激光武器1

MIRACL DF 2200kW
化学激光器
ABL COIL ~ 1000kW
激光武器基本硬件之二：
光束定向器
构 成：激光束发射系统、跟瞄系统。 主要指标：发射系统的口径、跟踪速度和跟瞄精度。
一、激光武器的结构与特点 二、激光武器的发展动态 三、激光武器的关键技术 四、激光武器的作战方式
激光武器的发展动态
• 空军也即将部署具有在120公里外摧毁助推 段导弹能力的机载激光武器； • 美国的高功率微波技术已达到武器级水平。 据报道，美国人在科索沃战争中就试用了微波 武器； • 俄罗斯也有很高的激光武器、超高频武器、 等离子体武器技术水平，尤其是其激光束质量 控制和激光大气传输技术处于世界领先水平。 • 1993年，俄军方公开宣布其拥有了等离子体 武器，并声称它是导弹的克星。
舰载、机载、星载。
4、用途：战术、战略
5、输出方式：连续式、脉冲式
一、低能激光武器（激光轻武器、单兵激光武器） A）激光手枪
第一支激光手枪是用红宝石激光器制成的
用途：可在几米内烧毁衣服、皮肤且无声 响。 也可使人在不知不觉中致盲，近距离内引爆， 破坏敌方夜视仪、测距仪等光电传感器。 B）激光枪
电 源
可在更远距离内使人致盲引爆。 破坏敌方夜视仪、测距仪等光 用途： 电传感器且无声响、效益高。
现状：1978年就制造出来了第一支激光枪。 美国研制的 AN/PLQ-5激光对抗 装置，安装在M16A2 步枪上，总重11.6Kg ，电池包重7.6Kg， 可供了射3000次电力 海湾战争中已将其 布置在战场上。据称 可破坏2Kg外敌方光 学传感器，对人当然 美国洛克希德.桑德斯公司 开发的AN/PLQ--5激光对抗 可起到致盲作用。 装置。在海湾战争中亮相。
激光武器
激光武器是指利用激光束直接对 目标实施攻击和杀伤的定向能武器. 激光武器的科研要增加一点力量， 将来的全面战争可能是激光时代，在 激光方面早点有点成就，有利于我们 的防御战略。要集中力量，花点本钱 搞。 ---邓小平
激光武器分类：
1、能量高低：激光炮，激光轻武器
2、激光器的种类： 3、位置或运载工具：陆基、车载、
SeaLite光束定向器 主镜直径1.8米
白沙靶场打导弹试验
美国为以色列研制的THEL“鹦鹉螺”
激光功率 40万瓦
主镜直径 0.7米
2000.6.6. 鹦鹉螺THEL打靶试验情况
光束 发射
主动 照明
安全 隔仓
照明 激光
高能 激光
B747-400
光束 控制
作战 光束 控制 发射
机载激光武器 (ABL)
ABL
预计2007年部署第一架激光飞机，美国空军计 划建立一支由7架作战攻击型激光飞机组成的机队， 该队具有对单个战区提供弹道导弹防御的能力。
ABL试验
2002年7月19日在美堪萨 斯州西部沙漠进行了ABL 飞机的首次试飞。试飞 持续了2个小时，目的是 看结构大改造后的飞机 是否能正常飞行。试验 时未发射激光。据说激 光发射装置要在今年晚 些时候才能完成安装。
世界各国竞相发展激光武器，美、俄、 英、法、德、日等均投入巨资研制。
目前国外主要激光武器研究项目有：
空基：ALL—ATL—ABL(美) 陆基：TSL — MIRACL — THEL/ACTD(美) HELEX(德) 天基： SBL (美)
美国在白沙靶场的高能激光试验设施
MIRACL氟化氘激光器 输出功率220万瓦
例如舰载激光武器，可选 3.8m 的连 续波DF化学激光器。
又如陆地战场用，由于烟尘微粒Mie散射 严重，可选 10.6m 的连续波CO2气动 激光器。
硬破坏要求q大
P q 2 a
a 2L
a 要求跟瞄精度高。
软破坏 q 不必大，可用大光斑，以降低对 跟瞄精度的要求。
1.激光器件
主要参数 输出功率P,光束质量 P >100kW为武器级， 3 元件热变形引起光束波前畸变
2.捕获与识别
微波雷达引导 螺旋扫描
点目标粗跟踪 诱饵的识别
3.跟瞄发射
主要参数 主镜直径， 跟瞄精度 跟踪角误差
