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美国激光炮  

2014-02-28 08:47:15|  分类: 世界军事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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张雪松


美国海军计划今年夏天在“庞塞”号两栖船坞运输舰上部署激光武器系统,激光武器系统用于近程防御,以光速攻击目标的激光武器基本不需要计算提前量。提高了攻击效果。激光武器还可以短时间内拦截多个目标,或是多次拦截一个目标,这要比近防火炮或是导弹灵活得多。

激光

激光

美国海军计划今年夏天在“庞塞”号两栖船坞运输舰上部署激光武器系统。图为“庞塞”号船坞运输舰。

14年夏天美军将装备第一门激光炮

据中国国防科技信息网报道,美国海军计划今年夏天在“庞塞”号两栖船坞运输舰上部署激光武器系统,还计划2年内在舰艇上测试研制中的电磁轨道炮原型。美国海军这两个前沿科研型号在屡经坎坷后即将修成正果,科幻小说中常见的激光炮和轨道炮,终于要来到我们身边了。

激光持续发射能力超过导弹和炮弹

美国海军向来十分关注新技术的发展,试图引领而不是被动追赶时代潮流。自激光出现后,由于高指向性等特征,很适合作为理想的定向能武器,而且理论上激光武器的持续发射能力比传统炮弹、导弹和灵巧炸弹强得多,也具有更低廉的成本,因此得到美国海军的青睐。不过海军同样是一个偏向保守的军种,跨过山去看日出说起来容易做起来难,而因为海军战斗力极为依赖技术装备,海军强国率先大规模装备革命性的技术反而更难。美国海军在激光武器上,同样以相对谨慎的态度稳步前进。

激光

激光

图为美军“斯托克戴尔”号驱逐舰舰尾直升机平台上安装有一个激光炮发射装置,正在进行测试。

美国海军曾率先研制兆瓦级激光器

美国海军在20世纪80年代曾试验过波长3.8微米的中红外先进化学激光器(MIRACL),它使用氟化重氢作为工质,是全世界第一个功率达到兆瓦级的激光武器系统。MIRACL曾击落多个靶机靶弹,不过美国海军出于安全因素十分抗拒在军舰上使用危险化学品,以氟化氘为工质的MIRACL自然很难搬上军舰,加上化学激光器波长不适合低空尤其是滨海环境使用,美国海军放弃了化学激光器。自20世纪90年代以来,美国海军将激光武器的重心转向研制自由电子激光器(FEL),自由电子激光器可以灵活的调节波长,尤其是使用更短的1.6微米波长,更适合美国海军滨海作战环境的需求。

美国海军研发可对一切目标杀伤激光

无心插柳柳成荫,随着固体激光器尤其是其中光纤激光器商业技术的成熟,小型化的固体激光器开始异军突起,在美国海军的激光武器计划中占据了越来越大的分量。目前美国海军的激光武器系统包括激光武器系统(LaWS),海军激光器演示系统(MLD),大型的自由电子激光器和MK38-TLS战术激光武器等系统,其中LaWS、MLD和MK38-TLS都已经进行过靶场试验。美国海军今年夏天要装备“庞塞”号两栖船坞运输舰的正是LaWS系统,它将用于在濒海环境中防御无人机、小艇等非传统作战对象。MLD和MK38-TLS等战术激光武器性能和用途也与LaWS类似,而大型自由电子激光器则仍然着重研制超大功率高能激光器,力图在未来做到兆瓦级功率,实现对几乎一切目标的硬杀伤。

激光

激光

图为2010年5月31日美国海军首次用激光炮在加州海上靶场成功跟踪并摧毁一架无人机。

美军激光武器可击落1英里外无人机

目前美国海军实用的激光武器都属于固体激光器,其中LaWS和MK-38-TLS又可细分为使用光纤激光器的战术激光系统。目前商业光纤激光器早已超过了10千瓦,IPG光子公司甚至做出了高达50千瓦的光纤激光器,光纤激光武器的大放异彩也就顺理成章了。LaWS的激光系统设计相当简单,就是6个5千瓦商业光纤激光器并联,它作为美国海军即将第一个服役的激光武器系统,技术最成熟测试也最为充分:2009年LaWS已经在沙漠环境的中国湖靶场进行试验,5次试验中击落了5架无人机;2010年LaWS在圣尼古拉斯岛进行了海上环境的试验,4次试验中都约1海里的距离击落了4架无人机。LaWS在这些试验中还成功验证了击毁半海里外小艇的能力,同时验证了干扰和破坏光电/红外传感器的能力。

现阶段美激光武器主要用于舰艇自卫

2009~2010年两年里验证了固定射击能力后,2012年LaWS又在DDG-105杜威号导弹驱逐舰上进行了试验,3次试验中都成功击中了无人机。美国海军受此鼓舞,2013年4月宣布准备2014财年将在“庞塞”号战舰上安装LaWS系统进行试验。LaWS激光武器的技术成熟度已经达到了6,美国海军预计经过2年多的实际海上试验后,2017财年LaWS系统测试完毕将具备初始作战能力。未来生产型的LaWS系统将安装在传统的近程防御系统如密集阵的基座上,激光束的功率还将增加到100千瓦级别以增加杀伤能力和射程。MK38-TLS是使用MK38-2机关炮外加一套10千瓦级光纤激光器的小型战术激光武器系统。相较于得到美国海军看重的LaWS系统,MK38-TLS系统要低调的多,美国海军也仅仅给了英国宇航系统公司(BAE)几百万美元的预算,但它也进行过靶场试验,成功击毁过小艇和无人机,证明了MK38-TLS作为自卫型战术激光武器的价值。

