美国海军舰载高能激光武器
图解美国海军RA-5C“民团5C团员”舰载侦查攻击机
图解美国海军RA-5C“民团5C团员”舰载侦查攻击机
作者：暂无
来源：《军事文摘·科学少年》 2017年第8期
文罗晨
同学们，你们知道舰载机吗？顾名思义，它们是在航空母舰上起降的飞机，航母的战斗力如何，关键就靠舰载机呢!
我国“辽宁舰”航母上的“歼-15”舰载机现在已经初步具备了作战能力，当然距离美国航母上的舰载机作战能力还有不小的差距。
那美国航母上的舰载机是什么样子呢？下面就让我们以图解的方式带领大家“参观”一下舰载机吧！
这次介绍给大家的舰载机明星是RA-5C“民团团员”舰载侦查攻击机，是美国北美航空公司研制的双座双发全天候超音速舰载重型攻击机，也是美国海军最大最重的舰载飞机，主要用于执行核攻击任务。
航母舰载机起飞的方式：
航母舰载机有三种起飞方式：弹射起飞、滑跃起飞、垂直起飞。
弹射起飞的优点是可以短时间出动大量飞机，还可以大幅度节约飞机燃料。
但是，弹射器的研制是一项非常复杂的工程，而且弹射起飞的操作、保养和维护都非常复杂，对人员素质要求很高。
滑跃起飞价格便宜，易于实现，结构简单，对飞行员和地勤人员要求相对较低。
但是，这种起飞方式浪费飞机的燃料，载弹量也不大，而且航母上必须专门设计弧线或者抛物线形状的起飞甲板。
垂直起飞只有一个国家用过：苏联的基辅级航母。
由于该型航母携带大量导弹，没有地方安放可供滑跃起飞的飞行甲板，于是搭载的舰载机只好垂直起飞。
光电侦察告警技术在光电对抗中的应用
光电侦察告警技术在光电对抗中的应用光电侦察告警技术在光电对抗中的应用光电对抗(Electro-Optical Countermeasure)是指敌对双方在紫外、可见光、红外波段范围内，利用光电设备和器材对敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备进行侦察干扰，使敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备失去或降低其作战技能，并保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦察干扰，正常发挥作用所采取的各种战术技术措施的总称。
它是电子对抗领域中的一个重要组成部分。
用光波作为“炮弹”的光电对抗武器装备及其技术，以惊人的速度得到发晨，成为实现各国军事竟争的重要焦点之一。
光电对抗技术最早起源于上个世纪50年代左右，美国是最先研制成对抗红外制导导弹的红外装置的国家，在1974年第四次中东战争中，就开始使用红外干扰机和红外干扰子弹等。
自此，红外对抗技术才得到了进一步的发展；而激光对抗则始于60年代末期，1968年美国研制成功世界上新的制导武器激光制导炸弹时，便开始了对抗措施的研究。
在70年代初期，就开始出现坦克载激光告警设备、舰载激光告警器和装在飞行员头盔上的激光告警器。
一直至今各国都在积极地发展光电对抗技术并建立新型的光电对抗体制。
毕竟，随着光电对抗技术的发展和应用，使得现代战争中防空武器系统面临的作战环境越来越严峻，没有光电对抗能力或对抗能力差的防空武器不仅不能有效地杀伤敌人，甚至自身的生存也会成为问题。
而且近代的几次战争也从侧面充分地证明了这点，历史的教训往往更直接、更深刻。
在军事应用中，光电精确制导技术和光电侦测技术发展迅速；应用广泛，目前己形成较完善的装备体系，许多现代军事作战平台(飞机、舰船、坦克及装甲车等)，普遍装备了前视红外系统、红外热像仪、激光测距机、微光夜视仪等光电侦测设备，使现代战争没有了白天和黑夜之分。
同时，在军事平台中还装备了激光制导导弹和炸弹、电视制导导弹和炸弹以及红外制导导弹等光电精确制导武器，这些光电精确制导武器具有命中精度高、全天候、全时段使用的特点，使得现代战争作战模式发生了巨大的变革。
激光在军事武器中的应用研究
