美军激光武器发展现状与趋势

激光武器是一类正在迅速发展中的新概念武器，它利用激光束直接攻击目标，具有能量集中、命中精度高、发射速度快、操作简便、抗电磁干扰性强和费效比高等优点。激光武器一直受到各军事强国的青睐。早在激光器发明之初，人们就设想利用这种“速度快、能量高、发射成本低”的“光武器”作为打击手段。本文主要针对美军激光武器发展现状，介绍了其机载、舰载和车载这三个主要搭载平台的武器装备情况。目前，小型、高效、高光束质量、高功率的激光器技术是战术激光武器发展的核心。美军一直重视激光武器发展，并且当下正处在向实战批量部署的转折阶段，在未来5至10年内有望在战场上广泛部署与使用。

1960 年7月，世界上第一台激光器诞生于美国，自此，美国便开始了激光器技术研究并一直努力将该技术应用于作战。20 世纪70 年代，美国空军首先开始了激光武器研发计划，随后，美国海军也着手研制化学激光武器。这一时期，美国政府以战略防御计划（SDI） 为背景，制订了空、天、地基激光武器计划，其目的主要是战略防护，应对卫星与导弹威胁。这一时期建立的激光武器系统主要以化学激光武器为主。90年代初，世界格局发生了重大变革，这个时期，来自空中的威胁迅猛增长，美军将应对弹道导弹威胁作为防御的重点，因此，能够对弹道导弹和战术导弹进行拦截并摧毁的机载激光武器获得了长足发展。1992年，美国空军提出了空基激光器计划，例如已搭载于波音747飞机的化学氧碘激光器可用于弹道导弹拦截。“911”之后，固体激光器开始大量发展，因为其体积小、质量轻、功率大等特点，特别适合应对肩扛式导弹、火箭弹、炸弹等恐怖威胁常用装置。近来年，美国诺格公司、雷锡恩公司、洛马公司等均在新型激光武器领域投入大量研发资金，大力研发光纤激光器、高能激光器等，为应对反舰导弹等威胁，发展了无人机载与新型舰载激光武器，提高了远程与远海作战能力。

激光武器的毁伤机理包括热学破坏效应、力学破坏效应及辐射破坏效应。作为新概念武器的一把利剑，激光武器在战场上产生了不可估量的效益。第一，激光武器杀伤力强。激光武器的强杀伤力使其能够对目标进行毁灭性破坏，在高激光功率辐射下，目标点可瞬间汽化，当持续照射时，可造成凹陷甚至穿孔。其次，被照射的表面可发生电离，产生离子体云，进而辐射出紫外线和X射线，对目标产生辐射损伤。第二，激光武器响应迅速、抗干扰能力强。激光能够以光速C=3×108m/s传输，有效打击目标时间在10-1s量级，甚至更短。它可针对目标群中的特定目标迅速做出精准打击，即发即中。除此，根据用途，激光束可对目标进行干扰、致盲和损伤。激光传输不受外界电磁波的干扰，靶目标很难以电磁对抗手段避开攻击，因此特别适合在现代化电子战中应用。第三，激光武器成本效益高。例如，一枚“毒刺”防空导弹的价值高达2万美元，而发射一次氟化氘激光的费用仅需1至2千美元。 而高能激光武器发射成本每次仅为几十美元，且在一次交战中激光武器可进行多次发射。第四，易于操作，适用范围广泛。操作时仅需要转动反射镜就可变换射击方向，一旦瞄准，就可立刻击中目标，十分简便。此外，激光武器可进行海、路、空多平台集成，且兼具攻击与防御属性。

美国激光武器已经历了几十年的发展历程，从化学激光器、固体激光器、自由电子激光器的发展以及对于光束控制、强光光学及系统集成技术渐趋成熟。从平台发展来看，机载、舰载、车载激光武器均有取得了重大的突破。多种类型的激光武器已经实现部署。

