淺析激光武器在反無人機(jī)作戰(zhàn)中的運用

2024年初，美國海軍與胡塞武裝在紅海地區(qū)交火后，暴露出諸多問題，其中最引人注意的便是關(guān)于如何應(yīng)對無人機(jī)防空，為解決高額的無人機(jī)防空成本，激光武器很早便被提及卻始終未能落地。實際上，自20世紀(jì)70年代，美國的激光武器就初具雛形且迅速發(fā)展，美空軍在1973年實施了激光擊落靶機(jī)的實驗，并著手發(fā)展機(jī)載激光實驗室；美海軍的目標(biāo)是發(fā)展用于防御反艦的戰(zhàn)術(shù)防空高能激光武器系統(tǒng)，并于1973年用激光摧毀低空、亞音速橫向飛行的“陶”式反艦導(dǎo)彈；美陸軍在1976年利用激光擊落了時速186.5km的無線電遙控靶機(jī)。

從近幾場高端戰(zhàn)爭來看，“火力即是真理”的認(rèn)識似乎不再可靠，如何增加戰(zhàn)爭的效費比越來越成為各國的主論調(diào)，因此無人武器以其廉價的成本和高額的回報受到廣泛運用。如何延續(xù)低成本作戰(zhàn)的同時摸索出反制低、慢、小無人機(jī)的舉措，是當(dāng)今謀戰(zhàn)備戰(zhàn)的重點。在此背景下，激光武器因其攻擊速度快、瞄準(zhǔn)精度高、攔截距離遠(yuǎn)、轉(zhuǎn)向靈敏度高、抗干擾能力強等優(yōu)點，被視為一種對抗小型無人機(jī)進(jìn)攻的最優(yōu)解。本文從激光武器的戰(zhàn)術(shù)運用層面出發(fā)，結(jié)合其他國家的發(fā)展現(xiàn)狀，分析出激光武器在應(yīng)對無人機(jī)進(jìn)攻時可能發(fā)揮的作用。

激光武器技術(shù)特點

激光武器是利用定向發(fā)射的激光束來直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。美、俄、以等一系列發(fā)達(dá)國家都在該項目研究上投入了巨額資金，但受限于技術(shù)難度大、研究費用高，現(xiàn)在的激光武器仍未達(dá)到最初設(shè)想的那樣順利替代傳統(tǒng)防空力量。

激光武器主要分為戰(zhàn)術(shù)激光武器與戰(zhàn)略激光武器兩類，具有快速部署、靈活機(jī)動、精確打擊和抗電磁干擾等優(yōu)異性能。打擊無人機(jī)時，激光武器通過發(fā)射高能激光束輻照在目標(biāo)表面，促使無人機(jī)被照射處表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)及材料的特性發(fā)生變化，出現(xiàn)升溫、膨脹、熔融、斷裂或氧化反應(yīng)，導(dǎo)致遭受輻照的電子元器件出現(xiàn)不同程度的損傷，最終導(dǎo)致無人機(jī)失去作戰(zhàn)效能或偏離打擊航跡，實現(xiàn)防御無人機(jī)的目的。

激光武器發(fā)展現(xiàn)狀

激光武器作為全新概念的武器，一直以來都是世界各軍事強國研究和發(fā)展的重點，并由于其獨特的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用在地基反導(dǎo)、近距防空、空中反導(dǎo)等方面。本節(jié)主要從多個國家角度對具有反無人機(jī)能力的激光武器發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行歸納。

美國

美國長期以來致力于激光武器的研發(fā)，已成功將激光武器應(yīng)用于海、陸、空等領(lǐng)域。

陸軍方面，目前其“定向能機(jī)動近程防空系統(tǒng)”（M-SHORAD）已被安裝在“斯特賴克”A1型8×8裝甲車，如圖1所示。該系統(tǒng)功率50kW，可大幅提升美陸軍近程防空作戰(zhàn)能力，計劃于2025年后大規(guī)模列裝。同時，美陸軍還正在推進(jìn)“間接火力保護(hù)能力-高能激光”（HEL-IFPC）項目。該項目研制的激光武器功率250-300kW，光束威力足以摧毀巡航導(dǎo)彈，美陸軍計劃在2024年將其部署至作戰(zhàn)部隊。

