浅谈美海军激光武器研制进展

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美海军希望通过舰载激光武器应对导弹和无人系统的威胁,提升舰队自防御能力。目前舰载固态激光武器系统已取得阶段性进展,多个旨在进一步提升舰载激光武器性能的项目正在进行中。

一、研制背景

美海军舰船通过一系列措施来防御导弹和无人系统的攻击。这些措施包括:通过特定方式操作舰船使其避免被敌方侦察和跟踪;干扰或摧毁敌方定位传感器;干扰敌方传感器到武器系统的数据传输;主动攻击敌方导弹发射平台(包括陆基导弹发射架、舰船、潜艇和飞机);采取直接对抗措施应对正发起攻击的导弹或无人系统。对导弹和无人系统的直接对抗措施包括:干扰导弹或无人系统的传感器/导航系统;使用各种诱骗手段使导弹偏离攻击目标;使用面空导弹或密集阵近防系统击落来袭导弹或无人系统。

通过上述措施,海军舰队构建起多层防御体系,并在多个环节对敌方“杀伤链”进行破坏,提升成功防御概率。尽管如此,美国仍一直在担忧面对拥有大量先进导弹和无人系统的对手时其舰队的生存能力。

当前,制约美海军舰船对导弹和无人系统的防御能力的主要关键因素有两个:带弹量和成本交换率(CostExchangeRatio)。前者是指海军使用面空导弹和近防系统仅能击落一定数量的敌方导弹和无人系统,在有限的弹药耗尽后,舰船必须撤出战区,到安全的地方重新装填弹药,并且往返需耗费大量时间。后者指的是舰船发射的防御导弹可能比敌方的导弹或无人系统更昂贵,使防御成本难以接受。

激光武器有望大幅改善上述问题:

1、带弹量。激光武器由全舰电力系统供电,只要系统运转正常、舰船有足够燃料发电,就能持续不停地发射。即便高能激光武器短期内可能不足以摧毁来袭导弹,但有足够能量对抗小艇和无人系统,间接减少舰上面空导弹的消耗量。

2、成本交换率。激光武器每发射一次的边际成本不到1美元(即发电所用燃料的成本)。

二、美海军固态激光武器研制进展

美国海军充分利用工业界在固态激光上的显著进步以及国防部其他部门对固态激光技术数十年的研究积累,近些年在推动高能固态激光武器的上舰部署中取得了极大进展。海军采用逐步提升的策略发展固态激光武器,首先通过干扰或“致盲”情报/监视/侦察传感器来对抗小艇和无人系统,将来可能用于对抗导弹。

(一)近年研制进展

近年来美国海军高能固态激光武器主要有以下研制进展。

1、年到年,海军成功对名为“激光武器系统”(LaWS)的原型样机进行了从陆上到舰上的一系列反无人系统试验。LaWS激光束能量达到30千瓦。

2、年到年,海军对另一个名为“海上激光演示”(MLD)的原型样机进行了一系列试验。最终安装在舰上的该样机成功击毁小艇。

3、年8月,海军在位于波斯湾的“庞塞”号两栖舰上对“激光武器系统”(LaWS)进行了海上环境反无人艇和无人机集群的试验评估。

年12月,海军宣布“庞塞”号两栖舰上的“激光武器系统”(LaWS)达到“可用”状态。“庞塞”号两栖舰年10月返回美国并退役,“激光武器系统”(LaWS)从舰上移走,被重新安装作为陆上试验设施,服务于后续研究项目。

“庞塞”号两栖舰上的“激光武器系统”(LaWS)

(二)目前正在开展的研制项目

美海军正致力于提升激光武器对抗水面艇和无人系统的能力,最终目标是能对抗反舰弹道导弹,研发路径如下图所示。

美国海军激光武器研发路径

美海军目前正在开展的项目包括:

1、固态激光技术成熟化项目(SSL-TM);2、增强型高能激光项目(RHEL);

3、海军光学眩晕(Dazzler)阻断器项目(ODIN);

4、海军水面激光武器系统(SNLWS)增量1也被称为“集成光学眩晕与监视的高能激光”项目(HELIOS);

5、对抗反舰巡航导弹的高能激光项目(HELCAP)。

其中前四个项目统称为“海军激光系统家族”(NFLOS)。在美国海军的激光武器研发路径规划中,NFLOS项目和HELCAP项目,结合国防部其他部门的激光技术,将用于支持未来能力更强的激光武器的研发,即海军水面激光武器系统(SNLWS)增量2和增量3。

固态激光技术成熟化项目(SSL-TM)

作为“激光武器系统”(LaWS)和“海上激光演示”(MLD)两个原型样机的后续项目,海军启动了固态激光技术成熟化项目,由BAE系统公司、诺格公司以及雷声公司等分别领导的工业团队竞争研发千瓦舰载激光系统。该项目的技术将用于支持SNLWS增量2系统。

国防部宣布诺格公司在项目竞争中获胜。下图所示为安装在海军“自防御试验舰”上的SSL-TM系统及其部件。年1月,海军宣布将在新建的两栖舰“波特兰”号(LPD-27)上安装该系统。“波特兰”号上的SSL-TM系统按计划将于财年第四季度开展海试。

SSL-TM的系统组成

增强型高能激光项目(RHEL)增强型高能激光项目(RHEL)据报道是“一种采用不同激光架构的千瓦激光系统,具备产生更大能量激光束的潜力”。美海军借此探索更加紧凑和能量更强大的激光源。RHEL将为需要更强能量的“对抗反舰巡航导弹的高能激光项目”(HELCAP)提供支撑。HELCAP也被称为RHEL的阶段2。RHEL项目由通用原子公司负责,目前正在采办/制造阶段,财年计划开展该系统在典型舰船振动/运动/冲击环境下的测试。

海军水面激光武器系统(SNLWS)增量1(HELIOS)

HELIOS项目旨在快速研发和部署一型集成了60千瓦级的激光(具备扩展到千瓦的潜力)和眩晕器的武器系统,用于对抗无人机、小艇、情报监视侦察传感器以及作战识别和战损评估。

年6月美国海军发布项目征求书,经公开竞争后,年1月,洛克希德马丁公司被授予1.5亿美元的合同,用于在财年前研发、制造和交付两套HELIOS系统,其中一套将安装美海军阿利·伯克级驱逐舰上,另一套用于陆上试验。

DDG51驱逐舰安装HELIOS系统

三、美海军固态激光武器后续研制挑战

尽管美国海军近年来在固态激光武器的研制上取得了长足的进步,但仍然存在一系列挑战。例如,系统必须具备足够的可靠性以适应舰上使用环境;光束定向器(使激光束准确对准目标的部件)要适应海洋环境(潮湿和盐分导致的严苛环境);将系统有效集成到舰船电力系统和作战系统中。应对这些问题可能仍需要数年的研发工作,最终能否取得成功仍有不确定性。




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