激光反導技術的發展動向與分析?

（海軍駐錦州地區某軍事代表室 錦州 121000）

1 引言

在未來戰場上所面臨的最大危險是各種精確制導武器的攻擊，而精確制導武器50%以上采用光電制導裝置。激光武器對精確制導武器的攔截是一個連續多階段過程，包括在遠距離上致盲導引頭的光電部分，中距離上使導引頭整流罩炸裂，近距離上燒毀其殼體等。本文就激光反導、發展動向、發展分析等，作進一步的研究和探討［1］。

2 激光反導

激光反導主要包括激光致盲、激光致傷和激光干擾［2］。

2．1 激光致盲

激光致盲是利用激光能量使光敏元件失靈，所需能量較低，燒毀硫化鉛的能量密度為5．4×10-3J／cm2；

2．2 激光致傷

激光致傷是利用很高的激光能量燒毀目標，燒穿彈道導彈殼體至少需要10000J／cm2～20000J／cm2。

3 發展動向

1）洛克希德·馬丁公司開發激光尾炮抵御飛機后方威脅。美國《軍事與航空航天電子學》2013年1月22日報道：美國國防高級研究計劃局（DARPA）1月授予洛克希德·馬丁公司一份價值950萬美元的修訂合同，進一步測試一種未來激光武器系統，以幫助作戰飛機抵御后方攻擊。該合同是DARPA 航天自適應光束控制（ABC）計劃的第三階段工作，旨在改善戰術飛機高能激光器的性能，以應對敵機或導彈對機尾的威脅［3］。

洛克希德·馬丁公司空間系統分部將一個主動流動控制炮塔安裝在一架商務機上進行飛行測試，以驗證炮塔的需求、設計以及該公司第二階段開發的ABC 技術。ABC 項目將改善戰術飛機的后方指向角度，優化流動控制，并探討如何使ABC的流動控制技術與自適應光學系統同步。

根據修訂合同，洛克希德·馬丁公司將設計典型光路、等比例炮塔、流動控制致動系統，并進行風洞試驗，將一個原型激光防御武器安裝到試驗飛機。自適應光學技術主要涉及通過操縱透鏡和反射鏡的形狀，使高能激光武器可以抵消大氣湍流的影響。

合同工作將在加利福尼亞州森尼韋爾、得克薩斯州沃斯堡和佛羅里達州奧蘭多進行，預計2015年秋季完成。

2）美陸軍為高能激光移動演示項目尋求光束控制器。美國《軍事與航空航天電子學》網站2013年8月12日報道：美國陸軍激光武器專家正在進行商業調研，尋求能夠設計制造在未來能擊落無人機（UAV）、火箭彈、榴彈和迫擊炮彈的車載50kW～100kW 高能激光器的光束控制器的公司［4］。

位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國陸軍空間與導彈防御司令部8月9日發布了一項用于高能激光移動演示（HEL MD）項目的光束控制子系統（BCS）的需求信息（編號為W9113M-07-C-0177）。

波音公司在圣路易斯的定向能系統分部一直與美國陸軍合作，致力于HEL MD 項目的研究，即在八輪重型軍用卡車上安裝能夠擊落無人機，火箭彈、榴彈和迫擊炮彈的激光武器。

早在2011年6月波音公司已完成了HEL MD的低功率測試。去年10月波音公司取得了一項為期三年的雙相HEL MD 項目的研發合同，開發、測試能擊落無人機的10kW 激光器。其中一些測試定于今年進行，這些測試將展示波音公司的激光器在捕獲、跟蹤和摧毀目標方面的能力。

目前陸軍新設了一個研究項目，計劃研制5～10倍現有功率的激光武器，并能按照HEL MD 的指揮與控制系統工作。為此，他們正在尋找能設計可靠光束控制系統的企業參與到該項目中來。

由于該光束控制系統將被安裝在軍用越野車上，因此要求該系統不僅具有能夠擊落火箭彈、榴彈、迫擊炮彈、無人機和其他外露的引爆裝置的定位精度，而且還能經受住車輛自身的震蕩和振動。

陸軍研究人員解釋說，目前的光束控制系統是由若干程序集組成的，因此軟件是系統集成最基本的組成部分。

目標攻擊始于光束控制系統，目標感知傳感器會顯示目標位置，然后光束控制系統從待機模式切換到作戰模式，激光器轉動、瞄準、照亮目標，最終鎖定一個精確的攻擊點發射激光。

HEL MD 系統采用開放式系統架構，模塊化的設計方法。HEL MD 系統可接收多個傳感器的軌道數據，從中獲取目標信息，進行跟蹤、識別，并按目標的重要性進行分級排序，通過排除障礙信息鎖定目標的軌道信息，避免軌道丟失，進一步瞄準攻擊點，確定攻擊時間，確保激光束擊中目標，并核實目標是否已摧毀。

