高能激光武器的研制 马婷婷 魏晨曦 北京跟踪与通信技术研究所，100094：自1960年世界第一台激光器问世以来，高能激光武器就以攻击速度快、高瞄准精度和抗电磁干扰能力。等特点得到突飞猛进的发展。本文主要介绍了美国的天基、陆基、机载、舰载和战术激光武器的研制及其后续试验计划，表明美国已初步具备各种综合研制和部署能力。激光武器；分析高能激光和光束。定向装置等关键技术，总结了美国正在加快推进机载战区导弹防御激光武器和陆基战术防空激光武器工程化和武器化的发展趋势，最后就我国的发展提出了一些看法。国家的激光武器。关键词：高能激光武器 天基激光武器 机载激光武器 地基激光武器 舰载激光武器 战术激光武器 高能激光 光束导向器-basedlaserweapon，ground-basedlaserweapon，airbornelaserweapon，shipbornelaserweapontacticslaserweapon，whichshowsUSAhasprimarycapabilitylaserweapons.alsoanalyzeskeytechnologieshighenergylaserbeamdirector,sumsupoperationmissiledefenseairbornelaserweapontacticsaerialdefenseground-basedlaserweapon,finallyprovidessuggestionsdevelopinglaserweaponourcountry.Keywords：HighEnergyLaserWeapon；Space-BasedLaserWeapon，Ground-BasedLaserWeapon，AirborneLaserWeapon，ShipborneLaserWeapon,TacticsLaserWeapon, HighEnergyLaser, BeamDirector Introduction Laser technology is a high-tech开发于1960 年代初。
由于激光器具有高亮度（即高功率）和指向性、单色性和相干性等特点，人们一直希望将激光器用作武器和其他军事用途。近年来，随着激光技术的飞速发展，激光在军事上得到了广泛的应用。从战术武器、常规武器到战略武器，陆海空各兵种都配备了激光相关武器。一些军事大国一直致力于发展激光武器，尤其是高能激光武器。激光武器是使用高能量密度光束来代替常规子弹的武器。在武器装备发展上，是继冷兵器、火器、核武器之后的又一个重要里程碑。划时代的新一代主战武器。从作战性能上主要分为低能激光武器和高能激光武器。高能激光武器也称为强激光武器或激光炮。与其他武器相比，具有攻击速度快、瞄准精度高、无电磁干扰等特点。迄今为止，高能激光武器的研究已经30多年，国外在激光武器研究方面取得了长足的进步，其中美国的发展最为突出，突破了大量关键技术，各种平台陆续开发出来。研制了各种类型的激光武器原型，并进行了一系列实验。美国高能激光武器发展概况及后续试验计划1.1 美国高能激光武器发展概况 美国高能激光武器研究美国持续了30多年。对反导、防空、防空等多种作战用途的高能激光武器进行了广泛研究，初步具备了各类激光武器的综合研制和部署能力。
目前，美国每年在强激光武器计划上投入约500至6亿美元，主要用于研制以下五类强激光武器的基础研究工作。 1.1.1 天基激光武器 美国天基激光武器是美国弹道导弹防御局支持的战略防御激光武器系统。推动飞行战略导弹和其他各种太空轨道卫星。美国将天基激光武器视为国家导弹防御系统和战区导弹防御系统的重要组成部分。最终目标是在1300英里的太空轨道上部署20至40颗携带高能激光武器的卫星，有效射程4000至5000公里。公里，形成覆盖全球的天基激光武器系统。每颗卫星长20米，直径4.5米，重2300公斤。卫星上储存的能量可以满足攻击100个目标的需要。 1980年，天合开始研制“阿尔法”天基化学激光武器（SBL），1994年功率达到百万瓦级。 SBL 使用波长为 2.7 微米的氟化氘激光器，采用圆柱形增益发生器技术，出射光束直径为米。随后，开发并实施了高空气球实验计划（HABE）和阿尔法/大先进镜计划综合实验计划（ALI）。 2000年12月12日，美军成功地对兆瓦级“阿尔法”化学激光器和光束导向器进行了陆基综合试验。目前，美国已经在一定程度上掌握了天基激光演示器的建造技术。
