美国机载高能激光武器发展现状及前景

陈黎

高能激光武器作为一种典型的新概念武器，具有反应速度快、命中精度高、火力转移迅速、作战成本低、不受电磁干扰等突出优点，在军事领域具有广阔的应用前景。美国1960年研制出世界上第一台红宝石激光器后，即着手研究将激光技术应用于军事领域，并投入巨资进行高能激光武器研发。在地基、海基、空基等各类高能激光武器中，机载（空基）高能激光武器由于搭载平台（军用固定翼飞机/直升机，以下称军机）在机体空间、能力供给、稳定性等方面的先天不足，研发过程中所面临的技术难度较其他二者明显更大，但由于机载高能激光武器在反弹道/巡航导弹、打击有人/无人机、打击地/水面目标、拦截来袭面空/空空导弹以提高载机生存力等方面的巨大应用潜力，其研发工作始终受到美国军方的高度重视，目前已经在世界上处于明显的领先地位，相关技术正逐步接近实用化。

美国机载高能激光武器发展历程回顾

早在20世纪60年代后期，美国国内就有人就提出了“空中战舰”（aerial battleship）概念：在部分大型飞机上配装一部或多部大威力激光武器，用以拦截正在射向本机/友机的敌方面空/空空导弹，同时也可直接对敌方战斗机实施打击，从而为己方轰炸机编队提供可靠有效的空中护航。由于当时越南战争正在激烈进行，战争中越军大量使用苏制SA-2地空导弹并给美军飞机造成了重大损失，因此以著名核物理学家、美国“氢弹之父”爱德华·泰勒为首的一批科学家对“空中战舰”概念甚为推崇，并建议军方尽早为其作战飞机配装具备打击来袭导弹/飞机能力的高能激光武器，由此促成了世界第一种机载高能激光武器——空中激光实验室（ALL）的问世。

ALL项目由美空军于20世纪70年代初主导实施，其主要内容是将一套功率为400千瓦的二氧化碳气体激光器安装到NKC-135A飞机上并进行各种飞行/射击测试，从而对军机平台搭载高能激光武器并打击各种空中目标的可行性进行演示验证。在项目实施期间，ALL曾多次成功地进行实际射击测试，尤其是在1983年5月—6月间的数次试验中，ALL击毁了由A-7海盗攻击机发射的5枚AIM-9B响尾蛇空空导弹，堪称机载高能激光武器发展史上的一个重要里程碑，初步展示了这类武器在军事上的诱人应用前景。不过，由于当时技术水平的限制，ALL存在系统庞大笨重、作战距离过短（仅5千米左右）等性能缺陷，因此难以作为实战武器使用，而只适合用于技术演示验证，该项目后于1984年终止。

继ALL之后，美空军于20世纪90年代开始实施机载激光器（ABL）项目。与ALL相比，ABL换装了一套兆瓦级化学氧-碘激光器，载机也改为更大型的波音747-400F货机。ABL以远距（300-600千米）拦截助推段弹道导弹为主要任务，同时也具备拦截来袭巡航导弹、无人机、甚至面空/空空导弹的能力。在ABL相关技术的基础上，美国军方还曾一度考虑过将化学氧-碘激光器小型化并以外挂吊舱的形式供F-15之类的战斗机携带，从而使其具备类似ABL那样的强大反导作战能力。但由于技术复杂、成本过高、实用性较差等诸多原因，ABL最终没能获得美国军方的正式订货，被转为演示验证项目后于2011年底被终止。

在对ABL进行测试的同时，美空军还利用其技术实施了先进战术激光器（ATL）演示验证项目。ATL采用了与ABL相同的化学氧-碘激光器，但仅使用了一个激光器模块（ABL则使用6个），其功率降为100～300千瓦，載机也改为较小型的C-130战术运输机。ATL的主要任务是在较近距离（有效射程约15千米）上打击地面战术目标，但同时也具备一定的拦截来袭巡航导弹、甚至面空/空空导弹的潜力。ATL项目于2002年开始启动，2009年完成两次对地面靶标的射击测试后结束。

自1960年梅曼发明激光器后，美国就开始探索激光的军事应用

回顾首台激光器面世后的半个多世纪里美国机载高能激光武器的发展情况，其历程可以说相当坎坷曲折，由于部分关键技术迟迟不能取得突破等原因，相关项目成果始终无法实现转化。尽管这样，美国军方和工业界通过ALL、ABL、ATL等一系列项目的实施，充分验证了机载高能激光武器在精确打击空中/地面目标方面的巨大潜力，使美国军方看到了机载高能激光武器的广阔应用前景，也坚定了其发展后续同类武器的信心。与此同时，通过这些项目的实施，美国工业界在目标搜索/跟踪、激光大气传输补偿、抖动控制和高能激光束管理等机载高能激光武器相关技术领域取得了一系列重大进展，由此建立起来的雄厚技术储备以及在此期间所取得的经验教训将可转用于其他同类武器的研制，从而为今后新一代机载高能激光武器的发展奠定了坚实的基础。

