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舰载激光

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发表于 2014-9-24 22:40:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

海军舰载激光武器

报告,探讨了未来海军舰载激光武器如何应对来自水面、空中及弹道导弹的潜在威胁,以及激光武器对于海军舰船设计与采购的影响等。可以看出,海军大国的舰载激光武器已经进入紧锣密鼓的发展阶段。

美海军的“激光武器”愿景

美国会研究局认为,舰载激光武器不仅将影响未来美海军舰船能力与资金需求,还将影响美国军用激光工业基础及现有的舰用防卫武器工业基础。美激光武器已形成攻击近程空中和水面目标的作战能力,未来数年即将装舰应用。再过数年,更强大的舰载激光武器装舰后可消灭10海里内的威胁目标。2014年夏,美海军“庞塞”号两栖船坞登陆舰搭载固态激光原型系统进行舰载激光武器的试验,美海军希望2018财年设定舰载激光武器采购框架,2020或2021财年形成初始作战能力。

相比于现有舰船防御系统(导弹或舰炮),舰载激光武器性价比更高,舰艇自卫能力更强。舰载激光武器可能将改变海军战术、舰船设计并加入舰载武器的采购计划,实现“改变游戏规则”的技术转变,其影响堪比20世纪50年代反舰导弹的问世。

美国会考察的核心问题是:是否批准或修改研发舰载激光武器的投资水平,是否向国防部和海军提供舰载激光武器研发与采购计划的建议。考虑到资金紧张,是否向其中优势相对明显的类型资源倾斜;另外舰载激光武器对于海军舰艇设计与采购将带来何种影响。

舰载激光武器发展坎坷

1978年5月,美海军舰载激光方面的专家利用40万瓦的氟化氘化学激光器,在皮卡斯特拉诺试验场成功的摧毁了4枚低空亚音速横向飞行的陆军“陶”式反坦克导弹,从而证明了激光拦截高速运动小型目标的技术可行性和战术优势。但此后美国激光武器始终没有研制出一套实用的系统。

2011年4月20日,美国防部负责采办与技术的副部长弗兰克?肯德尔发言时称:“定向能是一种总是差五年就成功的技术。”事实上,近期海军激光研究取得的进展使人们再次相信,实用化激光武器将很快实现。2011年4月6日,美海军利用安装在驱逐舰上的海上激光演示系统成功摧毁了一艘小船,尽管此次试验非常重要,但是这并不代表激光武器已经准备好交付舰队,而是更侧重于对光束控制而非对激光器功率的测试。此外,使1艘小船失效和拦截1枚反舰导弹是完全不同的,真正实用的激光武器还非常遥远。

舰载激光武器有特殊要求

与常规武器相比,激光所具有的光速传播、方向性好、相干性好等特点,从而具有快速、精确、不受电磁干扰、效费比高等独特性能。不过激光武器系统还存在一些局限性,如系统对环境的适应性差。对海军而言,海上大气条件、交战目标、平台适应性等,都是舰载激光武器必须考虑的因素。

海面上大气比较潮湿,直接影响光束的传输效果。1989年2月,美海军利用该激光器在白沙导弹靶场,进行了高能激光击落模拟超声速低空反舰导弹的试验,验证了激光武器在针对横向飞行目标的作战有效性。但上世纪90年代以后,随着固体激光器和自由电子激光器技术的兴起,化学激光器的优势不复存在。海军最终放弃化学激光器,因为这类激光器的波长“在海上无法传播较远距离”。

作战目标类型也是舰载激光武器必须考虑的重要因素。舰载激光武器的潜在目标包括:光电探测器、小型舰艇、装甲车辆、火炮、直升机、无人机、有人驾驶飞机、反舰巡航导弹、弹道导弹等。对付不同的目标需要的激光功率水平也不同,对付无人机只需要几十至几百千瓦,而用于弹道导弹防御,功率至少要达到兆瓦级。

