(深度)美国海军激光武器是纸老虎还是杀手锏?

环球军事 2018-08-21 07:01:17

根据美国有线电视新闻台的报道,2017年7月18日,美国海军的新型激光武器在庞塞号两栖运输船上进行测试,并击中了一架无人机。越来越多的信息表明,科幻小说和电影中的激光武器正在突破次元壁,走向现实的战场。作为定向能武器的一种(与Raygun不同,Raygun的用途多见于科幻小说的虚构描述中),激光武器是通过发射高度集中的能量对敌方的作战人员、武器系统造成伤害,拥有近似光速的杀伤和接近“无限”的弹药容量。其中,100千瓦级以上的激光武器可以打击无人机、火箭、火炮、迫击炮等目标,兆瓦级具备打击反舰导弹、弹道导弹的能力。目前的局限性体现在:精度和射程受气候和环境的影响大,平台兼容性差,现有功率不足以实现较大的杀伤效果,以及直线攻击导致打击范围有限等。

在未来“齐射对抗”的战场环境下,美国海军对武器精确性和数量规模的需求大大增加。通过多次试验和测试,美军认为激光武器将在防空反导作战中发挥重大的作用,它的发展和应用可能会对未来战场产生颠覆性的效果。有一种观点认为,这些硬杀伤激光武器未来可能会取代现有火炮和常规导弹。目前,美国海军的舰载高功率激光武器还处于研发和测试阶段。

 

过去美军发展激光武器的艰难尝试

20世纪80年代以来,美军对激光武器的发展历程十分曲折。虽然以定向能武器用作导弹防御的理念已经持续到现在,但是激光器技术的发展一直不成熟。以化学激光器和自由电子激光器为基础的武器项目中,有很多都被搁置或取消。

化学激光器,如ABL系统使用的化学氧碘激光器,可以达到兆瓦级功率,单纯的杀伤效果达到了预期水平,适用战区和战略级武器。

美国海军激光


20世纪70年代,美国海军开展“海石”激光发展计划,包括“中红外先进化学激光器”项目与光束定向器(SLBD)项目的组合。80年代末,“海石”计划的MIRAcL/SLBD高能激光武器在白沙场的试验中,摧毁了一枚以2.2马赫飞行的旺达尔人导弹。1994年,该计划被取消,原因是大量化学燃料产生有毒废气,不适宜在舰艇上装载。

始于1997年的机载激光器项目曾在测试中多次成功拦截弹道导弹,却因为技术复杂,研发成本过高,实际可用性低,在2011年终止。该项目花费超过50亿美元,系统设备重量达到80吨,严重超出本来的设计,需要大型运输机作为搭载平台,实战化前景渺茫。2013年,DARPA重启了机载激光武器的“持久”项目,作为ABL项目的延续,发展吊舱式激光武器。除此之外,美国和以色列联合研究的战术高能激光器也在2005年停止,相关技术成果投入了空中卫士陆基激光防御系统。

虽然化学激光器技术发展最为成熟,在功率上可以满足预期,但是设备超重,价格昂贵、预算长期超支,毒性强、安全性差,作战时间短等问题得不到解决,使其难以集成在海上和空中平台。于是,美国海军逐步转向发展体积更轻,使用更安全的电激光器,主要包括固体激光器和自由电子激光器等。

 冷战结束后,随着美国海军的作战重点由远洋转移到沿海地区,定向能武器的技术研发重点也转向更适合沿海作战的自由电子激光器。1995年,美国海军启动了自由电子激光器的研发工作,希望在2009年开发出100kW的系统。事实上,自由电子激光器的功率提升到14.7kW以后就长期没有突破,与1兆瓦的目标相距甚远。2012年,自由电子激光器项目因为投资过大、应用风险太高被取消投资。同年,《国防授权法案》要求美国海军发展激光武器应重视系统的可承受性。

虽然,以上项目没有完成向实战化和装备化的过渡,但是客观上推动了激光器技术、能源制备和光束控制等领域的进展,为激光武器的新探索夯实了基础。

 

当前美国海军比较成熟的激光武器系统

21世纪初,美国军方将高能激光武器的重点从化学激光器转向电激光器,特别是高能固态激光器。它的光束质量好,效率较高,冷却性更好,结构简单,在复杂环境中的稳定性和坚固性都有保证,可能会实现100kW军用基准输出功率。目前,最受关注的就是舰载激光近程武器系统。

