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軍工航天新聞

美國空軍機(jī)載激光武器發(fā)展

星之球科技 來源:新華網(wǎng)2012-05-28 我要評(píng)論(0 )   

功能性激光武器面世已有五年的時(shí)間了。其支持者希望情況能夠有所改變。 美國空軍致力于機(jī)載激光武器的研發(fā)已經(jīng)有40多年的歷史了,然而研發(fā)出能夠派上戰(zhàn)場的系統(tǒng)仍然是個(gè)...

       功能性激光武器面世已有五年的時(shí)間了。其支持者希望情況能夠有所改變。

  美國空軍致力于機(jī)載激光武器的研發(fā)已經(jīng)有40多年的歷史了,然而研發(fā)出能夠派上戰(zhàn)場的系統(tǒng)仍然是個(gè)難題。專家同樣發(fā)出警告稱美國在激光研究方面并未擁有領(lǐng)先優(yōu)勢。此外,美國空軍的主要激光武器計(jì)劃,“機(jī)載激光武器”(后來被稱為“機(jī)載激光測試平臺(tái)”)在去年年底結(jié)束,現(xiàn)在已被放棄。

  盡管如此,維修及工業(yè)方面的專家預(yù)測說,我們有充足的理由來保持現(xiàn)實(shí)樂觀主義。這些專家堅(jiān)持認(rèn)為,那些能夠完成各種破壞任務(wù)的作戰(zhàn)激光系統(tǒng)距離面世已經(jīng)不遠(yuǎn)了,但是它們有可能成為美國空軍(USAF)動(dòng)能武器的補(bǔ)充,而不是其替代品。

  機(jī)載激光武器是一種武器原型,用于裝備越過敵人邊境的飛機(jī),以擊落敵人發(fā)射出的一切彈道導(dǎo)彈。

  機(jī)載激光武器(ABL)計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行了16年,花費(fèi)了50多億美元。最終,一系列測試表明這種安裝在波音747飛機(jī)上的系統(tǒng)能夠?qū)σ暰嗤獾膹椀缹?dǎo)彈目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、追蹤、發(fā)射激光以及摧毀,然而五角大樓的領(lǐng)導(dǎo)們卻認(rèn)為作為一種作戰(zhàn)系統(tǒng),它造價(jià)過于昂貴,并且進(jìn)一步提高的可能性不大。

  另一個(gè)計(jì)劃,先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)激光系統(tǒng)(ATL),搭載在C-130運(yùn)輸機(jī)上,它表明激光系統(tǒng)可以對(duì)某些地面目標(biāo)進(jìn)行有效打擊,如天線以及輕型車輛。這個(gè)項(xiàng)目也已經(jīng)被擱置下來了。

  ABL和ATL都使用了化學(xué)激光器,盡管這種激光器可以產(chǎn)生兆瓦級(jí)別的高能量,但同時(shí)也使操作變得笨重及不便。因?yàn)樗拇罅康幕瘜W(xué)物,并且需要沉重的激光投點(diǎn)設(shè)備。

        這些計(jì)劃的開發(fā)者充分意識(shí)到了這樣一種觀點(diǎn),就是激光武器是科研計(jì)劃,其最終目的在于獲得重大發(fā)現(xiàn)以及新方法的應(yīng)用。對(duì)于機(jī)載應(yīng)用方面,美國空軍已經(jīng)把注意力轉(zhuǎn)移到固態(tài)、電子或者光纖激光器上,最終決定因素僅僅在于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電量了。

  然而,與那些兆瓦級(jí)別的化學(xué)激光器不同,其它種類的激光器通常受限于較小的功率,最多能產(chǎn)生相當(dāng)于150千瓦的激光功率。在戰(zhàn)術(shù)上這一水平被視作有意義的,發(fā)展前景良好,而且未來功率還能得到提高。

  加利福尼亞州洛杉磯空軍基地的美國空軍太空與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心的指揮官艾倫?M?保利考斯基中將說,ABL計(jì)劃并不是沒有結(jié)果的死胡同。保利考斯基在先前的ABL計(jì)劃中擔(dān)任主管已有五年之久,之后作為美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室的指揮官對(duì)這個(gè)計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)管。

