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军工航天新闻

美国空军机载激光武器发展

星之球科技来源:新华网2012-05-28我要评论(0)

功能性激光武器面世已有五年的时间了。其支持者希望情况能够有所改变。 美国空军致力于机载激光武器的研发已经有40多年的历史了,然而研发出能够派上战场的系统仍然是个...

功能性激光武器面世已有五年的时间了。其支持者希望情况能够有所改变。

  美国空军致力于机载激光武器的研发已经有40多年的历史了,然而研发出能够派上战场的系统仍然是个难题。专家同样发出警告称美国在激光研究方面并未拥有领先优势。此外,美国空军的主要激光武器计划,“机载激光武器”(后来被称为“机载激光测试平台”)在去年年底结束,现在已被放弃。

  尽管如此,维修及工业方面的专家预测说,我们有充足的理由来保持现实乐观主义。这些专家坚持认为,那些能够完成各种破坏任务的作战激光系统距离面世已经不远了,但是它们有可能成为美国空军(USAF)动能武器的补充,而不是其替代品。

  机载激光武器是一种武器原型,用于装备越过敌人边境的飞机,以击落敌人发射出的一切弹道导弹。

  机载激光武器(ABL)计划已经进行了16年,花费了50多亿美元。最终,一系列测试表明这种安装在波音747飞机上的系统能够对视距外的弹道导弹目标进行识别、追踪、发射激光以及摧毁,然而五角大楼的领导们却认为作为一种作战系统,它造价过于昂贵,并且进一步提高的可能性不大。

  另一个计划,先进战术激光系统(ATL),搭载在C-130运输机上,它表明激光系统可以对某些地面目标进行有效打击,如天线以及轻型车辆。这个项目也已经被搁置下来了。

  ABL和ATL都使用了化学激光器,尽管这种激光器可以产生兆瓦级别的高能量,但同时也使操作变得笨重及不便。因为它要消耗大量的化学物,并且需要沉重的激光投点设备。

这些计划的开发者充分意识到了这样一种观点,就是激光武器是科研计划,其最终目的在于获得重大发现以及新方法的应用。对于机载应用方面,美国空军已经把注意力转移到固态、电子或者光纤激光器上,最终决定因素仅仅在于飞机发动机的发电量了。

  然而,与那些兆瓦级别的化学激光器不同,其它种类的激光器通常受限于较小的功率,最多能产生相当于150千瓦的激光功率。在战术上这一水平被视作有意义的,发展前景良好,而且未来功率还能得到提高。

  加利福尼亚州洛杉矶空军基地的美国空军太空与导弹系统中心的指挥官艾伦?M?保利考斯基中将说,ABL计划并不是没有结果的死胡同。保利考斯基在先前的ABL计划中担任主管已有五年之久,之后作为美国空军研究实验室的指挥官对这个计划进行监管。

  保利考斯基说,从ABL上“我们学到了很多”,尤其是关于激光定点与指向以及其安全操作方面。ABL同时也是一个有益的发展过程,它包含了从热量管理到软件包的一切事项。她说,没有一个环节是多余的。

  保利考斯基声称:“要使激光束能准确射向你想要开火的目标点上,整体能力是非比寻常的。”她指出,ABL的前端涉及到“100多个不同的光学元件,并且它们都是独一无二的”。

  ABL所带来的其它关键的效果包括认识到了“大气层和湍流产生的效果,以及……激光束所产生的效果。”ABL展示出它能够对大气湍流进行测量和补偿的能力,从而使激光束能够在很远的距离上保持连贯和集中。

ABL的另一个副产品是“杀伤力测量”,保利考斯基说道。

  “我们在很多不同的材料上探索了‘化学氧碘激光器’的效果,以便于我们明白激光的效能有多高,”她说。研究部门开展了对不同厚度及材质构成的反射性及非反射性表面的研究,目的是测算出它们在激光火力面前的脆弱性。

  ABL成功击落弹道导弹所必需的各种条件将会被应用在下一代激光武器上,她说。

  “在未来的作战行动中,定向能以及激光武器将会拥有全新的能力,”美国空军空战司令部(ACC)电子战及定向能需求负责人小约瑟夫?M?斯卡亚上校如是说,“不幸的是,它们仍然没有为全盛时期的到来做好准备。”

  ACC在激光方面的首要应用将会是“生存性、态势感知以及杀伤力”,斯卡亚说道。司令部同样也在寻找激光对武器传感器产生的不同效果,而这些武器可能被用来对抗美国空军的飞机,他补充道,这需要对武器传感器进行“致盲”或者在其他方面对武器产生影响而使其失效。

  通过提供其他飞机的信息,激光可以提高我们的态势感知能力,斯卡亚说,它还能使我们拥有对敌人进行远距离扫描并判断敌机型号的能力。最终,USAF将会把雷达式激光器派上战场,它将可以在不发出射频能量的情况下进行地面绘图及瞄准——这是保持飞机隐形性能的额外功能。

