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美国研制的激光武器详细信息?

发布日期:2019-06-12 18:41   来源:未知   阅读:

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  美国机载激光武器在美国发展的各种高能激光武器中,最引人关注的可能要属机载激光武器(ABL)。原因有三个方面:首先,机载激光武器系统是目前美国国防部重点发展的高能激光武器,主要用于拦截助推飞行中的弹道导弹,也具有反巡航导弹、反飞机、飞机自卫和反卫星的潜力。且次,经过多年的发展,机载激光武器技术已经取得重要的进展,美国渴望在2010年前试验成功并其备初步作战能力。再者.技术上仍然面临许多挑战,能否在2010年前后演示成功并具备初始作战能力,将不仅关系到美国能否在可预见的未来把发展高能激光武器的幻想变为现实,也将直接关系到其他高能激光武器的发展。 计划提出 机载激光武器足美国最早研究和试验的高能激光武器。早在20世纪70年代,美国空军就实施了一项名为“机载激光实验室”(ALL)的计划,把当时最先进的几氧化碳激光器安装到经过改进的“波音”-707飞机上,用于演示用高能激光拦截空中目标的技术可行性。1983年5~9月,美国空军利用这个试验装置,先后成功地拦截并摧毁了5枚AIM-9B“响尾蛇”空空导弹和2架模拟巡航导弹的BQM-34A靶机,演示验证了利用机载激光拦截空中目标的技术可行性。但是,由于二氧化碳激光波长较长(10.6微米)、当时所能达到的功率较低(50万瓦)、有效拦截距离还不到5公里,而且没有适当的作战需求,加之美国在80年代初提出“星球大战”计划,转向重点研究防御助推飞行中弹道导弹的天基和地基高能激光武器技术,ALL计划在1984年停止,ALL飞机也成了陈列在博物馆中供人参观的一件展品。 1991年海湾战争开创了弹道导弹攻防战的先河。美国第一次在实战中利用“爱国者”系统防御伊拉克向以色列、沙特阿拉伯发射的“飞毛腿”弹道导弹威胁。尽管当时美国曾经大肆宣扬PAC-2系统的防御能力,但事后的分析表明,PAC-2系统的实战效果并不理想,而且只能用于拦截处于末段飞行的战术弹道导弹,保护区域有限。海湾战争结束后,针对不断扩散的战术弹道导弹威胁,美国开始重视发展各种类型的战术/战区弹道导弹防御系统,其中包括研究能够对战术弹道导弹实施助推段防御的各种先进方案。 当时,两项关键的高能激光技术已经取得重要进展,从而又重新点燃了美国空军发展机载激光武器系统的兴趣。第一项关键技术是氧碘化学激光器(COIL)技术。美国空军武器实验室在1978年研制出的氧碘化学激光器,到90年代初已经可以产生功率达百万瓦的高能激光束。与二氧化碳激光不同,氧碘化学激光的波长较短(1.3微米),不仅不容易被大气吸收,更容易在大气层中传输.而且也允许采用尺寸比较小的发射镜,有利于实现武器化。第二项关键技术则是创新的自适应光学技术,利用这项技术有可能为压制和降低大气扰动对激光束传输的不利影响提供一种可行的办法。 有了军事需求的牵引和技术发展的推动,加之ALL计划经验,美国空军在1991年开始谋划把氧碘化学激光器安装到经过改进的“波音”-747宽体飞机上,手机报码开奖现场直播用于拦截在几百公里之外、助推飞行中的战区弹道导弹。1994年4月,美国空军向两个承包商组授护合同,开始机载激光武器系统的方案拟订竞争研究;1996年11月,美国空军选定由波音公司、TRW公司(即现在的诺斯罗普?格鲁曼公司)和洛克希德?马丁公司组成的承包商组,开始研制机载激光武器系统样机、标志机载激光计划进入演示验证发展阶段,并成为美国国防部的一项重大武器采办计划,并于2001年划规导弹防御局管理。 波音公司作为主承包商,主要负责研制和改进“波音”-747-400型飞机、作战管理系统和机载激光武器系统的集成;TRW公司主要负责研制百万瓦级的氧碘化学激光器;洛克希德?马丁公司主要负责研制光束控制系统。