  保利考斯基說,從ABL上“我們學(xué)到了很多”,尤其是關(guān)于激光定點(diǎn)與指向以及其安全操作方面。ABL同時(shí)也是一個(gè)有益的發(fā)展過程,它包含了從熱量管理到軟件包的一切事項(xiàng)。她說,沒有一個(gè)環(huán)節(jié)是多余的。

  保利考斯基聲稱:“要使激光束能準(zhǔn)確射向你想要開火的目標(biāo)點(diǎn)上,整體能力是非比尋常的。”她指出,ABL的前端涉及到“100多個(gè)不同的光學(xué)元件,并且它們都是獨(dú)一無二的”。

  ABL所帶來的其它關(guān)鍵的效果包括認(rèn)識(shí)到了“大氣層和湍流產(chǎn)生的效果,以及……激光束所產(chǎn)生的效果。”ABL展示出它能夠?qū)Υ髿馔牧鬟M(jìn)行測量和補(bǔ)償?shù)哪芰?,從而使激光束能夠在很遠(yuǎn)的距離上保持連貫和集中。

ABL的另一個(gè)副產(chǎn)品是“殺傷力測量”,保利考斯基說道。

  “我們在很多不同的材料上探索了‘化學(xué)氧碘激光器’的效果,以便于我們明白激光的效能有多高,”她說。研究部門開展了對(duì)不同厚度及材質(zhì)構(gòu)成的反射性及非反射性表面的研究,目的是測算出它們在激光火力面前的脆弱性。

  ABL成功擊落彈道導(dǎo)彈所必需的各種條件將會(huì)被應(yīng)用在下一代激光武器上,她說。

  “在未來的作戰(zhàn)行動(dòng)中,定向能以及激光武器將會(huì)擁有全新的能力,”美國空軍空戰(zhàn)司令部(ACC)電子戰(zhàn)及定向能需求負(fù)責(zé)人小約瑟夫?M?斯卡亞上校如是說,“不幸的是,它們?nèi)匀粵]有為全盛時(shí)期的到來做好準(zhǔn)備。”

  ACC在激光方面的首要應(yīng)用將會(huì)是“生存性、態(tài)勢感知以及殺傷力”,斯卡亞說道。司令部同樣也在尋找激光對(duì)武器傳感器產(chǎn)生的不同效果,而這些武器可能被用來對(duì)抗美國空軍的飛機(jī),他補(bǔ)充道,這需要對(duì)武器傳感器進(jìn)行“致盲”或者在其他方面對(duì)武器產(chǎn)生影響而使其失效。

  通過提供其他飛機(jī)的信息,激光可以提高我們的態(tài)勢感知能力,斯卡亞說,它還能使我們擁有對(duì)敵人進(jìn)行遠(yuǎn)距離掃描并判斷敵機(jī)型號(hào)的能力。最終,USAF將會(huì)把雷達(dá)式激光器派上戰(zhàn)場,它將可以在不發(fā)出射頻能量的情況下進(jìn)行地面繪圖及瞄準(zhǔn)——這是保持飛機(jī)隱形性能的額外功能。

  美國空軍正在考慮研發(fā)能夠往敵機(jī)甚至地面目標(biāo)上投射毀滅性力量的激光器,然而斯卡亞表示,那些能力并不是近期就能達(dá)到的。

伏進(jìn),潛行,躍進(jìn)

  隨著ABL的終止,美國空軍新進(jìn)行的首要激光計(jì)劃被稱為激光武器演示系統(tǒng)(DLWS)。它是美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)以及美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)共同合作的一項(xiàng)計(jì)劃。這個(gè)示范計(jì)劃將會(huì)成為“未來激光在飛機(jī)應(yīng)用方面的引入者”,斯卡亞說。

