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軍工航天新聞

美國空軍機載激光武器發展

星之球科技 來源:新華網2012-05-28 我要評論(0 )   

功能性激光武器麵世已有五年的時間了。其支持者希望情況能夠有所改變。 美國空軍(jun) 致力於(yu) 機載激光武器的研發已經有40多年的曆史了,然而研發出能夠派上戰場的係統仍然是個(ge) ...

       功能性激光武器麵世已有五年的時間了。其支持者希望情況能夠有所改變。

  美國空軍(jun) 致力於(yu) 機載激光武器的研發已經有40多年的曆史了,然而研發出能夠派上戰場的係統仍然是個(ge) 難題。專(zhuan) 家同樣發出警告稱美國在激光研究方麵並未擁有領先優(you) 勢。此外,美國空軍(jun) 的主要激光武器計劃,“機載激光武器”(後來被稱為(wei) “機載激光測試平台”)在去年年底結束,現在已被放棄。

  盡管如此,維修及工業(ye) 方麵的專(zhuan) 家預測說,我們(men) 有充足的理由來保持現實樂(le) 觀主義(yi) 。這些專(zhuan) 家堅持認為(wei) ,那些能夠完成各種破壞任務的作戰激光係統距離麵世已經不遠了,但是它們(men) 有可能成為(wei) 美國空軍(jun) (USAF)動能武器的補充,而不是其替代品。

  機載激光武器是一種武器原型,用於(yu) 裝備越過敵人邊境的飛機,以擊落敵人發射出的一切彈道導彈。

  機載激光武器(ABL)計劃已經進行了16年,花費了50多億(yi) 美元。最終,一係列測試表明這種安裝在波音747飛機上的係統能夠對視距外的彈道導彈目標進行識別、追蹤、發射激光以及摧毀,然而五角大樓的領導們(men) 卻認為(wei) 作為(wei) 一種作戰係統,它造價(jia) 過於(yu) 昂貴,並且進一步提高的可能性不大。

  另一個(ge) 計劃,先進戰術激光係統(ATL),搭載在C-130運輸機上,它表明激光係統可以對某些地麵目標進行有效打擊,如天線以及輕型車輛。這個(ge) 項目也已經被擱置下來了。

  ABL和ATL都使用了化學激光器,盡管這種激光器可以產(chan) 生兆瓦級別的高能量,但同時也使操作變得笨重及不便。因為(wei) 它要消耗大量的化學物,並且需要沉重的激光投點設備。

        這些計劃的開發者充分意識到了這樣一種觀點,就是激光武器是科研計劃,其最終目的在於(yu) 獲得重大發現以及新方法的應用。對於(yu) 機載應用方麵,美國空軍(jun) 已經把注意力轉移到固態、電子或者光纖激光器上,最終決(jue) 定因素僅(jin) 僅(jin) 在於(yu) 飛機發動機的發電量了。

  然而,與(yu) 那些兆瓦級別的化學激光器不同,其它種類的激光器通常受限於(yu) 較小的功率,最多能產(chan) 生相當於(yu) 150千瓦的激光功率。在戰術上這一水平被視作有意義(yi) 的,發展前景良好,而且未來功率還能得到提高。

  加利福尼亞(ya) 州洛杉磯空軍(jun) 基地的美國空軍(jun) 太空與(yu) 導彈係統中心的指揮官艾倫(lun) ?M?保利考斯基中將說,ABL計劃並不是沒有結果的死胡同。保利考斯基在先前的ABL計劃中擔任主管已有五年之久,之後作為(wei) 美國空軍(jun) 研究實驗室的指揮官對這個(ge) 計劃進行監管。

  保利考斯基說,從(cong) ABL上“我們(men) 學到了很多”,尤其是關(guan) 於(yu) 激光定點與(yu) 指向以及其安全操作方麵。ABL同時也是一個(ge) 有益的發展過程,它包含了從(cong) 熱量管理到軟件包的一切事項。她說,沒有一個(ge) 環節是多餘(yu) 的。

  保利考斯基聲稱:“要使激光束能準確射向你想要開火的目標點上,整體(ti) 能力是非比尋常的。”她指出,ABL的前端涉及到“100多個(ge) 不同的光學元件,並且它們(men) 都是獨一無二的”。

  ABL所帶來的其它關(guan) 鍵的效果包括認識到了“大氣層和湍流產(chan) 生的效果,以及……激光束所產(chan) 生的效果。”ABL展示出它能夠對大氣湍流進行測量和補償(chang) 的能力,從(cong) 而使激光束能夠在很遠的距離上保持連貫和集中。