按照当时计划安排,三家公司要在2002年研制出第一架机载激光武器系统样机(YAL-1A),并进行拦截助推飞行中战术弹道导弹的演示试验。如果试验成功,机载激光计划将在2003年转入工程研制阶段;2005年开始生产机载激光武器系统,2006年生产3架机载激光武器系统飞机,具备初始作战能力;2008年生产出7架机载激光武器系统飞机,具备全面作战能力。 发展助推段防御系统是美国长期以来一直追求的目标。从防御角度来说,助推段防御是最理想的防御阶段,因为助推飞行中的弹道导弹有明亮的尾焰,易于用红外探侧器探测;导弹正处于加速飞行的过程中,飞行速度相对比较慢,有利于拦截;导弹弹头与助推火箭还没有分离,是一个比较大的目标,而且助推火箭比弹头更容易被摧毁.如果弹道导弹携带多个弹头,一次成功的助推段拦截,等于同时拦截了多个弹头。由于弹道导弹的助推飞行时间很短(依据助推火箭类型和导弹射程的不同,弹道导弹的助推飞行时间为60~300秒),以光速飞行的激光无疑是拦截助推飞行中弹道导弹的理想武器。 美国设计的机载激光武器系统主要由以下几个组成部分组成:①改进的“波音”-747-400F飞机,它是安装机载激光武器系统的作战平台;②红外监视系统,由安装在飞机头部、尾部和机身两侧的6个红外探测器组成,用于全方位搜索弹道导弹的火箭发动机所喷出的明亮尾焰;③高功率、连续波氧碘化学激光器,用于产生拦截目标的高能激光;④光束控制/火控系统,由安装在飞机头部的激光炮塔、二氧化碳主动测距激光器、跟踪照射激光器、信标照射激光器和自适应光学系统等组成,担负目标测距、瞄准,大气补偿,以及调整和发射高能激光等功能;⑤作战管理与指挥、控制、通信系统,担负作战任务规划和指挥、控制、通信等功能。 按照设计,一架机载激光武器系统飞机将由4名人员操作和控制。为了避开云层对红外监视系统和激光的不利影响,在执行作战任务的时候,机载激光系统飞机需要在云层之上的高度(12公里)巡逻飞行。这也就是说,机载激光武器系统只能在弹道导弹飞出云层之后才能对其进行探测和拦截。整个交战过程可以分为以下三个主要步骤完成: 探测目标 利用红外监视系统全方位搜索刚刚发射的弹道导弹;当弹道导弹飞出云层顶端(高度约11.5公里)2秒钟后,红外探测器就可以探测到导弹尾焰的热信号;作战管理系统将根据红外探测器获得的信息,判定所探测到的目标是否是助推飞行中的导弹的尾焰。 跟踪目标 一旦确定红外探测器所探测到的目标是助推飞行中的弹道导弹,作战管理系统将立即指挥机身顶部的主动测距激光器和飞机头部激光炮塔内的望远镜转向红外探测器所确定的目标方向。主动测距激光器首先锁定目标,并提供详细的目标信息(包括目标距离、发射点和落点信息);随后,跟踪照射激光器将确定目标瞄准点;信标照射激光器将测量机载激光与目标导弹之间的大气扰动,根据计算机的计算,调整和改变可变形激光反射镜的形状,补偿激光束在照射目标的途中可能遭遇到的大气扰动。 杀伤目标 百万瓦级的氧碘化学激光器向目标导弹发射高能激光,让激光束聚焦在所选定的、位于导弹助推火箭上的瞄准点上,并保持足够长的时间,加热导弹助推火箭的金属蒙皮,使被高能激光照射部分的蒙皮结构强度降低,在助推火箭内部压力的作用下,直到助推火箭破裂和爆炸为止,从而实现拦截并摧毁导弹的目的。 技术进展 从1996年底选定承包商,开始研制YAL-1A机载激光武器系统样机算起,美国机载激光计划已经走过了整整十年的发展历程。十年来,机载激光计划已经取得了一些重要的进展,主要体现在以下几个重要的方面:1996~1999年,大体完成了系统的设计工作;2000~2002年,开始制造和检验系统的各种组成设备;2003年,开始安装和集成主要的分系统,包括光束控制与火控系统,以及6个模块的氧碘化学激光器;2004年以后,开始进行一些重要的地面试验和飞行试验: 机载激光飞机试验 2004年7月16日~12月19日,改进的机载激光武器系统飞机开始进行初始的飞行试验,在先后进行的14次飞行试验中,总共飞行了66小时,检验了对飞机的改进(包括作战管理与指挥、控制和通信性能),演示了空中加油能力和利用红外监视系统搜索和跟踪目标的能力。 