a a 0 2L L 战术武器 D 1m, 为 1 ~ 10rad 级
伪相位共轭
E1 非线性 E3 E4 介质
E2
四波混频相位共轭 E3：输入光 E1，E2：泵浦光 E4：输出光
非线性相位共轭技术用作实时自适应光学的 概念设计
5.破坏机理
硬破坏与软破坏
对金属结构的硬破坏。
对传感器组件（整流罩、光学元件、传感
器）的软破坏。
金属的软化 应力
应力 塑性区
T
激光武器在反巡航弹和战术导弹火箭中的作用
近十年来，局部战争的特点之一：
大量使用巡航导弹、战术导弹和制导火箭。
其共同特点是目标小、难以发现和高速机动。
拦截巡航导弹、战术导弹和火箭弹等 中低空来袭的高速、机动小目标。
反空袭、反导
微波雷达
光束定向器 照明、捕获、识 别、瞄准、跟踪 跟瞄锁定状态 大气参数数据 破坏机理数据
拦截器识别出战斗部和诱饵
美 总 统 小 布 什宣布退出反 导条约，加速 NMD （ 导 弹 防御计划）进 程
拦截导弹战斗部
激光武器在反空袭作战中的作用
现代空袭战——敌对我威胁的特点：
远程偷袭防区外投放； 超低空、机动突防；大量使用精导武器。
这些特点都有赖于大量使用光电传感器。
攻击敌机光电告警、指示和火控系统； 攻击激光、电视制导炸弹导弹和其它精确制 导弹药的传感器。
1982年开始研制，1990 年1--3月在野外试验成 功，海湾战争中装配在 美军第七步兵师，参加 了“沙漠盾牌”和“沙漠 风暴”作战。
二、高能激光器 • 核武器作为大规模杀伤性武器，一般不能 作为战术武器轻易使用，其威慑作用必然大打 折扣； • 定向能武器必将很快地出现在历史的舞台， 作为攻防“杀手锏”而发挥其巨大的威慑作用， 一场定向能武器革命在静悄悄地在技术先进的 国家进行； • 定向能武器目前主要指激光武器、微波武 器和粒子束武器。前两种武器工程化技术的研 究步伐很快，已接近实用。
一、激光武器的结构与特点 二、激光武器的发展动态 三、激光武器的关键技术 四、激光武器的作战方式
高技术战争中的导弹与反导弹
美 总 统 小 布 什宣布退出反 导条约，加速 NMD （ 导 弹 防御计划）进 程
预警卫星(DSP)和早期预警雷达探测
和跟踪到穿出云层的导弹
美 总 统 小 布 什宣布退出反 导条约，加速 NMD （ 导 弹 防御计划）进 程
激光波长位于大气窗口内
光束扩展
a ad at a j
2 2 2
2
a d L
at 2.01
1 / 5
a d ——衍射对a的贡献 at ——大气湍流对a的贡献 a j ——抖动对a的贡献
Cn ——大气湍流折射率结构
常数
Cn L
6/5 8/5
热晕
极强激光射击迎头目标时，加热大气，引起非 线性效应。
高分辨地基雷达(X波段雷达)捕获和
跟踪到导弹战斗部和诱饵的位置坐标
美 总 统 小 布 什宣布退出反 导条约，加速 NMD （ 导 弹 防御计划）进 程
根据雷达数据发射地基拦截器
美 总 统 小 布 什宣布退出反 导条约，加速 NMD （ 导 弹 防御计划）进 程
根据雷达数据和自身传感器，地基
光束定向器成本～D 3 ，主镜不宜过大。
a ad at a j
2 2 2
2
a d L, 1.22

D
at 2.01
1 / 5
Cn
6/5 8/5
L
a
at ad
O
L
一定小。
D a d 但由于at 的影响， a 不
采用自适应光学补偿后， t ，D 可以相 a 应加大。
激光器
光束定向器
作战指挥系统
激光的特点
单色性好；相干性好； 方向性强。 亮 度 高
激光武器的特点 速度快、精度高； 作战效能高、效费比高； 抗干扰。
以光速射击，对战术目标无需计算提前量， 响应速度快。 目标 提前点
破坏目标需要能量沉积时间，对跟瞄精度要 求高。
激光武器基本硬件之一：
DF化学激光器 P=5～10MW, D=8m 作用距离 4000-12000km
美国研制中的天基高能化学激光武器(SBL)
SBL (天基激光武器)
