激光武器的发展动向与分析∗

2017-12-17李旻

舰船电子工程 2017年11期

关键词：武器激光

李旻

（海军驻武汉438厂军事代表室武汉 430060）

激光武器的发展动向与分析∗

李旻

（海军驻武汉438厂军事代表室武汉 430060）

激光武器是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。文章介绍了激光武器的发展历程以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发展激光武器技术的优势和重要性，重点探讨了激光武器的性能及其特点，最后论述了激光武器的发展动向与分析。

激光武器；发展分析

1 引言

目前，美海军计划在一年内将150千瓦级固体激光武器样机部署于试验舰，一年后则会在一艘航母和一艘驱逐舰上同时部署这种新型激光武器［1］。

这是自2014年在庞塞号两栖船坞运输舰上部署千瓦级AN/SEQ-3（XN-1）激光武器系统（LaWS）以来的一次重大飞跃。毕竟从千瓦级向150千瓦级的迈步是不可同日而语的，激光威力更达到百倍以上，具有了实战价值。

同时，美国新闻媒体还第一次公布了庞塞号两栖舰千瓦级携带激光武器系统在阿拉伯湾进行实战测试的视频画面，显示该武器系统能够有效打击近距离的空中、海上目标。

与传统武器相比，激光武器具有快速、精确、不受电磁干扰、效费比高等独特优势，被视为改变作战规则的未来武器，其军事应用价值一直备受军事大国的青睐和重视。

根据美海军激光武器系统验证机项目的规划，整个项目将分三个阶段实施，持续时间34个月。第一阶段已经于2016年10月前完成了，主要是开展技术方案设计工作；第二阶段包括组件、集成和系统级试验，以及风险降低，第二阶段后期将开展地面试验以验证光束控制系统和战术激光核心模块的性能。

第三阶段计划就是制造可实用的150千瓦级激光武器样机。美国海军计划2018年将该激光器样机安装在自防御试验舰上，开展摧毁快速攻击艇、无人机及光电探测器等试验。

原本计划是等技术成熟后，美国海军将拿出“阿利·伯克”级导弹驱逐舰的首舰阿利·伯克号（USS Arleigh Burke DDG-51），将150千瓦激光发射器安装在该舰上，并持续进行试验到2025年具备初步作战能力。

将在2018年左右直接在一艘航母和一艘驱逐舰上进行同步安装，并加快试验的进度，以使激光武器尽快投入实战。

2 激光武器

激光武器（Laser Weapon）是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用［2］。

优点：激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点，但也存在易受天气和环境影响等弱点。激光武器主要指高功率强激光武器，它是一种利用激光束摧毁飞机、导弹、卫星等目标或使之失效的定向能武器。按搭载的载体不同，激光武器可分为：舰载式、车载式、机载式、地基式、星载式（天基）激光武器系统。

缺点：激光武器的缺点是不能全天候作战，受限于大雾、大雪、大雨，而且激光发射系统属精密光学系统，在战场上的生存能力有待考验。

根据作战用途的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类［3］。

战术激光武器是利用激光作为能量，是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等，打击距离一般可达20km。这种武器的主要代表有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束来打击敌人。战术激光武器的突出优点是反应时间短，可拦击突然发现的低空目标。用激光拦击多目标时，能迅速变换射击对象，灵活地对付多个目标。

战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹；可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。

3 发展动向

1）韩国计划17年研发激光武器用于拦截朝鲜无人机。防务快讯2017年1月10日综合报道：由于8月朝鲜无人机5次穿越军事区并躲开韩国防空系统，韩国防空导弹和高炮反无人机的有效性遭到质疑。因此韩国将于17年采购或开发用以拦截朝鲜无人机的激光武器。

16年12月28日，韩国国防部长韩民求召集韩国国防科学研究所、防卫事业厅、联合参谋部等部门的负责人对韩国过去一年的国防成果进行分析总结，并制定了17年国防计划：开发能够探测、跟踪和打击小型飞机的高精度武器［4］。

据悉，开发拦截朝鲜小型无人机的激光技术是韩国今年国防计划的重要课题。这一技术从15年开始研究，预计17年能够完成。如果完成了这一技术的开发，韩国将从2019年开始着手进行激光武器的系统化开发。

2）美空军发布战斗机激光武器征求建议书。简氏防务2017年1月6日报道：美国空军已发布关于战术作战飞机激光自防护系统的征求建议书（RFP）［5］。

2017年1月5日，空军研究实验室定向能理事会激光事业部（AFRL/RDL）在联邦商业机会（Fed⁃BizOpps）网站上发布了RFP，征求下一代紧凑型环境下激光改进（LANCE）项目研究建议，目的在于整合当前和未来战斗机上的防御性激光武器。

