
美国通用原子正在研制第三代战术激光武器

计划装用于“复仇者”一级的无人机上,并有装上F-18E一级战斗机的潜力
按照德国莱茵金属公司的说法,战术激光每次射击的成本只有1美元,大威力精密子弹(如狙击步枪使用的)都不止这些。中等功率的战术激光还可以快速发射,这对拦截无人机十分有利。战术激光也可以用来拦截迫击炮弹和火箭弹。以色列的“铁幕”系统用导弹拦截哈马斯的火箭弹,但如果每发火箭弹都拦截的话,成本太高。哈马斯的火箭弹不仅制作粗劣、精度很低,发射时也受到以军反击的压力而匆匆瞄准,准头很差,常有大量火箭弹不能击中目标。“铁幕”系统自动忽略预计将落入无人地区的无害火箭弹,但对于瞄准良好或者有末端制导的火箭弹来说,就没法忽略了。以色列正在研制“铁光”系统,用战术激光代替“铁幕”的导弹。
火箭弹的弹道较低,只要拦截足够早,弹片不至于掉入目标区。战术激光不需要彻底摧毁火箭弹,只需要对结构造成足够破坏,使得飞行中的弹体失衡,就可以造成解体和无害化。对于迫击炮弹也是一样。以色列拉菲尔、德国莱茵金属、英法MBDA已经推出可以实战的战术激光武器系统,美国通用原子航天系统则推出第三代高能激光武器系统,计划在2018年挂载到“复仇者”(也称“捕食者C”)无人机上。新系统具有50、75、150、300千瓦的功率,使用锂电池能源,充电时间3分钟,每次充电后可快速发射10次,只有1.3x0.4x0.5米尺寸,可以装入波音F-18E的3400磅吊舱内,C-130运输机或者轰炸机携载更是毫无问题。这使得激光武器的空战应用具有现实前景,空战的世界有可能从此步入激光时代。
在现代空战中,空空导弹已经成为主要武器。航炮由于种种局限,早已退出空战舞台的中心。在可预见的将来,激光武器由于功率限制,依然很难用于直接击落敌机。即使现有最高能量水平的激光武器可以机载化,由于大功率激光束受到大气影响远远超过中等功率激光,大功率激光武器依然需要试探性发射一束激光,实时测定大气中的传输路径变形,计算校正参数,然后才能发射高能激光。要达到击毁所需要的累积能量水平,需要稳定照射在同一个点数秒钟甚至更长。这在敌我双方都机动翻飞的空战中很难可靠实现。但空战的其他特点使得激光武器具有特殊的用武之地。
红外制导依然是近程空空导弹的主要制导方式,这也是目前最可靠的被动制导方式,在理论上可以做到“寂静杀伤”,在不惊动对方的情况下就将其击落。对于隐身战斗机来说,这样悄悄的杀伤有利于最大限度地发挥隐身的优势,在理论上可以像忍者武士一样在对手还处在茫然之中就一个一个干掉。对于反隐身飞机作战来说,红外制导也不受雷达隐身能力的影响,比雷达制导空空导弹更有威胁。但红外和可见光的频段太近,对红外敏感的远见对可见光也足够敏感,红外激光的作用更加直接。激光致盲是对红外制导空空导弹软杀伤的有效手段。
红外制导有点红外和成像红外,点红外“看到”的是单一的光点,成像红外“看到”的是红外图像,抗干扰能力更强,还可以选择机体薄弱部分精确攻击。为了提高红外制导的灵敏度,红外探测系统有很高的增益,可以把微弱的红外特征放大到足够清晰的信号,但视场中出现强光,会造成一片眩光,淹没目标信号。为了抑制阳光和闪光弹的影响,增益可以自动抑制,避免眩光影响,但红外特征暗淡的目标就会暂时丢失。阳光来自固定的方向,可以根据飞机的指向和运动轨迹自动预测增益抑制的时机和强度;闪光弹的延续时间很短,可以设定定时的增益抑制,然后迅速恢复。对于其他强光干扰,也可以自动搜索调节,直到增益抑制到足够低,但这需要一定的时间,强光过后也需要时间来恢复对目标的捕捉。激光致盲利用快速、不规则的强力闪光和持续照射,迫使红外探测系统在不断调整增益中丢失目标,甚至在调整不及中造成光敏元件的永久性损坏,破坏制导。

空军一号机尾的激光压制系统

诺格AN/AAQ-24 DIRCM激光定向干扰系统

洛马ATHENA激光炮以30千瓦功率在测试中破坏了皮卡的发动机,距离1.6公里

洛马ADAM激光炮原型机在1.6公里外摧毁火箭
激光压制是轰炸机、运输机上反肩射防空导弹的基本技术,美国总统专机“空军一号”上也装有这样的装置。过去战斗机上因为体积和重量关系,也因为全向覆盖问题,鲜有采用激光压制的。随着战术激光的小型化、轻量化,这也将成为战斗机的重要配备。
除了红外制导,空空导弹还大量采用半主动或者主动雷达制导。激光压制在这里没有太直接的用武之地,但依然可能干扰激光近炸引信的工作。无线电近炸引信在二战时代就开始使用,通过多普勒效应测定与目标的相对运动,在距离目标最近的地方引爆,造成最大杀伤。更加高级的还可以确定目标方向,形成定向的杀伤破片束,减少爆炸能量和杀伤破片在无害方向上的浪费。但无线电的频率相对较低,在相对速度特别高的时候,容易造成错失目标,激光近炸引信应运而生。与红外制导的问题一样,用快速、不规则的强力闪光可以迷盲激光近炸引信的接受部分,甚至直接造成物理损坏,破坏近炸计算。这对红外制导空空导弹也是一样的。但反导弹要到激光近炸引信的工作范围了,毕竟还是太近了,对于雷达制导空空导弹,还需要在更远的距离上就破坏来袭导弹。
用战术激光的能力直接毁伤雷达(或者红外)制导元器件,这当然是直接的硬杀伤方法。但空战激光反导的用武之地还不止这个。空战是一个动态的互动。除了电子对抗,受到攻击的战斗机极力用速度和机动性甩脱追击的导弹,导弹则极力用更加强大的速度和机动性不让战斗机逃脱。现代空空导弹的能量优势显著,战斗机单靠机动已经不大可能甩掉导弹了。但高机动过载对导弹的气动控制和弹体是很高的要求。为了降低重量和成本,导弹在设计上没有很多余量,这和飞机的破损安全要求完全不一样。换句话说,对于高机动追踪中的导弹,激光武器哪怕制造不大的弹体结构破坏,就可能使得过载超过剩余结构强度而造成解体;或者在气动舵面或者燃气舵面制造足够的破坏,导致气动上失去平衡而造成失控。因此,彻底击毁导弹并不必要。这一点与弹道导弹或者反舰导弹的拦截很不一样。弹道导弹的目标是固定的,不彻底击毁目标,破损的弹体(加上剩余火箭燃料)和完好的战斗部依然可能对目标造成足够的损坏。军舰虽然是移动的,但相对于反舰导弹的速度来说速度太低,和固定不动的目标也差不多了,有同样的问题。但机动的飞机不一样,空空导弹对战斗机的速度优势不超过2~3:1,机动性优势不超过3~4:1,这还是忽略了战斗机可以保持能量而导弹的能量在短暂的动力段后就是一路下降这一事实。