主要用途： 在助推段摧 毁飞出稠密 大气层的弹 道导弹
近期发展： 定于2013演 示用激光武 器样机上天
一、激光武器的结构与特点 二、激光武器的发展动态 三、激光武器的关键技术 四、激光武器的作战方式
屈服限
弹性区
应力
O
应变
软化时，不发生相变，破坏阈值低。
玻璃钢的碳化 微波制导导弹的整流罩碳化后，将影响 微波传输。
红外传感器的破坏
红外传感器位于光学系统后焦平面上， 易遭破坏，破坏阈值很低。
一般在光学系统的通带范围内。
6.总体技术
从适用性（能源、破坏机理、大气传输） 和风险性（技术成熟程度）选择。
• 美国为了保持其军事优势，对定向能武器装 备的研制给予了高度重视，取得了很大的进展；
• 1989年美国用中红外化学激光武器击落了一 枚高速飞行的导弹；
• 1997年10月17日，美国进行了激光摧毁在轨 卫星的试验，表明其战略激光武器已具实战能力；
• 美国的战术激光武器也发展很快，陆军已于 1995年部署了激光致盲武器； • 海军的高能激光武器也将进行舰载试验；
பைடு நூலகம் 一）、激光武器的结构与特点
二）、激光武器的发展动态 三）、激光武器的关键技术 四）、激光武器的作战方式
激光武器结构与特点
传说公元前212年，希腊科学家阿基米德在Syracuse战 场，用盾牌聚日光，烧毁罗马入侵战船。
二战期间，德国曾试验利用电弧灯强光源，使远距离目 标燃烧、爆炸。但结果仅杀伤10米外的兔子。
1960年，首台激光器问世。激光的亮度极高，使得光作 为武器的幻想得以实现。
激光武器是利用激光束的能量攻击杀 伤目标的一种定向能武器。
激光武器的结构
光束定向器 发射系统 跟瞄系统
大气 目标
激光器
两大硬件
激光器 光束定向器
四项关键单元技术 激光器件 跟瞄发射 大气传输 破坏机理
激光武器的结构
激光武器在反卫星中的作用
激光器
主要指标：
输出功率 波长 光束质量 武器化程度
可能用于激光武器的激光器:
钇铝石榴石激光器(Nd3+:YAG) 气动CO2激光器(GDL) 化学激光器(CL) 二极管泵浦激光器(DPL) 自由电子激光器(FEL)
Avco ERL 135kW
气动CO2激光器
ALL 380kW
T n 导致光斑变形，光心漂移。
自适应光学补偿
大气传输引起光束波前畸变，可用变形镜补偿。
无大气
有湍流
补偿后
变形镜
反射镜
驱动器
光束净化
激光器中的波前畸变，也可用类似方法补偿。
相位共轭镜
普 通 反 射 镜
SBS相位共轭
四波混频相位共轭
光折变相位共轭
相 位 共 轭 镜
2a
复合轴系统 普通大型光电跟踪设备的精度在 10 2 rad 级。 光速定向器的跟瞄精度，要提高一个多数量级， 需用复合轴系统。 精跟踪 －
速度回路 回路补偿
+
粗跟踪
回路补偿 速度回路
目标
+
－
精跟踪 用高速倾斜镜精密调整光束方向
驱动器
（电致伸缩）
4.大气传输
大气衰减
P q 2 a
激光发射 点火 自动化 指 挥
交战过程
反空袭、反导
微波雷达
光束定向器 照明、捕获、识 别、瞄准、跟踪 跟瞄锁定状态 大气参数数据 破坏机理数据
激光发射 点火 自动化 指 挥
交战过程
高技术战争中的卫星与反卫星
1991年海湾战争中，美国为首的多国部队 首次全面使用卫星支援作战。
1997 年 10 月 ， 美 国 用 激 光 辐 照 MSTI-3 卫 星——世界上首次激光反卫星试验。
C）激光致盲器 发射一较强激光， 烧坏敌人眼睛， 使之致盲的武器
呀！我的眼看 不见了！
激光致盲器是目前 真正进入实用阶段 的激光武器。
“魟鱼”激光致盲武器 激光弦目描准具（英国） 是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间 安装在“竞技神”号战舰上，不料实战中效果良 好，造成3架阿根廷飞机失事。所有这一切均是保 密的。直致1989年英军舰“考文垂”号上因帆布 未盖好才被记者拍下照片，1990年公布于世。