根据计划，预计2010年建成全尺寸地面测试综合测试系统，2012年发射首个星载演示样机，具备在轨拦截模拟弹道导弹的能力2013年进行演示。但由于经济和技术原因，2002年10月31日，美国国防部导弹防御局宣布取消天基激光综合飞行试验项目办公室，暂停SBL空间试验演示项目，并将天基激光计划定位于技术（发展）。 ) 阶段，计划中的（空间）实验不再进行。 1.1.2 地基激光武器 地基激光武器是美国战略防御计划中反卫星选择的主要手段。辐射并积累足够的激光能量，使卫星的关键部件因热损坏而失效或损坏。从1985年到1987年，美国对航天飞机和探测火箭进行了多次陆基激光“高精度跟踪试验”。 1997年10月，在白沙导弹靶场进行了氟化氘“中红外高级化学激光器”（MIRACL）和“低功率化学激光器”（PCL）的反卫星试验，引起了世界的广泛关注。 1998年，美国利用“低功率大气补偿实验”（LACE）卫星进行了跟踪试验。 Sea Stone 光束导向器使用低功率跟踪激光成功跟踪了卫星。目前，美国正在进行低功率综合光束控制的示范实验、高功率激光器的传输实验以及卫星易损性研究。
这些测试和研究表明，美国的激光反卫星技术已接近实用化。预计2005年初步建成具有反卫星作战能力的陆基激光武器系统。 1.1.3 机载激光武器 1992年，美国国防部战略防御计划局提出“机载激光武器计划”（ABL），这是美国空军目前正在积极推动弹道导弹拦截计划的助推阶段战区，作为其联合多层战区导弹防御（TMD）研究的一部分。它主要用于摧毁助推阶段飞行的战区弹道导弹，同时也具有攻击低轨卫星、战斗机、巡航导弹等目标的能力。 ABL 使用波长为 1.315 微米的氧碘化学激光器。单个激光模块的功率为25万瓦，多个模块的组合功率为数百万瓦。机载平台的改装是一架波音 747-400 飞机，于 2001 年完成，安装了复杂的激光和跟踪设备并进行了飞行测试。 2002年，美国机载激光系统首次试飞，成为世界上第一架机载激光定向能战斗机。按照计划，美国将在2005年进行拦截演示试验，2008年改装一架战斗用机载激光机，届时将具备全面作战能力。美国空军正在加紧准备ABL1.1.4舰载激光武器美国海军舰载激光武器主要使用激光武器拦截反舰导弹。 1977年实施“海豹计划”，使用波长为3.6～4.2微米的连续波兆瓦级氟化氘激光器。
在 1980 年代初期，激光器与 1.8 米孔径“海石”光束导向器一起安装在白沙导弹靶场作为高能激光系统测试设施 (HELSTF)，并在1980 年代后期，它成功击落了 Sonic 无人机和超音速导弹。海军现在正在研究自由电子激光器（FEL），氟化氘激光器和海石光束导向器已成为陆军白沙导弹靶场高能激光系统测试设施的重要组成部分。 1.1.5 战术激光武器 美国从1991年就开始研制战术激光武器。最早的“鹦鹉螺”激光武器是美以联合战术激光武器计划，旨在发展地面战术武器。高能激光防空武器系统（THEL）。战术激光武器使用 400,000 瓦的氟化氘中红外高级化学激光器 (MIRACL) 和发射孔径 0.7 米的海石光束导向器 (SLBD)，用于从 32 公里外发射的导弹, 激光可以在 20 公里的距离使导弹探测器失效，并在 5 公里的距离摧毁非制导火箭。 1996 年，美国陆军在白沙导弹靶场的高能激光系统测试设施使用氟化氘中红外先进化学激光（部分功率）成功摧毁了两枚俄罗斯制造的喀秋莎火箭。 2001年，美国与以色列签署协议，共同开发小型移动战术高能激光武器系统（MTHEL）。