海軍方面，激光武器項目包括“固體激光器技術(shù)成熟化”（SSL-TM）；“增強型高能激光系統(tǒng)”（RHEL）；“海軍光學(xué)炫目干擾器”（ODIN）；“高能激光與光學(xué)殺傷監(jiān)視系統(tǒng)”（HELIOS）。這些激光武器功率在60-150kW不等，目前除HELCAP之前，其他激光系統(tǒng)均已進(jìn)行了上艦測試，但真正進(jìn)行作戰(zhàn)艦艇安裝的是ODIN系統(tǒng)。ODIN激光武器系統(tǒng)是一款低功率激光武器系統(tǒng)，旨在通過投射炫目激光束來致盲敵方目標(biāo)。美海軍計劃使用ODIN系統(tǒng)來破壞和打擊水面艦艇、無人機(jī)甚至一些反艦導(dǎo)彈上的光電設(shè)備。根據(jù)計劃，美海軍將在8艘導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上安裝ODIN系統(tǒng)，增強驅(qū)逐艦的分層防御能力，目前已完成3套裝艦部署，如圖2所示。

空軍方面，目前主要推進(jìn)“高能液體激光區(qū)域防御系統(tǒng)”（HELLADS）項目。該激光武器項目功率150kW，其尺寸和重量僅為目前相似功率激光器的十分之一，將用來攔截炮彈、導(dǎo)彈等目標(biāo)，目前尚未開展機(jī)載射擊試驗。此外，美空軍還正進(jìn)行“自衛(wèi)高能激光演示樣機(jī)”（SHiELD）項目。該激光武器項目初步設(shè)計功率幾十千瓦，計劃2024財年進(jìn)行50kW全系統(tǒng)測試，預(yù)計2030年該系統(tǒng)具備實戰(zhàn)能力。

以色列

2014年，以色列首次對外展示了“鐵束”（Iron Beam）激光武器系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于100kW級別激光武器，包括一個防空雷達(dá)、一個指揮控制單元和兩個高能激光系統(tǒng)，可以安裝在各種車輛上，主要用于對抗來襲火箭彈、炮彈及無人機(jī)。2022年，以色列國防部稱該系統(tǒng)在第一批測試中成功擊落了無人機(jī)、迫擊炮和反坦克導(dǎo)彈等目標(biāo)。如圖3所示。

據(jù)以色列國防部稱，“鐵束”系統(tǒng)可在發(fā)射后的4-5s內(nèi)摧毀7km內(nèi)的空中目標(biāo)，在地勢狹長的加沙地帶能夠很好的實現(xiàn)低空域的空中封鎖。但目前其使用功率僅有幾十千瓦，隨著性能和功率的提高，其攔截能力還能更進(jìn)一步。

俄羅斯

2018年，俄總統(tǒng)普京發(fā)表國情咨文時公布了幾款重量級新型武器，其中包含“佩列斯韋特”（Peresvet）激光武器。俄專家表示，“佩列斯韋特”主要有以下三個特點：一是攻擊速度為光速，是當(dāng)前全球最快的武器系統(tǒng)；二是直線聚能高，可聚集超強的“直線”能量，照射衛(wèi)星、洲際導(dǎo)彈或有/無人機(jī)；三是干擾能力強，具備對敵致盲的效果。2019年12月，Peresvet正式服役并在5個戰(zhàn)略導(dǎo)彈師部署，主要擔(dān)負(fù)戰(zhàn)略導(dǎo)彈系統(tǒng)的保護(hù)工作，成為世界上第一款正式服役的戰(zhàn)斗激光系統(tǒng)。2020年5月，據(jù)俄媒報道，俄羅斯Peresvet激光系統(tǒng)在敘利亞南部擊落了一架以色列無人機(jī)，這也是該激光武器首次應(yīng)用于戰(zhàn)場。Peresvet設(shè)計圖如圖4所示。