  美国空军正在考虑研发能够往敌机甚至地面目标上投射毁灭性力量的激光器,然而斯卡亚表示,那些能力并不是近期就能达到的。

伏进,潜行,跃进

  随着ABL的终止,美国空军新进行的首要激光计划被称为激光武器演示系统(DLWS)。它是美国空军研究实验室(AFRL)以及美国国防部高级研究计划局(DARPA)共同合作的一项计划。这个示范计划将会成为“未来激光在飞机应用方面的引入者”,斯卡亚说。

  DLWS“就是激光器”,而不是包装出的概念,不久将会实现,他说。它是一个150千瓦级别的固态激光器。

  “一旦我们获得了我们想要的激光能力,我们就要明确其尺寸、重量以及功率等问题,以便于我们决定适合它的飞机。很显然,与把激光安装在较小的飞机上、再把所有设备都微型化相比,把它安装在大型飞机上使用会更容易些。”这也是在其开发过程中将要采取的应用次序。在进行地面测试之后,DLWS将会被打包并被安装在B-1轰炸机上,尽管B-1并不是此项能力的目标平台。

  从长远来看,美国空军正在寻求一种能被安装于吊舱内的系统,然后搭载在从小型遥控飞机直到轰炸机的各种平台上。然而,美国空军并没有在任何飞机上为这一目标做准备。

  例如,“目前我们并没有计划进行把激光系统装置到F-35战斗机上的探索,”,斯卡亚说,“在‘伏进,潜行,跃进’式的激光发展道路及图景上,我们很大程度上仍然处于‘伏进’阶段……在我们能把激光微型化并将其安装在合适的作战飞机上有所希冀之前,首要任务是把激光顺利装置到一架飞机上并使其正常运转。”
然而,诺斯罗普?格鲁门公司定向能系统部门的副总经理丹?维尔特则建议F-35B系列的飞机能够搭载激光武器平台。

  维尔特说,F-35B飞机驾驶员座舱后面的空间目前被用来进行短距起飞及垂直降落的升力风扇占用了——而这些空间可以用来安装激光器。

  他说,F-35战斗机的F135发动机能够提供很大的功率。这种发动机能产生4万多磅的推力及功率,这足以供给“驱动轴”了,通常情况下驱动轴能把F135与升力风扇连结起来,这也有助于搭载激光平台,维尔特说。而这个提议目前仅得到了公司的资金支持。

  光纤激光器自然将会被应用在战斗机上,他补充道。它们并不能产生高瓦数的功率,然而它们能被绑定以传送更多的功率。鉴于光纤激光器更轻更小,以及比大多数其它型号激光器产生的热量都少得多等特点,“这可能使光纤激光器找到适合它们的定位,”他预测道。#p#分页标题#e#

  推动光纤激光器发展面临的重要技术是如何使它们能“连贯地”运转,维尔特说,这意味着它们具有相同的波长,并且在某种程度上增加了它们的功率。从概念上讲,单个的大功率手电筒能比起一打黯淡的手电筒都集中照射在一点上产生的光照更强烈,就是这个道理。

  斯卡亚说,B-1轰炸机的验证应该在接下来几年开展,美国空军对此并没有明确的时间表。

  尽管美国空军并没有“排除”化学激光器在未来机载系统上的应用,但目前这项技术的成本、重量以及复杂程度决定了近期内它并不会成为首选,斯卡亚说。

这并不是说未来十年内化学激光器就没有投入使用的可能性了。保利考斯基认为,比起在飞机上的应用,激光的重量和尺寸在地面应用中所受的影响就大大降低了,兆瓦级别的化学激光器在弹道导弹防御系统或空军基地防御中将会得到广泛的应用。

  目前一段时间内,美国空军对作战用激光武器的投资并不算多,斯卡亚说,这是由相关技术的开展以及可能的形式决定的。

  “我们与我们的科研和技术合作伙伴积极参与到发展适合计划的过程中来,为的是确保研究实验室能进行我们的优先发展项目,”他说。各个计划中并没有多少被编入预算,但是ACC要保证其优先发展的计划被AFRL和DARPA知晓,以便“它们对科研经费进行合适的投资,”他补充道。

  在激光武器的研发团队中流行着一个讽刺性的笑话:激光武器只有五年的发展历程——并将永远如此。

  听到这个笑话时,斯卡亚笑着表示了承认,过去的确对激光能力做出了一些承诺,尤其是对ABL项目,然而其可能的服役期限被“一拖再拖”,结果就是导致了怀疑情绪的蔓延。

  在ACC的“工作之一”,他说,“就是确保我们能缓和那些激光狂热者的热情,向他们阐明激光还需要假以时日才能被应用到飞机上这一现实。在使激光运转和使激光在飞机上运转这两者之间,还是有很大的差异的。”