RFP称，LANCE的目标是通过必要的研发活动，设计、制造、交付可靠和坚固耐用的大功率激光器（具有优良的光束质量和紧凑的设计），将其整合在气动集成结构（Aerodynamic Integrating Struc⁃ture）中，在战术飞机飞行测试期间用于自防护高能激光演示器（SHiELD）先进技术演示（ATD）第二阶段的防卫研究。

在此阶段，AFRL/RDL正在寻求创新的研发方案，旨在推动最先进激光技术发展，验证紧凑、耐用的大功率激光器性能，在战斗机跨音速乃至可能进行超音速飞行时，面向所有潜在来袭威胁的几何特性，评估该激光器的作战效用。

研发工作包括一款新型激光子系统的开发、设计、制造和文件编制，满足SHiELD空气动力学一体化结构要求的尺寸和质量约束。该激光器将安装在一个超音速飞行的吊舱上，吊舱将根据激光吊舱研发（LPRD）合同进行研发。

AFRL/RDL指出，美国政府预计SHiELD ATD工作分两个阶段。第一阶段包括跨音速飞行时射束控制子系统（BCS）和其他跨音速激光支持子系统的低功率测试和性能演示，以及在超音速飞行条件下的气动效应数据采集，确定激光对目标的有效性。

3）美海军计划在水面舰艇上部署激光武器。简氏防务周刊2017年1月11日报道：美海军正在计划将100～150千瓦级固体激光武器样机部署于水面舰艇，开展相关测试。海军高层领导也透露，将在未来几个月内发布高能激光武器发展规划［6］。

在海军研究署高能固体激光武器系统样机（LWSD）项目支持下，诺格空间与任务系统分部于2015年10月获得一份价值5310万美元合同，而合同总额可能达到9100万美元。LWSD项目旨在将光纤激光核心模块与政府提供的其他子系统（如激光武器控制站和预测规避系统）相结合，在2018年于自防御测试舰上开展测试以前，技术成熟度需达到6级。

诺格空间与任务系统分部此前曾为海军研发了海上激光演示样机（MLD），并在2011年完成海上测试，成功击毁海上目标。LWSD大量应用了早期研发的系统，并用更先进的光纤激光器技术替代了MLD中的板条激光器。

4）DARPA研发紧凑光纤激光半导体模块，促进战术级激光武器发展。美国《军用航宇电子网站》2017年1月12日报道：光纤激光技术存在诸多优势，例如电-光转换效率超过35%、光柱质量高、可按比例缩放进行模块化设计、能够针对不同任务和电量调整输出功率［7］。

目前，高功率激光器（HEL）已经可以配装至大型军用飞机和地面车辆，但其对于大多数战术飞机、高机动地面车辆和小型舰船来说尺寸和重量都超标。另外着眼未来，光纤激光器是上述军用平台静默作战、储备大量弹药、作战效果可调和降低后勤压力的首选技术。因此降低HEL的重量和体积便十分有必要，不但使其可配装战术军用系统，也可以提高大型军用平台光纤激光器的功率。

因此，美国防高级研究计划局（DARPA）提出了高效超紧凑激光集成设备（EUCLID）项目。该局正在邀请工业界研发适合泵浦高功率光纤激光武器使用的紧凑光纤激光半导体模块，以便实现在各型有人/无人作战飞机和战术地面车辆上配装激光武器。

EUCLID项目旨在发展先进半导体泵浦模块，连续波输出功率至少达到650W、泵浦装置的功率至少达到3900W，电光转换效率至少为58%～60%。对于半导体泵浦模块，产生每瓦特功率，体积不超过0.31cm3，重量不超过0.31g。对于泵浦装置，产生每瓦特功率，体积不超过0.5cm3，重量不超过0.43g。

该项目的目标是是在泵浦装置中集成最多6个半导体泵浦模块，包括电源和冷却装置。这些泵浦装置应当支持2个1.6kW的相干组合光纤放大器或者1个3.2kW的相干组合光纤放大器。

EUCLID设备的冷却要求应当与战斗机的保持一致，例如即便在零下30°时，冷却液的密度变化也要最小。另外该设备应当在全功率状态下至少工作100小时，且功率降级不超过5%，且还可与其他相同模块进行组合，高功率光纤放大器组件可以直接更换。

EUCLID项目预计持续2年，总经费达600万美元，并将在今年7月选出1个或更多的承包商。

5）俄测试可使敌武器装备失明的激光战车。新华社莫斯科2月10日电：俄军工单位目前正在研制一种履带式激光战车，可专门攻击敌方武器上的光学探测设备，使敌方因“看不见而无法正常工作［8］。

据俄罗斯列格努姆通讯社报道，位于莫斯科的“天体物理”科学生产联合公司正为俄国防部研制这种激光战车。这种武器专门破坏部分飞机、直升机和导弹的光学探测仪器，并使坦克、装甲车的光电探测系统和反坦克导弹发射装置的瞄准器失灵，有效攻击距离可达数十公里。此外，这种武器不会使敌人毙命，但可能致人失明。

