激光技術(shù)在航空武器上的應(yīng)用和發(fā)展

白婷+于懿源

摘 要：激光武器憑借著其顯著優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。本文論述了現(xiàn)階段激光武器原理、特點(diǎn)及分類。對(duì)激光武器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹和討論，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和重要作用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：激光；武器；應(yīng)用

1 激光武器的概述

激光武器（Laser Weapon）是一種利用沿一定方向發(fā)射的激光束攻擊目標(biāo)的定向能武器，其利用激光的能量直接摧毀目標(biāo)或殺傷破壞其組成部分使之喪失戰(zhàn)斗力。

2 激光武器的結(jié)構(gòu)

從激光武器的結(jié)構(gòu)圖可以看出，激光武器具有：

兩大硬件：激光器 光束定向器

四項(xiàng)光電單元技術(shù)：激光器件 跟瞄發(fā)射 大氣傳輸 破壞機(jī)理

3 激光武器原理

激光武器是利用激光能量摧毀目標(biāo)或使其喪失戰(zhàn)斗力的武器。激光器的殺傷破壞效應(yīng)主要有三種：

3.1 燒蝕效應(yīng)：當(dāng)高能激光束射到目標(biāo)時(shí)，激光的能量會(huì)被目標(biāo)的材料吸收，轉(zhuǎn)化為熱能。這些熱能足以令目標(biāo)部分或完全穿孔，斷裂，熔化，蒸發(fā)，甚至產(chǎn)生爆炸。

3.2 激波效應(yīng)：目標(biāo)材料會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生反沖作用，形成壓縮波使材料表面層裂碎開(kāi)，碎片向外飛時(shí)造成進(jìn)一步破壞。

3.3 輻射效應(yīng)：目標(biāo)材料氣化的同時(shí)會(huì)形成等離子體云，能產(chǎn)生輻射紫外線及X光線，使目標(biāo)內(nèi)部的電子零件被破壞。激光武器之所以有如此巨大的殺傷力，主要在于它的高能量和高功率。一般通過(guò)以下三步對(duì)目標(biāo)物體實(shí)行毀滅性的破壞。

第一步：熱作用破壞；第二步：力學(xué)破壞；第三步：輻射破壞。

4 激光武器的特點(diǎn)分析

激光武器有著其它武器無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)：

4.1 速度快。激光束以光速射向目標(biāo)，每秒30萬(wàn)公里，任何武器都沒(méi)有這樣高的速度。激光武器所發(fā)射的“光彈”是以光速飛行的，其飛行速度常常要比普通炮彈快近40萬(wàn)倍，比導(dǎo)彈的速度快10萬(wàn)倍。因此，使用激光武器進(jìn)行射擊，無(wú)需考慮提前量的問(wèn)題。

4.2 機(jī)動(dòng)靈活。發(fā)射激光束時(shí)，幾乎沒(méi)有后坐力，因而易于迅速地變換射擊方向，并且射擊頻率高，能夠在短時(shí)間內(nèi)攔擊多個(gè)來(lái)襲目標(biāo)。

4.3 精度高。可將聚焦的狹窄光束精確地對(duì)準(zhǔn)某一方向，選擇攻擊目標(biāo)群中的某一目標(biāo)，甚至集中目標(biāo)上的某一脆弱部位。

4.4 無(wú)污染。激光武器屬于非核殺傷，無(wú)論對(duì)地面或空間都無(wú)放射性污染。

4.5 效費(fèi)比高。百萬(wàn)瓦級(jí)氟化氘激光武器每發(fā)射一次費(fèi)用約為1-2千美元。與之相比，“愛(ài)國(guó)者”防空導(dǎo)彈每發(fā)為30-50萬(wàn)美元。因此從作戰(zhàn)使用角度看，激光武器具有較高的效費(fèi)比。

4.6 不受電磁干擾。激光傳輸不受外界電磁波的干擾，因而目標(biāo)難以利用電磁干擾手段避開(kāi)激光武器的攻擊。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，激光武器還不能完全取代常規(guī)武器，原因在于：（1）在大氣中使用時(shí)，大氣對(duì)激光能量有嚴(yán)重的衰減作用，云、霧、雨、雪、空中煙塵對(duì)激光特性影響更大，其射程和威力受到限制。（2）隨射程增加，落到目標(biāo)上的光斑增大，導(dǎo)致靶面上的激光功率密度降低，限制了激光武器的有效作用距離。（3）熱暈和氣體擊穿會(huì)造成激光能量的嚴(yán)重?fù)p耗，阻擋激光的傳播。

5 激光武器的分類

按不同分類方法可將激光武器分為不同類型，從作戰(zhàn)性能上可分為低能激光武器和高能激光武器；按激光生成方法可以分為化學(xué)激光器、固體激光器、液體激光器和自由電子激光器等，其中激光器是激光武器的關(guān)鍵技術(shù)部分；根據(jù)作戰(zhàn)用途分為戰(zhàn)術(shù)武器和戰(zhàn)略武器兩大類。

