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1、美军激光武器的研究进展与思考(2010-03-21 20:54:09) 转载标签： 军事 分类：导弹攻防与空间对抗 作者：冯韩亮 韩锋现代军事2010年4期美军从事高能激光武器技术研究已有40多年的历史，取得了丰富的研究成果。截止目前，已初步研制出以陆，海、空基装备为平台的多种类型激光武器。近年来，这些新系统和新概念如雨后春笋般进展迅速，展现出良好的战场使用前景。这些新型的激光武器系统以机载激光、先进战术激光、“宙斯悍马”激光弹药销毁系统，激光“复仇者”、激光区域防御系统，“空中哨兵”等为代表。机载激光美国空军第一架机载激光武器以波音747-400F为平台，隶属于美国空军爱德华兹空军基地，编号
2、00-0001。由导弹防御局(MDA)、美国空军与波音公司、洛克希德马丁公司、诺斯罗普格鲁曼公司合作研制。该飞机装载了功率强大的高能COlL化学激光器，用于摧毁处于助推段的弹道导弹。机载激光器系统的主要部件是：传感器系统(被动红外传感器)；高能激光器装置(COIL化学激光器)i瞄准与跟踪系统(光束控制)。激光器主要有5部，即主动测距系统激光器(ARS)、跟踪照明激光器(TILL)、信标照明激光器(BILL)、替代高能激光器(SHEL)和高能COlL化学激光器。主动测距系统激光器是一部低功率CO2激光器，其作用是捕获目标，测量ABL飞机到靶目标的距离。跟踪照明激光器是一部低功率二极管泵浦的固体激
3、光器，作用是跟踪靶目标，利用反馈到机载激光飞机传感器上的光信号计算目标的速度、高度和方向。信标照明激光器是一部低功率二极管泵浦固体激光器，它是激光束控制系统的一部分，能够将高能激光聚焦到达目标上。替代高能激光器也是一部低功率激光器，用于模拟高能激光的作战特性，主要用于试验。高能COlL化学激光器能够产生兆瓦级杀伤激光，由6个模块组成，每个重约918千克，预定射程为400千米。机载激光系统的作战使用ABL系统利用被动红外传感器探测目标，用CO2激光照射目标，建立起粗跟踪。然后跟踪照明激光器将激光对准照射到导弹上，随后引导信标激光和杀伤主光束。信标照明激光束对杀伤光束所要经过的大气路径进行测量，收
4、集飞机与目标之间的大气信息。杀伤光束在信标照明激光到达目标并返回后发射。自适应光学系统根据信标照明激光收集到的信息进行大气补偿。与此同时，高能COlL化学激光器系统向助推段弹道导弹发射波长1.3微米的杀伤激光束，以摧毁目标。除执行探测、跟踪和摧毁助推段飞行的弹道导弹这个主要任务之外，目前考虑可能执行的任务包括拦截地空导弹、空空导弹和来袭飞机：拦截高空和低空飞行的巡航导弹等目标；跟踪被击落目标碎片，以便为末段防御系统提供信息和为友军提供告警，提高飞行高度和加长空中巡逻时间，用作通信中继节点，使敌方卫星暂时丧失功能：图像监控等等。发展历程机载激光项目历经10多年的发展，取得了一系列重大成就。200
5、2年，在ABL飞机上安装了飞行转塔、控制计算机、火力，光束控制轻质主镜、满足飞行重量要求的激光模块等硬件，完成了飞机的改装工作。到了2004年11月，ABL系统的高能激光器进行了首次发射，并取得成功，被称为“第一光”。12月，ABL飞机在安装了火力，光束控制系统后完成了“第飞”。随后的2005年，兆瓦级COlL激光器成功地完成了它在该年度的所有关键阶段测试，证明了它能在足够远的距离上保持足够的能量以摧毁处于助推段的弹道导弹能力。2006年，ABL项目完成了跟踪照明激光器和信标照明激光器的地面和空中低功率发射试验，激光光学试验。2007年，ABL飞机首次在飞行试验中向机载目标发射了跟踪激光，并收