预计以色列将在3到5年内部署实战系统，美国在进一步提高系统的机动性和杀伤力后也将其用于近程防空。 1.2美国高能激光武器后续试验计划进入21世纪，美国高能激光武器研制计划发生重大调整，各项试验安排也发生了变化。一是国防部的三个高能激光计划缩减为两个，暂停SBL太空示范计划，加强机载激光武器（ABL）和战术激光武器计划的发展，使其成为可能2010年前进入战场；二是加快向高效二代激光器（尤其是固态激光器SSL）的转移。 2002年以来，各军种开始实施“高功率固体激光联合计划”；技术和关键技术的基础研究工作。 2001年10月，导弹防御局接手ABL计划，重新评估ABL，并调整其任务和技术发展路径。将ABL纳入国家导弹防御计划已成为导弹防御局的首要任务之一，将延长研制时间并推迟拦截试验。预计将在 2008 年展示改进的武器系统，并最终向导弹防御局提供一架飞机（Block 200）。 8)。关于战术激光武器试验计划，首先是陆军将于2007年在白沙导弹靶场进行MTHEL（美以联合研制）示范试验。MTHEL是对原TEL的改造，主要改进是将THEL系统体积缩小80%，目标是打造一种可在移动中操作、易于部署、可装载到C-130运输机上的战术模块化激光器；二是2005-2006年由美国特种作战司令部管理的战术机载激光武器（ATL）。 ) 早期概念技术演示计划将进行地面/飞行试验，使用新的COIL技术，使激光武器系统首次成为高机动性和自封闭系统；三是空军战术机载激光武器计划，计划于2007年完成研制和试验，目标是以喷气式战斗机（F-35）和无人机为作战平台，研制可校准到 100 千瓦，并受 SSL 技术支持。
美国海军的主要任务是研制兆瓦级自由电子激光器（FEL），预计2006年达到100千瓦，2009年达到兆瓦级FEL拥有激光炮应用有激光导弹，将装备在航空母舰和驱逐舰。同时，海军在白沙导弹靶场启动了一系列试验，利用中红外先进化学激光器（MIRACL）对付各种目标无人机和巡航导弹，并开发和验证跟踪和瞄准算法。用于高能激光武器和巡航导弹。高能激光武器关键技术 高能激光武器主要由高能激光器、光束导向器、作战平台等组成。光束导向器由大口径发射系统和精确跟踪瞄准系统组成。高能激光武器研究涉及高能激光、大口径发射系统、精密跟踪瞄准系统、激光大气传输及其补偿、激光损伤机理、激光整体技术等关键环节和技术。下面主要介绍高能激光器和光束导向器所涉及的关键技术。 2.1 高能激光 高能激光武器的核心部分是高能激光，用于产生高能激光束。主要有三个指标：波长、能量（或功率）和工作方式。 （1）波长。波长的选择主要是根据大气对光的衰减。由于大气分子和悬浮的固体和液体颗粒（称为大气气溶胶）对光的吸收和散射拥有激光炮应用有激光导弹，激光能量是损耗与波长密切相关，作为高能激光武器，激光器的工作波长应选择位于高透射率波段范围（即大气窗口）。
(2）能量。激光器的输出能量（或功率）越高越好。虽然到目前为止已经开发了数百种激光器，但它们可以输出高能量（或功率）的激光，并且波长在大气窗口内 目前只有几种激光器可用，即：氧碘（COIL）、氟化氘（DF）化学激光器、二氧化碳气体激光器、自由电子激光器、二极管泵浦固态激光器（ DPL)、准分子激光器(3）工作模式。激光器工作模式是指激光器的输出可以是连续的也可以是脉冲的。对于脉冲输出来说，脉冲宽度和重复频率是有区别的。作战模式对激光武器来说很重要，因为不同的作战模式对目标的伤害效果和激光武器的用途差别很大，连续激光功率较低，因此不会立即造成伤害，可能需要数次秒达到伤害值e 的目标。在如此长的时间内，光束的抖动会使光斑偏离目标点，不利于武器效能的提高，而当目标采取适当的反制措施时，这一问题尤为突出。材料能力强、适合作战使用的高能激光器是实现高能激光武器的关键，也是各国长期探索和研究的目标。是与激光器配套的重要部件。 (1）发射系统。发射系统将激光器产生的激光束定向发射，并进行自适应补偿以校正(或消除)大气对激光束的影响。为了保证高亮度激光光束聚焦在目标上，形成尽可能高的功率密度光斑，从而在尽可能短的时间内达到最佳的破坏效果。
