美国高功率激光武器（美国机载激光武器系统）

美国研究、开发激光武器已有40多年的历史。与传统武器相比，激光武器具有快速、精确、不受电磁干扰、效费比高等独特优势，可能是"改变作战规则"的未来武器，因而倍受军事大国的青睐和重视。美国陆、海、空军均有自己的激光武器研制计划。与陆军和海军（对激光武器的重量和尺寸容忍度较高，主要是威力、精度、成本能满足需求）相比，空军机载激光武器系统研发难度最大，进展也最为艰难。

美国激光武器发展路线图

随着科技进步，兆瓦级二极管泵浦碱金属激光器（DPAL）和光纤合成激光器（FCL）能获得兆瓦级平均功率，光束质量好，系统电光转换效率很高（> 40%），非常低的系统重量和体积（最终可达到重量功率比为1kg/kW～2kg/kW），包括激光器及其光学系统的体积和重量比已显著减小，但储能和高效能量转化设备、高性能、小型化、大功率激光器在有限空间的良好散热、在平台机动时持续锁定、跟踪目标等方面距实战仍有较大差距。

目前，激光武器可摧毁1609m（1英里）处的战术导弹、炮弹、火箭弹、无人机、小型攻击艇、轻型装甲车、军用车辆等，已可以作为一种末段防御武器使用。

美国空军先后研发、测试了YAL-1A机载激光武器系统、"先进战术激光"（Advanced Tactical Laser，ATL）武器系统、"联合高能固体激光器"（JHPSSL）等。

"机载激光器"（ABL）

波音空间与通信（Boing Space & Communications）公司，洛克希德-马丁空间系统（Lockheed Martin Space Systems）公司，诺斯罗普-格鲁曼空间技术（Northrop Grumman Space Technology）公司——原TRW空间电子集团（TRW Space and Electronics Group）

YAL-1A机载激光武器系统作为导弹防御系统的一个组成部分，拟用于拦截处于助推段的弹道导弹。

由于拦截助推段的弹道导弹的时间窗口仅有1分钟～5分钟，因此只有采用机载激光武器系统才可能进行拦截，因此美国空军发展了"机载激光器"（ABL）——集成高功率激光器的B747-400F 大型客机，后发展了YAL-1A空中平台（其增加了机翼长度、加固了货舱舱门），机头非常特别——集成了一个大直径的球形激光转塔，历时14年，耗资53亿美元，最终因存在重大技术和战术缺陷而放弃。

2011年，因氧碘激光的射程短、技术复杂、维护困难、需消耗大量危险、高活性化学品（一次升空飞行作战要消耗20t）、废弃物多且毒性大、在12km～14km空中激光束稳定性差等问题，美国国防部终止了空军机载激光器计划。

机载激光器的主要战术技术参数：采用B747-400F大型客机作为机载激光器（ABL）的集成平台（图17-2），可在作战区域巡逻6h；部署2架即可维持所需的战斗效能。

系统包括14个分系统：

——兆瓦级氧碘激光器（含能源分系统等）；

——光学系统；

——激光发射转塔；

——千瓦级二氧化激光指示系统（BILL），用来指示目标，并测试当时当地的大气对激光的扭曲，并将扭曲的数据传给主控制计算机，修正杀伤激光系统地发射；

——超高灵敏度跟踪激光器（被动测距系统，ARS）的新型吊舱；

——多种主动、被动光电探测和跟踪设备构成的火控系统；

——由二氧化碳激光器、主动和被动传感器、光学系统、万向节和各种灵敏的电子装置组成。其功能是为任务处理器提供数据，而后者利用这些信息对敌方的弹道导弹进行跟踪，并对它们进行排序，以便由ABL系统中兆瓦级的化学氧碘激光器(COIL)实施攻击

这些数据将用来计算导弹的轨迹参数，比如估计导弹的发射点和预计弹着点，即使导弹不宜采用ABL进行攻击，也可以由弹道导弹防御系统的其它部分利用这些数据，在中段或末段攻击目标。跟踪照射激光器(TILL) 跟踪照射激光器是首台通过军用飞机机载飞行认证的二极管激发器：钇铝石榴石激光器。雷声空间与机载系统公司的TILL将与光束转换透镜结合起来，用于ABL的光束控制/火力控制系统的终端对终端试验。

——照射跟踪激光器（TILL）是光束控制/火力控制系统中一个完整的部分，用于发射高速、高能脉冲激光射向处于助推段的导弹，随后激光被发射到一个非常敏感的照相机上。得到的反射激光数据被用来获取导弹的速度和高度信息。红外跟踪/高速目标截获系统和高精度激光目标跟踪光柱控制系统