ABL的另一個(ge) 副產(chan) 品是“殺傷(shang) 力測量”,保利考斯基說道。

  “我們(men) 在很多不同的材料上探索了‘化學氧碘激光器’的效果,以便於(yu) 我們(men) 明白激光的效能有多高,”她說。研究部門開展了對不同厚度及材質構成的反射性及非反射性表麵的研究,目的是測算出它們(men) 在激光火力麵前的脆弱性。

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

  “在未來的作戰行動中,定向能以及激光武器將會(hui) 擁有全新的能力,”美國空軍(jun) 空戰司令部(ACC)電子戰及定向能需求負責人小約瑟夫?M?斯卡亞(ya) 上校如是說,“不幸的是,它們(men) 仍然沒有為(wei) 全盛時期的到來做好準備。”

  ACC在激光方麵的首要應用將會(hui) 是“生存性、態勢感知以及殺傷(shang) 力”,斯卡亞(ya) 說道。司令部同樣也在尋找激光對武器傳(chuan) 感器產(chan) 生的不同效果,而這些武器可能被用來對抗美國空軍(jun) 的飛機,他補充道,這需要對武器傳(chuan) 感器進行“致盲”或者在其他方麵對武器產(chan) 生影響而使其失效。

  通過提供其他飛機的信息,激光可以提高我們(men) 的態勢感知能力,斯卡亞(ya) 說,它還能使我們(men) 擁有對敵人進行遠距離掃描並判斷敵機型號的能力。最終,USAF將會(hui) 把雷達式激光器派上戰場,它將可以在不發出射頻能量的情況下進行地麵繪圖及瞄準——這是保持飛機隱形性能的額外功能。

  美國空軍(jun) 正在考慮研發能夠往敵機甚至地麵目標上投射毀滅性力量的激光器,然而斯卡亞(ya) 表示,那些能力並不是近期就能達到的。

伏進,潛行,躍進

  隨著ABL的終止,美國空軍(jun) 新進行的首要激光計劃被稱為(wei) 激光武器演示係統(DLWS)。它是美國空軍(jun) 研究實驗室(AFRL)以及美國國防部高級研究計劃局(DARPA)共同合作的一項計劃。這個(ge) 示範計劃將會(hui) 成為(wei) “未來激光在飛機應用方麵的引入者”,斯卡亞(ya) 說。

  DLWS“就是激光器”,而不是包裝出的概念,不久將會(hui) 實現,他說。它是一個(ge) 150千瓦級別的固態激光器。

  “一旦我們(men) 獲得了我們(men) 想要的激光能力,我們(men) 就要明確其尺寸、重量以及功率等問題,以便於(yu) 我們(men) 決(jue) 定適合它的飛機。很顯然,與(yu) 把激光安裝在較小的飛機上、再把所有設備都微型化相比,把它安裝在大型飛機上使用會(hui) 更容易些。”這也是在其開發過程中將要采取的應用次序。在進行地麵測試之後,DLWS將會(hui) 被打包並被安裝在B-1轟炸機上,盡管B-1並不是此項能力的目標平台。

  從(cong) 長遠來看,美國空軍(jun) 正在尋求一種能被安裝於(yu) 吊艙內(nei) 的係統,然後搭載在從(cong) 小型遙控飛機直到轟炸機的各種平台上。然而,美國空軍(jun) 並沒有在任何飛機上為(wei) 這一目標做準備。

  例如,“目前我們(men) 並沒有計劃進行把激光係統裝置到F-35戰鬥機上的探索,”,斯卡亞(ya) 說,“在‘伏進,潛行,躍進’式的激光發展道路及圖景上,我們(men) 很大程度上仍然處於(yu) ‘伏進’階段……在我們(men) 能把激光微型化並將其安裝在合適的作戰飛機上有所希冀之前,首要任務是把激光順利裝置到一架飛機上並使其正常運轉。”
然而,諾斯羅普?格魯門公司定向能係統部門的副總經理丹?維爾特則建議F-35B係列的飛機能夠搭載激光武器平台。

  維爾特說,F-35B飛機駕駛員座艙後麵的空間目前被用來進行短距起飛及垂直降落的升力風扇占用了——而這些空間可以用來安裝激光器。

  他說,F-35戰鬥機的F135發動機能夠提供很大的功率。這種發動機能產(chan) 生4萬(wan) 多磅的推力及功率,這足以供給“驅動軸”了,通常情況下驅動軸能把F135與(yu) 升力風扇連結起來,這也有助於(yu) 搭載激光平台,維爾特說。而這個(ge) 提議目前僅(jin) 得到了公司的資金支持。

