来选择自由电子强激光武器系统的高级性能目标： 

能与同时到达的4枚超音速巡航导弹交战； 

能在20秒作战时间里覆盖360°的范围； 

能进行硬热杀伤（空气动力学毁坏或高能炸药爆炸）； 

激光器输出功率1MW； 

波长1-2μm(标称1.6μm)； 

有效利用率≥95%； 

对另外的任务可进行功率调节； 

可组装重量≤100吨、体积≤500m3的5″/54炮座. 

参考文献 

1章雅平 激光武器将成为21世纪新一代主战武器（上、中、下） 《军事电子信息系统专题
技术文选》28所科技信息部 1999年12月 

2 林玉琛 战术防空激光武器发展概况 《军事电子信息系统专题技术文选》28所科技信息
部 1999年12月 
 


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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 218.8.124.67]