“利爪”反無人機激光武器系統分析

穆作棟/中國航空工業發展研究中心，北京 海淀 100028

導讀：無人機系統技術的快速發展和應用的廣泛推進，給社會安全帶來了巨大風險。基于成本低、能量密度高、對抗困難、使用靈活等優勢，激光反無人機武器系統應運而生。基于激光的反無人機武器系統的發展值得關注。

無人機系統技術的快速發展、蜂群作戰等新型戰術興起，深刻影響了未來空中作戰樣式，網絡化、分布式、體系化無人機系統在攻擊、偵察等方面體現了顛覆性的能力，對反無人機技術發展提出了迫切的需求。

2019年6月19日，美海軍陸戰隊宣布“利爪”(CLaWS，“緊湊型激光武器系統- Compact Laser Weapons System”的縮寫) 原型機已交付美海軍陸戰隊，用于反無人機任務測試。

“利爪”是美國防部批準的第一種供地面作戰人員使用的陸基激光器。近年來，美國防部評估認為定向能武器可以代替傳統武器完成反無人機任務，具有良好的經濟性。如果表現良好，“利爪”會成為美國海軍陸戰隊反無人機體系的重要組成部分。該計劃秉承“快速設計、快速交付”的理念，從授予合同到完成集成和測試、交付美海軍陸戰隊訓練、完成部署準備全過程僅耗費約1年時間。

激光武器概述

定向能武器是利用能量束產生殺傷的武器。美國國防部將發展定向能能力納入國家安全范疇，發展定向能武器將作為維持美軍優勢、增強導彈防御以及應對地區沖突的關鍵手段。美國防部研究與工程副部長格里芬表示，定向能技術是2018年國防戰略中提到的高科技能力之一，其中最受關注的是激光武器。

區別于傳統動能武器，以激光武器為代表的定向能武器具有如下典型的特點：(1) 成本低：定向能武器發射成本遠低于導彈等武器；(2) 能量密度高：能量束攜帶有較高的功率(如激光束的功率可到數百到數千千瓦) ，且截面較小，能夠獲得極高的能量密度；(3) 對抗困難：由于能量束具有高速、難以偵測等特點，目標難以對打擊進行預警、機動；(4) 使用靈活：定向能武器無需計算彈道，噪聲低、無后坐力,便于隱蔽和調整。

激光武器的上述優勢非常契合反無人機的需求，因而有望成為一種有效的反無人機手段。早在上世紀90年代中期，美國、以色列就聯合開展了“戰術高能激光武器(THEL) ”的研制，這是一種車載化學激光武器；本世紀初，美國相繼開展了“機動戰術高能激光”(MTHEL，諾斯羅普·格魯門公司) 、“激光復仇者”(Laser Avenger，波音公司) 、“區域反彈藥防御系統”(ADAM，洛克希德·馬丁公司) 等陸基激光防空武器，希望實現反巡航導彈、反火箭炮、反無人機等陸基防空功能。

2017年，洛克希德·馬丁的“雅典娜”激光武器系統(ATHENA) 在白沙導彈靶場擊落了5架無人機，展示了車載陸基激光武器在反無人機領域的作用。“雅典娜”激光武器系統由洛克希德·馬丁為美國陸軍研制的光纖激光武器，載具為陸軍重型移動戰術卡車，功率可達到30kW。

“利爪”反無人機激光武器系統

不同于洛克希德·馬丁公司的“雅典娜”激光武器，波音公司推出的“利爪”激光武器系統是一種緊湊式、小型武器系統，重量約600lb(272kg) ，功率等級范圍為2～10 kW，可以集成在作戰車輛上，也可安裝在支架上使用，拆卸后可由4個行李箱大小的容器裝納，2名海軍陸戰隊員即可安裝操作。“利爪”可由發電機或電池組提供電力，其操控也極為簡單，可由筆記本電腦和微軟Xbox手柄控制。

“利爪”是一種模塊化激光武器系統，其激光器選取了現有的汽車制造行業用激光器產品，與電源模塊、散熱模塊以及光束導向器模塊集成。由于無需定制激光器，“利爪”的成本得到了有效控制。

圖1 “利爪”激光武器系統，載具為聯合輕型戰術車輛(圖片來源：波音公司)

圖2 激光復仇者陸基防空激光武器系統(圖片來源：波音公司)

2015年8月，波音公司公開了緊湊型激光武器系統的測試情況，在這一階段其功率等級約為2kW，激光器安裝于支架上，與地面供電與冷卻裝置連接。該武器系統在西弗吉尼亞州開展了地面系留無人機攻擊測試，并參加了美國國防部于加利福尼亞州穆古角舉辦的“黑鏢(Black Dart) ”反無人機訓練，展現了良好的任務性能。在穆古角，該緊湊型激光武器系統跟蹤并擊落了一架運動中的無人機：鎖定無人機目標后，武器系統利用激光照射目標尾部，數秒后可見靶機尾部被擊穿并起火，隨后靶機尾翼等部位起火，繼而墜毀，全過程約15s。緊湊型激光武器系統在進行攻擊時是無跡可尋的，沒有影像、沒有聲音，波音公司稱其為“寂靜打擊”(Silent Strike) 。

