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 2019年美军激光武器技术发展报告
  完成日期: 2019年6月30日 ; 总字数: 13万 ; 价格(元): 1.3万
 

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第一章 国防部直属机构激光武器技术发展综合分析... 1

一、国防部定向能武器发展的政策及预算... 1

(一)国会及国防部激光武器相关政策... 1

1.《国防授权法案》要求国防部制定定向能战略规划... 1

2.国会发布年度舰载激光武器报告... 2

3.2019导弹防御评估报告》关注激光武器摧毁助推段导弹... 3

4.国防部要求发展激光武器,拦截高超声速武器和无人机蜂群... 3

(二)军种相关政策... 3

(三)国防部定向能武器预算... 4

1.曾经在2011年至2013年逐年减少预算... 4

2.国防部计划未来5年在定向能武器领域投入34亿美元... 4

二、导弹防御局空基“低功率激光演示器”及天基激光武器... 5

(一)以取消的“机载激光武器”为基础提出新的定向能项目... 5

1.“机载激光武器”(ABL)项目基本情况... 5

2.ABL采办项目终止... 6

3.封存机载激光试验台”(ALTB... 7

4.立即启动新的“定向能研究”(DER)项目... 7

(二)“低功率激光演示器”(LPLD)项目的目标及地位... 8

1.主要目标:填补美国弹道导弹助推段及高超声速导弹拦截能力空白... 8

2.是导弹防御局诸多激光项目之一,也是其唯一助推段相关项目... 8

3.是真实作战系统的前期研究项目... 9

4.未来将融入导弹防御体系,提高导弹防御体系整体效能... 9

5.将与宙斯盾系统集成,用于水面战和导弹防御等用途... 9

(三)高空无人机激光助推段反导的优势及主要难点... 10

1.助推段导弹飞行速度低,也未释放诱饵,还可打击助推器“软”目标,是理想的拦截时间段     10

2.高空低速飞行将解决ABL项目暴露的抖动问题... 11

3.无人机无需休整,能连续数天飞行执行作战任务... 11

4.也将能够用于打击其他目标... 11

5.主要难点在于拦截时间短和距离目标近,自身可能被击落... 11

(四)技术需求及军方需求... 12

1.最大需求高达数百千瓦至兆瓦级... 12

2.功率密度要求达到2千克/千瓦... 13

3.发布军方项目需求... 14

4.军方高空长航时无人机技术需求... 14

(五)现有技术基础... 15

1.无人系统和定向能两大关键技术5年内趋向成熟... 15

2.现有无人机技术基础... 15

3.高能激光器技术基础:二极管泵浦碱金属激光器有前景... 15

(六)主要研究进展... 16

1.采用增量式途径... 16

2.划分为概念设计及3个阶段进行发展... 17

3.已完成概念设计阶段... 17

4.3家公司正在执行第1阶段研发合同... 18

5.后续将开展第2及第3阶段研制工作... 19

(七)可能部署上千套天基激光武器... 19

1.主要用于击落敌方从发射井发射的处于上升段的导弹... 19

2.并非应对高超声速武器的最佳手段... 20

3.面临技术难题... 20

4.面临成本及有效性的争议问题... 20

(八)导弹防御局定向能研究项目预算... 21

三、高能激光武器联合技术办公室激光武器研制项目... 22

(一)“联合高功率固体激光器”(JHPSSL)项目... 22

1.简要发展历程... 22

2.第三阶段使高能固体激光器功率达100千瓦级... 23

3.实现105千瓦光束输出... 23

(二)“耐用电子激光器倡议”(RELI)项目... 24

1.项目目标... 24

2.诺•格公司高能固态激光器... 24

3.洛•马公司光纤固体激光器功率正在从60提升至120千瓦... 25

4.波音公司薄盘激光器... 26

