美国海军的舰载激光武器未来将彻底改变海战
激光制导武器出现以来,其就对水面舰艇构成了前所为由的威胁,比如法国的“飞鱼”、美国的“鱼叉”等等,这类导弹可以由飞机、水面舰艇潜艇运载和发射,从各个方向实施快速攻击。而且导弹体积小、翼展短、隐蔽性好、飞行高度低、速度快、威力大、命中率高,并在多次海战中显示了威力。另一方面,虽然各种新型反导系统不断出现,但是迄今没有一种系统能%地拦截现有的反舰导弹。因而,世界各国海军开始寻求一种新的防空手段,以解决日益复杂的防空问题,作为地球上军事力量最强的美军自然而然的要将该技术实用化,于是,舰载激光武器系统应运而生。
要知道,自世界上第一台激光器诞生以来,美国就开始着手研发军事用途的激光武器。20世纪70年代出,美国海军就开始针对舰载高能激光武器进行研究。年,美国海军开始研制中波红外高级化学激光武器,其中的主要部件包括氟化氘中博红外化学激光武器和“海石”光束定向仪。经过3年时间组装起来的MIRACL高能激光武器在至年间,在白沙激光武器试验靶场进行了一系列打靶试验,其中包括摧毁一枚飞行中的“旺达尔人”导弹试验。
冷战结束后,美国海军的作战重点从远洋转移到沿海区域,作战环境发生了巨大变化。美国海军认为,MIRACL高能激光武器在沿海环境下会出现严重的热晕效应,从而影响打击效果。因此,20世纪90年代中期,美国海军放弃了该项目,转而投向高能自由电子激光武器计划,这项计划最重要的一步就是确定适合于沿海环境下使用的最佳波长,从而提升激光武器的防空能力。此外,激光武器还可以用于进攻作战,可满足“从击败能力相近的对手到对抗新的破坏性技术和不对称威胁的各种作战需要”。由于激光武器提供了满足防御能力标准的可行手段,因此美军“转型计划指南”要求,这些标准将在年后用于美国海军。
美国海军同时研制了几种舰载激光武器,目前最新的研究成果包括:固态激光武器、光纤激光武器、自由电子激光武器。
美国海军固态高功率激光系统样机
固态激光武器
联合高功率固态激光器(JHPSSL)项目是美国多军种联合自主的研发项目,除国防部外,美国陆军、空军和海军均参加了该项目。JHPSS系统用于促进固体激光器技术在军事上的应用,包括提供军队防护和基于空中、水面和地面平台上完成精确打击任务。年11月13日诺斯罗普·格鲁曼公司宣布,已经研制成功可用于战场的坚固耐用的高能量固体火炮打击激光器,其采用模块化设计,以增加维护/维修性能和生存力的问题,并可根据特殊打击任务和平台的需要,改变输出功率。该火炮打击系统可提供15KW的战场可获激光功率,如果采用可组合的积木化模块,便可提供更高的功率,这些技术都都是基于诺斯洛普·格鲁曼公司凿岩在“灶神”和“灶神II”中验证激光组束的结构技术才获得的。该系统是一个紧凑的电驱动激光器,其高功率输出、光是质量和运行时间满足功率需求的特别研制的新型紧凑激光电源装配设计,并结合美军现有的先进光电和红外传感器,火炮打击激光器能够提供自我防护、精确打击和加强环境感知的能力。
诺·格公司的kW激光武器系统样机年3月18日,诺·格公司宣布在JHPSSL项目第三阶段,激光器样机输出功率超过了KW。该试验使用的“激光放大链”技术,每个链路提供功率大约为15KW的高质量光束,7条激光链进行组束可以获得.5KW的单一光束。诺·格公司的这一技术非常重要,因为传统理论证明高能激光武器功率达到KW是一个阈值。另外,诺·格公司的这一突破,说明在激光武器研制40多年后,激光武器终于可以装配在飞机、坦克和军舰上了。
光纤激光武器
单根光纤激光器的功率。高功率光纤激光器的非相干叠加与其他组束方法相比具有很多,避免了相干束的复杂性,可以获得紧凑、耐用、低维护、长寿命的高能激光系统。年10月5日,美国国防部高级技术研究计划局选择诺·格公司为“革命性光纤激光器”项目研发单频光纤激光放大器。该项目采用了于成熟的光纤激光器相同的技术路线,就像诺·格通过论证固体激光器获得美国军方和政府部门支持一样,通过设计激光组束所需的激光模块,把输出功率放大到武器级别并保持良好的光束质量。
