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美国机载激光器:ABL离实战使用还有多远?  

2007-04-21 10:36:07|  分类: 装备科技E |  标签: |举报 |字号 订阅

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激光武器是一种日趋成熟的定向能武器,具有反应迅速、不受外界电磁干扰、转移火力快、作战效费比高等特点。机载激光器(ABL)计划是美国防部导弹防御局正在大力推进的弹道导弹“多层防御”体系的重要组成部分,也是目前美国投资最大、进展最快的定向能武器计划。ABL以波音747-400F飞机改装而成的YAL-1A型飞机为平台,以安装在机头转塔的兆瓦级激光器为武器,对处于助推段的弹道导弹实施拦截。弹道导弹的助推段飞行时间通常不到30秒,ABL使用以光速传播的高能激光束实施拦截,无疑是最佳的方案。五角大楼还认为,它是目前“最成熟”的助推段拦截手段。

ABL如何击毁导弹

ABL系统由载机、被动红外传感器、高能激光装置、光束控制/火控系统、作战管理与指挥控制系统组成。载机YAL-lA由波音747-400F宽体客机改造而成。激光杀伤装置目前由6个高能氧碘化学激光器模块组成。光束控制/火控系统的核心部分是一个直径3米,重约5000千克的飞行转塔。该转塔装在飞机的头部,由球形转塔和滚转外壳组成,转塔内有1.5米孔径的望远镜光束引导仪和高透过率窗口。

ABL是一种能够独立进行目标探测并实施“外科手术式”攻击的武器系统,飞行高度为12千米以上,激光射程为300~580千米。该系统用360°视场的被动式红外传感器探测导弹尾焰,发现目标后改用波长1.06微米的多光束激光器跟踪目标,通过主望远镜进行观察以获得良好的跟踪数据;火控系统快速计算出敌方导弹的发射位置和未来走势,随后发射信标激光、测量光束将要经过的大气路径,并补偿校正:然后,波长1.3微米的高功率激光束经过反射镜聚焦后,射向目标导弹的燃料箱,激光束在目标上的光斑约有篮球大小,使得导弹温度急剧升高,持续数秒后,导弹结构被彻底破坏。

 

由于导弹处于助推段,导弹碎片和弹头很可能落回敌方领土。美方由此认为,一旦ABL系统投入使用,敌方就会慑于其作战威力,而不敢随意发射具有大规模杀伤能力的弹道导弹——因为导弹一旦遭到拦截,首先遭到打击的会是自己。

ABL发展到什么程度

ABL计划的起步

1994年5月,隶属空军装备司令部的菲利普研究所提出机载激光武器方案:以波音747-400型宽体客机为平台,安装氧碘化学激光器。1996年11月,ABL计划正式启动。该计划最初由美国空军管理,2001年10月移交给美国防部的弹道导弹防御组织(即现在的导弹防御局),但具体实施仍然由空军负责。ABL计划的工程研制由波音、洛克希德·马丁和TRW公司(现已由诺斯罗普·格鲁曼公司收购)联合实施。其中,波音公司负责提供系统载机、研发作战管理部分、负责系统集成,洛·马公司开发光束控制和火控系统,诺·格公司负责研制氧碘化学激光器、为系统提供地面支持。

按照美国军方最初的计划,ABL系统应于2003年底、2004年初进行首次导弹拦截试验;2006年生产出首批3架ABL飞机,具备初始作战能力;2008年生产出7架ABL飞机,具备全面作战能力。由于技术和资金问题,该计划数次修订和调整,导弹防御局与主承包商波音公司三次重新制定了杀伤性拦截试验方案,研制进度不断推迟。按照最新规划,ABL系统将于2008年进行首次拦截短程弹道导弹的试验,这比原计划推迟了5年。

ABL计划的发展历程

尽管ABL研制进度不断推迟,但仍在稳步推进中,取得了一系列里程碑式的重大进展。

1998年6月,TRW公司设计的几十万瓦级单个激光模块成功进行首次地面出光试验,出光持续了5秒钟,据说输出功率超过设计值10%。这次试验被认为是ABL计划的重要里程碑,标志着机载激光武器向实用化迈出了一大步。在光束控制/火控系统研究方面,ABL小组又先后突破了可变形反射镜、大带宽控制回路等技术难关。2000年1月,波音公司开始着手改造第一架ABL载机。

2000年4月,美国国防部会同空军、弹道导弹防御局及有关研制单位,对ABL计划进行了最终的设计审查,并认为其技术风险已可以接受,并正式确定了ABL的结构设计。这意味着该计划将从设计阶段步入硬件制造阶段,从研究子系统转到研究和组装整个系统。

2002年7月~12月,第一架机载激光器样机YAL-1A进行了数次适航飞行试验,检验经过改造后飞机的性能,之后飞抵爱德华兹空军基地。2004年10月,洛·马公司交付了机载激光器的最后一个分系统——飞行转塔。

2004年底,一度处于困境的ABL计划又取得了2个重大进展,即“第一束光试验”和“首次飞行试验”,为计划注入了一针强心剂。2004年11月,兆瓦级化学激光器通过了地基发射实验,即“第一束光试验”。6个氧碘化学激光器模块联接起来,安装在YAL-1A原型机上,并发射了一束激光,尽管试验只持续了1秒钟。此后,机载激光器先后进行了50多次激光发射。2004年12月,YAL-1A载机安装ABL光束控制系统后,在爱德华兹空军基地进行了“首次飞行试验”。试验仅持续了22分钟,就因告警信号灯故障而提前结束。12月9日,ABL再次进行飞行试验并取得成功,试验持续了2小时31分。