美国机载高能激光武器发展近期动向

进入21世纪以来，美国军方与工业界合作，启动了一系列名目繁多、技术路线各异的机载高能激光武器研发项目，并取得了大量阶段性成果，其技术距离实用化也越来越近。在这些项目中，“高能液体激光区域防御系统”（HELLADS）、“航空自适应/航空光学波束控制”（ABC）和“自防护高能激光器验证机”（SHiELD）三者尤其值得关注，因为它们非常典型地代表了美国在机载高能激光武器领域的最新动向，其技术可直接应用于今后的实战装备，甚至项目本身都有可能由演示验证项目转为正式采购项目。

HELLADS项目于2001年启动，其目的是推出一种可拦截空空导弹、巡航导弹、火箭弹、火炮/迫击炮弹等空中目标的战术高能激光武器，并且特别要求系统体积小、重量轻、结构紧凑，以便于配装到装甲车辆、巡逻艇、战斗机甚至无人机等小型战术作战平台上。按照项目相关要求，HELLADS的功率为150千瓦（足以摧毁10千米外的飞机、导弹等目标），包括冷却设备在内的系统总重不超过750千克（仅为目前同类激光器的1/10），同时其体积不大于3.3立方米仅相当于一个大型冰箱），整个武器系统的重量/功率比小于5千克/千瓦。为了达到这样的性能指标，HELLADS的研制商（通用原子航空系统和达信防务系统公司）通过采用一系列独具匠心的设计理念和技术创新，在HELLADS激光器上综合了固体激光器和液体激光器各自的优点，使其同时兼具前者的高功率输出特性和后者的优越热管理性能，从而有效缩减了系统的体积重量，尤其是无需配备庞大笨重的冷却系统。其中通用原子航空系统公司的HELLADS方案样机已于2015年夏季以“激光武器系统验证机”（DLWS）的名义，在新墨西哥州的白沙导弹靶场进行地面射击测试，其射击目标除了专门用于模拟面空导弹的靶弹外，还包括火箭弹、迫击炮弹以及地面车辆。目前通用原子航空系统公司正在进行更新一代HELLADS激光器的研发，其体积重量将会在现有基础上进一步缩减。

美国空基ABL激光武器

ATL项目是ABL项目的补充

ABC项目于2004年启动，旨在对未来军机所使用的小型全向射击激光炮塔的相关技术进行验证测试。该项目的技术成果对于今后推出具有实战意义的机载高能激光武器至关重要，因为传统的军机炮塔是突出于机身之外的，当载机以较高速度飞行时，炮塔后方会产生较强的湍流，进而会影响到激光向后发射时的杀伤威力和瞄准精度，由此导致机载高能激光武器只能对前方目标进行射击，而难以对付从载机侧方和后方来袭的目标。考虑到后方往往是敌方飞机/导弹来袭的一个重要方向，若上述问题不解决，战时无疑会给载机带来严重的安全隐患。在ABC项目中，通过采用洛克希德·马丁公司开发的主动流动控制和光学补偿技术，将可以有效消除炮塔湍流对激光后向发射的不利影响，允许高能激光武器对从任何方向来袭的目标进行射击，从而为机载高能激光武器的实用化扫清技术障碍。不仅如此，该技术经后续改进后，对于消除载机自身高速移动和发动机尾流所导致的机体后方湍流也同样有效，同时还有助于增强激光束穿透障碍（云层、烟雾等）的能力，并增大其有效射程，从而进一步改善机载高能激光武器的性能。按照评估，ABC炮塔技术一旦发展成熟，将可以直接安装在轰炸机等大型作战飞机上，其改型（体积将适当缩减）则可安装到战斗机等战术飞机甚至小型无人作战飞机上。到2012年底，ABC项目已经完成了各种相关技术的研究评估及激光炮塔的设计工作，并从2013年开始将炮塔安装在一架法制隼10喷气公务机上进行空中测试。

SHiELD项目于2017年正式启动，计划开发一种可供以F-15、F-16、F/A-18E/F战斗机为代表的超声速作战飞机外挂携带的反导自卫高能激光武器系统吊舱，并对其在战场环境下拦截来袭面空/空空导弹的任务效能进行验证测试。按照项目相关要求，SHiELD吊舱的全重将被控制在1500磅（681千克）之内，其体积则不大于美空军现役F-15、F-16战斗机所使用的600加仑（2271升）标准副油箱，因而非常便于战斗机、攻击机、战斗轰炸机等战术作战飞机外挂携带；SHiELD系统的核心部件是一部结构非常紧凑的小型激光器，其功率初步定为60千瓦，在其有效作战距离内足以毁伤来袭面空/空空导弹的导引头，从而给载机提供可靠的战场防护。今后随着项目的进展，SHiELD后续改进型的功率将会陆续提高到上百、甚至数百千瓦，其杀伤威力也将不断增大，届时除了继续承担反导自卫任务外，还将有能力对各种空中/地（水）面目标实施远距离打击，其载机平台也将会扩展到AC-130炮艇机、战略轰炸机等大型作战飞机以及运输机、加油机、预警机等大型支援保障飞机。SHiELD项目承包商为诺斯罗普·格鲁门和洛克希德·马丁公司，其方案样机已在2019年4月的一次地面射击测试中成功击落数枚飞行中的空射导弹靶标，其首次空中射击测试（由F-15战斗机携带）预计将在近年内进行。

