激光技術在航空武器上的應用和發展

白婷+于懿源

摘 要：激光武器憑借著其顯著優勢，在現代戰爭中發揮越來越重要的作用。本文論述了現階段激光武器原理、特點及分類。對激光武器的發展現狀進行了介紹和討論，并對其未來發展趨勢和重要作用進行了展望。

關鍵詞：激光；武器；應用

1 激光武器的概述

激光武器（Laser Weapon）是一種利用沿一定方向發射的激光束攻擊目標的定向能武器，其利用激光的能量直接摧毀目標或殺傷破壞其組成部分使之喪失戰斗力。

2 激光武器的結構

從激光武器的結構圖可以看出，激光武器具有：

兩大硬件：激光器 光束定向器

四項光電單元技術：激光器件 跟瞄發射 大氣傳輸 破壞機理

3 激光武器原理

激光武器是利用激光能量摧毀目標或使其喪失戰斗力的武器。激光器的殺傷破壞效應主要有三種：

3.1 燒蝕效應：當高能激光束射到目標時，激光的能量會被目標的材料吸收，轉化為熱能。這些熱能足以令目標部分或完全穿孔，斷裂，熔化，蒸發，甚至產生爆炸。

3.2 激波效應：目標材料會在極短時間內產生反沖作用，形成壓縮波使材料表面層裂碎開，碎片向外飛時造成進一步破壞。

3.3 輻射效應：目標材料氣化的同時會形成等離子體云，能產生輻射紫外線及X光線，使目標內部的電子零件被破壞。激光武器之所以有如此巨大的殺傷力，主要在于它的高能量和高功率。一般通過以下三步對目標物體實行毀滅性的破壞。

第一步：熱作用破壞；第二步：力學破壞；第三步：輻射破壞。

4 激光武器的特點分析

激光武器有著其它武器無可比擬的優點：

4.1 速度快。激光束以光速射向目標，每秒30萬公里，任何武器都沒有這樣高的速度。激光武器所發射的“光彈”是以光速飛行的，其飛行速度常常要比普通炮彈快近40萬倍，比導彈的速度快10萬倍。因此，使用激光武器進行射擊，無需考慮提前量的問題。

4.2 機動靈活。發射激光束時，幾乎沒有后坐力，因而易于迅速地變換射擊方向，并且射擊頻率高，能夠在短時間內攔擊多個來襲目標。

4.3 精度高。可將聚焦的狹窄光束精確地對準某一方向，選擇攻擊目標群中的某一目標，甚至集中目標上的某一脆弱部位。

4.4 無污染。激光武器屬于非核殺傷，無論對地面或空間都無放射性污染。

4.5 效費比高。百萬瓦級氟化氘激光武器每發射一次費用約為1-2千美元。與之相比，“愛國者”防空導彈每發為30-50萬美元。因此從作戰使用角度看，激光武器具有較高的效費比。

4.6 不受電磁干擾。激光傳輸不受外界電磁波的干擾，因而目標難以利用電磁干擾手段避開激光武器的攻擊。在目前的實際應用中，激光武器還不能完全取代常規武器，原因在于：（1）在大氣中使用時，大氣對激光能量有嚴重的衰減作用，云、霧、雨、雪、空中煙塵對激光特性影響更大，其射程和威力受到限制。（2）隨射程增加，落到目標上的光斑增大，導致靶面上的激光功率密度降低，限制了激光武器的有效作用距離。（3）熱暈和氣體擊穿會造成激光能量的嚴重損耗，阻擋激光的傳播。

5 激光武器的分類

按不同分類方法可將激光武器分為不同類型，從作戰性能上可分為低能激光武器和高能激光武器；按激光生成方法可以分為化學激光器、固體激光器、液體激光器和自由電子激光器等，其中激光器是激光武器的關鍵技術部分；根據作戰用途分為戰術武器和戰略武器兩大類。

6 激光武器的現狀分析

按激光生成方法的分類并以美國的激光武器為例對激光武器的現狀進行分析。

6.1 化學激光器

利用工作物質的的化學反應所釋放的能量激勵工作物質產生激光。目前常見的化學激光武器有氧-碘激光器，氟化氫激光器，氟化氘激光器等。其中氧碘化學激光器首先被美國用于ABL計劃（機載激光器計劃），試圖采用氧-碘激光器在12千米高空摧毀320千米正在進行助推飛行的有敵意的導彈。

6.2 自由電子激光器

自由電子激光器（FEL）利用自由電子的受激輻射，把電子束的能量轉換為激光。該激光器最近被放置在美國能源部“托馬斯國家加速器”實驗設施中，它由ONR定向能計劃負責提供資金，但是研究成果同樣可供陸軍、空軍、工業界以及研究學術界使用。

6.3 固體激光器

固體激光器就是用固體激光材料作為工作物質，一般采用光學透明的晶體或者玻璃作為基質材料，摻以激活離子或者其他激活物質等構成。目前，美國進行的秘密試驗中，其最新的激光防空武器擊落了數架無人飛機。而這最新的激光武器就是固體激光武器。激光器以32千瓦的能量在數秒之內將無人飛機燒毀。

7 展望激光制導武器的新發展

7.1 進入21世紀以來，激光制導武器在原理和制導體制上，沒有大的突破性進展，但在3個方面，表現得較為突出：（1）采用光纖圖像制導的導彈，在技術上已經成熟；（2）采用激光雷達導引頭的主動激光尋的制導，成為各國研究的熱門；（3）基于傳統的制導體制，采用低成本策略開發的一些新概念制導武器，表現出很大的發展空間。

7.2 激光制導武器發展展望

武器裝備的發展總是遵循“需求牽引，技術推動”的規律的。通過以上分析，可預期激光制導武器將在如下幾個方向發展：激光制導武器將逐步取代紅外半自動有線指令制導，成為新一代中程反坦克導彈的主流制導體制；激光半主動制導航空炸彈，仍將在相當長的時間內，作為空軍主要對地精確攻擊武器而得到更快的發展；采用激光駕束制導和激光半主動制導的坦克炮射導彈，將逐漸成為與制式彈一樣的新世紀主戰坦克的標準裝備。同時，利用炮射導彈改造老坦克，使其得以延壽，也具有相當的市場需求；采用捷聯導引頭的激光半主動簡易制導航空火箭彈，將補充空地導彈和常規航空火箭彈之間的空白，特別適用于在防區外對付分散的非硬點目標，將成為武裝直升機在反恐戰爭、特種作戰和城市中作戰的有力武器；激光半主動末制導迫彈作為一種低成本的新型精確制導藥，將為迫擊炮這種步兵裝備最多、使用最靈活的火力支援武器，提供更廣大的使用空間。

無人機發射的空地導彈和無人機照射的末制導炮彈將進入實用化。

采用導引頭并與光纖制導相結合的新一代制導技術，代表著新世紀激光制導發展的新方向。

參考文獻

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