现今，各类机载激光武器已成为美国重要武器之一，也是未来先进武器技术的代表。波音YAL-1机载激光测试台武器系统是一种兆瓦级化学氧碘激光器（COIL），安装在改进的波音747-400F内。它主要设计用于导弹防御，用于在上升阶段摧毁战术弹道导弹（TBM）。该飞机于2004年被美国国防部命名为YAL-1A，如图1所示。2010年1月，使用该激光系统拦截测试目标，并于次月成功击毁了两枚测试导弹。由于计划的资金在2010年被削减，最终于2014年9月停用。

2018年初，美国空军研究实验室授予洛马公司一项合同，在2021年前将高能激光武器集成于战术战斗机上，该合同隶属于SHIELD项目，即 “自防护高能激光验证器演示验证”，其中高能激光器由洛马公司负责研发。2017年初，该公司已经交付了一台60千瓦级的激光器，而集成于空中平台，对尺寸、重量和功率还有更高的需求。2017年6月，雷声公司和美国陆航等部门合作，使用阿帕奇AH-64直升机首次完成了直升机载激光武器系统飞行试验，如图2所示。在此次试验中，该激光武器系统在直升机多个飞行姿态、高度和速度下均成功完成了目标打击，验证了稳健的旋翼机激光攻击能力与高分辨率、多波段瞄准性能。美国空军还计划在2020年，将高能激光武器装在C-130等大型运输机上。

美国海军的激光武器种类多样，近年来随着海上武器系统的发展，舰载激光武器成长迅速。其中，最为知名的就是美海军的“激光武器系统”(LAWS)和“海上激光演示验证” (MLD)项目。2014年，美国海军对部署于“庞塞”号上30kW级激光武器系统进行了验证，并在各种气候条件下获得了优异的结果，如图3所示。它可对目标进行告警、干扰与致命性打击。适用目标类型包括各类传感器、制导导弹和小型舰艇等。系统光束波长1.064μm，功率33 kW。

2017夏天，美国海军把“庞塞”号登陆舰部署在海湾地区执行为期6个月的作战任务。并安装最新的激光武器系统（LAWS），由此，海军水面舰艇验证了具备打击更大范围内的水面和空中目标的能力。不仅如此，装备了大功率激光武器的海军水面舰艇将有能力对抗某些弹道导弹，包括新型反舰弹道导弹。目前，洛马公司已经为美国海军研制和交付用于驱逐舰的新型激光武器，该系统被称为高能激光和集成光学眩光器与监视（HELIOS）系统，它使用的激光功率为60至150千瓦，可轻松击毁小型船只或敌方无人机。洛马公司为阿利·伯克（ArleighBurke）DDG51Ⅱ级导弹驱逐舰也开发了新型激光武器系统，该合束光纤激光武器将为驱逐舰的防御和进攻带来更大的优势。

激光武器一旦应用，其超高的速度，几乎没有任何武器可以对其拦截。而且，它机动性强，打击灵活，且能极大的解决陆军作战的弹药问题。2015年，波音公司研制出紧凑式激光武器系统（CLWS），它的激光能量足以击毁无人机。该系统重量为295KG，功率为2-10KW。2017年，洛马公司开始向美国陆军提供一款60 kW级的光束组合光纤激光器，用于重型扩展移动战术卡车（HEMTT），具备击落大型无人机的能力。

美国陆军一直在寻求能够迅速击落空中威胁的能力。而50千瓦级的激光武器足以应对无人机威胁，且可实现迅速毁伤，照射时间只需数十秒甚至更短。这个功率的激光已经足以迅速击落无人机。据BreakingDefense报道，对于定向能武器研发，美国陆军的科研经费投入占比已超过五成。Stryker战车上的激光武器系统就是一个成功的例子，5KW激光器就已经能对无人机目标造成破坏。Stryker使用移动远征高能激光器（MEHEL），如图4所示，在2017年位于欧洲进行的综合实验期间，该激光器成功击落了12架无人机目标。这种定向瞄准的快速打击能力将为美陆军战车提供强大的防御优势。根据计划它还将被集成整合到更大的装甲车上，并且升级功率至100KW激光器。并决定是否可以在五年内在近程防空（SHORAD）系统上部署。