6、到了目标跟踪数据。在该年度内还完成了低功率阶段的全部试验，并开始在ABL飞机平台上进行激光器集成。2008年，ABL武器系统的所有主要部件，包括作战管理系统，激光部件以及光束火控系统均安装完成，并进入活化试验阶段。2009年4月，波音公司和美国导弹防御局已经开始了ABL整个武器系统的飞行试验。4月21日，飞机完成了整个武器系统的功能检查飞行试验，并对飞机的适航性作了检验。至8月份，ABL飞机又先后成功进行了几次低功率激光束目标瞄准与跟踪试验。原定于2009年秋季进行的空中杀伤拦截试验推迟至2010年初。2010年1月10日，ABL飞机在加利福尼亚海军空战中心武器分部对安装有导弹替代远程目标装置
7、(MARTI)的靶目标进行了捕获、跟踪，交战演示试验。此次试验几乎与中国陆基中段反导试验同时进行。试验表明，ABL系统已可以成功捕获、跟踪并击中高速目标。试验获取的数据为2月份进行的空中杀伤拦截试验做好准备。2月3日，ABL飞机首次成功击毁了一枚固体燃料火箭。2月11日，ABL飞机从爱德华兹空军基地起飞，在几秒钟内便捕获了一枚从海上机动平台发射的液体燃料短程弹道导弹，随后发射高能激光将其击毁，整个交战过程不到2分钟。在同一小时内，ABL飞机还跟踪并射击了另一枚从圣尼古拉斯岛发射的固体燃料火箭(与2月3日试验中的靶目标相同)，但机载激光器在目标被摧毁前自行关闭据报道是由于系统出现异常)。此次试验
8、是ABL飞机首次成功击中弹道导弹目标，标志着该项目达到了一个新的里程碑。美国导弹防御局指出，激光反导武器的测试成功，表明美军有能力同时打击多个敌方发射的弹道导弹，而且，与陆基和海基反导武器相比，ABL系统的性价比更高。在今后一年内，导弹防御局计划在年底前继续进行一系列拦截试验，试图降低ABL系统的风险并拓展其作战能力。从ABL的试验历程来看，该计划已经进入到武器集成试验阶段并取得了重大进展。尽管如此，该项目仍然饱受争议，面临资金和技术两方面的挑战。总审计局(GAO)认为：激光器技术，导弹跟踪技术，大气补偿技术、传输光学器件技术、光学镀膜技术、抖动控制技术和高能激光束管理技术是ABL面临的7 项
9、关键技术，但目前还没有一项技术是完全成熟的。其中，高功率光束管理最接近成熟，但从未在实战环境中经受考验。光束抖动控制技术也接近成熟，但该技术的风险相当高。此外，ABL的初始设计已经完成，但设计的稳定性还未最终确定下来，因此，待原型机的初始性能完全确定下来之后才能启动第二架飞机的研究。由于ABL计划研制周期长，耗资巨大、技术难度高，因而一直存在反对的声音。现任国防部长认为ABL长期的试验努力几乎没有得到什么效果，甚至开始怀疑其到底能不能实现。总统和国防部长已经要求暂停ABL作为作战项目，国会也坚持奥巴马政府关于导弹防御方面的总体战略和对ABL项目的建议。美国2010财年国防预算中也已取消第二架A
10、BL系统计划资金。ABL项目的支持者为了项目前景将不得不与奥巴马政府进行抗争。因此，首次空中杀伤拦截试验被认为是一个关键点，这关系到ABL的未来。现在，试验已经取得成功，MDA将根据已取得的研究成果来确定ABL的初始性能，根据ABL一些可用技术、资金、时间和管理能力等来考虑能否研制出具有一定作战效能和合适的ABL系统，但已暂时放弃第二架飞机的研制工作。因为一套完整的具备作战能力的ABL系统还需要独特的后勤支持设备，比如战区内的燃料制备、存储、运输设施，地面支持需求等。由此可见，ABL的部署、作战使用概念还不健全，MDA将对这些需求和概念进行全面而充分的分析评估。在随后的计划中，ABL系统多年研
11、究获取的成果将会被用于研制可负担且具备作战效能的武器，第一架ABL原型机将作为测试平台，即被用作科学研究。综上所述，ABL计划已经持续了近15年，耗资超过50亿美元，某些技术虽已取得突破，但问题尚未完全解决，项目前景堪忧。为了摆脱全球金融危机的影响，一些部门极力挽救ABL计划，三大承包商出于技术应用和利益方面的考虑，都在努力争取资金，为各自的高能激光器、战场管理，光束火控系统寻找好的出路。总之，2010年年初的空中杀伤拦截试验虽已取得成功，但ABL反导系统在短期内还不能担当起美国弹道导弹防御的重任。“先进战术激光”系统“先进战术激光”(ATL)是一个美国国防部先进概念技术演示(ACTD)项目，