6 激光武器的現(xiàn)狀分析

按激光生成方法的分類并以美國(guó)的激光武器為例對(duì)激光武器的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

6.1 化學(xué)激光器

利用工作物質(zhì)的的化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量激勵(lì)工作物質(zhì)產(chǎn)生激光。目前常見(jiàn)的化學(xué)激光武器有氧-碘激光器，氟化氫激光器，氟化氘激光器等。其中氧碘化學(xué)激光器首先被美國(guó)用于ABL計(jì)劃（機(jī)載激光器計(jì)劃），試圖采用氧-碘激光器在12千米高空摧毀320千米正在進(jìn)行助推飛行的有敵意的導(dǎo)彈。

6.2 自由電子激光器

自由電子激光器（FEL）利用自由電子的受激輻射，把電子束的能量轉(zhuǎn)換為激光。該激光器最近被放置在美國(guó)能源部“托馬斯國(guó)家加速器”實(shí)驗(yàn)設(shè)施中，它由ONR定向能計(jì)劃負(fù)責(zé)提供資金，但是研究成果同樣可供陸軍、空軍、工業(yè)界以及研究學(xué)術(shù)界使用。

6.3 固體激光器

固體激光器就是用固體激光材料作為工作物質(zhì)，一般采用光學(xué)透明的晶體或者玻璃作為基質(zhì)材料，摻以激活離子或者其他激活物質(zhì)等構(gòu)成。目前，美國(guó)進(jìn)行的秘密試驗(yàn)中，其最新的激光防空武器擊落了數(shù)架無(wú)人飛機(jī)。而這最新的激光武器就是固體激光武器。激光器以32千瓦的能量在數(shù)秒之內(nèi)將無(wú)人飛機(jī)燒毀。

7 展望激光制導(dǎo)武器的新發(fā)展

7.1 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，激光制導(dǎo)武器在原理和制導(dǎo)體制上，沒(méi)有大的突破性進(jìn)展，但在3個(gè)方面，表現(xiàn)得較為突出：（1）采用光纖圖像制導(dǎo)的導(dǎo)彈，在技術(shù)上已經(jīng)成熟；（2）采用激光雷達(dá)導(dǎo)引頭的主動(dòng)激光尋的制導(dǎo)，成為各國(guó)研究的熱門；（3）基于傳統(tǒng)的制導(dǎo)體制，采用低成本策略開(kāi)發(fā)的一些新概念制導(dǎo)武器，表現(xiàn)出很大的發(fā)展空間。

7.2 激光制導(dǎo)武器發(fā)展展望

武器裝備的發(fā)展總是遵循“需求牽引，技術(shù)推動(dòng)”的規(guī)律的。通過(guò)以上分析，可預(yù)期激光制導(dǎo)武器將在如下幾個(gè)方向發(fā)展：激光制導(dǎo)武器將逐步取代紅外半自動(dòng)有線指令制導(dǎo)，成為新一代中程反坦克導(dǎo)彈的主流制導(dǎo)體制；激光半主動(dòng)制導(dǎo)航空炸彈，仍將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，作為空軍主要對(duì)地精確攻擊武器而得到更快的發(fā)展；采用激光駕束制導(dǎo)和激光半主動(dòng)制導(dǎo)的坦克炮射導(dǎo)彈，將逐漸成為與制式彈一樣的新世紀(jì)主戰(zhàn)坦克的標(biāo)準(zhǔn)裝備。同時(shí)，利用炮射導(dǎo)彈改造老坦克，使其得以延壽，也具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)需求；采用捷聯(lián)導(dǎo)引頭的激光半主動(dòng)簡(jiǎn)易制導(dǎo)航空火箭彈，將補(bǔ)充空地導(dǎo)彈和常規(guī)航空火箭彈之間的空白，特別適用于在防區(qū)外對(duì)付分散的非硬點(diǎn)目標(biāo)，將成為武裝直升機(jī)在反恐戰(zhàn)爭(zhēng)、特種作戰(zhàn)和城市中作戰(zhàn)的有力武器；激光半主動(dòng)末制導(dǎo)迫彈作為一種低成本的新型精確制導(dǎo)藥，將為迫擊炮這種步兵裝備最多、使用最靈活的火力支援武器，提供更廣大的使用空間。

無(wú)人機(jī)發(fā)射的空地導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)照射的末制導(dǎo)炮彈將進(jìn)入實(shí)用化。

采用導(dǎo)引頭并與光纖制導(dǎo)相結(jié)合的新一代制導(dǎo)技術(shù)，代表著新世紀(jì)激光制導(dǎo)發(fā)展的新方向。

參考文獻(xiàn)

[1]姚秀娟.幾種精確制導(dǎo)技術(shù)簡(jiǎn)述[J].激光與紅外，2006，36（5）：338-340.

[2]王軍.激光技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物理知識(shí)，2006，14（6）：32-33.

[3]趙江，徐世錄.激光武器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].激光與紅外，2005，（2）.