巴爾瑙爾（Barnaul）第35導(dǎo)彈師Peresvet激光武器部署陣地衛(wèi)星圖像如圖5所示。

英國

“龍火”（DragonFire）激光武器是由英國與多個企業(yè)于2017年提出并聯(lián)合研發(fā)的第一款對空高功率定向能激光武器系統(tǒng)。2024年1月19日，英國防部宣布在赫布里底群島首次通過高功率射擊成功摧毀了空中目標(biāo)，并有望在5至10年內(nèi)實現(xiàn)部署，如圖6所示。

激光武器主要局限性

隨著激光武器在戰(zhàn)場上的優(yōu)勢凸顯，各國也在不同程度上加快激光武器的研發(fā)和部署進(jìn)度，然而相比其自身獨特的作戰(zhàn)優(yōu)勢，激光武器自身也有一定的劣勢和局限性。

受氣象影響明顯，無法全天候作戰(zhàn)。大氣對激光武器的主要影響可歸結(jié)為四種物理現(xiàn)象：吸收、散射、湍流和熱暈。其中，大氣吸收和散射都會消弱激光能量，通常統(tǒng)稱為大氣消光或大氣衰減；而湍流和熱暈會導(dǎo)致光束畸變，從而降低光束質(zhì)量。在多云、陰雨、大雪和霧霾天氣時，其作戰(zhàn)距離會大大縮減，作用時的反應(yīng)時間也會相對延長。

武器能耗大，機(jī)動性受到很大限制。類似子彈的口徑不同，功率越大的激光武器威力越大，也需要更加龐大的能量供應(yīng)和更加復(fù)雜的能源管理設(shè)備。如何保證能量供應(yīng)的同時協(xié)調(diào)好體積與功率也是一項嚴(yán)峻的問題。

機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維修保養(yǎng)。美國陸軍近年向美國多個司令部部署了幾部10kW級激光武器并進(jìn)行了“作戰(zhàn)評估”，但相關(guān)人員反饋稱激光武器難以保養(yǎng)，非常容易損壞。據(jù)息，美國非洲司令部獲得的4部高能激光武器通常只有一部能正常運作。

激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)分析

在對抗傳統(tǒng)防空力量時，無人機(jī)往往能起到出奇制勝的效果，而激光武器的部署，有望補全防空作戰(zhàn)在無人機(jī)領(lǐng)域的空缺。本節(jié)針對激光武器實戰(zhàn)過程中的特點，設(shè)想典型空防場景，總結(jié)其在反無人機(jī)作戰(zhàn)時的具體優(yōu)勢，最后歸納了作戰(zhàn)架構(gòu)以及體系流程。

無人機(jī)作戰(zhàn)新特點

從近年來世界范圍內(nèi)爆發(fā)的局部戰(zhàn)爭和武裝沖突來看，無人作戰(zhàn)裝備實戰(zhàn)運用戰(zhàn)果顯著，顯現(xiàn)出一些嶄新特點，引起各國軍隊普遍關(guān)注。只有從作戰(zhàn)運用特點入手，制定出針對性的防御反制措施，才能實現(xiàn)“對癥下藥”。