  DLWS“就是激光器”,而不是包裝出的概念,不久將會(huì)實(shí)現(xiàn),他說。它是一個(gè)150千瓦級(jí)別的固態(tài)激光器。

  “一旦我們獲得了我們想要的激光能力,我們就要明確其尺寸、重量以及功率等問題,以便于我們決定適合它的飛機(jī)。很顯然,與把激光安裝在較小的飛機(jī)上、再把所有設(shè)備都微型化相比,把它安裝在大型飛機(jī)上使用會(huì)更容易些。”這也是在其開發(fā)過程中將要采取的應(yīng)用次序。在進(jìn)行地面測試之后,DLWS將會(huì)被打包并被安裝在B-1轟炸機(jī)上,盡管B-1并不是此項(xiàng)能力的目標(biāo)平臺(tái)。

  從長遠(yuǎn)來看,美國空軍正在尋求一種能被安裝于吊艙內(nèi)的系統(tǒng),然后搭載在從小型遙控飛機(jī)直到轟炸機(jī)的各種平臺(tái)上。然而,美國空軍并沒有在任何飛機(jī)上為這一目標(biāo)做準(zhǔn)備。

  例如,“目前我們并沒有計(jì)劃進(jìn)行把激光系統(tǒng)裝置到F-35戰(zhàn)斗機(jī)上的探索,”,斯卡亞說,“在‘伏進(jìn),潛行,躍進(jìn)’式的激光發(fā)展道路及圖景上,我們很大程度上仍然處于‘伏進(jìn)’階段……在我們能把激光微型化并將其安裝在合適的作戰(zhàn)飛機(jī)上有所希冀之前,首要任務(wù)是把激光順利裝置到一架飛機(jī)上并使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。”
然而,諾斯羅普?格魯門公司定向能系統(tǒng)部門的副總經(jīng)理丹?維爾特則建議F-35B系列的飛機(jī)能夠搭載激光武器平臺(tái)。

  維爾特說,F(xiàn)-35B飛機(jī)駕駛員座艙后面的空間目前被用來進(jìn)行短距起飛及垂直降落的升力風(fēng)扇占用了——而這些空間可以用來安裝激光器。

  他說,F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)的F135發(fā)動(dòng)機(jī)能夠提供很大的功率。這種發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生4萬多磅的推力及功率,這足以供給“驅(qū)動(dòng)軸”了,通常情況下驅(qū)動(dòng)軸能把F135與升力風(fēng)扇連結(jié)起來,這也有助于搭載激光平臺(tái),維爾特說。而這個(gè)提議目前僅得到了公司的資金支持。

  光纖激光器自然將會(huì)被應(yīng)用在戰(zhàn)斗機(jī)上,他補(bǔ)充道。它們并不能產(chǎn)生高瓦數(shù)的功率,然而它們能被綁定以傳送更多的功率。鑒于光纖激光器更輕更小,以及比大多數(shù)其它型號(hào)激光器產(chǎn)生的熱量都少得多等特點(diǎn),“這可能使光纖激光器找到適合它們的定位,”他預(yù)測道。#p#分頁標(biāo)題#e#

  推動(dòng)光纖激光器發(fā)展面臨的重要技術(shù)是如何使它們能“連貫地”運(yùn)轉(zhuǎn),維爾特說,這意味著它們具有相同的波長,并且在某種程度上增加了它們的功率。從概念上講,單個(gè)的大功率手電筒能比起一打黯淡的手電筒都集中照射在一點(diǎn)上產(chǎn)生的光照更強(qiáng)烈,就是這個(gè)道理。

  斯卡亞說,B-1轟炸機(jī)的驗(yàn)證應(yīng)該在接下來幾年開展,美國空軍對(duì)此并沒有明確的時(shí)間表。

  盡管美國空軍并沒有“排除”化學(xué)激光器在未來機(jī)載系統(tǒng)上的應(yīng)用,但目前這項(xiàng)技術(shù)的成本、重量以及復(fù)雜程度決定了近期內(nèi)它并不會(huì)成為首選,斯卡亞說。

        這并不是說未來十年內(nèi)化學(xué)激光器就沒有投入使用的可能性了。保利考斯基認(rèn)為,比起在飛機(jī)上的應(yīng)用,激光的重量和尺寸在地面應(yīng)用中所受的影響就大大降低了,兆瓦級(jí)別的化學(xué)激光器在彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)或空軍基地防御中將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