HEL MD 系統包括激光子系統（LSS），熱管理子系統（TMS），光束控制子系統（BCS），指揮、控制和通信（C3）子系統，車載平臺子系統（VPS）和電源子系統（EPS）。

陸軍官員稱，射頻干擾（RFI）技術只是規劃建設，不作為此次詢價的要求。感興趣的公司請于9月3日前郵件至neisha．m．mendiola．civ＠mail．mil，并注明公司名稱、合作意向和相關專家意見。

3）美國陸軍開發直升機激光威脅告警系統。美國《軍事與航空航天電子學》2013年8月23日報道：美國陸軍航空專家需要激光檢測系統以保護直升機免受使用激光測距儀、激光指示器和激光致盲武器的防空武器的威脅。專家們在美國UTC航空系統公司ISR 系統分部找到解決方案。陸軍合同司令部宣布向UTC航空公司授予2．085億美元多年合同，用于開發陸軍／海軍有人駕駛飛機／可視化和可見光／接收、無源檢測（AN／AVR-2B）激光檢測系統（LDS）［5］。

AN／AVR-2激光檢測直升機航電系統是一個接收、處理和顯示威脅信息的被動激光告警系統，當直升機被激光照射到時以提醒機組人員采取回避行動。短程防空導彈和防空火炮通常使用激光制導。激光檢測系統（LDS）顯示座艙內AN／APR-39A（V）1雷達檢測裝置指示器的威脅信息。系統有一個接口單元比較儀和四個相同的傳感器單元。

能夠裝載AN／AVR-2激光檢測裝置的直升機包括美國海軍陸戰隊的AH-1F 眼鏡蛇武裝直升機、陸軍AH-64阿帕奇攻擊型直升機、陸軍MH-60K 和EH-60A 黑鷹直升機、MH-47E重型運輸直升機和OH-58D 基奧瓦武裝偵察直升機。

AN／AVS-2B（V）型激光檢測系統采用的技術源于被取消的RAH-66 科曼奇項目的開發技術。該系統與先前的AN／AVR-2A（V）型相比體積減小40%，重量減輕45%，功耗減少45%。系統提供增強的威脅檢測和數據接口能力，并且驗證可靠性增強500%。其模型已在2004年服役。

4）美國研發60kW 激光用以摧毀空中威脅。美國軍事與航空航天電子學網站9月4日報道：洛克希德·馬丁公司下屬Aculight分公司的（位于美國華盛頓州巴索）激光武器專家，將幫助美國陸軍為車載激光武器系統研發一個60kW 光纖激光器模塊，用以擊落敵人無人機、火箭、炮彈和迫擊炮［6］。

· 穩健電子激光器倡議（RELI）基礎項目介紹

RELI項目是在早期聯合高能固體激光器（JHPSSL）和高能液體激光區域防御系統（HELLADS）項目中研發的激光武器技術基礎上進行的研究。RELI項目是利用這兩個項目研發的技術進行的一個后續項目。聯合高能固體激光器和高能液體激光區域防御系統項目為未來激光武器研發了包裝、冷卻和火控能力技術。RELI項目研究重點在于激光效率的大幅改善，以及包裝足夠小的可在戰術飛機和車輛上部署的激光武器。RELI項目的研究成員包括位于埃爾塞貢多的雷聲空軍系統公司，位于新墨西哥州阿爾伯克基的波音定向能項目部門，以及洛克希德·馬丁Aculight公司。其合作伙伴是美國陸軍和空軍，美國海軍也將參與其中。

· 高能激光移動演示（HEL MD）項目介紹

美國陸軍空間與導彈防御司令部官員，上周宣布他們計劃授予Aculight公司一個獨家合同，為美國陸軍和波音公司定向能系統分部的聯合項目HEL MD 研發60kW 激光器模塊。即將簽署的合同將讓Aculight公司專家利用美軍穩健電子激光器倡議項目研發的技術，將激光武器能量從在穩健電子激光器倡議項目中演示的25kW 到60kW。根據即將簽署的合同條款，Aculight公司將制造和集成額外的穩健電子激光器倡議2kW 的光纖激光器模塊（該模塊與那些穩健電子激光器倡議下25kW 實驗室激光器所要求模塊的相同），最終達到60kW 輸出功率。Aculight公司專家還將描述RELI疊加光纖陣列和光譜波束聚合器在施加更強的功率下更高的熱負荷情況。