俄媒体报道说，位于这种战车上部的箱式激光器内装有多台激光发射装置，当其探测系统发现敌方武器装备上运用光学原理工作的探测设备后，这些激光发射装置可同时分别攻击多个武器装备的眼睛，也可将多束激光汇聚起来攻击一个目标。

据了解这项研发工作的军工专家介绍，这一激光战车已具备较高的技术完备性，目前正在接受测试。尽管专家拒绝透露该激光武器的具体性能和研制计划的完成时间，但指出该激光战车的“父辈”是上世纪90年代初曾少量装备俄军的1K17型激光战车。

另据俄科普期刊《通俗机械学》报道，1K17内置激光发射装置共有15台，分上下两层排列，其外观犹如一个体积庞大的多管火箭炮发射器，班组乘员坐在战车中部操控激光器。战车运用其内置的多台激光发射装置能射出不同波段的激光，假如敌方武器装备的光学探测设备装有对付某一波段激光的滤光镜，1K17战车就用数台发射装置朝单个武器装备同时射出几个波段的激光，以突破其防御范围。

据天体物理公司的专家介绍，新式激光战车相比于上一代1K17战车的最大改进就是其激光器身形轻巧，可安装到坦克的炮塔部位，也可设置在有装甲防护的步兵战车或运输车上，因而具有更高的机动性，可以紧随坦克和摩托化步兵实施掩护。

但俄媒体援引军事评论员科托夫的话报道说，激光战车每次攻击后都需要一段时间来充电，假如充电时间持续较长，将成为激光战车的一个弱点。其次激光武器只能直线攻击，在平地上如果待攻击目标位于10km以外，它就会处于地平线以下，无法打到。此外，尘土、浓雾、降雨和烟幕都会削弱特定波段激光的破坏效果，或者降低其有效射程。这些问题都亟须研发单位花大力气解决。

6）美国研发激光武器护卫B-52轰炸机。美国《国家利益》双月刊网站2月7日报道：美国空军科学家试图用激光武器武装B-52轰炸机［9］。

空军科学家正试图用防御性激光武器武装B-52轰炸机，这种激光武器能够焚毁来袭的空对空或空对地导弹。

用于空军战斗机和大型货机的进攻性和防御性激光武器已经研发多年。然而，空军研究实验所前不久启动了一项特别的五年期计划，它被称作自我保护高能激光演示计划，其目标是创造机载光学高能激光，以保卫B-52轰炸机等大型平台。

空军首席科学家格雷格·扎卡里亚斯在接受侦察勇士网站专访时说：如果你把激光投射在来袭武器上的时间足够长，你就可以摧毁目标。

扎卡里亚斯还说，空军研究实验所已经在研究能用螺栓固定在一架飞机上的实验性验证武器，它可能使用了一种拥有便携电源的吊舱。

他解释说，考虑到外部吊舱会为机身增加额外的反射面，这可能会令飞机很容易被敌方防空雷达系统发现，所以这种防御性激光武器预计不会装备在隐形平台上。

然而，全副武装的B-52可能最能受益于一项防空能力；此种技术对于空军来说确实关系重大，并且可能大有用处，因为空军目前忙于对B-52进行一系列高科技升级，以使其在未来数十年可以继续服役。

如果某种经过改造的B-52轰炸机被用作五角大楼的新军火库飞机或飞行的炸弹卡车，那么为B-52提供防御未来可能会变得越来越重要。

空军高层领导人解释说，激光使用高强热能和光能来焚毁目标，同时不会引起大爆炸，并且激光运行速度非常快，几乎能够瞬时摧毁快速移动目标并防御即将到来的敌方攻击。

研发人员解释说，防御性激光武器也可用于对来袭的导弹进行干扰。扎卡里亚斯说：你可能不想摧毁来袭的导弹，而是让其偏离方向——欺骗它。

此外，他说，将激光武器与望远镜的光学技术相结合，可以提高跟踪和消灭快速移动的敌方攻击武器所需的精准度。

增加激光火力的另一种方法是将光纤电缆绑在一起，例如将1kW的激光变为10kW的武器。

官员称，从战斗机上发射的激光武器最终可以用于广泛的潜在用途，包括空对空战斗、近距离空中支援、反无人机、对地攻击、甚至还有导弹防御等等。

低成本是激光武器的另一项关键优势，因为它们可以节省对高成本导弹的需要。

近几年，一种名为高能激光的激光武器已经在新墨西哥州白沙导弹靶场进行了地面测试。

空军官员称，第一次空中测试将于2021年前进行。

4 发展分析

激光武器的发展趋势：微型化、规模化、向空基领域发展［10］。

1）微型化。激光武器向微型化发展。美国空军特种作战司令部计划在一年内在AC-130重型对地攻击机上安装并测试激光武器。AC-130由洛克希德-马丁公司研制，以C-130运输机为基础改装而成。最近几年，该攻击机经过一系列升级改善，装备有更多导弹、炸弹等火力，最为人熟知的是其105毫米口径的榴弹炮。