一是運用樣式多元，使用規(guī)模范圍不斷擴(kuò)大。無人裝備作為新質(zhì)作戰(zhàn)平臺和傳統(tǒng)武器裝備的替補，正在從過去戰(zhàn)場的配屬角色加速向主戰(zhàn)角色轉(zhuǎn)變。納卡沖突中，阿塞拜疆軍隊使用從以色列采購的TB-2察打一體無人機(jī)、“哈洛普”自殺無人機(jī)和自主改裝的安-2無人機(jī)對亞美尼亞軍隊實施攻擊，對沖突結(jié)局產(chǎn)生了重要影響，如圖7-9所示。而無人機(jī)除擔(dān)負(fù)偵察監(jiān)視等傳統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)外，現(xiàn)在也能夠廣泛執(zhí)行火力引導(dǎo)、毀傷評估、定點清除、對地（海）打擊、電子戰(zhàn)等多種作戰(zhàn)任務(wù)。作戰(zhàn)樣式也出現(xiàn)諸如“忠誠僚機(jī)”、“蜂群戰(zhàn)術(shù)”和“自殺攻擊”等變革，可以說無人機(jī)所扮演的角色愈加豐富，參與的領(lǐng)域也更為多元。

二是體系支撐性強，輔助提升整體作戰(zhàn)效能。無人機(jī)與傳統(tǒng)裝備協(xié)同作戰(zhàn)，發(fā)揮自身獨特作戰(zhàn)優(yōu)勢，顯著提高整體作戰(zhàn)能力。俄烏沖突中，美俄等國軍隊均重視發(fā)揮無人機(jī)情偵監(jiān)能力，并將其與現(xiàn)有戰(zhàn)場態(tài)勢感知鏈路相結(jié)合。比如與炮兵部隊構(gòu)建“偵察-火力”系統(tǒng)，提升打擊精度。即通過遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)深入高烈度地區(qū)實施偵察或遠(yuǎn)距跟蹤敵時敏目標(biāo)，及時將目標(biāo)類型及坐標(biāo)信息發(fā)送至戰(zhàn)場指揮所，達(dá)到引導(dǎo)炮兵分隊實施快速精準(zhǔn)打擊的目的。如果能夠?qū)υ撘龑?dǎo)力量進(jìn)行“致盲”，則能大大降低遭受打擊的風(fēng)險。

三是作戰(zhàn)效費比高，對傳統(tǒng)強弱實力觀念產(chǎn)生沖擊。隨著無人裝備技術(shù)擴(kuò)大使用和成本下降，無人裝備的制造也轉(zhuǎn)向便捷與低廉，展現(xiàn)出了極高的效費比。2023年8月27日，烏軍用CorvoPPDS無人機(jī)對俄西部庫爾斯克軍用機(jī)場發(fā)動了一次空襲，摧毀了4架蘇-30SM、1架米格-29、2部“鎧甲”以及1部S-300防空系統(tǒng)預(yù)警雷達(dá)，如圖10所示。據(jù)悉，該無人機(jī)的機(jī)體、主翼、垂直尾翼均采用涂蠟硬紙板制成，造價僅幾百美元，如圖11所示。

總的來看，無人機(jī)在近些年的運用十分頻繁，戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法的創(chuàng)新也在推動其向低成本高回報的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的防空火力反應(yīng)時間長，打擊成本嚴(yán)重不對等；電子戰(zhàn)設(shè)施在面對愈發(fā)智能的集群戰(zhàn)術(shù)也逐漸顯現(xiàn)頹勢，不難看出，激光武器以其低成本、多頻次、高效率的攻擊形式正契合于當(dāng)下所面臨的反無人機(jī)難題。

激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)優(yōu)勢

激光武器可以使用軟殺傷、硬毀傷或結(jié)合打擊的方式，對來襲的偵察無人機(jī)實施遠(yuǎn)距致盲、攻擊無人機(jī)進(jìn)行硬毀傷，以達(dá)到迅速發(fā)現(xiàn)、及時處理、奪取制空的目的，激光武器在無人機(jī)打擊時的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三個方面：

