高能激光武器的原理分析與應(yīng)用

李麗芳

摘要：本文從高能激光武器的概念、結(jié)構(gòu)、發(fā)展和應(yīng)用情況入手，介紹高能激光武器的基本原理，通過對(duì)激光武器如何跟蹤目標(biāo)，瞄準(zhǔn)并攻擊的作戰(zhàn)過程，突顯了激光武器武器在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上的重要意義并指出了高能激光武器的發(fā)展關(guān)鍵在于不斷提高激光器的功率。

關(guān)鍵詞：高能激光武器;跟蹤瞄準(zhǔn);威脅目標(biāo)

1 前言

激光具有能量集中、傳輸速度快、作用距離遠(yuǎn)、方向性好、單色性好、亮度高、相干性好等顯著特點(diǎn)，它產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，從那時(shí)起，憑一束看不見的光束便可重創(chuàng)目標(biāo)的激光武器，便成為縈繞在科幻迷和軍事迷心中的夢(mèng)想。自第一臺(tái)激光器問世后，激光技術(shù)已經(jīng)在國民經(jīng)濟(jì)中獲得廣泛應(yīng)用，目前激光已大量用于醫(yī)療、通信、印刷和電子工業(yè)等。隨著激光功率的提高，其工業(yè)應(yīng)用范圍也隨之增大，激光在軍事方面的應(yīng)用越來越受到重視，步成為定向能武器的重要一員。

2 高能激光武器的概述

激光武器，顧名思義，是產(chǎn)生激光且用于軍事目的的一種裝置。根據(jù)功率的不同，可以分為低能激光武器和高能激光武器兩類。激光炫目器屬于前者，后者則包括激光槍、激光炮等可以瞬間讓對(duì)手灰飛煙滅的武器。高能激光武器的核心組件是高能激光器，它是產(chǎn)生殺傷破壞作用的關(guān)鍵部分，而激光武器的性能主要由激光器的性能所決定。高能激光器的種類有很多，如二氧化碳電激勵(lì)激光器、二氧化碳?xì)鈩?dòng)激光器、HF化學(xué)激光器、DF化學(xué)激光器、氧碘激光器、維分子激光器、自由電子激光器和核激勵(lì)激光器等。其中DF化學(xué)激光器連續(xù)波輸出功率已達(dá)5000kw，具有能量高、激光束質(zhì)量好、不需要外電源、輸出功率高、大氣傳輸性能好等優(yōu)點(diǎn)。

3高能激光武器的組成及工作原理

高能激光武器一般由強(qiáng)激光器、光速定向器和作戰(zhàn)控制系統(tǒng)組成，其中光束定向器又由光束發(fā)射控制系統(tǒng)和精密跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)組成。它是利用激光作為能量直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器，首先，它要求一臺(tái)高平均功率的激光器;其次，需確保光束時(shí)刻指向目標(biāo)，并在大氣中傳輸一個(gè)相當(dāng)長的距離;最后要能將很高的能量聚焦在很小的面積上，并維持足夠長的時(shí)間，以便對(duì)目標(biāo)造成致命的損傷。因此，激光武器從發(fā)射到對(duì)目標(biāo)造成致命整個(gè)過程中的每一個(gè)步驟都是技術(shù)的關(guān)鍵所在。激光武器在工作時(shí)，首先由遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)捕獲威脅目標(biāo)，并將威脅目標(biāo)信息數(shù)據(jù)傳送給指揮控制分系統(tǒng)，指揮控制分系統(tǒng)通過目標(biāo)分配與坐標(biāo)變換，引導(dǎo)伺服跟蹤瞄準(zhǔn)分系統(tǒng)捕獲并鎖定目標(biāo)，伺服跟蹤瞄準(zhǔn)分系統(tǒng)再引導(dǎo)光束控制發(fā)射分系統(tǒng)使發(fā)射望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)處于適當(dāng)位置時(shí)，指揮控制分系統(tǒng)發(fā)出攻擊命令，啟動(dòng)激光器，激光器發(fā)出光束，經(jīng)光束控制發(fā)射分系統(tǒng)射向威脅目標(biāo)，對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行破壞。