——激光照明系统

YAL-1A机载激光武器系统的3D组成示意图

YAL-1A机载激光武器系统的激光发射转塔

YAL-1A机载激光武器系统的激光发射转塔中1500mm大口径主反射镜

YAL-1A机载激光武器系统

YAL-1A机载激光武器系统采用陀螺稳定两框架平台，整个激光发射转塔可整体绕飞机纵轴旋转实现横滚，反射镜光学部分可绕稳定平台的横轴转动，两者组合可覆盖对B-747-400F大型客机上头部前半球的红外搜索跟踪、目标识别、激光测距、发射激光等；图中激光发射转塔的光学窗口向下

安装了YAL-1A机载激光武器系统的B-747-400F试验机正面，图中激光发射转塔处于收藏位置

作战使用：

YAL-1A机载激光武器用于拦截450km之内、处于助推段的弹道导弹、飞行器等空中目标。根据美空军司令部计算，若需保证24小时巡逻和对敌方不间断监视，至少需要装备5架"机载激光器"（ABL）。

在和平时期，"机载激光器"（ABL）将部署在美国本土的空军基地。为随时前往全球执行作战任务，"机载激光器"（ABL）均需保持24小时战备状态。

在作战前，"机载激光器"（Airborne Laser，ABL）需靠前部署到助推段弹道导弹的拦截区域进行空中巡逻。

当导弹预警系统发现敌方弹道导弹发射时，通过卫星及时将相关信息提供给"机载激光器"（ABL）。

"机载激光器"（ABL）利用自身的红外搜索跟踪系统截获助推段的弹道导弹。

"机载激光器"（ABL）发射强激光拦截助推段的弹道导弹。

YAL-1A机载激光武器用于拦截处于助推段的弹道导弹

先进战术激光（Advanced Tactical Laser，ATL）武器系统

（机载）先进战术激光（Advanced Tactical Laser，ATL）武器系统是美国空军用于为地面战场提供支援的机载新概念武器系统，利用激光对地面目标直接进行毁伤或使其传感器等关键部分失效；装载在飞行平台为C-130H"大力神"战术运输机后，整个武器系统称为"空中激光炮艇"，拟替代一部分AC-130"幽灵"空中炮艇（Air Gunship）的作战能力。

先进战术激光（ATL）的主要技术特点：

（1）系统由氧碘激光器、红外搜索跟踪系统、火力控制系统、作战指挥系统等部分组成，整个激光武器系统重20000kg。

（2）系统的核心是激光器，由激光发射转塔、激光束扩束器、光束控制器、光学平台、谐振腔、消耗物密封容器、高压氮气装置等部分组成。

（3）系统有一个直径1270mm、重量3000kg的球形转塔，可实现对下半球的攻击。该炮塔也包括激光射击所需的对地面目标进行搜索、跟踪、测距的光电传感器。

（4）系统采用氧碘激光器，重5443kg，发射功率100kW，激光束直径10cm，脉冲宽度3s～5s，间隔1s～2s，最大作战距离14.5km，最大作战高度1500m。

"空中激光炮艇"与先进战术激光（ATL）的组成示意图

在谐振腔（Resonator）产生的激光（Laser Beam）经过光束控制器（Beam Control）和光束扩束器（Beam Expander）进入发射转塔（Turret）射向目标，整个激光器安装在一个光学平台（Optical Bench），贮存的化学物质在高压氮气装置（Pressurized Nitrogen）的作用下进入反应器产生激光，所消耗的物质再进入密封容器进行回收（Sealed Exhaust）

"空中激光炮艇"的原型机，机身下即为激光的球形发射转塔，可覆盖机身下半球

，球形发射转塔上最大光学窗口（直径127mm）对应激光武器，其下方的光学窗口对应光电传感器

作战使用：

先进战术激光（ATL）可用于对地攻击、制空作战。

对地攻击作战

一次飞行可以射击100次，具有在40s内损伤多个地面目标的能力，例如3个导弹发射架、或30个轮胎、或11副天线、或11个光电探测器、或4门迫击炮、或5挺机枪、或22名士兵的能力。

具有攻击地面机动车队的能力

具有攻击地面固定目标的能力

具有攻击空中目标的能力

"空中激光炮艇"攻击公路上行进车队的作战示意图

"空中激光炮艇"以高能激光快速照射暴露在车外的人员、光电传感器等薄弱部分，以失能模式使其丧失作战能力

"空中激光炮艇"以高能激光攻击地面固定目标，以引燃可燃物的模式进行毁伤

制空作战

"空中激光炮艇"

"空中激光炮艇"以高能激光攻击空中飞机示意图，以击穿油箱引起燃烧的模式将飞机击落

"联合高能固体激光器"（JHPSSL）

美国空军、海军、海军陆战队和陆军联合研制的"联合高能固体激光器"（Joint High Power Solid-State Laser——JHPSSL），用于空-空、空-面、面-空交战。

美国空军将"联合高能固体激光器"（JHPSSL）在F-35战斗机应用作为背景。

"联合高能固体激光器"（JHPSSL）在F-35战斗机应用

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