为此，必须使用具有足够大主镜的大口径透射望远镜，并且可以根据目标的不同距离平移副镜来调整焦距。 (2）跟踪瞄准系统。用于使发射望远镜在飞行中始终跟踪瞄准目标，并将光斑锁定在目标的某个固定部位，从而有效地摧毁或摧毁它。对速度和精度要求非常高，目前有输出功率2.2 MW的精密瞄准跟踪系统来捕捉和跟踪目标，引导光束瞄准射击，判断伤害效果 红外、电视、激光正在发展 雷达等高精度光学瞄准跟踪设备 高能激光武器的发展趋势 经过30多年的发展，部分激光武器装备已达到工程化水平并已投入使用，但美国不断提高重要装置和系统的性能指标最近，机载战区导弹防御激光武器和陆基战术武器的工程化和武器化步伐防空激光武器明显加速。从应用来看，各类激光武器的发展趋势不尽相同。 3.@ >1 战术防空激光武器的发展越来越成熟。战术防空激光武器与现有火炮系统相结合，可以弥补火炮系统的不足，充分发挥其独特优势；它也可能成为反精确制导武器的重要手段。在战术防空激光武器中显示出独特的威力，可在保卫指挥中心、机场等重要目标，以及舰船自卫和地面部队防御方面发挥重要作用。
用于破坏导弹导引头、整流罩等的软破坏激光防空武器平均功率必须达到10万瓦以上，射程在10公里以内；用于破坏导弹外壳等的硬杀伤激光。防空武器的平均功率需要在百万瓦以上，射程在十公里左右。目前，战术防空激光武器已取得重大进展，不存在技术障碍。各种运载平台的适用性和武器化问题正在得到解决，可以根据近期实战的迫切需要，立即部署。国外已经研制出一些不同用途的激光防空武器，其中美国的研制工作最为成熟。美国掌握了相关关键技术，研制成功了多种不同类型的激光武器原型，如海军舰载高能激光武器、陆军一般区域防御综合反导激光武器系统等。解决了工程难题，有关键技术储备，可在短期内应急部署。 3.2 用于战区防御的机载激光武器加速发展 2002 年，布什政府重组了其弹道导弹防御计划，在很大程度上放弃了对天基激光武器的研究。对于最初主要依靠天基激光武器防御助推级弹道导弹的构想，美国一方面将空军用于战区防御任务的机载激光计划纳入美国国家导弹防御系统，并加大了研究部署力度。另一方面，美国决定大力发展相对成熟的海基助推段拦截技术。战区防御机载激光反导武器研制已全面展开，目前不存在重大技术障碍。主要解决如何加载等工程问题。
美国空军正在实施一项使用氧碘化学激光器的机载激光反导弹武器演示计划。美国陆军正在积极研究使用二极管泵浦固态激光器的无人空中战区防御激光武器。有报道称，美国导弹防御局认为，虽然化学激光器已经展示出校准到高光束质量的功率，但它们比固态激光器（SSL）系统需要更多的维护，因此美国军方正在大力发展高功率固态激光器。激光，并于 2002 年 2 月开始实施“联合高功率固态激光计划”。其目标是在两年内开发出 25 千瓦的固态激光，然后在 2007 年扩大到 100 千瓦。“但是路高功率、高质量的固态激光器可能既长又昂贵。”因此，他们希望在机载激光系统中使用电化学-化学氧碘激光器（EC-COIL），使其成为固态激光器在功率和运行时间之前的过渡解决方案。 3.3 用于战略防御的天基激光武器研究步伐放缓。从1980年美国国防部提出“ALPHA”天基激光武器计划到1990年代后期，美国一直在列出天基激光武器。导弹防御技术的重点之一。然而，进入21世纪，美国认为其面临的主要威胁来自于恐怖袭击和少数来自所谓“流氓国家”的中短程弹道导弹，而不是大量的洲际导弹。战略弹道导弹，以及天基激光平台。工程等诸多技术难题在短时间内难以解决，作战中的可靠性和可维护性堪忧，系统研制部署成本对导弹防御系统整体发展影响巨大。 2002年10月31日，美国暂停启动“天基激光综合飞行试验”计划，将天基激光计划定位于技术（开发）阶段。
