高能激光武器现状与未来Word格式.docx

1、（3）命中精度高，激光武器是将能量汇聚成很细的光束准确的对准某一方向射出。（4）杀伤力可控，可通过调整和控制激光武器发射激光束的时间或功率以及射击距离来对不同目标分别实现非杀伤性警告，功能性损失，结构性破坏.（5）抗电子干扰能力强，激光武器射出的是激光束，现有的电子干扰手段对其不起作用。基于这众多优势，激光武器将在反导，反卫星和破坏敌方信息系统中得到广泛应用。按照输出能量,激光武器可分为低能和高能两类。二者的界限较为模糊,通常认为激光致盲武器和激光主动拒止武器等属于低能。由于激光致盲武器等低能武器专门针对人眼,会造成人眼永久性失明,而遭到世界人权组织极力反对,把该武器化为不人道武器之列,因此在

2、这里不做介绍一、毁伤机理 激光武器之所以有如此巨大的杀伤力，主要在于它的高能量和高功率。一般通过以下三步对目标物体实行毁灭性的破坏。第一：热作用破坏，只要激光功率足够高，被激光照射的目标物体局部会瞬间汽化，当持续汽化很强烈时，材料蒸汽高速喷出，同时将部分凝聚态颗粒或液滴一起冲刷出来，从而造成凹陷甚至穿孔。第二：力学破坏，蒸汽高速喷出时，对目标物体会产生强大的反冲作用，这使得在目标物体内部形成激波，激波传到目标物体的背面，产生强大的反射。外表面的激光与背面的激光对目标物体形成前后夹击，使目标物体变形破裂。所以即使没被烧蚀摧毁，也会因为受力学破坏而严重影响其技术性能。第三：辐射破坏：当激光照射到目

3、标物体表面时，被汽化的物质会被电离成等离子体云，等离子体云辐射出紫外线和X射线，对目标物体造成损伤。二、各国高能激光武器现状分析（一） 美国高能激光武器美国作为冷战后唯一的超级大国，在其庞大的科研体系和先进的工程制造业基础支撑下，引领着激光武器技术发展的方向为激光武器军事应用做出了开拓性的工作。其激光武器项目数量甚至超过其他国家之和。 空基激光武器实验室（ALL）计划1976年，美国空军启动了ALL项目，以此为研究空基激光武器的相关技术的实验平台，最初选用的高能激光器为二氧化碳激光器。1981年，美国空军在波音NKC-135运输机上安装了一台二氧化碳激光器，激光束功率380千瓦，持续时间5秒。

4、1981-1983年，ALL进行了多次打靶实验，成功击穿了BQM-34型无人靶机，并成功摧毁了AIM-9B“响尾蛇”空空导弹的导引头。1983年，ALL项目下的400千瓦二氧化碳激光器成功拦截了5枚AIM-9导弹，使其制导系统失效，导弹全部偏离了预定方向。报道称，ALL有能力产生持续8秒的456千瓦激光束。但是二氧化碳激光器体积大，安装使用和维护非常不方便，当时所能达到的功率较低、有效拦截距离不足5km，且没有适当的作战需求，于是SLL项目于1984年停止。 空基激光器（ABL）计划ABL是由波音公司、诺斯普罗-格鲁曼公司及洛克希德-马丁公司为美国导弹防御局（MDA）研发的一种定向能武器。诺-

5、格公司提供高功率化学氧碘激光器（COIL）和低功率的修正校准激光器；洛-马公司提供火控系统；波音公司提供飞机并负责系统集成。著名的COIL于1977年在美国空军武器试验（AFWL）研制成功，波长为1.315m，处于大气传输窗口内，效率高达40%。1988年8月，AFWL又成功研制出功率达58kw的COIL激光器。这就是空基激光器（ABL）所用的YAL-1A激光器。1996年ABL正式启动，主要用于拦截400km的、处于助推段的弹道导弹，是美国国家导弹防御系统（NMD）的一个组成部分。美国空军在波音747-400F宽体飞机上安装机载激光武器。该机隶属于空军爱德华兹空军基地，型号编号YAL-1，其