文献综述激光在军事武器中的应用研究2016年6月2日目录摘要 (1)1.绪论 (2)1.1引言 (2)1.2激光技术发展历程 (2)1.3激光技术在军事领域的应用的研究现状 (3)2.激光的基本特性 (4)2.1激光的概念 (4)2.2激光的特点 (4)2.3激光的产生 (5)3.激光技术在军事领域的应用 (6)3.1激光武器的分类 (6)3.2已装备的激光技术军事运用 (8)3.3激光武器的特点及局限 (12)展望 (13)参考文献 (14)激光在军事武器中的应用研究摘要随着人类文明和科技不断发展与进步，越来越多的科技被运用，许多技术被运用到军事领域上来，研制了许多的军事武器，高技术武器装备的研究更是带动了科技的不断进步，尤其是激光技术进步。
激光技术是人类20世纪60年代的重大科学技术成就之一，激光具有高亮度、高方向性、高单色性及相干性好的特点，尤其在现代军事的观测、监视、通信及武器系统方面的应用发挥了巨大作用。
现代军事侦察技术特别是卫星、遥感技术的发展，地球上空有千余颗各类侦察卫星和通信卫星，对世界各国进行着全方位、全频谱、全时、全维的侦察和探测。
激光技术用于军事，不仅可以提高现有常规武器的命中率，而且可为军队提供新型战术武器，从而大大增强军队在现代战争中的作战能力，其应用有激光雷达、激光测距、定向能激光武器、激光制导、激光通信、航空航天、电子对抗等方面，受到各大军事强国的重视，成为军事技术最活跃的一个领域。
关键词:激光技术，激光测量，激光通信，激光制导，激光武器1.绪论1.1引言随着高技术武器装备的问世并运用于局部战争，高技术局部战争便应运而生，并经历着由低级向高级的发展过程。
高技术局部战争以其鲜明的特征，标志着战争这个古老而又年轻的社会现象发展到了一个崭新的阶段。
第二次世界大战以来，由于霸权主义的争夺而导致的局部战争和武装冲突连绵不断，在新技术革命大潮的冲击下，科学技术得到了飞速发展。
军事高技术的兴起，使军队的武器装备发生了质的飞跃，一件件新式武器装备诞生了，一件件旧式武器装备被淘汰了。
激光在军事上的应用.
半主动寻的制导方式的激光源和寻的器分开放置，寻的器在导弹上，而激光源可以 放在载机上或地面上。以激光源放在载机上为例，激光制导系统由弹上和载机上两部分 设备组成。弹上放置有激光导引头(内装激光接收器)，载机上有瞄准吊舱(内装激光照射 器用于照射目标)和红外成像仪(用于探测目标)。它的工作原理是：从载机上的瞄准吊舱 发射一束激光，这束激光照在目标上反射，被导弹上的激光接收器接收，导弹就向激光 照射点飞去。导弹在飞行中如果偏离方向，制导系统会形成误差信号，控制导弹进行校 正。这就好像“投篮”战术：激光照射器设置了一个“篮筐”，放在目标上，激光制导 导弹自动往里钻 。美制“海尔法”激光制导导弹就是半主动激光寻的导弹的典型代表， 主要用于攻击坦克、各种战车、雷达等地面军事目标。
我国自主研发的激光制导炸弹
激 光 制 导 炸 弹 的 导 引 头
激光制导炸弹相对导弹而言 成本较低，用普通航弹也可 以改装。但是使用上也有局 限：载机必须飞到目标上空 才可投放，而且投放时要保 持一定角度与姿态，容易遭 到地面或空中攻击。一般要 在己方控制制空权的情况下 进行；进行目标指示的激光 束易受干扰，一般释放烟雾 就无法穿透。所以也可以用 电视制导炸弹和GPS定位 制导炸弹。
瑞典RBS-70便携式防空导弹系统
当今世界最著名的便携式防空导弹系统，除了 美国的“毒刺”、俄罗斯的“箭”、“针”之 外，还有率先采用激光制导方式的瑞典RBS-70 系统。目前，共有13个国家装备这种导弹系统。 RBS-70防空系统多次经过现代化改进，能 及时适应现代战争对近程防空兵器不断增长的 要求，其最新改型能高效对抗现役和前景空袭 兵器。 RBS-70与大多数轻型防空系统最大的区别 在于它率先使用激光制导方式。RBS-70具有的 激光通道采用激光指令制导方式，大大减轻了 弹载电子设备重量，大幅提高射程，一些武器 专家因此视其为近程，而不是超近程防空系统。 激光制导方式和模块式战斗部的使用，还可保 障RBS-70系统不仅用于防空防御，还可主动攻 击地面和水面目标。