光纤激光器的效率是固体激光器的1.5至2倍,单位重量和体积可输出功率也较高。光纤激光器技术所故有的高光质量和效率使其比固体激光器技术更具发展前景。诺·格公司在成功验证了模块化设计技术后,还验证了高功率单频光纤激光器元转和放大能力,并将这项技术将光纤激光器提升到了武器级功率。此外,美国海军和雷声公司在年就曾计划使用光纤激光器替换“密集阵”近防系统中的20毫米火炮,同时提高激光光束质量和激光输出功率,以便研发“激光区域防空系统”。
雷声公司研制的“激光区域防御系统”装美国圣地亚哥国家实验室年6月8日报道,密集阵定向能武器在圣地亚哥实验室爆炸装置测试,实验表明,摧毁来袭敌方炮弹/导弹的时间决定于爆炸材料、炮弹旋转速率以及照射到靶面的激光能量,而其核心问题是激光武器对目标的毁伤程度。此次实验中,“密集阵”系统使用工业上用于焊接的连续波光光纤激光器替换掉阿华窜同的20MM火炮,激光器由KW的柴油发电机供电,激光由光纤传输到位于“密集阵”系统底座上的光束指示器上,之后向.2M远的目标炮弹开火,将其内部炸药加热并使炸药燃烧。
据称,雷声公司希望将“激光区域防空系统”作为更大规模的低成本防空系统的组成部分,该系统除了包括“密集阵”系统外,还将包括“警惕之鹰”反导高能微波武器系统以及“主动拒止”杀伤人员高能微波武器等各种武器系统上和包括舰艇、地面载具和空中载具上。
自由电子激光器
自由电子激光器是一种由电驱动的一种独特装置,其在未来可以提供高平均功率、近无限的运转时间、较好光束质量、光电效率达10%,并且可以根据设计者的需要选择波长。此类激光器从自由电子束吸取能量,并将其转化为电磁辐射。通过该电子束经过一种名为“波动器”或“摆动器”的装置中的交互磁场,电磁辐射得以实现。周期性的波动器磁场所产生的横向力作用于电子束,使之在该电子束的正向上产生电磁辐射。
年美国海军认为,自由电子激光武器将改变海战的模式,它能提供超精度、光速能力,对弹舱深度没有限制,使水面舰艇能够防御新的挑战威胁,比如超音速巡航导弹。自由电子激光器可以提供波长精确调节和控制的强烈激光光束,美国海军研究局相信未来自由电子激光器会比目前水平更强大,通过光速传递的深火力、秒级停顿时间和无限次射击,将对舰载武器实现变革,以为海军水面舰载平台提供高效和负担的起的点防御能力,以对抗来自海面和空中的威胁。
用于军队防护和自卫的自由电子激光器年4月美国国防部授予波音公司和雷声公司合同,以研制自由电子激光器。雷声公司主要负责最终制造兆瓦级自由电子激光装置所需的自由电子激光器屋里和工程的放大可能性。波音公司则是研制自由电子激光器武器系统。
波音公司研制的自由电子高能激光武器系统的特点是采用吵到射频加速器驱动自由电子激光器,以及用两台处在船身中部的光束定向器提供封锁舰船所需的度覆盖。高能激光武器系统必须利用舰载的搜索雷达系统、光束定向器的跟踪和瞄准系统提供目标信息,并完全于整个火控系统接合在一起。自由电子激光器装置由加油器、光学和支持子系统组成,其中,电子加速器包括注入器、加速器本体、束传输系统和束清除器。
总之,根据美国海军研究局的发展规划,光纤激光器和自由电子激光器是美国海军舰载和机载激光武器的发展重点,其中光纤激光器的技术最为简单,因此可以短期内应用军队。而自由电子激光器美国海军则仍在研发中,以解决器存在这的挑战性的电子束和光子束控制问题。当然,随着技术突破和时间的推移,我们相信以激光武器为代表的定向能武器,将彻底改变海战的模式!
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