光速毀傷目標(biāo)，靈活轉(zhuǎn)變攻擊對象。激光武器是借由激光束實施攻擊的，其光速攻擊的特性能夠減少被敵方規(guī)避的概率，命中率高。通過調(diào)節(jié)武器功率、照射時間和打擊位置，可以實現(xiàn)致盲、燒蝕、熔斷等不同毀傷效果，達(dá)成不同的作戰(zhàn)目的。如果來襲目標(biāo)較多，激光武器還能借助其無裝填、無備彈的特性，在1s內(nèi)迅速轉(zhuǎn)移攻擊目標(biāo)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定供能，其防空火力就能連續(xù)覆蓋，體現(xiàn)出強大的持續(xù)作戰(zhàn)能力。

彈藥消耗量低，作戰(zhàn)效費比高。激光武器普遍采用電源供電，發(fā)射時僅靠消耗電力即可形成攻擊力，以“鐵束”激光武器為例，每次射擊僅需2美元。在面對成本同樣極低的無人機(jī)作戰(zhàn)仍能表現(xiàn)出較高的效費比。

陣地不易暴露，部署機(jī)動靈活。激光武器在攻擊時相比傳統(tǒng)防空武器具備更低的噪聲影響和更快的準(zhǔn)備速度，一旦瞄準(zhǔn)，瞬間發(fā)起攻擊，敵方難以辨別攻擊來源及陣地所在位置。很大程度上實現(xiàn)了陣地的保護(hù)，即可多次照射攻擊，可靠性高。如果實現(xiàn)了激光武器的車載或快速拆收，則能在戰(zhàn)場上具備一定的生存能力，激光武器的最小配置單元為“指揮控制系統(tǒng)+照射打擊系統(tǒng)”，每個該型單元都能獨立應(yīng)對多組無人機(jī)的來襲，可在場景中靈活部署。

激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)體系架構(gòu)

按照作戰(zhàn)意圖和計劃不同，依照現(xiàn)代防空體系基本組成及職能，激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)體系架構(gòu)規(guī)劃如下：

（1）偵察探測系統(tǒng)：主要包括空中預(yù)警、地面警戒雷達(dá)、無線電技偵、對空搜索等系統(tǒng)以及情報報送設(shè)備構(gòu)成，通過多種手段盡可能早的發(fā)現(xiàn)、識別、確認(rèn)敵無人機(jī)平臺。

（2）指揮控制系統(tǒng)：由各級指揮所及其控制的雷達(dá)、光電探測跟蹤系統(tǒng)、計算機(jī)和通信設(shè)備組成。

（3）照射打擊系統(tǒng)：主要由激光武器的各系統(tǒng)和武器操作人員構(gòu)成。

（4）毀傷評估系統(tǒng)：在打擊完成后，根據(jù)探測數(shù)據(jù)，分析打擊效果，決定是否需要進(jìn)行輪次打擊或補充打擊。

（5）勤務(wù)保障系統(tǒng)：保障上述人員及系統(tǒng)的生存和保證任務(wù)的完成。

激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)流程

根據(jù)激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)場景，典型作戰(zhàn)流程分為以下5個階段：

（1）作戰(zhàn)部署階段。防御方根據(jù)自身防空力量組成，按照敵方作戰(zhàn)力量進(jìn)行激光武器配置部署。

（2）偵察探測階段。通過偵察探測系統(tǒng)對敵無人機(jī)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤，并將目標(biāo)信息及時、準(zhǔn)確、連續(xù)地上報至指揮控制系統(tǒng)，為指揮決策提供參考。

（3）任務(wù)分配階段。指揮控制系統(tǒng)對各渠道獲取的空中情報進(jìn)行判明，作出威脅評估，選定作戰(zhàn)方案，對照射打擊系統(tǒng)下達(dá)指令。

（4）目標(biāo)毀傷階段。敵無人機(jī)進(jìn)入射距內(nèi)后，操作人員控制跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)鎖定目標(biāo)，控制激光光束系統(tǒng)選用合適功率后進(jìn)行照射打擊。

（5）效果評估階段。由指揮控制系統(tǒng)判斷敵無人機(jī)威脅程度，并決定是否進(jìn)行輪次打擊和補充打擊，必要時也可向指揮控制系統(tǒng)請求其他防空力量的協(xié)助。