交战模式也直接影响激光武器的打击效能。激光束在瞄准迎头来袭目标时,激光束将使其穿过的空气温度迅速升高,反过来会使光束无法聚焦,最终使激光器无法摧毁目标。

美海军舰载激光武器接近实战化

目前,美海军正通过“激光武器系统”、“海上激光演示系统”和“自由电子激光”这3个项目,分别以光纤激光器、板条固体激光器和自由电子激光器为基础发展舰载激光武器。

“激光武器系统”(LaWS)是从2008年开始研制的一套海军激光武器系统。系统采用模块化光纤激光器作为光源,总功率达32千瓦,主镜口径0.51米,系统集成在MK15“密集阵”舰载近程防空系统上。早在2009年6月,美海军就利用LaWS成功摧毁了5架无人机。2010年试验表明对无人机拦截距离达到3.2千米,验证了光纤激光器用于海上实战的可行性,同时表明,美军已经具备利用成熟激光器,快速集成实用武器的能力。

“海上激光演示系统”(MLD)利用7个15千瓦掺钕钇铝石榴石固体板条激光器,合成产生了105千瓦的激光光束。MLD系统安装在退役驱逐舰的甲板上并于2011年4月6日完成了演示试验,首次从海上移动平台发射激光束,克服大气传输、海浪、武器平台和目标平台之间的运动等障碍,最终摧毁了1.6千米外的无人充气摩托艇。

“自由电子激光”(FEL)项目始于20世纪80年代,最初作为一项基础科学项目。2010年9月,海军正式授予波音公司FEL样机的设计台同。2011年1月,500千伏电压自由电子激光器试射,比原计划提前9个月。美海军目标是:2015财年前完成100千瓦自由电子激光的演示验证;2016~2020财年研制兆瓦级自由电子激光。

舰载激光武器实用化还需几年?

美海军认为,光纤激光和固体板条激光都存在缺陷,很难成为舰载激光武器。而未来重点是自由电子激光器技术,最终目标是建造一台兆瓦级自由电子激光器。这一功率将是LaWS系统功率的30倍,足够摧毁大多数高速巡航导弹和反舰弹道导弹。

自由电子激光具有波长可调谐的特性。这在海上环境中尤其重要,因为激光器必须能够适应由于空气中湿度的变化而引起的大气条件的变化。但是调节兆瓦级自由电子激光器的波长很困难,不过在2~3个不同波长范围内调节还是有可能的。

舰上应用对自由电子激光武器提出了巨大的挑战:首先,兆瓦级功率需要在工程开发和科学领域取得很多突破。如开发更好的电子发射枪,改进电子加速器,制造更好的光学设备以及光束控制系统,然后是尺寸问题。自由电子激光器的典型尺寸大概有30米长,无法安装在现有巡洋舰和驱逐舰上,航母和两栖攻击舰可能拥有足够空间来安装自由电子激光器,但不具备足够的电力来支持兆瓦级自由电子激光器。再加上热管理问题以及航母和攻击舰都是高价值目标,海军可能不会考虑航母或两栖攻击舰作为海上激光武器的平台。再者就是效率问题。自由电子激光器的效率约为10%,即产生1兆瓦激光功率需要10兆瓦电能,其中90%的电能变成废热。最后是安全问题。自由电子激光器的波长覆盖x射线到微波波段,这意味着必须对自由电子激光器进行屏蔽以保护舰员。

研究经费受到限制也对美海军激光武器发展产生重要影响。2011年6月17日,美国参议院武装部队委员会曾指示海军终止自由电子激光项目。如果国会最终确定取消自由电子激光项目,美海军定向能武器计划将出现真空。


来源: 舰载激光
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发表于 2014-12-27 15:34:28 | 显示全部楼层
不错。值得学习啊,顶一个
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发表于 2015-1-3 23:04:46 | 显示全部楼层
我觉得挺好的,大家的看法呢
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发表于 2015-1-4 02:18:28 | 显示全部楼层
值得收藏...
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发表于 2015-1-4 16:16:13 | 显示全部楼层
顶你一下,好贴要顶!
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