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美空军激光炮会否让“霹雳”“红旗”无计可施?

据美国《大众机械师》网站报道,美国空军正在和洛克希德马丁公司一起,计划在2020年代中期,在非隐形的战斗机和其他军用飞机上安装激光武器吊舱,能够击落来袭的敌方导弹。

[洛马公司的SHiELD吊舱想象图]

这种系统被称为“自我保护高能激光演示器”,英文简写为SHiELD。据称,SHiELD将被制造成吊舱的样子,以便挂在战斗机的机身或者机翼下。由于外挂吊舱会增加飞机的雷达反射面积,因此它不适合F-22和F-35这样的隐形战斗机。美国媒体并未说明SHiELD激光器的具体功率,只是说它的功率在“几十千瓦”内。

按照美国空军研究实验室(AFRL)规划的激光武器路线图,机载激光武器系统的第一阶段(2018—2021 年) 为入门级演示阶段,基于数十kW 级高能激光,演示毁伤红外制导空空导弹和传感器; 第二阶段( 到2025 年) 基于100 kW级高能激光和第4 代、第5 代战机,演示针对飞机平台自卫的中距离导弹、飞机毁伤及对地面硬目标的超精确打击;第三阶段( 到2029 年或之后)基于300 kW 级高能激光和第6 代战机,演示对视距外飞机、射程内飞行硬目标和地面硬目标的毁伤。

[美国空军研究实验室(AFRL)的激光武器研发计划,现在已经推迟]

但是要达到这个目标并不容易。综合美国媒体的报道,这个项目面临的技术困难,除了显而易见的发射功率和体积/重量的冲突,还有光束控制技术等方面的困难。其中最难以解决的就是发射功率和体积/重量的冲突。美国国防部负责研究与工程的副部长迈克格里芬(Mike Griffin)在今年五月份曾经对媒体表示过,他甚至怀疑在战斗机上集成这样一个系统的可行性,或实用程度。如果激光功率不够的话,在一公里左右击落敌方发射的导弹风险巨大。

目前洛克希德马丁公司已经向美国空军交付了所谓的“演示激光武器系统”(DLWS),在美国白沙靶场进行测试。据美国媒体猜测,它的发射功率只有约60KW,但体积和重量都非常巨大,目前只能安装在大型卡车上。

[洛马公司制造的“演示激光武器系统”(DLWS)发射功率只有60KW,但体积和重量巨大]

因此,要实现科幻电影中的机载激光武器,需要在目前的技术基础上将功率提高10倍以上,将体积和重量缩小到10分之一以下。从目前各大国激光技术发展的水平来看,短期内并不现实。

事实上,激光武器对导弹目标的确切毁伤阈值目前并不十分明确,其与目标壳体材料、内外结构、表面涂覆、气象环境(温度、风) 及运动状态( 是否自旋、姿态变化) 等有关。激光是靠热效应来毁伤目标的,对同一点照射的时间越长,积累的热量越高,毁伤效果越大。但是,对高机动的目标保持上时间的照射,并且只聚焦在一点上,技术难度非常大。

笔者搜索国内公开论文,发现国内对机载激光武器的研究也一直在进行中。机载激光武器的主要技术难题有以下几点:

飞机平台特性约束下的高转换效率、高光束质量、高功率激光输出。这里的约束条件主要是激光器的重量和体积,以及形状。

动对动高速目标精密跟瞄和聚焦发射。系统应能经受住飞机颠簸和加速过载,并能对飞机的各种运动进行补偿,包括慢速摇摆、快速振动及由气流和湍流所引起的颠振。当飞机超音速飞行时,对前方大气产生强扰动,形成激波,引起大气压强、密度、温度突然升高。当光通过时,受高温激波流场干扰会发生光线偏折而引起视觉误差,受热辐射影响会降低红外成像探测信噪比,产生图像模糊、抖动甚至畸变等一系列气动光学效应,需进行校正。

大气传输效应和畸变补偿高能激光在大气传输过程中,与大气相互作用,产生一系列线性和非线性效应,导致激光功率损失和光斑扩展、漂移、抖动甚至畸变,从而降低到靶激光功率密度、能量集中度及光斑稳定性。

因此,机载激光武器打导弹不是一件容易的事情。美国空军设定的目标是否能够按时实现,还有待观察。在可以预见的未来,对空导弹仍然是战机面临的主要威胁。

(作者:微胖 版权作品 未经授权 禁止转载)

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