綜合激光武器反無人機(jī)作戰(zhàn)體系架構(gòu)及流程如圖12所示。

結(jié)語

無人機(jī)以及蜂群作戰(zhàn)是組成分布式殺傷的關(guān)鍵一環(huán)，能否實現(xiàn)見招拆招是決定未來戰(zhàn)場走向的關(guān)鍵，作為應(yīng)對主要無人機(jī)戰(zhàn)法的“最優(yōu)解”，激光武器在服役前仍有一段不短的路要走。

一是通過完善武器架構(gòu)，實現(xiàn)高功率能量循環(huán)?；瘜W(xué)激光器由于各種缺陷難以部署列裝進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用；自由電子激光器電光轉(zhuǎn)化效率低、后勤保障要求高；板條和薄片激光器系統(tǒng)無法徹底解決持續(xù)輸出大功率高質(zhì)量光束的問題；而光纖激光器熱管理簡單、電光效率高、單纖光束質(zhì)量高，有很大希望用于提高激光武器的輸出功率。2022年9月，洛克希德·馬丁公司向美國防部交付的300kW級HEL- SI激光器，采用了“光譜光束組合架構(gòu)”，通過將幾個不同波長的激光發(fā)射器輸出疊加在一起，以形成一個單一的強光束，是目前實現(xiàn)高功率激光輸出的最佳方案。

二是突出艦載平臺優(yōu)勢，完善防空反導(dǎo)體系。相比于空基和陸基平臺，艦載平臺具有良好的適裝性，現(xiàn)役的大型水面艦艇能為激光武器提供足夠的電源功率、安裝空間和制冷能力，具有較好的信息保障能力，可根據(jù)任務(wù)需求靈活選擇激光器類型。艦載平臺良好的通視性也方便激光武器的作戰(zhàn)使用，海上環(huán)境特點為抑制激光的熱暈效應(yīng)起到了天然冷卻劑的作用，海上相對較弱的大氣湍流更有利于激光束的傳輸。海軍激光武器系統(tǒng)（LaWs）是美國國防部首次部署并批準(zhǔn)用于作戰(zhàn)的激光武器，該型激光武器較好地彌補了艦艇防空反導(dǎo)體系的短板，為應(yīng)對低價值、非對稱目標(biāo)提供低成本、軟硬傷兼?zhèn)?、可持續(xù)作戰(zhàn)的隱蔽攻擊手段。美2023財年預(yù)算將劃撥3550萬美元作為“激光武器系統(tǒng)族”（NFLoS）專項資金，加快艦載激光武器發(fā)展。未來，在“弗吉尼亞”級攻擊核潛艇和下一代主力驅(qū)逐艦上裝備300-600kW級的高能激光武器系統(tǒng)的計劃也將取得突破。預(yù)計2025年后，美海軍將實現(xiàn)裝備1MW級的高能激光武器，具有應(yīng)對20km范圍內(nèi)的光電傳感器、小型船只、炮彈、無人機(jī)、反艦導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈襲擾的能力。

三是不斷向小型化、強殺傷力方向發(fā)展。當(dāng)前國際環(huán)境的背景下，戰(zhàn)爭形式主要是小規(guī)模的局部戰(zhàn)爭。激光武器因為其體積龐大裝載困難，無法滿足機(jī)動性的要求，尤其對于陸基、空基的武器系統(tǒng)都對尺寸重量等要求都極為嚴(yán)格，其小型化的需求十分迫切。相比于傳統(tǒng)武器，激光武器的打擊效果依舊有限，目前的激光武器功率大多在30-100kW范圍內(nèi)，想要實現(xiàn)穩(wěn)定的強毀傷效果，體積與功率的平衡務(wù)必取得進(jìn)展，激光武器的殺傷力也將能在未來的發(fā)展中得到較大提升。