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航天/武器

激光武器如何跟蹤如飛機和導彈這類的移動目標?

星之球科技 來源:知識科普2020-07-02 我要評論(0 )   

先說說激光武器的射程,現在可並不理想。功率1千瓦級的激光武器,有效殺傷(shang) 距離在500米以內(nei) ,能使光學傳(chuan) 感器致盲,也可用於(yu) 引爆地雷和處理未爆彈。比如已裝備美國陸軍(jun) 的Z...

先說說激光武器的射程,現在可並不理想。功率1千瓦級的激光武器,有效殺傷(shang) 距離在500米以內(nei) ,能使光學傳(chuan) 感器致盲,也可用於(yu) 引爆地雷和處理未爆彈。比如已裝備美國陸軍(jun) 的ZEUS-HLONS係統。

該係統早在2003年就開始部署到阿富汗和伊拉克,是最早投入實戰的激光武器之一,主要用於(yu) 排雷排爆。它的激光束功率10千瓦,有效排雷距離300米。

10~100千瓦級的激光,能夠對光學傳(chuan) 感器造成硬損傷(shang) ,可用於(yu) 攔截火箭彈、迫擊炮彈、無人機等目標,有效距離500~3000米左右。目前大多數用於(yu) 防空的固體(ti) 激光武器都在這一範圍,比如美國雷錫恩公司的LaWS,洛馬公司的ATHENA,德國萊茵金屬公司的“天空衛士”等。

▲ 曾在波斯灣部署的美國海軍(jun) LaWS激光武器係統,功率30千瓦,可擊毀1.6~2千米外的無人機和小艇,這也是目前主流激光武器的射程。中間直徑最大的是發射光束的主鏡,光電跟蹤設備與(yu) 測距設備分別位於(yu) 主鏡左右兩(liang) 側(ce) 。

數百千瓦級的激光武器就能夠在3~10千米的距離上摧毀戰術無人機、小型船艇等目標,比如今年5月剛剛在“波特蘭(lan) ”號完成試射的LWSD。

如果功率達到兆瓦級,有效作用距離就可超過10千米,但這是激光武器發展的中遠期目標,目前還是浮雲(yun) 一片。

激光從(cong) 上世紀70年代開始踏上武器化之路,它原本夢想著能作為(wei) 主角出現在在未來反衛星、反彈道導彈等恢弘場景中,但被現實無情地打了臉。為(wei) 了達到足夠的功率,化學能激光武器的體(ti) 積重量都超出了可承受的範圍,而雨、雪、湍流、沙塵、霧霾……不僅(jin) 嚴(yan) 重衰減了激光的能量,還會(hui) 使激光的聚焦點發生偏移,使其精度和威力大大下降。固體(ti) 激光器出現後,激光武器終於(yu) 看到了小型化的曙光,但功率方麵也大打折扣,射程不遠,同時讓氣象因素的影響變得不那麽(me) 複雜。因此如今的激光武器,隻能混跡在戰術級武器這個(ge) 圈子裏,隻有在科幻電影中才能過過大咖的癮。

再來說目標探測,也就是怎麽(me) 跟蹤和瞄準敵機、導彈。

既然現在主流激光武器的用途是近距離點防禦,那目標探測方法在理論上,就與(yu) 現在的近防武器沒有本質區別,無非是雷達+光電火控的組合。不過,近防速射炮的火控係統以雷達為(wei) 主,以光電係統作為(wei) 輔助和補充,而激光武器大多是以光電探測跟蹤手段為(wei) 主。

▲ 美國波音公司的HEL-MD激光武器,可以清楚地看到激光主鏡與(yu) 其上方的光電探測窗口,許多激光武器都采用了光電火控與(yu) 激光透鏡同軸的布置。

原因在於(yu) ,激光武器對於(yu) 精度的要求更為(wei) 苛刻。近防炮隻需要跟蹤目標運動軌跡,在計算好的提前量上撒出一道彈幕就可以。而激光炮的光束不僅(jin) 要照射到目標,還要精確、穩定地聚焦到目標的某一薄弱部位,比如無人機尾翼、導彈導引頭等。光電火控的目標成像相對雷達回波要直觀清晰的多,而且跟蹤和測距精度都優(you) 於(yu) 雷達,還不會(hui) 受地麵雜波的影響,因而成為(wei) 激光武器的首選。

▲ 2017年洛馬公司30千瓦級ATHENA激光武器係統的試射場景,激光束精確地照射在靶機的尾翼上。

光電火控係統通常由視場寬度和探測精度不同的幾個(ge) 光學、紅外探測器組成。捕獲目標時,先用寬視場探測器進行粗跟蹤,使目標落在視場中心,隨後交接給窄視場探測器進行精跟蹤,確保跟蹤視軸與(yu) 目標光軸一致,並根據測距儀(yi) 獲得的距離數據調整聚焦點。

▲ 德國萊茵金屬公司的“天空衛士”激光武器係統跟蹤並擊落無人機的畫麵。相對於(yu) 雷達,光電火控係統的精度更高,成像直觀,且不會(hui) 受地麵雜波影響,是激光武器的首選。

所以,千萬(wan) 不要小看光電火控係統這個(ge) “幕後英雄”,沒有它,功率再強的激光也隻不過是戰場上毫無威脅的絢麗(li) 花火而已。

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