6、机载激光系统主要包括:被动红外传感器系统；高能氧碘激光器装置；光束瞄准与跟踪系统。武器系统内一共有5台激光器：主动测距激光器，采用低功率二氧化碳激光器，用来测量距离；跟踪照射激光器（TILL）,采用低功率二极管泵浦固体激光器；信标照明激光器，用于高能光束聚焦；替代高能激光器的低功率激光器，用于模拟实验；高能COIL化学激光器，属于兆瓦级激光。2007年7月13日，YAL-1从爱德华兹基地起飞，用其红外传感器和TILL跟踪美国空军NC-135E“大乌鸦”试验飞机上目标，“大乌鸦”用其照明激光器来模拟导弹目标，试验取得成功。虽然ABL试验取得了成功，但一直以来ABL就面临资金和技术两方面的挑战。美

7、国国会总审计局认为:激光器技术、导弹跟踪技术、大气补偿技术、传输光学器件技术、光学镀膜技术、抖动控制技术和高能激光束管理技术是ABL面临的7项技术，目前还没有一项是完全成熟的。美国国防部已经取消了研制第二架试验样机的经费，并把该计划从作战原型样机项目降级为试验平台项目（ALTB）。虽然ABL项目受到质疑，但其各种基础激光技术的研制工作丝毫没有受到影响，相关研究仍在继续进行。2009年8月，YAL-1用低功率的大气补偿激光器模拟攻击了一枚助推段的弹道导弹。2010财年，美国国防部划拨了1亿美元预算经费给ABL，维持相关技术的进一步发展。2010年2月11日，YAL-1成功拦截并摧毁了一枚助推阶段

8、弹道导弹。这是激光武器首次摧毁助推阶段的弹道导弹，这标志着历时15年耗资50亿美金的机载激光武器终于取得了重大进展。 机载先进战术激光武器（ATL）计划ATL由美国国防部特种作战司令部资助，于2002年启动，总耗资高达20亿美元。该系统装在C-130等飞机平台上，用于精确打击地面目标及巡航导弹。ATL采用高功率COIL激光器，激光束波长1.315微米，输出功率可达1兆瓦，射程20km。ATL的激光器装在飞机腹部。ATL和ABL的区别是:ATL针对低空和地面目标，ABL则针对高度较高的助推段导弹；ATL的作战距离较近，不采用自适应光学系统；而ABL需要采用自适应光学系统，以准确打击几百千米外的目

9、标。 陆军战术高能激光武器（THEL）计划美国和以色列曾于1995年联合研制一种战术高能激光武器“鹦鹉螺”，用于对付战术火箭之类目标的硬杀伤激光武器。这种激光武器由氟化氘化学激光器、火控系统、激光束定向器等组成，能对付10km以内的战术飞行目标。1996年2月在白沙导弹靶场，“鹦鹉螺”成功击落2枚飞行中的BM-21“冰雹”火箭弹。THEL项目由于激光束毁伤效果降低，且系统体积庞大，战场生存能力低，于2005年被美国陆军放弃。这个项目放弃后，美军转而研制移动式战术高能激光武器（MTHEL）。随后波音公司研制出“激光复仇者”，采用固体激光器和“悍马”地盘，机动能力强、系统体积小，更受美军方亲睞。2

10、009年5月，“激光复仇者”进行了移动激光武器系统的能力测试，击落了一架无人机，这标志着该系统取得重大进展。 舰载激光武器MIRACL机构示意图1977年，美国海军氟化氘兆瓦级中波段红外化学激光器（MIRACL）研制成功，输出功率2.2兆瓦。与此同时，海军配套研制出了“海石”光束定向仪，这是一种万向节稳定的光学精确指示跟踪系统，直径达1.8米，它可以把光束聚焦到特定目标的瞄准点上。1978年，美国用其击落了“陶”式反坦克导弹。1983年，美军在“海石”计划基础上，在白沙导弹靶场建立了高能武器系统试验装置，作为舰载激光武器的试验平台。2010年5月，美国加利福尼亚州海军试验场的舰载激光器在战舰雷

11、达系统控制下，成功摧毁了距离3.2km外，以480km/h速度飞行的4架无人机。美国陆军也将“密集阵”系统改装，固定在拖车上，被称为“百人队长”系统。美国海军也为之出资。该系统采用固体激光器，不需特殊的化学反应过程提供能量，止血大功率的电源即可。固体激光器输出功率已达武器级（100千瓦）固体激光器前些年的发展速度也很快，2009年1月是实现了105千瓦的输出，达到了第三阶段100千瓦功率的目标。100千瓦功率一向被视为武器级高能激光的门槛，JHPSSL达到这一目标，预示着固体激光器距离实际的激光武器又近了一步。JHPSSL项目中达到105千瓦功率的诺斯罗普格鲁曼公司的激光器由7个15千瓦的Fi