· 高能激光移動演示（HEL MD）項目目的

HEL MD 項目是通過增加激光束能量，使它們在未來激光武器中足夠強大的一個連續系列的激光武器研究項目。60kW 激光將被集成到HEL MD 項目中，用以支持即將進行的演示。項目最終目的是研發一種利用50kW～100kW 激光，用以對抗空中威脅的激光武器。目前，合同的價格還沒有最終確定，但陸軍官員表示他們估計合同將為期3年以上，價值2380萬美元。

5）波音計劃2013年底進行高能激光移動演示項目實彈射擊試驗。《簡氏防務周刊》2013年10月22日報道：波音公司計劃2013年底，在新墨西哥州的白沙導彈靶場進行高能激光移動演示（HEL MD）系統的實彈射擊試驗。屆時，這一全新的戰術激光武器系統將有望擊落迫擊炮彈和小型無人機［7］。

HEL MD 是少數幾個設計用于擊落火箭彈、迫擊炮彈和小型無人機的戰術激光武器計劃之一。鑒于美軍在阿富汗戰場受到日益增長的迫擊炮、火箭彈等常規武器攻擊的威脅，美軍近年來加強了戰術激光武器的研究。2011年底美國防部終止了空基反導激光器（ABL）項目，但美國通過該項目在激光器技術、能源制備和光束控制等領域均取得了很大進展，為其新型機載激光器的發展打下了堅實基礎。HEL MD 系統是一種低功率電子激光器，可以安裝在A4 型奧什科什重型擴展機動性戰術卡車（HEMTT）上，用于擊落火箭彈、迫擊炮和小型無人機。

早在2011年6月，波音公司已完成HEL MD的低功率測試。2012年10月波音公司取得了一項為期三年的HEL MD10千瓦功率激光器的研發合同。波音公司定向能系統分部副總裁邁克爾·林恩在10月21日舉行的美國陸軍協會（AUSA）2013年年會上表示，波音公司已完成HEL MD 系統初步測試，證明其具備使用低功率激光器跟蹤火箭彈、迫擊炮和小型無人機的能力。波音公司計劃2013年底進行實彈射擊試驗，驗證該系統跟蹤、識別和擊落迫擊炮彈的能力。計劃2014年初進行HEL MD 系統附加的自適應光學測試，測試激光在灰塵或其他光學失真環境下的跟蹤能力。林恩期待美國陸軍空間與導彈防御司令部（SMDC）批準波音公司在2016年或2017年開始HEL MD 的低速初期生產。

6）美國洛馬公司驗證30kW 的武器級高功率纖維激光。美國洛克希德·馬丁公司網站2014年1月28日報道：美國洛克希德·馬丁公司最近測試了功率為30千瓦的電力驅動的纖維激光［8］。

· 試驗簡介

此次試驗驗證了有記錄以來功率最高的激光，同時保持光束質量和電效率。該試驗將許多纖維激光器組合成一個質量幾近完美的光束，比起替代方案的固態激光技術，用電量約減少了50%。此過程稱為“光束組合”，由多個纖維激光器模塊發出光束，送入一臺組合器，進而合成一個高功率、高質量的光束。每個模塊所發送光束具有獨特的波長。

· 試驗意義

對于在廣泛的空中、陸上和海上軍事平臺部署作戰任務相關的激光武器系統來說，此次成功試驗標志著重要里程碑。先前行業中進行的激光武器試驗演示了目標捕獲、跟蹤和摧毀。然而，這些解決方案對于戰術軍事應用來說效能有限，所生成的激光效能低下，從而對大尺寸、高功率和冷卻能力有所需求，但關鍵軍事地面和空中平臺無法很好地支持這些需求。

洛克希德·馬丁公司高級副總裁兼首席技術官雷·喬納森博士稱，公司為軍事應用提供了合適的高功率、電力驅動的激光系統。激光部件的發展、光束組合技術的成熟和提高，都將支持軍事目標，為飛機、直升機、艦艇和裝甲車等軍事平臺提供重量輕、堅固的激光武器系統。該高能激光可用作激光武器系統的核心。

7）以色列公布新型激光防御系統。美國華盛頓自由燈塔網站2014年2月13日報道：以色列近期在新加坡航空展上公布了一種由拉斐爾公司開發的激光防御系統——鐵束系統，該系統將能夠使用高能激光束擊落火箭彈和炮彈。據拉斐爾公司稱，鐵束系統明年將可投入作戰，如此以來，該系統將成為世界上第一個作戰激光武器［9］。