四、DARPA激光武器研制项目... 27

(一)“高能液体激光区域防御系统”项目... 27

1.处于研发的第四阶段... 27

2.完成光束质量和输出功率的测量... 28

3.技术参数及特点... 28

4.进入样机外场射击试验阶段... 29

5.可能配装B-1B AC-130、“捕食者”C等平台... 30

(二)“神剑”激光武器项目... 30

1.以应用于空军隐身战斗机为主要目的... 30

2.成功测试“神剑”激光器样机... 30

3.样机验证了“近乎完美”的大气扰动补偿... 31

(三)“持久”项目... 31

1.来源于“神剑”激光武器项目... 32

2.主要进展... 32

3.侧重于小型化技术... 32

(四)“高效超紧凑激光集成设备”(EUCLID)项目... 33

第二章 海军舰载激光武器发展... 34

一、舰载激光的定义、优势、局限性及功率能级... 34

(一)舰载激光的定义... 35

(二)美国国会及美国海军对舰载激光的认识... 36

(三)舰载激光的潜在优势... 36

1.每次发射的边际成本低... 37

2.庞大的弹仓容量... 37

3.快速的交战时间... 38

4.具备对抗强机动空中目标的能力... 38

5.以精确打击降低港口地区的附带损害... 38

6.具备其他作战功能... 38

(四)舰载激光的技术局限性... 39

1.视距交战的限制... 39

2.大气吸收、散射和波动... 39

3.热晕... 40

4.饱和进攻... 40

5.敌对目标采用加固或其他对策措施... 41

6.具有对航天飞船或卫星造成附带损害的风险... 41

(五)舰载激光攻击的潜在目标... 41

二、海军舰载激光武器技术发展概况... 42

(一)在研舰载激光器均为电力驱动“固态激光器”(SSLs... 42

(二)“固态激光器”已上舰在海上进行实战试验... 43

(三)摧毁目标所需的激光功率能级及光束质量需求... 43

1.摧毁不同类别目标所需的激光功率能级... 43

2.“光束质量”要求... 44

(四)舰艇与激光武器集成的需求... 45

1.现有舰艇无法为大功率激光武器提供电力及空间支持... 45

2.未来舰艇安装激光器受到严重制约... 45

3.未来舰艇设计需求... 45

三、三类早期舰载激光武器项目及三类激光技术对比分析... 46

(一)光纤固体激光器项目及技术——“激光武器系统LaWS... 46

1.“激光武器系统LaWS)概况... 46

2.海军对LaWS激光武器测试的详细描述... 49

3.LaWS系统技术描述... 50

4.将在波特兰号上测试LaWS系统的升级版高能激光武器... 52

5.“战术激光系统TLS)项目... 53

(二)板条固体激光器项目及技术——“海上激光器演示MLD... 54

1.MLD系统研制及测试进展... 54

2.MLD系统技术描述... 55

(三)自由电子激光器项目及技术... 56

(四)三类激光器技术对比分析... 57

1.激光武器是否值得研究与动能武器的能力相关... 57

2.光纤激光技术的优缺点... 57

3.板条固体激光技术的优缺点... 58

4.自由电子激光技术的优缺点分析... 59

四、当前重点激光武器计划:“海军激光武器系统族”... 59

(一)“海军激光武器系统族”(NLFoS)的构成... 59

(二)150千瓦“固态激光器技术成熟”(SSL-TM... 60

1.项目概况... 60

2.“激光武器系统验证机”(LWSD)是SSL-TM项目的一部分... 61

3.采用光纤激光器技术方案... 62

4.LWSD项目的三个阶段... 62

5.LWSD的装备与部署... 63

6.2019年的最新进展... 63

(三)60千瓦高能激光器与集成监视的光学炫目器”(HELIOS... 64

1.顶层需求及3个增量发展计划... 64

2.增量1系统的主要构成及具体解决方案... 65

