海基激光武器的作战应用及其对抗措施∗
2019-03-01
(国防科技大学 合肥 230037)
1 引言
激光武器以其命中精度高、毁伤效果好、转移火力快、高效费比等众多优势,成为目前各国竞相研究的热点[1~3]。研究发现,较大的尺寸与重量限制了天基和空基激光武器的发展[4];受水汽、烟雾和沙尘影响,陆基激光武器无法打击视距外的目标[5];因此,以美军为首的发达国家开始将高能激光武器部署重点向海基激光武器转变,以“舰载”作为发展道路,研究激光武器的实战应用,并逐步向小型运输机、战斗机以及地面装甲车等机动平台上推广[6]。2014年12月,以部署在美海军“庞塞号”上的激光武器系统(Laws)开始执勤为标志,正式宣告海基激光武器进入实战测试阶段。本文以海基激光武器为重点,概述了海基激光武器的一般组成、作战对象及作战应用,并进一步重点分析了海基激光武器的对抗措施。
2 海基激光武器作战对象及应用
海基激光武器以舰艇等海面运载工具为激光武器载体,主要应对海上舰船可能会受到的各种武器的打击,特别是反舰艇导弹的袭击。海基激光武器主要由高能激光器、精密瞄准跟踪系统和光束控制发射系统组成[7]。图1给出了舰载激光武器的基本组成示意图。
依据激光器能量大小,海基激光武器主要作战对象分为三个层次[7]:1)功率达50 kW~100kW,以1 mile近距作战为主,主要目标包括光电传感器、小型舰船、无人机、火箭弹、炮弹、迫击炮弹等;2)功率达100 kW级,具备10 mile级拦截水面及空中目标能力;3)功率达兆瓦级,具备反超音速反舰巡航导弹(ASCM)和弹道导弹的能力。
以远程掠海反舰导弹为例[8~10],首先,远程掠海反舰导弹进入舰船预警雷达范围,预警雷达对导弹进行捕获和跟踪,将方位及速度信息传给指控系统,指控系统将目标信息处理后引导高精度跟瞄系统捕获、锁定、跟踪目标,然后引导光束定向器准确对准目标。当导弹飞到适当距离进行激光发射,发射的高能激光在导弹易损部分停留几秒后,摧毁导弹,并通过传感器判断毁伤效果,然后定位打击下一个目标。整个舰载激光武器的作战流程如图2所示。
图1 海基激光武器一般组成结构
图2 海基激光武器系统作战原理示意图
同时,海基激光武器可以和传统的舰载火炮系统组成一个交叉的火力网,对低空飞行的目标进行打击,据理论推算,这可使防空反导的总拦截率达到99%。
3 海基激光武器的对抗措施
海基激光武器对抗措施主要包括有源对抗和无源对抗两个方面。有源光电对抗的主要措施是利用激光、微波或粒子束等定向能武器攻击敌方激光武器,致盲或干扰激光武器上的光电传感器或破坏激光武器的能源系统、热控制系统;无源对抗主要包括光电隐身遮蔽干扰及污染等。
3.1 有源对抗手段
1)强激光等定向能武器摧毁激光武器的光电、能源部件。通过采用强激光等定向能武器,运用极细的能量束向激光武器瞄准照射,通过高热、电离、冲击和辐射等综合效应,使激光武器的传感器、光电仪器、卫星星体遭受毁灭性破坏,以摧毁激光武器[11]。
2)强激光干扰激光武器的红外光电探测器。红外探测器是激光武器跟踪瞄准目标的关键部件,同时也是它最易遭干扰的部件。红外探测器对工作波段内的红外线特别敏感,当它接收表面的红外辐射强度达到一定程度时,探测单元便不能正常工作,如果外来红外辐射再强,探测单元就会被烧毁。根据红外探测器的这一弱点,可以使用相应波段的激光来干扰激光武器红外探测器的正常工作,迫使它为了自保护而暂时关闭光学镜头,或导致它暂时致盲,从而达到干扰激光武器对目标探测、跟踪和识别的目的[12]。
3.2 无源对抗手段
1)采用宽波段气溶胶及人工气象技术。激光武器在大气中使用时,大气对激光能量有严重的衰减作用,云、雾、雨、雪、空中烟尘对激光特性影响很大[13],因此,可采用无源干扰烟幕技术,通过发射烟幕弹(地面)、形成水幕(水面)来衰减激光能量,在可见光红外、激光和雷达等多频谱电磁波段实现良好的遮蔽性能,阻断敌方的侦察。
2)对激光武器实施沾染损伤干扰。可以在空间布撒无源对抗物质使其沾染到激光武器的光学镜头上,其沾染损伤干扰的原理如下:光学系统表面直接暴露于空间环境中,如果被沾染物干扰,光学系统表面将受到污染,从而影响高精度光学系统的成像质量。沾染对光学系统表面的影响主要表现为造成光强的衰减。其物理机制是沾染物对光的吸收,使得系统的反射率和透过率下降,影响成像质量。
3.3 光电防护手段
1)提升光电传感器抗激光能力。光电传感器容易受到高能激光的攻击,为保证光电系统对目标的正常跟踪,既可在光电探测系统中冗余设计探测器,又可采用新材料来加固易受攻击的导引头整流罩和光电传感器。考虑人员安全可以采取佩戴激光护目镜等措施。
2)采用宽频谱光电综合隐身示假技术(可见光隐身、红外隐身和紫外隐身等)。例如,利用流行的多频谱隐身伪装技术,在目标表面增加光电/雷达隐身涂层,改变其光电、雷达辐射特性,降低激光武器系统对目标的侦察概率,达到隐身的目的。
3)物体表面采用对激光高反射率的材料。如当我方装备被敌方激光击中后,可以将激光能量几乎全部反射或散射。
另外,导弹本体可通过弹体滚摆、主动段自旋、变轨机动飞行、速燃助推、改变尾焰光谱等措施来对抗激光武器。其中,弹体自旋是导弹在飞行过程中按照一定的角速度绕导弹中心轴旋转,使激光照射点沿弹体环向移动,达到分散激光能量、提高抗激光能力的目的[14];速燃助推则可以使导弹在短时间内以高马赫数飞行,从而使激光武器持续跟瞄辐照同一靶心、累积热能损伤动靶变得更加困难。
4 结语
海基激光武器作为激光武器实战系统中的领先者,当前已是定向能武器中发展最迅速、并具有实战价值的前卫武器,未来将在海面光电对抗、防空、战略防御中发挥重要作用。随着技术和研发逐渐成熟,其他各平台激光武器也必将成为一种攻防兼备、高效费比、优势明显的定向能武器,同时,激光武器对抗与反对抗将成为世界研究和关注的重点。