12、由美国国防部特种作战司令部SoCoM)资助，耗资2亿美元，波音公司为主承包商。系统以V22、CH53或C130等飞机为平台，主要用于防御巡航导弹，精确打击地面目标。任务重点是空地作战，在城市或郊区环境中开展军事或执法行动，可实施致命性或非致命性精确打击。ATL系统安装的是高功率COIL激光器，总重约6吨，其输出功率为百千瓦级，激光作用距离为510千米，作战高度为01500米，可进行510次发射。作战过程中，激光器从飞机腹部的一个直径为127厘米的小孔向地面目标发射直径10厘米的激光束且能够控制对目标的破坏程度。波音公司于上世纪90年代开始研发ATL概念，于1999年完成了封闭式20千瓦COIL
13、激光器原型机的论证，并于2002年获得武器系统研发合同，ATL被列入国防部先进概念技术演示计划。2006年1月，波音公司接收了一架C-130H，对该飞机进行必要改装，用于携带高能化学激光器以及作战管理光束控制子系统。2006年9月，高功率ColL激光器进行了首次地面发射试验。10月，波音公司在经过改装的C-130H运输机上安装了一台 50瓦的低功率固态激光器作为替代品，并进行了跟踪地面固定和移动目标的飞行试验。2007年7月，高功率COlL激光器在柯特兰空军基地的戴维斯先进激光设施中进行了实验室试验，在超过50次的发射中验证了其可靠性。12月，激光器模块被安装到了C130H飞机上。2008年5
14、月，C-130H飞机上的高能激光器首次发射，展示了稳定的作战能力。8月，C130H飞机通过其光束控制系统发射了高能化学激光，完成了ATL整个武器系统的首轮地面测试。 2009年6月13日，ATL飞机首次在飞行中成功发射大功率激光波束，烧毁了一个地面假目标。9月19日，ATL系统在白沙导弹靶场又一次成功击中地面机动目标，在目标上烧出了一个孔洞。这次试验成功验证了ATL瞄准和攻击地面机动目标的能力。机载激光器成功进行助推段拦截试验，但前景依旧灰暗2010年2月，美国导弹防御局先后进行了3次机载激光器(ABL)致命性成功地拦截试验，其中2次分别成功拦截了位于助推段的固体燃料气象火箭和液体燃料近程弹道
15、导弹。拦截试验安排在美国穆古角海军航空作战中心武器分邵位于加利福尼亚中部海岸以外的海上靶场进行。首次试验是在2010年2月 3日，ABL成功拦截了一枚固体燃料的“猎狗一黑雁”气象火箭(即安装“猎狗”助推器的“黑雁”气象火箭)。之所以选择“猎狗黑雁”气象火箭作为目标，是因为这种火箭能够较好地模拟国外较低成本固体燃料弹道导弹的威胁。2月11日，ABL先后进行了2次拦截试验，其过程如下：太平洋标准时间20点44 分，一枚近程弹道导弹由海上机动发射平台发射，数秒后，机载激光器机载传感器便探测到尚在助推段的导弹，并使用低能激光跟踪目标，随后，机载激光器对目标进行了为时1秒钟的低能激光照射，用以对大气扰动
16、进行测量和补偿。最后，机栽激光器发射器发射兆瓦级的高能激光，对目标导弹进行照射，直至其关键结构失效。当导弹被摧毁时，其火箭发动机仍处在工作。在不到1小时之后，一枚“猎狗一黑雁”气象，足箭由圣尼古拉斯岛发射升空，但这次拦截中，ABL发生光束 “禾校准”的故障，目标并未被摧毁，试验仅取得部分成功。在拦截试验中，高能激光对液体燃料导弹的杀伤能力超出了预计。激光停留在目标上的时间几乎只有预计时间的一半，就完成了对目标的毁伤。相对而言，高能激光对付固体燃料导弹时，其照射时间要长一些。目前分析人员仍在调查第三次拦截试验中“光速未校准” 故障的原因。尽管在第三次拦截中，目标未被摧毁，但导弹防御局的官员认为，