定向能武器技术的发展动向
定向能武器技术的发展动向摘要：随着激光、新材料、微电子、声光、电光等高技术的发展，利用各种束能产生强大杀伤威力的定向能武器已引起世界高度重视。
定向能武器成为战场上高速移动目标的“克星”，是能有效制敌的“杀手锏”装备，对未来作战样式和形态具有重要影响。
文章系统分析了定向能武器的军事应用前景，详细剖析了世界定向能武器技术的研究进展及发展动向，给出了未来要大力发展的激光武器、高功率微波武器和粒子束武器关键技术，对于加快我军定向能武器装备发展，提升非对称制衡能力，具有十分重要的意义。
定向能武器也称为束能武器，是利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束等各种束能，产生高温、电离辐射、声波等综合效应，能够实现激光、微波等电磁能或高能粒子束的定向发射、聚束和远距离传输，快速攻击并毁伤目标的武器系统。
自1983年美国总统里根提出“战略防御倡议”计划以后，定向能武器便引起了许多国家的高度重视。
美国战略与预算评估中心（CSBA）于2012年4月19日发布报告《改变游戏规则：定向能武器的前景》，指出定向能武器相比传统武器具有压倒性优势，美国应该关注发展定向能武器，以应对那些限制美军行动自由的活动。
美国国防部也将定向能技术列为未来10年可能改变军事竞争态势和战争规则的5大技术领域之一。
传统武器大多依赖具有适当体积的投射物所产生的动能，对目标造成破坏，定向能武器则是通过亚原子、粒子或电磁波，将能量“转递”出去，将“能量”直接投放到目标上，产生毁伤效果。
定向能武器作为一种隐身、“零”飞行时间的高精度武器，可打击多个目标、拥有无限量“弹药”，与常规武器相比，定向能武器具有射束快、精度高、反应灵活、杀伤效率高、附带毁伤小、无污染等特点，既可用于进攻，也可用于防御，能够大大提高部队和设施的防护能力，特别是可用于对抗精确制导武器和多种自主系统[5]。
根据发射能量的载体，定向能武器主要包括激光武器、高功率微波武器和粒子束武器等。
激光在军事上的应用
4）激光侦察
“室内讲话，墙外有耳”
二、激光通信
以激光作为载波传递信息的一种通信方式。 1）大气激光通信 构造： 接收机 发射机 Laser
大气传输
发射望远镜 接收望远镜 光电转换器
调制器
放大器
放大器
解调器
发话器
受话器
优点：结构简单，通信轻便。保密性好，抗干 扰能力强。 缺点：在大气中传输，激光衰减严重，天气影响 大，且只能直线传播，通信受到限制。
2）激光雷达
激光雷达：采用类似于激光测距机的原理与构造研制，是一种工作 在从红外到紫外光谱段的探测系统。 工作原理：激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即 由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系 统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。 至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确 定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求 得速度。 特点：光波频率高、波束窄 优点：测量精度高； 测角速精度，理论上CO2激光雷达比微波雷达 高一亿倍以上，现在已做到高1000～10000倍。 分辩率高； CO2激光雷达分辨率可达厘米甚至毫米级，比 微波雷达高近 100 倍； 体积小、重量轻、机动性能好。 缺点：受天气影响，不能全天候工作。
