高能激光武器的现状与未来.docx

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高能激光武器的现状与未来

物理学与人类文明发展

论文名称：

高能激光武器的发展与未来导师：

戴长建

学号：

20115292

姓名：

王晓鹏

专业班级：

电科二班

激光武器在现代战争中发挥越来越重要的作用，高能激光武器虽然尚未大规模投入应用,但是呈现出蓬勃发展的态势,一旦投入到大规模应用势必改变现有的作战样式,对各国产生不可估量的影响。

本文论述了现阶段激光武器毁伤机理，介绍了各国高能激光发展现状和未来发展趋势.

1960年梅曼等人制成第一台红宝石激光器，从此人们就希望把光制成武器。

在乔治·卢卡斯的著名科幻电影《星球大战》中便有激光剑的设想，不过这种设想在今天看来仍然遥不可及。

激光剑虽然尚不能实现，但激光武器却早已成为各国科研人员的重要研究方向.

激光武器的特点

Ⅰ高速度，激光以光速进行传输，从激光器出口到目标的时间可以不计，争取了作战时间

Ⅱ反应灵敏，激光器射出的光束质量近于零，可在短时间内对不同方向的来袭目标进行打击

Ⅲ命中精度高，激光武器是将能量汇聚成很细的光束准确的对准某一方向射出

Ⅳ杀伤力可控，可通过调整和控制激光武器发射激光束的时间或功率以及射击距离来对不同目标分别实现非杀伤性警告，功能性损失，结构性破坏

Ⅴ抗电子干扰能力强，激光武器射出的是激光束，现有的电子干扰手段对其不起作用.

激光武器分类

低能：

激光致盲武器

激光主动拒止武器

高能：

波长在1.06~10.6微米

输出功率1~10兆瓦

激光致盲武器等低能武器专门针对人眼,会造成人眼永久性失明,而遭到世界人权组织极力反对,把该武器化为不人道武器之列

一、毁伤机理

第一：

热作用破坏，只要激光功率足够高，被激光照射的目标物体局部会瞬间汽化，当持续汽化很强烈时，材料蒸汽高速喷出，同时将部分凝聚态颗粒或液滴一起冲刷出来，从而造成凹陷甚至穿孔

