美國典型雷射武器系統

2021-02-24 海洋防務前沿

導讀：隨著國際軍事競爭日益激烈，各國爭相研究開發具有顛覆性意義的武器系統，以取得對他國的不對稱優勢。雷射武器作為熱門的新概念武器，具有能量傳輸速度快、作戰使用靈活性強、火力轉移速度快，以及抗飽和攻擊能力強、殺傷效果多樣化、作戰使用效費比高等特點，可在未來戰爭中，特別是反導作戰中發揮獨特優勢。美國早在上世紀六十年代就已秘密開展雷射武器的研製，至今已取得相對完善的成果，研製出多款典型的雷射武器系統。

雷射武器是利用高能量密度射束替代常規彈頭的定向能武器，通常由產生光源的雷射器和具有跟蹤、瞄準和發射功能的光束定向器組成。雷射武器利用沿一定方向發射的高能量雷射束對遠距離目標，通過加熱、輻射等破壞方式實施攻擊，根據作戰用途，可分為戰術雷射武器與戰略雷射武器兩類。戰術雷射武器主要應用於光電對抗和戰術防空作戰，可通過破壞光電傳感系統癱瘓敵方作戰裝備，還可直接燒毀敵方坦克、飛機、無人機等重要軍事目標。戰略雷射武器主要用於攻擊彈道飛彈和在軌衛星，射程通常在幾百到幾千米，雷射功率在千萬瓦級以上。

從上世紀六十年代至今，美國各軍種已經研製出多款雷射武器系統，其中包括美國海軍的Mk 38 Mod 2戰術雷射系統、LaWS雷射系統、ODIN雷射系統、HELIOS雷射系統；美國陸軍的MEHEL雷射系統、雷射移動演示（HEL MD）系統、直升機雷射系統；美國空軍的Firestrike雷射系統、HELLADS雷射系統和SHiELD雷射系統等。

Mk 38 Mod 2戰術雷射系統是由BAE系統公司生產，主要用於艦艇防禦小型快艇及無人機作戰。該系統採用技術成熟的民用光纖雷射器為光源，通過Mk-38艦炮的光電探測系統獲取目標數據，利用高能雷射束攻擊目標，具有反應時間短、作戰成本低、「彈艙深度」大（只要電力、冷卻系統正常，即可進行無限次射擊）等優點。整個雷射武器系統將獨立執行任務，不與艦上的作戰系統相集成。

LaWS雷射系統是由海軍研究室開發的33千瓦級固態光纖雷射器，主要用於水面艦艇的防禦和進攻。該系統在2010年完成首次測試，2012年系統樣機在阿利•伯克型飛彈驅逐艦上成功地擊落3架無人機。2014年，該系統在龐塞號兩棲船塢運輸艦上完成部署。該武器系統造價約為4000萬美元，但每次發射成本僅為59美分，現在已經具備有效打擊小型海上目標的能力，如小型無人機和小型水面艇。

ODIN雷射系統主要用於致盲、摧毀無人機系統（UAS）和其他來襲武器，以滿足艦隊的緊急作戰需求。ODIN系統包括光束導向器（望遠鏡、光學器件、快速轉向鏡）、低功率雷射器、傳感器（粗軌道、精細軌道、ISR成像）、網絡交換機和控制終端。據美媒預計，將有三套雷射系統被納入2020年國防預算。

HELIOS雷射系統由洛克希德•馬丁公司開發，是第一種將高能雷射與遠程智能、監視和偵察（ISR）功能相結合的武器，主要用於反無人機防禦，也可用於對抗小型船隻。該系統將高能雷射器和集成光學眩光器與監控系統相結合，基於一系列光纖雷射器產生高功率光束。使用光纖電纜意味著雷射器是固態的，並且電纜可以自身摺疊以使武器緊湊。然而，需要最小化振動並提供足夠的電力來為雷射器供電，這需要將其安裝在具有足夠發電能力的相對穩定的平臺上。預計該系統將於2020年交付安裝於阿利•伯克型飛彈驅逐艦上。

MEHEL雷射系統安裝於Stryker突擊車上，主要目的是對敵方單架無人機或無人機集群進行打擊。該系統已經在2017年白沙演習期間進行實戰驗證，可以摧毀重量不到20磅（9千克）、飛行高度超過1,200英尺（366米）、速度高達100節（185公裡/小時）的固定翼或四軸無人機。