激光雷达的应用
生化战高手：陆用激光雷达
俄罗斯研制成功的KDKhr―1N远距离 地面激光毒气报警系统。 德国军方也研制出更加先进的 “VTB———1型 ”遥测激光雷达。 飞行防撞高手：空用激光雷达 美国率先研制的直升机超低空飞行“障碍规避雷达” 随之，德国研制成功的“Hellas ”激光雷达更胜一筹 法国和英国合研的吊舱载“CLARA”激光雷达 捕获水下目标高手：海用激光雷达 美国诺斯罗普公司研制的“ALARMS”机 载水雷探测激光雷达
国外海军光电对
国外海军光电对随着现代科技的不断发展，光电技术已成为各国军事制高点之一。
海军光电技术在海上作战中的重要性也越来越受到关注。
本文将对国外海军光电对的发展现状进行简要介绍。
一、美国海军光电对美国海军一直是世界上最强大的海军之一，其对光电技术的研究和应用也处于世界领先水平之列。
美国海军拥有着各种先进的光电设备，包括夜视仪、红外测距仪、激光导航仪和光学瞄准器等。
这些设备在美国核潜艇、驱逐舰、巡洋舰和航空母舰等大型战舰上广泛使用，其优异的性能为美国海军在复杂海域展开作战提供了重要保障。
此外，在无人艇、狙击手和特种部队等独立作战单元中，美军使用的夜视仪和其他光电设备也得到了广泛应用。
光电设备的使用显著提高了美军的作战能力，使其在夜间作战中获得了更大的优势。
二、俄罗斯海军光电对俄罗斯海军的光电设备在设计与研制上一直具有一定的技术实力。
俄海军正在积极开发和应用光电设备，如超高频声波装置、潜水员潜水假面配套方位仪及局部磁场测量仪、毒剂和辐射探测仪、浮标定位和控制孔等。
据相关媒体透露，俄罗斯海军已研制出新型反潜水兵侦察工具，能够通过水下潜行，获取目标潜艇的声、磁信号及光电数据，并可潜下水下100米深度。
该设备的问世，标志着俄罗斯海军在光电技术领域的进一步发展与应用。
三、中国海军光电对中国海军近年来在光电技术领域取得了显著进展，已研制出许多先进的光电设备，包括舰载信息化系统、红外搜素系统、卫星通信系统、渔业综合监控系统等。
这些先进光电设备的应用，大大提升了中国海军的作战能力与水平。
另外，中国海军已经开始研究和生产海洋无人系统、水下机器人等，这些设备的应用也将为中国海军的夜间侦察及作战能力提供强有力的保障。
四、光电技术是军事领域中至关重要的技术之一。
各国海军通过不断地研发和应用光电技术，加强对海上安全的管控和保障。
在未来，我们相信海军光电技术将继续在世界范围内得到广泛的应用和发展。
美国固体激光武器的发展分析
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综述 与评论 ・
美 国 固体 激 光 武 器 的发 展分 析
孙成元
（ 北 电子 技 术研 究 所 ， 宁 锦 州 １１０ ） 东 辽 ２０ ０
摘 要 ： 绍 了美 国 固体 激光 武器 的发展 历 程 以及装 备 的研 制 、 介 改进 情 况 ， 出 了在 现代 战争 指
中发展 固体 激光 武器 的优 势和 重要 性 ， 重点探 讨 了几种 固体 激光 武器 的性 能及其 特 点 ， 后论 最 述 了美 国 固体 激光 武器 的应用 与发 展分 析。
由于兆 瓦级超 强功 率 固体 激光 器 以及高 速智 能 控 制 环 的研 制成 功 ， 具有 了超距 攻 击性激 光雷 达 ， 可 以在激 光雷 达侦 测 到 目标后 的瞬 间直 接将 其 摧 毁 。
效 地 防御低 空入侵 的飞机 、 掠地 飞行 的巡航 导 弹 、 突
然跃 升的直 升机等 常 规火炮 、 弹难 以对付 的 目标 。 导
Ｓ ＵＮ ｅ — ｕａ Ｃｈ ｎｇ ｙ ｎ
（ ｏ ｈａｔ ｅｅｒｈＩｓｔ ｅｏ ｌ ｔ ｎｃＴ ｃｎｌｇ ，ｉ ｈｕ１１０ ， ｈ ａ Ｎ ｒ ｅｓ Ｒ ｓａｃ ｔｕ ｆ ｅ ｒ ｉ ｅｈｏｏｙ Ｊ ｚｏ ２ ０ ０ Ｃ ｉ ） ｔ ｎ ｉｔ Ｅ ｃｏ ｎ ｎ