3.洛·马公司获得1.5亿美元增量1合同... 65

4.增量1统具备三重关键功能... 66

5.计划2021年在驱逐舰是安装高能战术激光武器... 67

6. 面临的主要问题... 67

7.HELIOS项目预算... 68

(四)“海军光学致眩阻截系统”(ODIN... 69

(五)加固高能激光器”及“高能激光器对抗反舰巡航导弹项目. 69

五、海军发展舰载激光武器的主要举措... 70

(一)成立海军定向能指导组... 70

(二)制定定向能路线图... 70

1.确定驱逐舰和濒海战舰为优先候选平台... 71

2.在“庞塞”号上试验LaWs系统... 71

3.将在“波特兰”号上试验SSL-TM系统... 71

(三)持续投入研发资金... 71

1.PE 0602114N项目资金... 72

2.PE 0603114N项目资金... 72

3.PE 0603925N项目资金... 72

4.在不同财年项目资金变动较大... 72

5.预算与决算之间的资金量变动较大... 73

(四)国会指导激光器的研制及其与新型舰艇的集成... 73

(五)海军舰载激光总体设想... 74

(六)未解决的四类技术挑战... 75

第三章 空军激光武器技术发展... 76

一、发展历程及固体激光器技术现状... 76

(一)兆瓦级化学氧碘激光器阶段——“机载激光武器”(ABL... 76

(二)百千瓦级化学氧碘激光器阶段——“先进战术激光器”(ATL... 77

1.概况... 77

2.完成地面测试... 77

3.成功验证从空中攻击地面固定及机动目标的能力... 78

4.面临的技术挑战... 78

5.项目已经停止... 79

(三)进入固体激光器发展阶段... 79

(四)固体激光器技术现状... 80

1.“联合高能固体激光器JHPSSL)项目实现105千瓦输出... 80

2.光纤固体激光器功率正在从60千瓦提升至120千瓦... 80

3.“高能液态区域防御系统”(HELLADS)项目已经交付150千瓦固体激光器... 81

4.薄圆盘激光器将配装AC-130进行演示验证... 81

二、机载激光武器发展目标、发展计划、发展项目及发展策略... 81

(一)发展目标:激光武器最终装备于战斗机而非轰炸机... 81

(二)三阶段发展计划... 82

(三)两大激光武器项目:“盾”和DLWS项目... 83

1.“盾”先进技术演示... 83

2.“激光武器系统演示器”(DLWS... 83

3. 空军研究实验室将逐步满足空军特种作战司令部技术需求... 84

(四)主要机载激光武器应用项目... 84

1.AC-130武装运输机、B-1B战略轰炸机机载激光器计划... 84

2.B-52轰炸机、C-130C-17运输机等大型平台激光武器计划... 85

3.F-15F-35A、第六代战斗机机载激光武器计划... 85

4.KC-135F-35B、直升机、旋翼机机载激光武器计划... 85

5.U-2侦察机机载激光武器计划... 86

6.无人机激光武器计划... 86

(五)发展策略... 87

1.先运输机后战斗机的策略... 87

2.先地面试验后空中试验... 88

(六)近期试验... 88

三、机载激光武器的优势、用途、技术难点及技术需求... 88

(一)关键优势... 89

1.不产生爆炸情况下无声息摧毁来袭导弹或敌目标... 89

2.低成本和深度弹舱,凭1加仑航空燃料可射击上千次... 89

3.能在瞬间摧毁高速目标... 90

4.更精确,毁伤效果可控,可实现多种等级毁伤效果... 90

(二)主要战场用途... 90

1.用于执行反恐作战... 91

2.用于执行攻击功能... 91

3.用于执行拦截导弹等防护功能... 91

4.有空战、对地攻击等广泛用途... 92

5.分布式搭载于多架无人机,应用于无人空地精确打击... 92

(三)主要技术难点... 93

1.功率-体积/重量比问题... 93

2.大气扰动补偿问题... 93

3.波束控制问题... 94