美军计划先在AC-130攻击机上安装功率相对较低的激光武器，从概念印证开始，在测试证实武器的准确有效性后，再逐渐增加功率。在未来10年内装到AC-130上。

美国空军的目标是，先从较大型的平台，如C-17和C-130运输机等，开始测试激光武器，直到微型化技术足够使武器加装到F-15、F-16和F-35战斗机为止。

美国空军正试图用防御性激光武器武装B-52轰炸机，这种激光武器能够焚毁来袭的空对空或空对地导弹。

2）规模化。激光武器实现规模化应用。俄罗斯在激光武器的研究方面，亦不甘落后，其除了积极研究空基激光武器系统外，陆战激光武器也获得了巨大发展，即将实现大规模应用。

近日，据俄罗斯媒体报道：俄国防部将在近期内获得一种新的移动激光武器系统，其能使几十千米内的敌方飞机、直升机、导弹以及坦克、装甲车等失明。该移动激光系统是在1K11三棱匕首和1K17压缩自行激光系统上改进而来，具有体积小、造价低、灵活度高等优势，可以轻松安装在坦克、步兵战车或装甲运输车的底盘上。未来，它可能会被大规模应用于俄坦克连或摩托化步兵连，以有效应对敌方飞行器和高精度武器。

在美俄积极研究激光武器的同时，英国也于近期公布了龙火激光武器研究计划，拟在舰船和地面车辆上安装激光武器，用于击落飞机和导弹。英国的龙火激光武器项目拟由数家公司和国防部合作开展，其已开始绘制这种新型武器实现大规模生产的路线图，预计到2019年将生产出该激光武器的演示版，首批激光武器有望在2020年后服役。

3）空基领域。向空基领域发展。美国现阶段激光武器的研发工作主要集中在空射激光武器系统方面，即为战斗机和无人机安装机载激光武器系统［11］，其地面试验已于2015年开始，首次空中激光武器试验预计将于2021年前进行；今年1月份，美国空军研究实验室启动了一项“自我保护高能激光演示”计划，其目的是研发机载光学高能激光武器，用于武装B-52轰炸机，拦截来袭的敌方导弹。美国空射激光武器的研究，正在紧锣密鼓地进行当中。主力［12］。

［1］星战前奏：美国研发新型激光武器死亡射线［J］.每日防务快讯，2015：134-137.

［2］朱海波，杨帆，杨海波.激光武器浅析［C］//成都：2006年全国光电技术学术交流会会议文集，2006：24.

［3］阎吉祥.激光武器［M］.北京：国防工业出版社，2016：15.

［4］韩国计划17年研发激光武器用于拦截朝鲜无人机［J］.每日防务快讯，2012：21-24.

［5］美空军发布战斗机激光武器征求建议书［J］.每日防务快讯，2012：32-34.

［6］美海军计划在水面舰艇上部署激光武器［J］.每日防务快讯，2012：25-27.

［7］DARPA研发紧凑光纤激光半导体模块，促进战术级激光武器发展［J］.每日防务快讯，2012：46-49.

［8］俄测试可使敌武器装备失明的激光战车［J］.新华社，2017.02.11.

［9］美国研发激光武器护卫B-52轰炸机［J］.新华社，2017.02.12.

［10］任国光.自由电子激光器为广泛应用开启大门［J］.激光与光电子学进展，2005，26（01）：367.

［11］王建华，张东来，李小将，等.美军天基和机载激光反导研究计划及调整分析［J］.红外与激光工程，2012，42（4）：218.

［12］冯寒亮，韩锋，张平.美国海军舰载高能激光武器［J］.激光与光电子学进展，2006，38（7）：315.

Development Trend of the Laser Weapon and Analysis

LI Min
（Navy Faorce Representative Office in Wuhan 438 Factory，Wuhan 430060）

Laser weapon is a use of the launch of the laser beam targets along a certain direction of directed energy weapons，with fast，flexible，accurate and excellent properties such as resistance to electromagnetic interference，in the photoelectric war⁃fare，air defense，and strategic defense to play a unique role.This article introduces the development course of laser weapon and equipment development，improvement，points out the development advantages of laser weapon in modern warfare and importance，the paper mainly discusses the performance and characteristics of laser weapon，finally the development trend of the laser weapon are discussed and analyzed.

laser weapon，development analysis

TN97

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.11.004

Class Number TN97

2017年5月7日，

2017年6月27日

李旻，男，工程师，研究方向：舰船导航工程。