隨后，波音公司在新墨西哥州阿爾伯克基進行了公開展示，利用緊湊型激光武器系統跟蹤并快速擊毀了一架四旋翼消費級無人機；同時，波音展示了2kW功率的激光武器對復合材料結構的破壞能力，僅用2s，無人機復合材料外殼便被激光器擊穿并起火。

圖3 洛克希德·馬丁為美國陸軍研制的的“雅典娜”激光武器系統(圖片來源：洛克希德·馬丁公司)

圖4 波音緊“湊型激光武器系統”(圖片來源：波音公司)

圖5 “緊湊型激光武器系統”在西弗吉尼亞州進行系留無人機攻擊測試(圖片來源：波音公司)

2017年，美國海軍陸戰隊與波音公司簽署了初始生產合同，波音將為海軍陸戰隊提供2kW、5kW和10kW 三中不同功率等級的“緊湊型激光武器系統”。2018年，波音為海軍陸戰隊交付了5套2kW級的“緊湊型激光武器系統”，并于隨后將功率等級提升為5kW，電源和冷卻模塊保持不變。

2018年，波音針對美國海軍陸戰隊需求開發了“緊湊型激光武器系統”原型機，代號為“利爪(CLaWS) ”，取代了過去的縮寫“CLWS”。“武器系統集成在聯合輕型戰術車輛”(Joint Light Tactical Vehicle，JLTV) 上，JLTV的柴油發電機能夠為“利爪”提供所需電力。美國海軍陸戰隊地面系統項目執行官(PEO Land Systems) 所轄的陸基防空(Ground Based Air Defence，GBAD) 對“利爪”原型機進行了采購，這一過程是通過國防部軍械技術聯合會(DOTC) 進行的。“利爪”原型機于2018年弗吉尼亞州匡提科(Quantico)海軍陸戰隊基地舉行的現代海軍裝備展覽會(Modern Day Marine expo)上首次公開展示，并于今年交付。與陸軍的車載定向能系統不同，“利爪”的定位不是一種獨立的反無人機系統，而是系統的一個重要組件。

“利爪”的主要攻擊目標是I類和II類無人機(重量在55lb/25kg以下) ，對于1t重的“捕食者”則顯得很無力；對于小型無人機，“利爪”能夠在數分鐘內擊落十余個目標。

除反無人機功能外，“利爪”激光武器系統的設計目標還包括反導彈、致盲偵察設備等。

結束語

面對反無人機需求和蜂群作戰等新型戰法，導彈等傳統防空武器存在靈活性差、費用高昂等問題，激光武器是應對挑戰的有力方式，因而受到了各國的廣泛關注。我國在阿布扎比防展上也展示了名為“寂靜狩獵者”(Silent Hunter) 的車載光纖激光武器系統。

圖6 “緊湊型激光武器系統”參與“黑鏢”反無人機訓練(圖片來源：波音公司)

圖7 “緊湊型激光武器系統”在公開展示中追蹤四旋翼無人機(圖片來源：Wired網站圖片)

圖8 “緊湊型激光武器系統”在公開展示中破壞復合材料結構(圖片來源：Wired網站圖片)

陸基反無人機是激光武器的重要應用領域，在此之外，機載定向能武器、艦載定向能武器也是各國重點發展的前沿技術，其系統更為復雜、與裝載平臺的耦合關系也更為深刻。目前，激光武器仍面臨著能量轉換效率低、對電網及熱管理能力需求嚴苛、受大氣條件影響顯著等問題，需要針對性開展先進激光器研究、綜合能量管理、大氣傳輸和補償技術等研究，突破相關關鍵技術，以提升激光武器和平臺的效能。 ■

科巴姆測試用于無人機的高帶寬衛星通信系統

科巴姆航空航天通信公司對用于無人機的概念驗證衛星通信系統“Aviator UAV 500”進行了地面測試，該系統將通過衛星傳輸高帶寬視頻。

“Aviator UAV 500”是在該公司開發的重1.45千克的“Aviator UAV 200”衛星通信終端的基礎上發展而來，兩者都是國際海事衛星雨燕寬帶服務終端。結合HGA-6000高增益天線，Aviator UAV 500能夠以500 kbps的速率傳輸圖像，是當前終端帶寬的2.5倍。

Satlink UK公司在英國和南非進行了概念驗證測試。科巴姆表示，新終端的重量約3千克，國防和搜救領域的客戶對該產品很感興趣。

“市場對更高帶寬的需求很強烈，無人機需要將視頻傳輸到地面，而且系統要足夠輕，方便小型無人機攜帶，”科巴姆公司航空航天通信銷售總監安德魯·列格說。“客戶反饋促使我們開發了Aviator UAV 500，它能在超視距距離上滿足無人機視頻傳輸的需求。”