高能激光器试验 2004年H月10日,由6个模块组成的氧碘化学激光器首次发出激光,表明这个将要安装到“波音”-747飞机上去的激光器可以工作,但出光时间仅有几分之一秒;随后,又接连进行了70余次出光试验,并在2005年12月6日实现全功率出光(实际仅达到设计要求的83%),持续出光时间超过10秒钟,可以满足摧毁弹道导弹的需要。 光束控制/火控试验 2005年,美国导弹防御局重点试验了机载激光系统的光束控制/火控系统,通过28次的飞行试验,演示了飞机头部的炮塔、激光光学设备和初始集成的光束控制/火控软件的性能检验了主动测距激光系统的结构性能;为准备在飞机上安装激光器搜集了重要的数据。 由于机载激光武器系统技术非常复杂,美国总审计局(GAO)在2006年评价认为,所需7项关键技术中只有一项技术(管理高能激光束的技术)到达完全成熟地步,其余6项技术(氧碘化学高能激光器、目标跟踪、大气补偿、透射光学部件、光学度膜和抖动控制技术)仅仅达到接近于成熟阶段。事先没有充分估计和认识到的技术难题,已经造成机载激光计划经费严重超支,计划进度不断推迟。美国空军最初估计,机载激光武器系统计划的全寿命费用为110亿美元,其中用于演示验证研究阶段的研究与发展费用为16亿美元。截止2005年7月,该项计划已投入的研究与发展经费就已经达到56.4亿美元。原计划定于2002年研制出YAL-1A机载激光武器系统样机并进行拦截弹道导弹的试验,而现在已经把进行首次拦截试验的时间推迟到2008或者更晚的时候。原计划在2006年生产出3架机载激光武器系统飞机,具备初始作战能力,2008年装备7架机载激光武器系统飞机,具备全面作战能力;而现在,是否研制和采购第二架机载激光系统飞机,将取决于2008年所进行的拦截弹道导弹的试验是否成功;什么时候能够具备初始作战能力已经无法确定。 发展前景 机载激光能否最终成为一种有效的弹道导弹防御武器系统,将不仅要取决于各项关键技术的全面成熟,并在2008年前后成功地演示拦截助推飞行中弹道导弹的可行性;也将取决于它的实际作战能力、生存能力和支持能力。 按照设计要求,作战部署的机载激光系统将采用由14个模块组成的氧碘化学激光器,其总重量不超过78.75吨,作战距离400公里。而现在为样机系统研制的氧碘激光器仅有6个模块,但其重量却已经比14个模块要求的重量还多2000多公斤。因此,未来作战用的机载激光飞机上将只能安装模块数量较少的氧碘激光器;这会导致激光的功率降低,有效杀伤距离减小,意味着机载激光飞机必须在更靠近目标的位置作战,这将降低机载激光飞机的生存能力。能否通过提高每个激光模块的功率,减少飞机所携带的燃料,或采用起飞重量更大的飞机等办法解决这些问题,现在还无法确定。 在未来需要投入作战使用的时候,美国可能会把机载激光系统飞机部署到太平洋中的关岛、印度洋中的迪戈加西亚岛、美国的阿拉斯加州或英国等前沿部署基地。这些基地虽然比美国本土更靠近未来可能爆发战争的热点地区,如海湾地区、朝鲜半岛和中亚地区,但是机载激光飞机要从这些基地飞到作战区域仍将需要几个小时的时间。到达作战区域后,机载激光飞机需要在空中巡逻飞行,等待敌方发射弹道导弹。因此,机载激光飞机不仅在战区巡逻飞行时需要进行空中加油;在从战区返回基地时也需要空中加油。机载激光飞机在执行作战任务时还需要战斗机护航,同时也限制了活动区域。由于机载激光武器系统是非常复杂的系统,在每次完成作战任务返回基地后,还需要对激光器进行重新校准和调整。所有这些都会对机载激光武器系统的作战使用和后勤支援等提出严重挑战,甚至有可能断送机载激光武器计划的前程。 2006年初,美国导弹防御局局长奥博灵空军中将在国会作证时承认,“在技术上,我们可以实现机载激光武器系统,使技术达到非常可行的地步,但要使之能够作战使用,我们可能会遇到麻烦”。他还说,“我们可以取得巨大的技术成功,用机载激光拦截导弹,但是如果我们认为它的能力是负担不起的,我们将不会继续追求它”。因此,要把机载激光武器系统变为现实,能够拦截助推飞行中弹道导弹,还有许多有待研究和解决的问题,前面的路还很长。