  光纖激光器自然將會(hui) 被應用在戰鬥機上,他補充道。它們(men) 並不能產(chan) 生高瓦數的功率,然而它們(men) 能被綁定以傳(chuan) 送更多的功率。鑒於(yu) 光纖激光器更輕更小,以及比大多數其它型號激光器產(chan) 生的熱量都少得多等特點,“這可能使光纖激光器找到適合它們(men) 的定位,”他預測道。#p#分頁標題#e#

  推動光纖激光器發展麵臨(lin) 的重要技術是如何使它們(men) 能“連貫地”運轉,維爾特說,這意味著它們(men) 具有相同的波長,並且在某種程度上增加了它們(men) 的功率。從(cong) 概念上講,單個(ge) 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上產(chan) 生的光照更強烈,就是這個(ge) 道理。

  斯卡亞(ya) 說,B-1轟炸機的驗證應該在接下來幾年開展,美國空軍(jun) 對此並沒有明確的時間表。

  盡管美國空軍(jun) 並沒有“排除”化學激光器在未來機載係統上的應用,但目前這項技術的成本、重量以及複雜程度決(jue) 定了近期內(nei) 它並不會(hui) 成為(wei) 首選,斯卡亞(ya) 說。

        這並不是說未來十年內(nei) 化學激光器就沒有投入使用的可能性了。保利考斯基認為(wei) ,比起在飛機上的應用,激光的重量和尺寸在地麵應用中所受的影響就大大降低了,兆瓦級別的化學激光器在彈道導彈防禦係統或空軍(jun) 基地防禦中將會(hui) 得到廣泛的應用。

  目前一段時間內(nei) ,美國空軍(jun) 對作戰用激光武器的投資並不算多,斯卡亞(ya) 說,這是由相關(guan) 技術的開展以及可能的形式決(jue) 定的。

  “我們(men) 與(yu) 我們(men) 的科研和技術合作夥(huo) 伴積極參與(yu) 到發展適合計劃的過程中來,為(wei) 的是確保研究實驗室能進行我們(men) 的優(you) 先發展項目,”他說。各個(ge) 計劃中並沒有多少被編入預算,但是ACC要保證其優(you) 先發展的計劃被AFRL和DARPA知曉,以便“它們(men) 對科研經費進行合適的投資,”他補充道。

  在激光武器的研發團隊中流行著一個(ge) 諷刺性的笑話:激光武器隻有五年的發展曆程——並將永遠如此。

  聽到這個(ge) 笑話時,斯卡亞(ya) 笑著表示了承認,過去的確對激光能力做出了一些承諾,尤其是對ABL項目,然而其可能的服役期限被“一拖再拖”,結果就是導致了懷疑情緒的蔓延。

  在ACC的“工作之一”,他說,“就是確保我們(men) 能緩和那些激光狂熱者的熱情,向他們(men) 闡明激光還需要假以時日才能被應用到飛機上這一現實。在使激光運轉和使激光在飛機上運轉這兩(liang) 者之間,還是有很大的差異的。”

  盡管他相信美國空軍(jun) 最終會(hui) 實現這一目標,“我們(men) 必然不能在這個(ge) 時間範圍或能力方麵做出過多的承諾。我們(men) 必須要讓這項技術得到適宜的發展。”

他補充道,他並不相信五角大樓或美國空軍(jun) 的官員們(men) 對激光領域做出“過高的預期”。“他們(men) 希望激光和定向能能力能夠得到發展,我認為(wei) 我們(men) 有很好的計劃,並且已經有高層領導參與(yu) 到我們(men) 發展的這項計劃裏來了。”

  然而,維爾特,對於(yu) 這個(ge) “五年”的笑話表示出輕微的不快。在過去的時間裏,本來能部署很多激光武器的,他說,但實際上卻沒有,或者是由於(yu) 費用的緣故,或者是來自超出技術範圍的更加低廉、優(you) 秀或簡潔的係統的誘惑,“有的時候,‘更好’會(hui) 成為(wei) ‘已經很好’的敵人,”他宣稱。

  諾斯羅普?格魯門公司已經參與(yu) 到一些計劃中來,如戰術高能激光器(THEL),它表現出了擊落迫擊炮彈和“喀秋莎”火箭彈的強大能力。此計劃是與(yu) 以色列合作的,該國也曾遭到過類似武器的襲擊。這個(ge) 計劃從(cong) 沒有在戰場實際使用過。