近十年来，激光武器在性能与系统级平台集成上均取得了重大的突破。但其自身还存在一些不足，例如功率与尺寸的权衡，光束控制与能量提升等。未来，美军的激光武器发展有以下几个趋势。

固体激光器因为功率大、能量高、且体积小、性能稳定而备受美军青睐。此外，固体激光器还具有发射频率高、打击精准等优点，特别适用于高机动平台。光纤激光器作为目前最先进的固体激光器，除了具有上述优势外，通过合束可获得更高的功率和更稳定的远距离传输性能。其中，相干合束光纤激光武器功率可达100KW。2018年，雷声公司为一架阿帕奇 AH-64直升机搭载了固体激光武器，在1.4公里外控制高能激光束，成功锁定并精准击中无人机目标。另一方面，自由电子激光武器也是美军关注的重点。它利用电子束与电磁波激发后发射短波辐射，具有远超于固态激光器的波长调谐能力，能够适应不同环境下的最佳大气传输窗口，因此是海军武器系统的理想选择。从2016年至今，美国海军一直在测试100~150KW 的复杂环境适应型激光武器系统，计划于2020在舰艇上实现部署。

首先，相比于空基和陆基平台，舰载平台对系统体积、重量和功耗（Swap）的要求要低于其他平台。因此对激光武器的选择提供了更多选项。根据平台大小与供电等因素，可灵活选择光纤、化学或自由电子激光器，且美国海军一直重视舰载激光武器发展，加之每年数亿美元的激光武器研发预算支持，因此极可能成为首个在作战环境中部署激光武器的军种。目前海军的条形激光武器已达100KW发射功率，能轻易摧毁小型舰艇，且海军的“提康德罗加”巡洋舰和DDG 51“阿利·伯克”级驱逐舰已经能够搭载100KW级激光武器，并用于实战应用。下一步将要研究如何为吨位更大的两栖登陆舰配备激光武器系统。到2022年，美海军的中期目标是发展150KW级以上的大功率远距离作战激光武器。

目前美军使用的激光武器，尤其是自由电子激光武器和化学激光武器在体积、重量和功耗方面仍不具备优势，装载困难，无法满足机动性的要求，尤其对于旋翼机、中小型无人机等对尺寸重量等要求都极为严格，小型化的需求十分迫切。波音公司已将目前的化学氧碘激光器进行了尺寸微小化处理，搭载旋翼机用于导弹防御。增强杀伤力主要为加强激光功率与提高稳健性。相比于传统武器，激光武器的打击效果依旧有限，目前的激光武器功率大多在30-100KW级，或者更低。而美国空军、海军等研究办公室提出的计划均要在5年内研发150KW级以上的激光武器，以增强杀伤效果。除此，出于激光武器本身属性，它的性能受大气条件影响较大，在沙尘、水蒸气、雾霾等恶劣气候中，光束因吸收作用，强度和作用距离都会大大受损，因此，美军一直十分重视加强大气传输中的光束补偿。

从美军对激光武器的研制历程加之它独特的作战优势可以看出，在未来的战争中，这种“光武器”将扮演必不可少的角色。激光武器以其特有的杀伤力、响应速度以及成本效益必将在防空、战略打击、光电对抗等诸多领域发挥重要作用，在智能化、信息化、网络化的现代战争体系中，以其兼具的攻击与防御属性将为机载、车载、舰载等多平台带来更强的生存力与攻击优势。在未来发展中美军还将关注武器性能、平台集成与实战应用，以在今后多元空间战中保持其领先优势。