ABL机载激光武器系统


舰载激光近程防御武器系统(LaWS)使用的是33千瓦级的固态光纤激光器,该系统在2010年完成首次测试。2012年,系统样机在阿利·伯克型导弹驱逐舰上成功地击落3架无人机。2014年,该系统在庞塞号两栖船坞运输舰上完成部署。该武器系统造价约为4000万美元,但每次发射成本仅为59美分,现在已经具备有效打击小型海上目标的能力,如小型无人机和小型水面艇。目前,虽然尚未经过实战的检验,美国海军依然认为LaWS的可靠性、兼容性已经得到了验证,效果超出预期,对于该系统的应用前景普遍持积极态度。

美国海军与诺斯罗普·格鲁曼共同开发的海上激光器演示系统(MLD),基于固体板条激光器,合成产生105千瓦的激光光束。2011年4月,MLD系统在退役驱逐舰上完成演示试验,首次从海上移动平台发射激光束,克服了大气传输、海浪、武器平台和目标平台之间的运动等障碍,摧毁了1.6千米外的无人充气摩托艇。

此外,美国海军把战术激光系统与MK382型舰炮相融合,生成了战术激光武器系统,主要由BAE公司承包。2011年的测试论证了该系统在战术范围内探测、跟踪、分类和应对威胁艇的自卫能力。

不过,激光武器在海空战场的实战化还存在如下问题。

发射功率不大,效率较低。舰载激光武器的普遍应用建立在全电舰艇时代快速来临的基础上。如今美国海军尚未找出将激光武器整合入舰上供电系统与战斗系统的最佳方式,而激光的能量效率仅为30%。现有的杀伤程度只能打击小型目标。

系统小型化困难。在现有技术条件下,激光武器对大量的电源和有效的冷却系统的需求,会导致配套设备会越来越笨重和庞大,难以实现在海空平台的兼容性,尤其在空基平台,激光武器的列装更需要大推力发动机。

易受海空战场复杂环境影响。激光在高盐分、湿气环境下的可靠度、光束效率与品质、精准度都会有不同程度的偏差,在大气中的“热晕”效应也长期没有得到有效解决,战场生存能力和攻击效果都非常有限,距离实现全天候作战还十分困难。

庞塞号上的舰载激光武器


射程受限。舰载激光武器直线攻击的方式,同时受到舰船移动速度和地球曲面的双重制约,无法攻击远距离目标。庞塞号安装的LaWS原型机,其发射距离在良好的气象条件下才能达到10千米左右,尚且不如传统舰炮和电磁轨道炮的射程。

 

未来美国海军激光武器的发展趋势

虽然,美国一些研究报告认为,美国海军的激光武器可能在21世纪20年代中期发展成熟,或列装水面舰艇。不过,以往美军对激光武器实战化的美好设想总是低于预期,20世纪末的美军也曾经计划在2005年实现高能激光武器在大中型军舰上的装备。弗兰克·肯德尔(美国防部负责采办与技术的副部长)的评价非常贴切:“定向能是一种总是差5年就成功的技术。”

与常规武器相比,当前的激光武器在杀伤效果和作战性能上还没有替代性优势,单发成本的优势与研发和部署的投入相比并不明显,全天候作战能力也难以形成。即便如此,激光武器未来的巨大潜能依旧不容忽视。未来激光武器与传统舰炮、导弹的配合使用可能成为美国海军的重点选择方案。美国空军作战司令部司令赫伯特·卡莱尔认为,激光和传统武器的混合使用会“在今后20至25年完全改变战争空间”。

MK38 mode2型舰炮


美军希望未来激光武器可以在提高性能的同时,进一步缩小尺寸、重量和功耗,这需要在光束组合、自适应光学、精确指向、视距稳定和气流控制等技术领域实现重大突破。提升战场适应性和灵活性,将成为激光武器实战化发展的重要研究方向。美军与诺斯罗普·格鲁曼公司合作研发新型激光武器,装备于下一代超音速战斗机,计划在2019年进入测试阶段。美军还在研究在歼击机、运输机和轰炸机上安装激光武器的可能性,主要由波音、洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁曼、通用电气、普拉特·惠特尼和霍尼韦尔六大公司负责研发,相关研发计划将耗时7年。

鉴于美军一直对激光武器的发展和列装期望过高,我们需要在现有技术水平和常识的基础上,客观、审慎地对待,同时抓住机遇,研发我军同类型武器,以及寻求反制措施,如开发可以对抗激光武器的人造涂层等类型的反激光防御系统。

 

本文经《军事文摘》授权转载 

20172月刊 

责任编辑:刘靖鑫

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