  尽管他相信美国空军最终会实现这一目标,“我们必然不能在这个时间范围或能力方面做出过多的承诺。我们必须要让这项技术得到适宜的发展。”

他补充道,他并不相信五角大楼或美国空军的官员们对激光领域做出“过高的预期”。“他们希望激光和定向能能力能够得到发展,我认为我们有很好的计划,并且已经有高层领导参与到我们发展的这项计划里来了。”

  然而,维尔特,对于这个“五年”的笑话表示出轻微的不快。在过去的时间里,本来能部署很多激光武器的,他说,但实际上却没有,或者是由于费用的缘故,或者是来自超出技术范围的更加低廉、优秀或简洁的系统的诱惑,“有的时候,‘更好’会成为‘已经很好’的敌人,”他宣称。

  诺斯罗普?格鲁门公司已经参与到一些计划中来,如战术高能激光器(THEL),它表现出了击落迫击炮弹和“喀秋莎”火箭弹的强大能力。此计划是与以色列合作的,该国也曾遭到过类似武器的袭击。这个计划从没有在战场实际使用过。

  两项广泛的任务

  该公司同样展示了其从移动舰船上发射激光来打击充气型突击艇之类目标的能力,它可以从远距离造成伤害。诸如此类的应用将会在今天的波斯湾战争中显得尤为可贵,他说。

  “这些武器并不像‘星际迷航’中的那些武器一样,它们都是真实存在的,”维尔特说,“它们就在这里……并且我们认为激光还为我们节省了成本”,因为它们只需电力成本,并且那些更大功率的、能应用于陆地或海洋上的激光型号还能取代其它导弹的发展,因为它们无需开发、购买或进行补给。

  “问题在于,什么时候我们的用户或操作者会说‘我要选择这个’,并且带领它穿过我们这个圈子中所谓的‘科技死亡之谷’,然后对其进行部署呢?……我们相信这项技术已经准备好了。”
波音公司定向能系统团队的副总裁迈克尔?林恩说道,与其它技术相比,激光并不需要花费非常长的时间来提供实用的、可操作的能力。

  “从公平角度说,”他说,“每个人都喜欢嘲笑ABL,因为它花费了12年的时间,结果到头来成为了一个展示项目”,现在也被终止了。

  然而林恩也说明,美国海军的宙斯盾项目从20世纪70年代开始进行,直到最近也才刚刚成熟,并且F-22战斗机也是在最近才彻底完工,而它的研发起点也要追溯到1984年。

  “所以……定向能技术与这些先进的技术之间并没有那么大的差别,例如隐形技术”,并且其发展“所耗费的预算要少很多。”

  保利考斯基说那个“五年”的笑话也许是正确的,至少从目前来看。然而,“我认为我们正在取得进步,并且离那个五年之期越来越近了。”

  她认为在激光武器领域,有两项广泛的任务还有待完成。对于这项技术,“我们仍需探索其真正用武之处”,要明确我们能利用此项技术进行最有效打击的目标。“我们要对一个事实有现实的认知,就是激光器在飞机上进行发射时能造成什么样的伤害。这是和你能从机载激光器上得到多大功率密不可分的。并且我相信,最好情况下,我们至少还要五年时间才能够把这两者结合起来,”她补充道。

  她对一种混合激光器持有乐观态度——特别是,一种二极管泵浦碱金属蒸气激光器系统(DPAL),它把电力和化学激光电源复合在了一起,其发电量在100千瓦功率水平。在这个功率水平上它们的应用价值很高,她说。这样的一个系统也许在五年之内就能完工。

保利考斯基认为激光武器的关键突破点将会是研发出效率高得多的激光。目前的系统通常只能产生15%的激光功率,剩下85%都是热能。这意味着功率的输出比起投入来说相对较弱,并且会产生大量的需要处理掉的热能。

  要达到目前效能的两倍——30%或40%——将会是个“大数目”。她说。“那将会减少我面临的热力学问题……我认为这也是我们需要继续投资的一个关键领域,”她说。

  在被问及美国是否在激光技术领域保持领先地位时,保利考斯基提醒到,美国不应假定其在科研方面的领先优势。

  “世界其它各国正在追赶我们,并且在某些情况下,也许它们……更领先一点,”她承认。

  为达到在激光研发方面进行开创性工作所需要跨越的资金方面的“障碍”,“并不像过去那样大了”。美国同样也训练了那些来自世界各地的科学家和工程师,他们学成之后回到了自己的祖国,她说道。

  保利考斯基也看到了未来美国在技术方面对其他国家的领先优势将会消弭。

  “我并不认为定向能技术与其它任何别的技术相比有很大的差距。”

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