虽然天基激光器仍被视为美国弹道导弹防御中一项很有前途的技术研究计划，但在可预见的未来，天基激光器将不会用于太空实验。可以说，美国已经基本放弃了天基激光计划，何时部署也很难预测。启示 从国外高能激光武器的研制和试验中可以看出，经过长期的探索和实践，他们找到了一条成功的道路，对推动我国激光武器的快速发展具有重要的启示和借鉴意义。 . 4.1 优先发展陆基激光防空武器 高能激光武器的发展应先发展基础型，再拓展到其他平台。首先，地基防空激光武器应作为强激光武器的基本类型。首先，因为空袭和反空袭行动是未来战争的主要方式和过程，是决定战争胜负的关键。重点地区防空是国土防空的重点。其次，允许重要的地面防空武器投资大，可以承担研制和生产激光武器的高成本。激光武器的作战成本虽然相对较低，但其研发和生产成本昂贵，而且只有在国土防空中心很重要的情况下，部署高成本的激光武器在经济上是划算的。第三，地基防空作战要求允许激光武器具有更大的体积和重量，而地基激光防空武器作战单元的组成也比较庞大和复杂。但是，地面防空作用对武器装备的体积、重量和机动性要求比野战防空要宽松得多。 4.2 加强靶场建设，进行全面试验 高能激光武器的研制具有很强的探索性。掌握物理机制，突破关键技术，需要大量的测试数据支持。加大试验靶场建设，支持相应的试验条件，在各种条件下进行试验，积累足够的试验数据，是把握规律、改进设计、进一步推动高功率激光武器技术发展的必要条件。
白沙导弹靶场的中红外先进化学激光/“海石”光束导向器 (MIRACL/SLBD) 系统是美国（乃至世界上）最先进、最强大、装备精良的武器） 迄今为止。高强度激光系统。在各种高能激光项目的一系列系统测试中，从静态目标的高功率测试、飞行目标的低功率测试、飞行目标的高功率测试，到高空精确瞄准测试和动态杀伤力测试，以及大功率光学元件和使用它的光束控制技术的研究和示范，以及将它用于水平和垂直光路的大功率传输、跟踪和光束控制实验。 ，对各种高能激光武器的研制起到了极其重要的作用。可以说，这套系统是白沙导弹靶场最重要的测试设施，很多测试都离不开它。参考文献1、张亚平，激光武器将成为21世纪新一代主战武器（上、中、下），中国航天，1999（1、2、3） 2、任国光，美国激光武器计划调整与技术发展分析，《密集型激光研发》，2003（4） 3、王和平，发展分析国外强激光武器研究，《地面防空武器》，1999（5） 4、徐国安，新概念防空武器的发展现状、应用前景及重要功能，国外火炮，2000（4、5） 5、李清远，美国定向能激光武器的发展及其对弹道导弹的威胁，导弹与空间投送技术，2000 (2）. 6、@ >任国光，美国天基激光计划的重大调整，“密集型激光研发”，2003（1） 7、 任国光，美国导弹防御局考虑使用用于机载激光系统的新型氧碘激光器，《密集型激光研究与开发》，2003（1） 8、任国光等，高功率固体激光器及其军事应用的最新进展, 《密集型激光研究与发展》, 2003 (2） 9、王和平)等, 研制陆基强力激光武器以加强防空系统的对抗, 《中国航天》, 1999（2）10、蔡道吉等，美国强激光武器射程与试验研究。 2001-09 研究报告，中国国防科技信息中心，2001.3 11、，美国机载激光武器研究趋势12、战术激光武器其他定向能武器。 AD-A267961. 开发作者：马婷婷、魏晨曦作者单位：北京跟踪与通信技术研究所，100094 本文读者还阅读了（10篇）朱海波。杨帆。杨海波激光武器分析[会议论文]-2006任国光。黄玉年。黄玉年强激光武器技术最新发展回顾[期刊论文]-激光技术1999,23(4)江中明.江中明对美国战术激光武器改造的思考[期刊论文]-光学技术2006,32(z 1)郑金华.张文丽“光速”武器[期刊论文]-智能指挥控制系统与仿真技术 2003(11)可控激光恒功率传输研究[论文] ] 201010.高能激光武器系统国外关键技术综述[会议论文]-200 0本文链接：