高能激光束可使目標(biāo)構(gòu)成材料的特性和狀態(tài)發(fā)生變化，如溫升、膨脹、熔融、汽化、飛散、擊穿和破裂等。它的毀傷作用主要為熱作用破壞、力學(xué)破壞和輻射破壞。熱作用破壞是當(dāng)激光照射到目標(biāo)上后，目標(biāo)材料物質(zhì)的電子吸收光能產(chǎn)生碰撞而轉(zhuǎn)化為熱能，使材料的溫度由表及里迅速升高到一定溫度時(shí)被熔融甚至氣化，從而在材料上造成凹坑甚至穿孔。力學(xué)破壞也稱激波破壞效應(yīng)，當(dāng)激光功率密度達(dá)到1080千瓦/平方～10100千瓦/平方時(shí)，目標(biāo)材料不僅發(fā)生汽化，而且蒸氣會(huì)通過自由電子的逆韌致輻射和光致電離兩種機(jī)制吸收激光能量并導(dǎo)致蒸汽分子電離，形成等離子體，等離子體會(huì)進(jìn)一步吸收激光能量并迅速膨脹，形成等離子體的激光支持吸收波，直至最后等離子體熄滅。而輻射破壞是材料表面因激光照射氣化而生成等離子體，等離子體一方面對(duì)激光起屏蔽作用，另一方面又能夠輻射紫外線和X射線，具有極強(qiáng)的穿透能力，可使物質(zhì)電離改變其電學(xué)性質(zhì)，對(duì)目標(biāo)造成損傷，尤其對(duì)各類衛(wèi)星的威脅最為嚴(yán)重。

4 高能激光武器的發(fā)展與應(yīng)用

20世紀(jì)80年代，初級(jí)激光武器開始投入使用。在1982年英國與阿根廷的馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中，據(jù)阿根廷飛行員回憶，英軍艦艇發(fā)出了一種強(qiáng)烈的光線，將自己照得頭暈?zāi)垦?，飛行員就是在這樣的短暫眩暈中墜機(jī)失事的。根據(jù)一些西方媒體披露，馬島戰(zhàn)爭(zhēng)期間，英國艦艇上試驗(yàn)性地裝備了激光炫目器，能夠使飛行員在短時(shí)間內(nèi)失明，這是激光武器最早投入實(shí)戰(zhàn)的記錄。

美國早在1962年就著手研究與發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)用激光武器，到70年代，美國陸、海、空三軍都制定了各自的激光武器發(fā)展計(jì)劃，試圖把激光武器應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)上，80年代，美國把激光武器的發(fā)展轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略應(yīng)用;到了90年代，美國又把激光武器的發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)向戰(zhàn)區(qū)防御與戰(zhàn)術(shù)防空激光武器上，以適應(yīng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，并已取得顯著進(jìn)展。目前，國外在激光制導(dǎo)武器的研制以及高能激光武器方面技術(shù)已日趨成熟，并已部分投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。

中國研制成功的新一代激光武器是國際上最先進(jìn)的激光武器之一，可有效對(duì)付頻頻闖入中國領(lǐng)空偵察的“曙光女神”號(hào)超高速戰(zhàn)略偵察機(jī);中國的電子干擾機(jī)，能使F-117隱形飛機(jī)的激光制導(dǎo)、紅外導(dǎo)彈完全失靈。1996年，中國新一代飛秒超強(qiáng)激光裝置研制成功。這標(biāo)志著中國的強(qiáng)激光技術(shù)又踏上一個(gè)新臺(tái)階。

高能激光武器的具有反應(yīng)快速、打擊準(zhǔn)確、殺傷力可控、抗干擾能力強(qiáng)、監(jiān)視能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，一般來說，可以將其分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩大類。其中，戰(zhàn)術(shù)激光武器用于戰(zhàn)爭(zhēng)中直接傷亡人員、擊毀坦克、飛機(jī)及戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等。戰(zhàn)略激光武器則用于對(duì)付遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、洲際導(dǎo)彈及空間武器等。按部署方式分為天基激光武器、地基激光武器、機(jī)載激光武器、艦載激光武器和車載激光武器等。高能激光武器的主要應(yīng)用場(chǎng)合是空防體系，世界范圍防務(wù)部門的軍事計(jì)劃人員、科學(xué)家以及工業(yè)研究所的工程師們長期以來致力于設(shè)計(jì)高性能的激光武器，以對(duì)付越來越先進(jìn)的殲擊機(jī)、武裝直升機(jī)、各種導(dǎo)彈及海面掠行艇的日益增長的威脅。

5 小結(jié)與展望

高能激光武器的黑匣子問題在于“激光器”，沒有了“激光器”的高能激光武器，在戰(zhàn)場(chǎng)上就失去戰(zhàn)斗力。所以，如何更好的保護(hù)高能激光武器的“激光器”，就是如何進(jìn)行更好地提高高能激光器的光束質(zhì)量及功率等重點(diǎn)。現(xiàn)代的高科技戰(zhàn)場(chǎng)上，對(duì)各種武器都提出了更高的要求，要求作戰(zhàn)武器的作戰(zhàn)效能達(dá)到更準(zhǔn)，更狠，更穩(wěn)，更安全可靠。所以，誰擁有了更高新科技的作戰(zhàn)武器，誰就能在戰(zhàn)場(chǎng)上取得主動(dòng)權(quán)。

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