美军激光武器系统进行跨声速风洞测试

美国机载高能激光武器发展前景展望

按照美国军方多年来的评估，今后随着新一代先进防空导弹、第五代战斗机、反隐身探测装置等先进装备在世界范围内大量扩散，其作战飞机在未来战场上面临的威胁将远比现在严重，甚至B-2A轰炸机、F-22/F-35战斗机等飞机引以为傲的隐身性能优势也将会逐渐丧失，因而迫切需要通过各种新概念防护手段来提高战场生存力。在这样的背景下，美国国内各界对高能激光武器在军机自防护领域的应用前景高度重视，并将反导自卫作为其新一代机载高能激光武器最主要、最基本的性能需求。基于這样的指导思想，美国军方、工业界和防务智库近年提出了一系列未来军机搭载高能激光武器的概念方案，同时开始着手探讨相关的技术实现途径，由此初步勾勒出了美军机载高能激光武器的未来发展路线图。

对于战斗机、攻击机、战斗轰炸机等战术作战飞机来说，美军现役的F-15、F-16、F/A-18E/F等第四代/四代半战斗机今后将可以通过外挂高能激光武器吊舱的方式来提高自防护能力，这种高能激光武器的输出功率和威力均较为适中，可直接毁伤（而不仅仅是致盲）来袭的各种面空/空空导弹。在美军现役第五代战斗机中，F-22和F-35初期型也将会配备吊舱式高能激光武器，但这些吊舱将会采用隐身化设计，以尽量减少对载机战场隐蔽性的破坏。F-35部分后续改进型上的高能激光武器则将很可能采用内置安装方式，并且其功率和威力也会有相应提高，用途也将不再局限于自身防护，而具备一定的“进攻性”。目前尚处于研发阶段的美军第六代战斗机尽管同样可携带高能激光武器吊舱，但是洛克希德·马丁公司等厂商已经开始探讨以共形安装（激光器阵列、光束控制设备与军机平台的蒙皮结构实现一体化）的方式来为其配备高能激光武器，并且这种高能激光武器的威力将进一步提升，可对各种空中/地（水）面目标实施有效打击。

对于轰炸机、加油机、预警机等大型军用飞机来说，多年来美国一直在研究为现役的AC-130炮艇机和B-52H、B-1B、B-2A战略轰炸机配装高能激光武器。由于这类飞机在搭载保障条件方面远优于战术飞机，因此它们尽管均具备携带高能激光武器吊舱的能力，但内置安装才是其配装高能激光武器的主要方式，并且这些飞机上的高能激光武器的功率和威力将远大于战术飞机，从一开始就可作为攻防兼备武器使用，尤其是可对地/水面目标实施有效打击。当美军新一代B-21轰炸机服役后，其配备的高能激光武器将很可能会采用更先进的共形安装方式，并且威力也将更加强大。除了上述用于一线作战的大型军用飞机外，今后战时只要有需要，美军其他各种大型支援保障飞机（加油机、预警机、运输机等）也可通过加装高能激光武器、尤其是临时外挂高能激光武器吊舱的方式来增强自身的战场生存力。

美军直升机机载激光武器概念图

对于直升机、倾转旋翼机来说，由于其大部分型别在高能激光武器搭载保障条件方面与固定翼飞机差距甚大，再加上直升机振动问题普遍较为突出、低空飞行时扬起的尘土会影响光束质量等原因，导致其在配装高能激光武器时会面临更多更大的困难。先前美国军方和工业界只是对体型较大、搭载保障条件相对更为充裕的CH-47支奴干/CH-53种马重型直升机和V-22鱼鹰倾转旋翼机进行过配装高能激光武器的早期论证，但随着高能激光武器系统小型化、轻量化、集成化程度的提高，普通直升机/旋翼机配装机载高能激光武器的条件也正日益成熟，美国军方已经开始着手为体型更小的AH-64阿帕奇/AH-1眼镜蛇武装直升机和MH-60黑鹰多用途直升机加装高能激光武器。目前美军特种作战司令部正在与陆军合作，进行AH-64直升机挂装高能激光武器吊舱（由雷神公司研制）的可行性测试。

在进行各种军机平台配装高能激光武器的探讨论证的同时，美国军方也早已开始了相关的飞行员培训工作，以帮助飞行员尽早熟悉高能激光武器的性能特点并掌握其操作技能。早在21世纪初，美空军研究实验室就与柯特兰空军基地合作，通过在现有飞行训练模拟器中加装高能激光武器模块的方式，专门改装了数台F-16战斗机训练模拟器用以担负上述任务。与此同时，美国军方也开始了未来机载高能激光武器相关战术战法的探索，并着手对相关的作战概念和理论进行完善。例如2015年9月，时任美空军空中作战司令部司令霍克·卡莱尔上将在出席空军协会年会时就强调指出，在今后“第五代战争”的空战中，战斗机将会广泛使用高能激光武器来防御敌方导弹的攻击。

责任编辑：刘靖鑫