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每个模块约1m 长，重1~2kg。在1m2的面 积上可以排列大约120个模块。EMHEL 激光 器的设计方案之一就是将84 个模块装入 “标准-3”导弹弹头中，可执行战区弹道导 弹防御任务，还可以安装在小型海军作战 舰艇上，防御敌方舰艇和反舰巡航导弹的 进攻。另一个用途就是装在小型水面战舰 上，用于自卫，对付小艇等。
随着全电舰艇时代的降临，电力驱动舰艇 的研制成为舰载自由电子激光武器和固态 激光武器迅速发展的催化剂。
高能激光武器系统装备舰艇，必然遇到 除技术发展难题外的资金问题。舰载自 由电子激光武器计划从概念定义以来已 经得到了大约5000 万美元的经费，并希 望在2006 财年得到1400 万美元经费支持。
此外，与其他各类激光器相比，自由电子激 光器同时具有波长可调、输出功率强和效率 高这三大特点，这成为美海军选中自由电子 激光器的又一原因。
海石
自由电子激光器
美国海军对自由电子激光器的性能要求是：
1 输出功率1MW
2 波长1耀2mm(标称值1.6mm)； 3 有效利用率95豫以上；功率可调等
美国海军考虑了环形和直线 形两种自由电子激光器
于是美国的激光武器
Sea Archer
Sea Archer 长181m，排水量13,500 t，航速可达60 节。可作为一种轻型航空母舰，携带无人驾驶战斗 飞行器、无人驾驶飞行器及直升机。为满足自身防 御需求，在提出的一种分层防御概念中，自由电子 激光武器被用于内层防御(约5km 范围内)。该武器 系统需求功率为1.5MW，输出波长1mm，体积为 12m伊4m伊2m，预期重量为55 t，具有两部光束定 向器，其火力以最优化角度覆盖舰体。该武器系统 从舰艇的能量存储设备获取能量，在对电容器组的 一次充电完成后可同时与10 个目标交战。据估计， 武器系统的能量可在75s 内从舰载能量系统得到补 给。如果自由电子激光可以得到10 MW 的舰载功率 补给，那么它可以连续波模式工作。
• 图中为HELSTF 的两套重要设备中红外先进化学激 光器(MIRACL)和“海石”光束定向器(SLBD)。 HELSTF 这套实验装置使用一台兆瓦级连续波DF 化 学激光器MIRACL。MIRACL 的光学谐振腔长9m， 光束面积为324cm2，在3.6耀4.0mm 波段之间大 约分布10 条受激发射谱线，连续输出功率为 2.2MW，是美国最大的高功率激光器
固态激光武器主要特点
结构紧凑
成本低
用途广泛，适应性强
EMHEL
是一种使用一个或多个激光模块组成的激 光阵列。每个模块中包含一个单发激光武 器，单次发射时的峰值能量为10kJ。如果该 系统多个模块连续发射，则可以在不到一 秒钟的时间内穿透15cm厚的钢板。这些模 块装配在一起，既可单发，也可齐发。
以MIRACL/SLBD 为基础的舰载高能激光武器 系统是模块化率提高到创记录的1kW，2001 年又提高到2kW。2004 年7月，研究人员用 他们最新的激光器才产生了功率10 倍于早期 FEL 的激光，即平均功率10kW 的红外激光。 2005 年6 月，自由电子激光器又获得了 25kW 的红外激光，但距离兆瓦级目标相去 甚远。
较倾向于使用直线形结构
• 虽然直线形的结构较长，而且对输入到摆动器 的电子束质量要求较高，但便于获得较高的输 出功率。电子束能量必须达到80耀100MeV、 峰值电流达到600A 时，才有可能获得所要求 的1.6滋m 兆瓦级功率输出。为此，美海军计 划选用超导射频直线加速器，其性能要求是： 工作频率为700MHz，加速梯度为12MeV/m。 1999年托马斯· 杰斐逊国家实验室将自由电子 激光器的输出功径1.8m 的凹面镜。在1980年 实现首次实现受激发射之后的十年间，其受激 发射时间已经累积超过3000s，证明了它可靠 的运转能力。