12、reStrike激光模块组成。根据诺斯罗普格鲁曼公司的资料说明，FireStrike激光模块性能相当不错，输出功率15千瓦光束质量达1.5倍衍射极限；启动也很快，从停机到全功率输出只需要0.5秒；可靠性也很好，其激光输出时间只受到输入能量和冷却系统的限制。在体积和重量上，宽深高原来分别为23/40/12英寸，2009的数据已经缩小到13/30/9英寸，FireStrike单个模块重量400磅/181千克。这样的体积重量和性能，已经具备实战能力。JHPSSL项目的成功和固体激光器的迅猛发展，为战术激光武器的发展提供了新的方向。比之传统化学激光器，固体激光器将走向小型化模块化和通用化，提高激光武器

13、的的机动性和可靠性。固体激光器功率超过100千瓦，已经对化学激光器的ATL项目构成了竞争压力，诺斯罗普格鲁曼公司认为FireStrike激光器未来可集成在从陆军高能激光器技术演示（HEL TD）到海军战舰自身防御以及海空军的先进攻击无人机与JSF战斗机上。美国海军和诺斯罗普格鲁曼公司签订了海基激光演示（MLD）项目的合同，使用JHPSSL的技术发展激光武器演示系统，预计今年年末将进行实际测试。MLD着眼于面对小艇和小型飞机的饱和攻击，诺思罗普公司认为它们的设计可以通过增减模块调整激光功率，应对不同层次的威胁。美国的海军激光武器系统（LaWS）在7月19日的海上环境中成功击落4架无人机。这标志着

14、光纤固体激光器在近程方面较好地解决了海上环境对激光的削弱问题。（二）俄罗斯高能激光武器冷战时期，苏联作为唯一能与美国相抗衡的超级大国，在武器的研发和试验方面，丝毫不落下风。1975年10月，苏联连续5次用萨雷沙甘靶场的反卫星激光武器照射了两颗飞临西伯利亚洲际弹道导弹发射井上空的美军预警卫星，使其红外传感器失效4小时。同年11月美军另外两颗卫星也遭到了激光照射。苏联还曾在“基洛夫”级巡洋舰上装备氟化氘化学激光器，可击毁10km外的导弹。上世纪70年代，在美国启动ALL项目的同时，苏联也针锋相对的启动了类似的A-60项目，以期具备机载激光武器的能力。A-60项目总共生产了两架样机，第一架于1981

15、年首飞，另一架则在1991年。A-60于美军的ALL最大的不同在于，其激光发射器在飞机的前段，而不是在飞机的背部上方。A-60的激光具体型号不详，应为气体激光器。A-60周视图1981年，苏联利用激光武器对飞行中的导弹进行打靶试验，取得成功。苏联还曾利用一颗卫星上的小型高能激光器，是美军一颗卫星的光学和红外系统失灵。1982年，苏联在萨雷沙甘建成了脉冲二氧化碳激光器，功率20千瓦、效率15%。（三）中国高能激光武器国对激光器的研究，起步并不比美苏晚，但根本的战略思想大相径庭。1960年7月18日，毛泽东在北戴河中央工作会议上号召：“要下决心，搞尖端技术。”1963年12月16日，毛泽东在听取国

16、务院副总理兼国家科学技术委员会主任聂荣臻汇报十年科学技术规划时强调指出：“死光，要组织一批人专门去研究它。要有一小批人吃了饭不做别的事，专门研究它。没有成绩不要紧。军事上除进攻武器外，要注意防御问题的研究，也许我们将来在作战中主要是防御。进攻武器，比原子弹的数量我们比不赢人家。战争历来都需要攻防两手，筑城、挖山洞都是防嘛。”按照毛泽东的指示，聂荣臻元帅组织有关部门着手激光炮工程的研究。中国科学院邓锡铭等人参与了这项工作。关于激光炮工程的历史片断，邓锡铭1989年11月回忆说：“1964年3月，国防科委张爱萍、钱学森在北京召开高层小型会议（约30人）。中国科学院谷羽、汪德昭和我参加。主要研究和部