激光

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美国海军新型战舰供电能力强大,可以装备大功率激光武器。图为美舰激光炮作战想象图。

自由电子激光器转换率仅有10%

至于美国海军曾寄予厚望的自由电子激光器系统,目前进度落后于预期。美国海军曾制定目标,计划2009财年研制出100千瓦功率自由电子激光器,但研制进步一拖再拖,自2006年自由电子激光器功率提升到14.7千瓦后5年时间里基本没有突破。2010年评估认为自由电子激光器的技术成熟度只有4,2012年美国海军追加合同后,100千瓦功率自由电子激光器的研制仍然要拖到2015财年。由于自由电子激光器的电光转换效率只有10%左右,加上固体尤其是其中光纤激光器的快速发展,虽然有着快速调节波长的天然优势,但自由电子激光器未来的前途仍然堪忧。

美舰供电能力超强 他国无法比拟

美军尤其是美国海军的激光武器系统发展迅速,但随着光纤激光器技术的大扩散,其他国家同样可以利用成熟的商业光纤激光器搭建战术激光武器系统,甚至由于可以使用新出现的大功率光纤激光器后来居上,如2012年莱茵金属公司展示了50千瓦功率的高能激光器,使用两套光纤激光器并联合成,单个光线激光器的功率比LaWS使用的光线激光器高得多。我国和俄罗斯等国家同样在跟踪研制高能激光器,做出数十甚至上百千瓦功率的激光武器并不困难。美国在激光武器上的领先,更多体现在研制的深度广度和全面的测试上,此外美国海军新一代战舰提供了更强的供电能力,也是其他国家尤其是俄罗斯望而兴叹的。

激光

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激光炮系统的采购价格只有约1500~1700万美元,要比密集阵系统约3500万美元的价格便宜得多。图为激光炮。

激光武器价格仅密集阵系统一半

以LaWS系统在“庞塞”号运输舰上的测试为标志,激光武器系统正在进入一个全面的成熟发展阶段,未来很可能在不长的时间内取代传统近防火炮和导弹系统。姑且不论其他因素,以整套系统采购价格为例,LaWS系统的采购价格只有约1500~1700万美元,要比现有密集阵系统约3500万美元的采购价格便宜得多,加上激光武器只需要供电,无需携带弹药,其安全性也要高得多。

发射一次拦截激光武器花费仅几美元

至于单次拦截激光武器消耗的电能折算过来实在微不足道,加上其他的费用也仅有几美元的成本,而密集阵等速射火炮需要大量炮弹,其价格要高数个数量级。至于拉姆或是其他近程防空导弹,拉姆导弹目前更是暴涨到44万美元的单价,性价比孰高孰低不言而喻。

激光武器射击基本不需计算提前量

激光武器系统用于近程防御,还具有快速、精确、灵活等优点。以光速攻击目标的激光武器基本不需要计算提前量,相对而言降低了对伺服系统的要求。激光的方向性很强,使用精确的定向器后,光束聚焦更为有效,提高了攻击效果。激光武器还可以短时间内拦截多个目标,或是多次拦截一个目标,这要比近防火炮或是导弹灵活得多。激光武器还有一个很大的优点是附带伤害小,这个优势在濒海或舰队近程防御时尤为突出,它不会像速射炮或是导弹那样落地带来附带伤害,更无需为了避免伤害舰队中的其他战舰而精心布置队形确定射界。

 激光武器射程较近受恶劣天气影响大

不过激光武器也不是万能的,它在大气层内传输受到大气的影响,射程十分有限,一般地说只有数千米或是十几千米,无法替代中程和远程防空导弹的作用,此外它还受到云雾、风雨或是烟尘的气象境因素的严重影响,射程和杀伤效果浮动很大,在恶劣的气象环境下可能彻底失效。

 

激光

总的说来,激光武器的优越性还是显而易见的,而部分弱点如易受大风影响已经得到了一定的克服,其他因素也未免没有解决的办法,其发展前途是十分光明的。展望未来,美国海军正在以固体尤其是光纤激光器技术为基础,通过并联合成方式研制出大功率甚至超大功率的高能激光武器系统。LaWS系统在两年海试后可能在2017财年具备初始作战能力正式服役,而通过并联功率更大数量更多的光纤激光器模块,制造出500千瓦甚至兆瓦级高能激光武器也为期不远了。

主要参考资料:

http://www.dsti.net/Information/News/87082

美国海军将于今年夏天部署激光武器,电磁导轨炮紧随其后

http://www.fas.org/sgp/crs/weapons/R41526.pdf

美国海军对面、对空和导弹防御所需的舰载激光器的报告(国会研究处)

https://www.navalengineers.org/ProceedingsDocs/ASNE%20Day%202012/Papers/Sohm.pdf

MK38战术激光系统

http://www.northropgrumman.com/Capabilities/SolidStateHighEnergyLaserSystems/Documents/MLD_Datasheet.pdf

MLD数据手册

http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA557757

激光武器系统(LaWS)简介

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