(四)机载激光武器的技术需求... 94

四、主要项目之一:“自防护高能激光器演示样机”项目... 95

(一)概况... 95

1.项目目标及进度安排... 95

2.由三个子项目构成... 96

3.相继授出“盾”项目各分系统研制合同... 96

4. 两阶段实施方案... 97

(二)主要技术进展与技术难点... 97

1.分系统已经通过初始设计评审. 97

2.成功完成重要的地面试验... 98

3.即将进行首次飞行测试... 98

4.技术难点... 98

(三)核心分系统:高能激光器由洛•马公司负责研制... 99

1.空军“盾”项目高能激光武器需求... 99

2.洛•马公司获得“盾”高能激光器研制合同... 100

3.可能应用于F-15F-16与第五代F-22F-35战斗机... 100

4.多家公司竞争高能激光器的研制... 100

(四)激光束控制分系统:洛•格公司负责研制... 101

1.空军需求... 101

2.研制合同及研制进度安排... 101

3.光束控制系统的主要功能... 102

4.多家公司参与激光束控制技术的开发... 102

(五)激光束控制分系统:洛•马公司“航空自适应/航空光束控制台”(ABC)接近于研制成     103

1.激光可借助转塔穿越紊流,从而攻击战机后方的敌机或导弹... 103

2.获得ABC项目第三阶段研发合同... 103

3.已完成60次飞行测试... 104

4.验证ABC转塔可为机载激光武器提供全向覆盖... 104

5.测试单元构造及技术原理... 105

(六)激光吊舱分系统:波音公司承... 106

(七)与“盾”并行执行KC-135机载激光武器项目... 106

五、主要项目之二:AC-130机载激光器计划... 107

(一)AC-130上增挂激光武器的进度安排... 107

(二)将同时用于执行防御与攻击任务... 107

(三)已开始测试AC-130激光武器概念... 107

(四)技术总体成熟,将配装固态盘形激光武器进行演示... 108

(五)可能在34AC-130左侧布置激光武器... 109

第四章 陆军激光武器技术发展... 110

一、项目发展概况... 110

(一)主要发展项目... 110

1.目标100千瓦级陆军“高能激光器移动试验卡车”项目... 110

2.目标50瓦级陆军“移动高能激光器”... 111

3.目标30千瓦级海军陆战队“移动中的定向能”系统... 111

4.直升机机载激光武器项目... 111

(二)近年来陆军相关激光武器测试概况... 111

(三)阶段发展目标... 112

1.降低重量,提高精度和功率,从拦截无人机拓展至拦截炮弹等集群目标... 113

2.计划2021年装备50100千瓦功率的大功率车载激光武器... 113

3.计划2030年将激光武器集成到综合性武器之中... 114

4.考虑为旋翼机引入激光武器... 114

(四)预期经费投入... 114

(五)地面激光武器项目具有比其他军种项目更复杂的特点... 114

1.研究主体多... 115

2.项目庞杂多元... 115

3.陆军激光武器作战环境更加复杂... 115

4.联合项目多... 115

二、激光武器技术... 115

(一)光纤激光器技术... 116

1.光纤激光技术趋向成熟... 116

2.“光谱波束组合”光纤激光技术... 116

3.柔性光学纤维技术... 117

4.模块化光纤激光技术... 118

(二)固体激光器技术... 118

三、洛马公司“雅典娜”激光武器及“高能激光器战术车辆演示器    119

(一)演示系统:“雅典娜”(ATHENA)激光武器原型机... 119

1.主要目的:用于演示未来技术,进而研发实战激光武器... 119

2.系统构成... 120

3.已开发并为车辆配装60千瓦激光器模块... 120

4.主要在白沙导弹靶场演示了30千瓦激光器... 121

5.技术特点:是首部采用模块化结构的激光器... 122