第二：

力学破坏，蒸汽高速喷出时，对目标物体会产生强大的反冲作用，这使得在目标物体内部形成激波，激波传到目标物体的背面，产生强大的反射。

外表面的激光与背面的激光对目标物体形成前后夹击，使目标物体变形破裂。

所以即使没被烧蚀摧毁，也会因为受力学破坏而严重影响其技术性能

第三：

辐射破坏：

当激光照射到目标物体表面时，被汽化的物质会被电离成等离子体云，等离子体云辐射出紫外线和X射线，对目标物体造成损伤

二、各国高能激光武器现状分析

（一）美国高能激光武器

美国作为冷战后唯一的超级大国，在其强大的科研体系和先进的工程制造业基础支撑下，引领着激光武器技术发展的方向为激光武器军事应用做出了开拓性的工作。

其在研激光武器项目数量甚至超过其他国家所有之和

空基激光武器实验室（ALL）计划,1976年，美国空军启动了ALL项目，以此为研究空基激光武器的相关技术的实验平台，最初选用的高能激光器为二氧化碳激光器。

1981年，美国空军在波音NKC-135运输机上安装了一台二氧化碳激光器，激光束功率380千瓦，持续时间5秒。

1981-1983年，ALL进行了多次打靶实验，成功击穿了BQM-34型无人靶机，并成功摧毁了AIM-9B“响尾蛇”空空导弹的导引头。

1983年，ALL项目下的400千瓦二氧化碳激光器成功拦截了5枚“响尾蛇”导弹，使其制导系统失效，导弹全部偏离了预定方向。

报道称，ALL有能力产生持续8秒的456千瓦激光束。

但是二氧化碳激光器体积大，安装使用和维护非常不方便，当时所能达到的功率较低、有效拦截距离不足5km，且没有适当的作战需求，于是ALL项目于1984年停止

高功率化学氧碘激光器（COIL）

COIL系统由六个模块组成，每个模块与一辆SUV大小相当，重达6500磅（约3000kg）

特点：

①将化学能直接转换成激光

②输出的激光波长丰富

③高功率、高能量激光输出

虽然ABL试验取得了一定的成功，但一直以来ABL就面临资金和技术两方面的挑战。

美国国会总审计局认为ABL面临7项技术难题：

◎激光器技术

◎导弹跟踪技术

◎大气补偿技术

◎传输光学器件技术

◎光学镀膜技术

◎抖动控制技术

◎高能激光束管理技术

虽然ABL项目受到质疑，但其各种基础激光技术的研制工作丝毫没有受到影响，相关研究仍在继续进行。

2009年8月，YAL-1用低功率的大气补偿激光器模拟攻击了一枚助推段的弹道导弹。

2010财年，美国国防部划拨了1亿美元预算经费给ABL，维持相关技术的进一步发展。

THEL项目由于激光束毁伤效果降低，且系统体积庞大，战场生存能力低，于2005年被美国陆军放弃。

这个项目放弃后，美军转而研制移动式战术高能激光武器（MTHEL）。

随后波音公司研制出¡°激光复仇者¡±，采用固体激光器和¡°悍马¡±地盘，机动能力强、系统体积小，更受美军方亲睞。

2009年5月，¡°激光复仇者¡±进行了移动激光武器系统的能力测试，击落了一架无人机，这标志着该系统取得重大进展

舰载激光武器

1977年，美国海军氟化氘兆瓦级中波段红外化学激光器（MIRACL）研制成功，MIRACL的光学谐振腔长9m，光束面积为324c㎡，连续输出功率为2.2MW，是美国最大的高功率激光器

¡°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

2010年5月，美国加利福尼亚州海军试验场的舰载激光器在战舰雷达系统控制下，成功摧毁了距离3.2km外，以480km/h速度飞行的无人机

固体激光器输出功率已达武器级（100千瓦）

比之传统化学激光器，固体激光器将走向小型化模块化和通用化，提高激光武器的的机动性和可靠性。

固体激光器功率超过100千瓦，已经对化学激光器的ATL项目构成了竞争压力

（二）俄罗斯高能激光武器

在美国启动ALL项目的同时，苏联也针锋相对的启动了类似的A-60项目，以期具备机载激光武器的能力。

A-60项目总共生产了两架样机，第一架于1981年首飞，另一架则在1991年。

A-60于美军的ALL最大的不同在于，其激光发射器在飞机的前段，而不是在飞机的背部上方。

A-60的激光具体型号不详，应为气体激光器

（三）中国高能激光武器

1963年12月16日，毛泽东在听取国务院副总理兼国家科学技术委员会主任聂荣臻汇报十年科学技术规划时强调指出：

¡°死光，要组织一批人专门去研究它。

要有一小批人吃了饭不做别的事，专门研究它。

没有成绩不要紧。

军事上除进攻武器外，要注意防御问题的研究，也许我们将来在作战中主要是防御。

进攻武器，比原子弹的数量我们比不赢人家。

战争历来都需要攻防两手，筑城、挖山洞都是防嘛。

随着上世纪80年代美国星战计划的登台，中国也在上世纪８0年代中期秘密地把研制高能激光武器上马，并为之投入了大量的资金、人力。

中国在高能激光器的研究陆续进行了二氧化碳激光器、中红外线化学激光和高能脉冲X射线激光等实验。

中国工程物理研究院（CAEP）、上海光机所在内的中国的好几家国防军工研究所企业的工程师，已经完成了针对¡°舰载激光炮¡±系统原型部件的试验，另外安徽光学精密机械研究所也提供了部分光学观瞄设备。

整个试验设备的总体积的大小和一辆江西五十铃大小类似。

这种大小的高能激光武器适合装配在大型军舰上，发射的超高能激光束

目前北京、上海、绵阳、安徽、长沙方面已根据总装的需求开始在进行战术防空及舰载激光炮的装备成型的高级工程发展阶段进行研究。

计划在2015年左右初步具备量产化据悉，2009年9月，在新疆天山某基地进行了实弹测试，在距离激光炮6～9千米之外成功拦截来袭的两枚81式122毫米火箭炮

三、激光武器未来的发展分析

目前的先进高能激光器已经较接近实战化应用，但仍有一些不足：

⏹目前的激光器体积仍然较大，系统集成度低，这使得搭载平台机动能力下降，战场生存能力大大降低目前很多激光器都是化学激光器，其使用的化学燃料都是剧毒物质，不易保存，且需要专门的后勤供应由于光线在空气中传播受空气透明度影响很大，所以激光武器在雨、雾等恶劣气象条件下使用会大大降低射程激光器透镜系统工艺复杂，价格昂贵

四、结论

一旦技术上的进步可以用于军事目的并且已经用于军事目的，它们便立刻几乎强制地，而且往往是违反指挥官的意志而引起作战方式上的改变甚至变革

恩格斯《反杜林论》人类的战争在经历了冷兵器战争时代、热兵器战争时代、机械化战争时代后，进入了信息化战争时代。

随着科技和工业水平的不断提高，如今在陆地、海洋、空中、外太空都出现了高能激光武器的身影。

激光武器这个以光速投射毁伤能力的新概念武器的大规模使用必将改变现有的战争模式,对世界的政治格局产生深远影响