工作原理
• 电子束以7MeV 的能量注入线性加速器， 超导射频线性加速器使电子束能量在6.7m 的路径上增加到100MeV。随后，电子束 由一系列弯曲磁铁扭转进入摆动器。摆动 器提取效率约为2豫并最终产生1.5MW的 激光。第二组弯曲磁铁将使剩余电子束由 摆动器转运至加速器。激光束从光学谐振 腔出射后经过一系列镜片组织进入船体两 侧的光束定向器中。
安装在HELSTF上的MIRACL/SLBD 装置
• “海石”光束定向器发射镜是直的， 主要部件有：激光器、压力恢复系 统、燃料供给装置、光束定向器。
• 按计划，美海军准备将MIRACL/SLBD 系统安装在军舰上进行海上试验
但冷战结束后，美海军作战重点从远洋转 移到沿海区域，作战环境发生了巨大变化。 另外，美海军研究认为，MIRACL 高能激光 器的3.8mm 波长激光在沿海环境下热晕效 应较严重，应该找到一种热晕效应较小的 波长。经过研究，美海军最终倾向于选择 1.6mm 的最佳波长。于1995 年宣布放弃 “海石”计划，而启动高能自由电子激光 武器计划。
该系统要求具有1.5MW 功率，工作波 长为1mm，以减小热晕及大气衰减的 影响。完整的自由电子激光系统设计 包括注入器、超导射频线性加速器、 弯曲磁铁、摆动器、光学腔以及束流 收集器，还包括电容能量存储器、功 率调节单元、冷却设备等支持系统部 件。
•
海军舰载应用要求紧凑型的矩形激光器 模块。整个系统将被安置在船体中部，以 减小光束传输系统模块的弯曲效应。该兆 瓦级自由电子激光器设计规格整个激光器 系统估计约重40t，价值6000 万美元。
美国海军几种主要的舰载高 能激光武器系统的特点分析
世界上第一台激光器诞生以 来，美国就开始着手研发军事用途 的激光武器，美国在战术高能激光 武器，尤其是在舰载高能激光武器 领域，研究成果相当丰硕，在多项 关键技术方面取得了突破。
中红外先进化学激光器“海 石”光束定向器
• 1977 年，美国海军开始实施“海 石”(SeaLite)计划，其目的就是建造更接 近实用的舰载高能激光武器。1983年初， 美军在白沙导弹靶场建立了高能激光武器 系统实验装置(high energy laser systemstest facility，HELSTF)，作为舰载高 能激光武器的试验平台
• 在迫切需求一种强有力的舰 • 艇反导武器的情况下，舰载高能激 • 光武器进入了人们的视线。
• • • • • • • •
激光武 器用辐射实现对目标的毁伤，作战 形式也被称为“发现即杀伤” (shoot-while-look)。在对付性能 优越的导弹方面，它必将在更短反 应时间内，更有效地提高对抗饱和 打击的可靠性。虽然舰载激光武器 的发展只有几十年，但已经取得很大进步，必 将改变现代海战的题1：舰载武器有什么优势
响应速度快，机动性好
打击精度高
发射成本低
美国
• 美国海军研制的中红外先进化学激光器“/ 海石”光束定向器、固态激光武器的系统 结构特点，介绍了美国海军极为看好并大 力发展的自由电子激光武器的一种设计方 案
反舰导弹是对舰作战的一种有 效武器，在短短几十年里性能有了 巨大的提高，常规反导武器的反导 能力越来越受到挑战，水面舰艇对 抗反舰导弹攻击的困难程度也不断 增加。
光束定向器被安置在SeaArcher 的左右舷的 中段。这样，船体弯曲的影响就会减小到 最低。光束定向器被安置在底座上，具备 180火力范围，并且由自动防护盖保护，交 战时防护盖可自行打开。
固态激光武器
在加紧研制自由电子激光器的同时，美国海 军还在开发一种被称为“一次性模块式高能 激光器(EMHEL)”的固态激光武器，用以装备 小型船只进行自卫或对付反舰巡航导弹、无 人驾驶飞行器、小型舰艇和其他威胁。