2005年初,美国导弹防御局曾为ABL本年度的发展定下2个目标:一是在爱德华兹空军基地的系统综合实验室里进行激光器全功率试验:二是在载机上完成光束控制/火控系统中的低功率无源系统飞行试验,包括对所有传感器进行检查和收集各种扰动数据。在已进行的机载激光器地面试验中,基础设计方面没有发现任何问题,激光器内部化学物质流动的几何结构也不需要改变。试验的重点仍是如何达到所需的功率水平和持续照射时间。

ABL计划的未来规划

根据计划,波音公司将从2006年夏季到2008年初,完成第一套ABL杀伤性高能激光器的装机集成工作。2008年12月将进行首次短程弹道导弹拦截试验,随即开始拦截中、远程弹道导弹的试验。美空军ABL计划主任透露,在2008年底完成杀伤性拦截试验之后,将立即开始所谓的“扩展拦截试验”,在2009~2010年进行包括洲际弹道导弹目标在内的拦截试验。第二架ABL飞机的性能及用途的研究将从2007年开始,正式采购安排在2009年。

ABL面临的主要问题

进度和费用问题

尽管ABL计划几年来取得了一系列进展,但由于计划费用不断攀升、进度一再推迟,还是引起了国会、军方和工业界的广泛关注和担忧。2002年,导弹防御局对计划做出重大调整。然而,由于技术上的困扰和资金的削减,试验

计划仍不断推迟。在国会和总审计署的质疑声中,导弹防御局在2004年和2005年两次对ABL计划做出重大调整,进一步降低了ABL的目标、延长了样机的研制时间。计划的推迟使该计划的费用严重超支。美国总审计署2005年5月发布的报告中指出,ABL计划的研制费用已从空军最初预算的11亿美元增加到了36亿美元。2004~2009财年,导弹防御局还将投入35亿美元进行ABL的研发。

尽管如此,ABL的完成进度和最终研制费用仍是不确定的。即使是该计划的热衷支持者也对此深表忧虑,担心计划费用有可能达到令人难以想象的程度。总审计署认为,ABL计划拖期和费用超支的主要原因,一是该计划未进行充分规划,对研制中的复杂性估计不足;二是过快地进行样机研制,在部分分系统未经充分试验之前就贸然进行系统集成,三是制造特殊部件和软件系统的研发耗资、耗时巨大。预计今后20年,ABL的花费将高达110亿美元以上,大大超过最初估计的62亿美元。

面临的技术挑战

(1)机载激光器的重量。这是ABL计划面临的最关键挑战之一,因为飞机的机舱容积和运载能力有着严格的限制,而激光器功率又不能降低。机载激光器由6个中型面包车大小的氧碘化学激光器模块组成,总重量达40~50吨。采用钛、新型塑料和复合材料后,目前的机载激光器模块已比1996年演示的基本模块轻巧了不少。其他技术措施还包括:用氘化燃料取代过氧化氢燃料;在燃料中加入可提高激光器性能的化学物质,改进燃料流速、提高激光器真空度,从而减轻激光器器件的重量。导弹防御局正在与国防高级研究计划局联合开发二极管泵浦式液氧激光器,希望机载激光器重量能减少为原来的1/10。

(2)提高照射到目标的激光能量,增加照射时间。激光器目前只能以80%的功率工作1秒钟。批评人士认为,目前只进行了地面试验,一旦把激光器放到空中,那么湿气、空气扰动等许多因素都会干扰光束的质量,而自适应光学设备可能难以完全补偿这些因素的影响。

(3)冷却技术。化学激光武器停止发射后,必须排出热的化学物质,散发出的热信号很容易被敌方监测到,使自己成为敌方防空武器的靶子。此外,化学激光武器还需要装满化学药品的闷罐车为它“加油”,把这种装有易燃、有毒化学物质的闷罐车拖入战区是非常危险的,很容易被引爆。近年来,ABL的研制重点已放到固体激光器上,其优点是结构更紧凑、能量更高。据美国《新科学家》杂志2005年8月报道,最新的激光系统已经小到可以安装在喷气式战斗机上,这种新激光系统样机将固体激光器的高能量密度与液体激光器的热处理方式结合起来,能发射功率1千瓦的激光光束。

(4)激光器载机。有反对者指出,波音747飞机机体庞大、目标明显、难以伪装,因此使用风险大,而且激光器和飞机集成的复杂性也比预先估计得要高。

飞行试验问题

ABL系统的试验不是传统类型的飞行试验。如果不了解所有分系统的性能,掌握这一复杂系统的整体性能是几乎不可能的。目前的最大问题是,ABL不是作为一个完整的系统交付给空军基地进行试验的,空军飞行试验中心的传统试验计划模式不适合这类机载激光器的试验。因此,从组织试验部队到设计详细的安全程序都没有经验可循。

经过几年的发展,美国的ABL计划已经取得了长足的进步。美空军还在考虑扩展这一激光武器系统的任务。目前,美导弹防御局已经制定了弹道导弹防御助推段方案的筛选办法,2008年将同时进行机载激光器杀伤拦截试验和动能拦截器(KEI)的拦截试验。届时,国防部可能由于资金问题而不得不放弃其中一个。此外,反对甚至要求马上取消ABL计划的呼声从未停止过。可以说ABL计划仍然前途未卜。不过,有一点不容置疑,即使国防部最终放弃ABL计划而发展KEI,在ABL发展历程中所取得的技术进步也将大大推动美国定向能武器的发展。

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