雷射移動演示（HEL MD）系統是美國陸軍的第一個移動高能量的雷射武器，能夠克服霧風雨等不利天氣條件，追蹤和擊落無人機。HELMD配備一臺10千瓦固態雷射器和一個雷達系統，安裝在佛羅裡達州埃格林空軍基地的一輛重型卡車頂部。在2013年和2014年針對HEL MD的兩次測試中，波音完成了預定的所有性能檢測目標，共成功擊落150多個空中目標，包括60毫米口徑的迫擊炮彈以及無人機。之後，波音為HEL MD安裝了50或者60千瓦的雷射器，在這一具有戰術意義的功率條件下測試反火箭炮、火炮、迫擊炮以及無人機的能力。HELMD項目下一步發展目標是120kW，計劃於2020年後開展測試。

直升機雷射系統由雷神公司研製，通過將雷射吊艙安裝於直升機機身，鎖定並擊中無人目標。該系統已在白沙飛彈靶場進行測試，不過並未發布關於測試的具體結果，雷射吊艙的技術細節也未被披露。

Firestrike雷射系統是由諾斯羅普•格魯曼公司生產的固體雷射器，該系統致力於使用固態模塊化設計構建強大的雷射器。Firestrike系統通過使用「平板」雷射器來嘗試這一點，其中裝置的雷射元件是玻璃或晶體的平板，大約相當於顯微鏡載玻片的尺寸，摻雜有稀土元素（例如釹或鉻）。用光源（例如閃光燈）泵浦，並使板內的光子「級聯」，即沿相同方向移動，並產生雷射。最新的Firestrike雷射器名為Gamma，重量僅為500磅（227千克），功率輸出為13.3千瓦，可產生穩定、高質量的光束1.5小時。單個Gamma單元可以通過平板雷射元件連接在一起，從而形成強大的雷射器。

HELLADS雷射系統是由DARPA和空軍研究實驗室聯合推進的機載雷射武器項目。該項目目標是研製一款功率達150kW的雷射武器系統，其尺寸和重量僅為目前相似功率雷射器的十分之一，可安裝在飛機上，用於防禦和應對地面威脅。HELLADS系統的目標重量是低於5kg/kW，體積為2-3m3，重量約為750kg，低於目前功率相似的雷射武器系統。重量的減少方便其在戰術飛機（如戰鬥機、轟炸機、加油機和無人機）上的安裝。系統的每個單元模塊可產生75kW的光束，可通過整合多個模塊來產生150～300kW的光束，不必像低功率光纖雷射器那樣對光束進行整合。

SHiELD雷射系統是美國空軍研究實驗室主導的研發項目，旨在設計適用於戰鬥機的雷射器，以使用該雷射武器防禦地面或空中發射中的防空飛彈。該項目採取「先走後跑」的兩階段實施方案，第一階段演示對目標實施有效跟蹤並補償雷射束的大氣畸變，第二階段表徵飛機及雷射吊艙周圍的超聲速環境如何影響雷射束的傳播。項目雷射器部分的技術已經成熟，美國空軍可以將其集成到吊艙中，並將吊艙用於小型戰術飛機，通過防禦不同空中威脅來提高飛機生存力。美國空軍並不想要簡單的致盲傳感器，而是要用雷射將目標加熱，摧毀其電路板、操縱舵或控制部分。

美國在雷射武器的研製方面起步較早，積累了大量經驗，並且已經具備相對成型的實戰產品。雷射武器憑藉快速、靈活、殺傷方式多樣、低成本等優勢，未來必將成為戰場上的主導力量。我國在雷射武器的研製方面取得一定成績，但距離美俄等先進國家在實戰化歷程上還存在差距，未來仍需關注相關領先技術，爭取迎頭趕上。

主要參考文獻:

1.Mk 38 Mod 2 Tactical Laser System

2.Lockheed Martin awarded US$150 million US Navy laser weapon contract

3.Northrop Grumman tests new laser weapon

4.Lockheed Martin tapped to develop anti-missile laser

5.Laser weapons: Is this the dawn of the death ray?

6.美國海軍雷射武器的實戰化歷程_耿瑞陽

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  • 美國空軍欲將雷射武器集成到AC-130J武裝運輸機
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    ——雷射武器是一種利用沿一定方向發射的雷射束攻擊目標的定向能武器，具有快速、靈活、精確和抗電磁幹擾等優異性能，在光電對抗、防空和戰略防禦中可發揮獨特作用。　　近幾年，美、俄、英、德、法、以色列等許多西方國家也都在積極發展強雷射武器。在雷射武器的研究方面美國具有絕對優勢。