鐵束系統為固體激光攔截器設計，通過發射定向高能激光束來摧毀目標，是一種模塊化的、可移動的系統。“鐵束”可以安裝在獨立的卡車上，與另一輛載有雷達設備的卡車協同作戰，可有效對抗近程戰術威脅，包括火箭炮、火炮和迫擊炮等空中目標，以及無人機或地面目標。

鐵束固態激光器由發電機驅動，可進行多發、多目標交戰，能夠通過摧毀所有目標挫敗大型齊射火炮攻擊。其最大攔截距離為4．5mile（約7．24km），在保證以色列邊境安全上可發揮重要作用。此外，該系統可作為防空系統的一部分或作為一個獨立的系統，全天候作戰。

鐵束”系統的優點是附帶損害較小，對環境影響較小。同時，一般的制導攔截器每次打擊成本為千萬美元，相比而言，“鐵束”高能激光武器系統成本很低，只需計算用于發電的燃料成本，甚至可以忽略不計。

拉斐爾公司還開發了可攔截50mile外火箭炮的鐵屋頂系統，其射程可能還要延長。該系統三年前已具有作戰能力，在阻止從加沙地區發射的火箭炮上已被證明高度有效，但不能攔截從以色列邊界的集體農場發射的近程火箭炮。

4 發展分析

激光反導技術的發展趨勢：一是發展固體激光器技術；二是繼續研發自由電子激光器；三是加快研究成果轉化為武器的速度［10］。

1）發展固體激光器技術。激光器作為激光武器系統中的重要組成部分，其功率水平、體積、重量、光束質量等特性嚴重制約著激光武器的發展。目前，固體激光技術發展迅速，集成度和功率水平都在不斷提高，這給激光武器技術的發展帶來機遇。固體激光技術的長足發展，對提高激光武器的殺傷效能、機動性、可靠性等都有非常重要的意義，它將促使未來的激光武器將向小型化、模塊化、通用化方向發展。

2）繼續研發自由電子激光器。自由電子激光器從原理上與傳統激光器有很大不同，它是利用電子束與電磁波通過抽運電磁場的相互作用，經受激發射放大短波長輻射。自由電子激光器的寬范圍選擇波長的能力是固體激光器或化學激光器難以達到的。它不僅在軍事上成為公認的海上高能激光武器系統的最合理候選激光器，而且在其他方面如工業和科學研究領域也有廣泛的應用。

3）研究成果轉化。現在不斷有各種激光武器概念和系統雛形出現，它們從構思到雛形出現所耗費的時間越來越短。例如，“復仇者”激光器系統的研發就只用了8個月。這說明美國多年的投入和成果積累已相當豐富，將這些成果轉化為實用武器技術的速度明顯加快。前期的研究成果雖然不一定轉化為實戰武器，但相關技術成果卻成為后續系統發展的助推器。

5 結語

隨著固體激光器技術、自由電子激光器技術和研究成果轉化的不斷研制和開發，激光反導技術越來越成熟，在未來現代化戰爭或局部戰爭中，適時運用激光反導技術，對來襲導彈實施有效地光電干擾使其致盲或致傷，達到保護自身目標的安全［11］。

［1］任國光．高能激光武器的現狀與發展趨勢［J］，激光與光電子學進展，2008（9）：62-69．

［2］任國光，黃裕年．機載激光武器的發展現狀與未來［J］．激光與紅外，2005（5）：309-314．

［3］洛克希德·馬丁公司開發激光尾炮抵御飛機后方威脅［N］．每日防務快訊，2013-01-29．

［4］美陸軍為高能激光移動演示項目尋求光束控制器［N］．每日防務快訊，2013-08-20．

［5］美國陸軍開發直升機激光威脅告警系統［N］．每日防務快訊，2013-09-02．

［6］美國研發60千瓦激光用以摧毀空中威脅［N］．每日防務快訊，2013-09-12．

［7］波音計劃2013年底進行高能激光移動演示項目實彈射擊試驗［N］．每日防務快訊，2013-10-29．

［8］美國洛馬公司驗證30千瓦的武器級高功率纖維激光［N］．每日防務快訊，2014-02-07．

［9］以色列公布新型激光防御系統［N］．每日防務快訊，2014-02-18．

［10］劉志春，蘇震，袁文，等．激光反導武器的最新動向與分析［J］．激光與紅外，2009（9）：914-917．

［11］宋亞萍，劉莉萍．激光反導與導彈反激光措施綜述［J］．激光與紅外，2008（10）：967-970．