  目前一段時(shí)間內(nèi),美國空軍對(duì)作戰(zhàn)用激光武器的投資并不算多,斯卡亞說,這是由相關(guān)技術(shù)的開展以及可能的形式?jīng)Q定的。

  “我們與我們的科研和技術(shù)合作伙伴積極參與到發(fā)展適合計(jì)劃的過程中來,為的是確保研究實(shí)驗(yàn)室能進(jìn)行我們的優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目,”他說。各個(gè)計(jì)劃中并沒有多少被編入預(yù)算,但是ACC要保證其優(yōu)先發(fā)展的計(jì)劃被AFRL和DARPA知曉,以便“它們對(duì)科研經(jīng)費(fèi)進(jìn)行合適的投資,”他補(bǔ)充道。

  在激光武器的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中流行著一個(gè)諷刺性的笑話:激光武器只有五年的發(fā)展歷程——并將永遠(yuǎn)如此。

  聽到這個(gè)笑話時(shí),斯卡亞笑著表示了承認(rèn),過去的確對(duì)激光能力做出了一些承諾,尤其是對(duì)ABL項(xiàng)目,然而其可能的服役期限被“一拖再拖”,結(jié)果就是導(dǎo)致了懷疑情緒的蔓延。

  在ACC的“工作之一”,他說,“就是確保我們能緩和那些激光狂熱者的熱情,向他們闡明激光還需要假以時(shí)日才能被應(yīng)用到飛機(jī)上這一現(xiàn)實(shí)。在使激光運(yùn)轉(zhuǎn)和使激光在飛機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)這兩者之間,還是有很大的差異的。”

  盡管他相信美國空軍最終會(huì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),“我們必然不能在這個(gè)時(shí)間范圍或能力方面做出過多的承諾。我們必須要讓這項(xiàng)技術(shù)得到適宜的發(fā)展。”

他補(bǔ)充道,他并不相信五角大樓或美國空軍的官員們對(duì)激光領(lǐng)域做出“過高的預(yù)期”。“他們希望激光和定向能能力能夠得到發(fā)展,我認(rèn)為我們有很好的計(jì)劃,并且已經(jīng)有高層領(lǐng)導(dǎo)參與到我們發(fā)展的這項(xiàng)計(jì)劃里來了。”

  然而,維爾特,對(duì)于這個(gè)“五年”的笑話表示出輕微的不快。在過去的時(shí)間里,本來能部署很多激光武器的,他說,但實(shí)際上卻沒有,或者是由于費(fèi)用的緣故,或者是來自超出技術(shù)范圍的更加低廉、優(yōu)秀或簡潔的系統(tǒng)的誘惑,“有的時(shí)候,‘更好’會(huì)成為‘已經(jīng)很好’的敵人,”他宣稱。

  諾斯羅普?格魯門公司已經(jīng)參與到一些計(jì)劃中來,如戰(zhàn)術(shù)高能激光器(THEL),它表現(xiàn)出了擊落迫擊炮彈和“喀秋莎”火箭彈的強(qiáng)大能力。此計(jì)劃是與以色列合作的,該國也曾遭到過類似武器的襲擊。這個(gè)計(jì)劃從沒有在戰(zhàn)場實(shí)際使用過。

  兩項(xiàng)廣泛的任務(wù)

  該公司同樣展示了其從移動(dòng)艦船上發(fā)射激光來打擊充氣型突擊艇之類目標(biāo)的能力,它可以從遠(yuǎn)距離造成傷害。諸如此類的應(yīng)用將會(huì)在今天的波斯灣戰(zhàn)爭中顯得尤為可貴,他說。

  “這些武器并不像‘星際迷航’中的那些武器一樣,它們都是真實(shí)存在的,”維爾特說,“它們就在這里……并且我們認(rèn)為激光還為我們節(jié)省了成本”,因?yàn)樗鼈冎恍桦娏Τ杀?,并且那些更大功率的、能?yīng)用于陸地或海洋上的激光型號(hào)還能取代其它導(dǎo)彈的發(fā)展,因?yàn)樗鼈儫o需開發(fā)、購買或進(jìn)行補(bǔ)給。