6.后续研究计划:将功率从60千瓦提高到120千瓦... 123

(二)中型实战系统:高能激光器战术车辆演示器”(HEL TVD... 124

1.项目目标:2022年实现100kW激光武器和中型战术卡车的集成... 124

2.前期技术竞争... 124

3.洛·马公司团队赢得研制合同... 125

4.系统构成... 125

四、波音公司激光武器项目及其技术... 127

(一)重型实战系统:陆军“高能激光机动演示”(HEL MD)系统... 128

1.主要构造与作战流程... 128

2.成功演示能有效捕获、跟踪和应对多种目标... 128

3.成功演示在雨雾天气下摧毁目标... 129

4.2016年演示反无人机能力... 129

5.将从60千瓦升级至100千瓦... 129

(二)海军陆战队“紧凑型激光武器系统”(CLWS... 130

1.内部结构构造及战术技术指标... 130

2.在历次演示中击落无人机... 131

3.主要战场用途... 131

(三)重型实战系统:“高能激光器技术演示”(HEL TD... 131

1.处于研制的第二阶段... 132

2.项目构成... 133

3.雷达传感器模块... 133

4.高能固体薄盘激光器... 133

5.供能及系统热管理模块... 134

6.BMC4I模块... 134

五、雷声公司激光武器项目及其技术... 134

(一)反无人机激光武器系统总体技术水平... 134

(二 )“阿帕奇”武装直升机机载高能激光武器项目... 135

1.项目概况... 135

2.武装直升机首次成功试射机载高能激光武器... 135

3.验证的主要能力及技术... 136

(三)海军陆战队“移动中的定向能”车载激光武器系统... 136

1.来源于海军“陆基防空定向能”(GBAD)项目... 136

2.主要研制计划... 137

3. 目前出于项目的第三阶段... 137

4. 预计2022年采用激光武器+“毒刺”导弹组合... 138

5.主要技术部件及技术挑战... 138

6.作战实验... 139

六、诺格公司激光武器项目及其技术... 140

(一)国防部“联合高功率固体激光器”(JHPSSL)项目... 140

1.简要发展历程... 140

2.第三阶段使高能固体激光器功率达100千瓦级... 141

(二)参与“高能激光器技术演示”(HEL TD)项目竞争... 141

(三)国防部“耐用电子激光器倡议”(RELI)项目... 142

 

 


美军激光武器技术发展报告(2019年版)

美国防部把开发激光武器在各种平台上的应用作为一项重大优先任务。美国导弹防御局、DARPA、各军种均在积极发展激光武器,包括天基激光、高空长航时无人机激光,以及空基机载、海基舰载和陆基车载激光武器。激光武器的研发近年来取得突破性进展,激光武器进入战场近在眼前,光速交战正在从科幻走向现实。激光武器具有无声攻击、光速打击、成本低、深度弹仓、威力可调整等诸多优势,对军方有很大吸引力。2021年是美军进行激光武器演示的重要时间节点。本报告共四章,分别深入分析了美国国防部直属机构、海军、空军、陆军激光武器项目。

第一章 国防部直属机构激光武器技术发展综合分析

美国国防部直属机构在激光武器的发展中承担比军种更为关键的职责。导弹防御局正在发展空基和天基激光武器,研发高空无人机激光弹道导弹助推段拦截系统。国防高能激光武器联合技术办公室、DARPA长期主持激光武器系统的心脏——高能激光器的技术研发。在项目技术达到一定成熟度后,开始与其他军种合作进行激光武器的现场演示,或者直接移交军种进行进一步的研发。

本章介绍了国防部激光武器研发相关政策,介绍了导弹防御局激光武器项目的目标与定位、优势及难点、技术需求与军方需求、现有技术基础、研究进展,介绍了高能激光武器联合技术办公室JHPSSLRELI高能激光器研制项目,以及DARPA“神剑”、“持久”、HELLADSEUCLID等高能激光器技术研发项目。



(... ...下文略,全文约13万字)