  兩(liang) 項廣泛的任務

  該公司同樣展示了其從(cong) 移動艦船上發射激光來打擊充氣型突擊艇之類目標的能力,它可以從(cong) 遠距離造成傷(shang) 害。諸如此類的應用將會(hui) 在今天的波斯灣戰爭(zheng) 中顯得尤為(wei) 可貴,他說。

  “這些武器並不像‘星際迷航’中的那些武器一樣,它們(men) 都是真實存在的,”維爾特說,“它們(men) 就在這裏……並且我們(men) 認為(wei) 激光還為(wei) 我們(men) 節省了成本”,因為(wei) 它們(men) 隻需電力成本,並且那些更大功率的、能應用於(yu) 陸地或海洋上的激光型號還能取代其它導彈的發展,因為(wei) 它們(men) 無需開發、購買(mai) 或進行補給。

  “問題在於(yu) ,什麽(me) 時候我們(men) 的用戶或操作者會(hui) 說‘我要選擇這個(ge) ’,並且帶領它穿過我們(men) 這個(ge) 圈子中所謂的‘科技死亡之穀’,然後對其進行部署呢?……我們(men) 相信這項技術已經準備好了。”
波音公司定向能係統團隊的副總裁邁克爾?林恩說道,與(yu) 其它技術相比,激光並不需要花費非常長的時間來提供實用的、可操作的能力。

  “從(cong) 公平角度說,”他說,“每個(ge) 人都喜歡嘲笑ABL,因為(wei) 它花費了12年的時間,結果到頭來成為(wei) 了一個(ge) 展示項目”,現在也被終止了。

  然而林恩也說明,美國海軍(jun) 的宙斯盾項目從(cong) 20世紀70年代開始進行,直到最近也才剛剛成熟,並且F-22戰鬥機也是在最近才徹底完工,而它的研發起點也要追溯到1984年。

  “所以……定向能技術與(yu) 這些先進的技術之間並沒有那麽(me) 大的差別,例如隱形技術”,並且其發展“所耗費的預算要少很多。”

  保利考斯基說那個(ge) “五年”的笑話也許是正確的,至少從(cong) 目前來看。然而,“我認為(wei) 我們(men) 正在取得進步,並且離那個(ge) 五年之期越來越近了。”

  她認為(wei) 在激光武器領域,有兩(liang) 項廣泛的任務還有待完成。對於(yu) 這項技術,“我們(men) 仍需探索其真正用武之處”,要明確我們(men) 能利用此項技術進行最有效打擊的目標。“我們(men) 要對一個(ge) 事實有現實的認知,就是激光器在飛機上進行發射時能造成什麽(me) 樣的傷(shang) 害。這是和你能從(cong) 機載激光器上得到多大功率密不可分的。並且我相信,最好情況下,我們(men) 至少還要五年時間才能夠把這兩(liang) 者結合起來,”她補充道。

  她對一種混合激光器持有樂(le) 觀態度——特別是,一種二極管泵浦堿金屬蒸氣激光器係統(DPAL),它把電力和化學激光電源複合在了一起,其發電量在100千瓦功率水平。在這個(ge) 功率水平上它們(men) 的應用價(jia) 值很高,她說。這樣的一個(ge) 係統也許在五年之內(nei) 就能完工。

        保利考斯基認為(wei) 激光武器的關(guan) 鍵突破點將會(hui) 是研發出效率高得多的激光。目前的係統通常隻能產(chan) 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較弱,並且會(hui) 產(chan) 生大量的需要處理掉的熱能。

  要達到目前效能的兩(liang) 倍——30%或40%——將會(hui) 是個(ge) “大數目”。她說。“那將會(hui) 減少我麵臨(lin) 的熱力學問題……我認為(wei) 這也是我們(men) 需要繼續投資的一個(ge) 關(guan) 鍵領域,”她說。

  在被問及美國是否在激光技術領域保持領先地位時,保利考斯基提醒到,美國不應假定其在科研方麵的領先優(you) 勢。

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

  為(wei) 達到在激光研發方麵進行開創性工作所需要跨越的資金方麵的“障礙”,“並不像過去那樣大了”。美國同樣也訓練了那些來自世界各地的科學家和工程師,他們(men) 學成之後回到了自己的祖國,她說道。

  保利考斯基也看到了未來美國在技術方麵對其他國家的領先優(you) 勢將會(hui) 消弭。

  “我並不認為(wei) 定向能技術與(yu) 其它任何別的技術相比有很大的差距。”

 

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