  “問題在于,什么時(shí)候我們的用戶或操作者會(huì)說‘我要選擇這個(gè)’,并且?guī)ьI(lǐng)它穿過我們這個(gè)圈子中所謂的‘科技死亡之谷’,然后對(duì)其進(jìn)行部署呢?……我們相信這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好了。”
波音公司定向能系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的副總裁邁克爾?林恩說道,與其它技術(shù)相比,激光并不需要花費(fèi)非常長的時(shí)間來提供實(shí)用的、可操作的能力。

  “從公平角度說,”他說,“每個(gè)人都喜歡嘲笑ABL,因?yàn)樗ㄙM(fèi)了12年的時(shí)間,結(jié)果到頭來成為了一個(gè)展示項(xiàng)目”,現(xiàn)在也被終止了。

  然而林恩也說明,美國海軍的宙斯盾項(xiàng)目從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行,直到最近也才剛剛成熟,并且F-22戰(zhàn)斗機(jī)也是在最近才徹底完工,而它的研發(fā)起點(diǎn)也要追溯到1984年。

  “所以……定向能技術(shù)與這些先進(jìn)的技術(shù)之間并沒有那么大的差別,例如隱形技術(shù)”,并且其發(fā)展“所耗費(fèi)的預(yù)算要少很多。”

  保利考斯基說那個(gè)“五年”的笑話也許是正確的,至少從目前來看。然而,“我認(rèn)為我們正在取得進(jìn)步,并且離那個(gè)五年之期越來越近了。”

  她認(rèn)為在激光武器領(lǐng)域,有兩項(xiàng)廣泛的任務(wù)還有待完成。對(duì)于這項(xiàng)技術(shù),“我們?nèi)孕杼剿髌湔嬲梦渲?rdquo;,要明確我們能利用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行最有效打擊的目標(biāo)。“我們要對(duì)一個(gè)事實(shí)有現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知,就是激光器在飛機(jī)上進(jìn)行發(fā)射時(shí)能造成什么樣的傷害。這是和你能從機(jī)載激光器上得到多大功率密不可分的。并且我相信,最好情況下,我們至少還要五年時(shí)間才能夠把這兩者結(jié)合起來,”她補(bǔ)充道。

  她對(duì)一種混合激光器持有樂觀態(tài)度——特別是,一種二極管泵浦堿金屬蒸氣激光器系統(tǒng)(DPAL),它把電力和化學(xué)激光電源復(fù)合在了一起,其發(fā)電量在100千瓦功率水平。在這個(gè)功率水平上它們的應(yīng)用價(jià)值很高,她說。這樣的一個(gè)系統(tǒng)也許在五年之內(nèi)就能完工。

        保利考斯基認(rèn)為激光武器的關(guān)鍵突破點(diǎn)將會(huì)是研發(fā)出效率高得多的激光。目前的系統(tǒng)通常只能產(chǎn)生15%的激光功率,剩下85%都是熱能。這意味著功率的輸出比起投入來說相對(duì)較弱,并且會(huì)產(chǎn)生大量的需要處理掉的熱能。

  要達(dá)到目前效能的兩倍——30%或40%——將會(huì)是個(gè)“大數(shù)目”。她說。“那將會(huì)減少我面臨的熱力學(xué)問題……我認(rèn)為這也是我們需要繼續(xù)投資的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域,”她說。

  在被問及美國是否在激光技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位時(shí),保利考斯基提醒到,美國不應(yīng)假定其在科研方面的領(lǐng)先優(yōu)勢。

  “世界其它各國正在追趕我們,并且在某些情況下,也許它們……更領(lǐng)先一點(diǎn),”她承認(rèn)。

  為達(dá)到在激光研發(fā)方面進(jìn)行開創(chuàng)性工作所需要跨越的資金方面的“障礙”,“并不像過去那樣大了”。美國同樣也訓(xùn)練了那些來自世界各地的科學(xué)家和工程師,他們學(xué)成之后回到了自己的祖國,她說道。

  保利考斯基也看到了未來美國在技術(shù)方面對(duì)其他國家的領(lǐng)先優(yōu)勢將會(huì)消弭。

  “我并不認(rèn)為定向能技術(shù)與其它任何別的技術(shù)相比有很大的差距。”

 

 

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