17、署战略防御方面的手段和重大项目。会上钱学森传达了毛主席关于加强战略防御工作的指示。会议还用了1/3的时间研讨激光作为防御手段的可能性。会议结束后，钱学森对我说：“靶场也得准备起来，一个靶场建设也得花好几年时间。”在会上，钱学森总的指导思想是三道防线：导弹反导弹；超级大炮散靶；强激光。他还对我说：“未来的激光炮，现在有设想，为此我还亲自到展览馆看了你们的红宝石激光器，但最终实现的光炮可能与目前的设想面目全非，原因是技术在发展之中。3月底，钱学森到中国科学院与院党组作了具体部署，除激光炮研究外，还有化学激光研究，电感储能研究。5月1日前后，张劲夫亲自起草给国防科工委的报告，主要内容有：（1）希望用

18、45年时间研制出百万焦耳、射程为3000公尺的光炮样机；（2）能获成功，则在70年代扩大规模，造成千万焦耳或更大的激光武器；（3）如遇到意想不到的困难，则将中间成果推广应用；（4）明确由中国科学院牵头。1960年，世界上出现了第一台红宝石激光器。我们意识到这是一项具有远大发展前景的新事物。王之江和邓锡铭只用了不到一年时间，就研制出在结构上有所创新的国产红宝石激光器。鉴于这项成果具有突破性的意义，就授意王之江和邓锡铭这两位我国激光事业的开拓者，立即投书科学通报，阐述激光问世的科学意义及其发展前景。这是我国有关激光的第一篇论文，它即使在今天看来，也还是很有启发意义的。1979年3月，邓小平同志在中

19、央专委会上的讲话也指出，“激光我们要加点力，花多点力量。防御，打飞机、打坦克，将来主要靠它，肯定用得上。有一个华裔科学家告诉我，现在美国已经试验成用激光打卫星，已打下一个来。将来打坦克用激光，将来空中战争是激光时代，空间激光时代。据说成本比其他武器都低。随着上世纪80年代美国星战计划的登台，中国也在上世纪0年代中期秘密地把研制高能激光武器上马，并为之投入了大量的资金、人力。中国在高能激光器的研究陆续进行了二氧化碳激光器、中红外线化学激光和高能脉冲X射线激光等实验。为此，包括中国工程物理研究院（CAEP）、上海光机所在内的中国的好几家国防军工研究所企业的工程师，已经完成了针对“舰载激光炮”系统原

20、型部件的试验，另外安徽光学精密机械研究所也提供了部分光学观瞄设备。整个试验设备的总体积的大小和一辆江西五十铃大小类似。这种大小的高能激光武器适合装配在大型军舰上，发射的超高能激光束。目前北京、上海、绵阳、安徽、长沙方面已根据总装的需求开始在进行战术防空及舰载激光炮的装备成型的高级工程发展阶段进行研究。计划在2015年左右初步具备量产化能力。过去几年里，在国防科工委的鼎力协助下，各个研究所成立了一个联合研发机构。他们在车载实用化强激光武器的研究领域成绩斐然，这套高能激光器依靠电能运转，连接到车载发电机，燃料电池或电池组上之后，此套固态激光器的输出功率可以超过100千瓦。2009年9月，在新疆天山

21、某基地进行了实弹测试，在距离激光炮69千米之外成功拦截来袭的两枚81式122毫米火箭炮。三、激光武器未来的发展分析目前的先进高能激光器已经较接近实战化应用，但仍有一些不足：1 目前的激光器体积仍然较大，系统集成度低，这使得搭载平台机动能力下降，战场生存能力大大降低2 目前很多激光器都是化学激光器，其使用的化学染料很多都是剧毒物质，不易保存，且需要专门的后勤供应3 由于光线在空气中传播受空气透明度影响很大，所以激光武器在雨、雾等恶劣气象条件下使用会大大降低射程4 激光器透镜系统工艺复杂，价格昂贵以上缺点制约着激光武器大规模投入使用，克服以上缺点成为目前激光器发展的主要方向。四、结束语人类的战争在经历了冷兵器战争时代、热兵器战争时代、机械化战争时代后，进入了信息化战争时代。激光武器这个以光速投射毁伤能力的新概念武器终将推动着战争形态新的变革，在陆地、海洋、空中、外太空都出现了高能激光武器的身影，随着科技和工业水平的不断提高，激光武器的大规模使用必将引起作战方式的变革,对世界的政治格局产生深远影响。