徐大偉

（海軍駐錦州地區(qū)軍事代表室 錦州 121000）

1 引言

激光對紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的有效干擾是通過用激光飽和或損傷導(dǎo)彈導(dǎo)引頭中的光學(xué)系統(tǒng)、電子線路、電子元器件、紅外探測器件和調(diào)制盤等實現(xiàn)的。本文就激光干擾技術(shù)的發(fā)展動向、發(fā)展分析等，作進(jìn)一步的研究和探討［1］。

2 激光干擾技術(shù)

當(dāng)激光作用于紅外探測器的能量大于其破壞閾值時，導(dǎo)引頭無信號輸出，導(dǎo)引規(guī)律失效，導(dǎo)彈變?yōu)闊o控彈飛行，從而形成對導(dǎo)彈的有效干擾［2］。

2.1 干擾光斑估算

設(shè)激光發(fā)射處距紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的距離為R，由于衍射引起的垂直于導(dǎo)彈表面的激光束擴(kuò)散半徑a：

式中θ為光束發(fā)散角，包括光束衍射發(fā)散角θy和激光光源抖動θd的影響。

式中λ為入射激光波長，D0為激光發(fā)射望遠(yuǎn)鏡孔徑，β為光束質(zhì)量因子，取D0＝0.4m，β＝3，θd＝θy／2，可以求出當(dāng)R＝5km時，在紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭表面的激光光斑半徑5.5cm；當(dāng)R＝8km時，在紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭表面的激光光斑半徑8.7cm；當(dāng)R＝10km時，在紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭表面的激光光斑半徑10.9cm。

2.2 干擾能量估算

設(shè)激光器距離紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈探測器的距離為R，激光波長為λ，激光器輸出功率為P0，瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)的精度為θ，大氣透過率系數(shù)為τ1，整流罩透過系數(shù)為τ2，濾光片透過系數(shù)為τ3，調(diào)制盤透過系數(shù)為τ4，a是導(dǎo)彈表面激光束擴(kuò)散半徑，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈光學(xué)鏡頭直徑為D1，探測器光敏面直徑為D2，探測器接收到的功率密度為P：

0.838 是分布在Airy斑第一暗環(huán)內(nèi)的光能百分比。由上式可得：

假設(shè)光學(xué)鏡頭直徑D1＝5cm，探測器光敏面直徑為D2＝4mm。大氣透過率系數(shù)τ1按前面的研究結(jié)果取值，導(dǎo)彈整流罩的透過率約為0.7，濾光片的透過率約為0.7，調(diào)制盤的透過率約為0.5，激光波長1.06μm，采用波長為1.06μm的激光照射該型CCD探測器的熔化破壞功率密度閾值為80w／cm2。

在中緯度夏季水平能見度為23km，垂直高度為400m的條件下，將以上各數(shù)據(jù)代入式（5）可得到激光干擾不同距離的探測器需要發(fā)射的最小能量。當(dāng)R＝5km時，所需激光功率為479W；當(dāng)R＝8km時，所需激光功率為1796W；當(dāng)R＝10km時，所需激光功率為4652W。

3 發(fā)展動向

1）美陸軍為高能激光移動演示項目尋求光束控制器。美國《軍事與航空航天電子學(xué)》網(wǎng)站2013年8月12日報道：美國陸軍激光武器專家正在進(jìn)行商業(yè)調(diào)研，尋求能夠設(shè)計制造在未來能擊落無人機(jī)（UAV）、火箭彈、榴彈和迫擊炮彈的車載50kW～100kW高能激光器的光束控制器的公司［3］。

位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國陸軍空間與導(dǎo)彈防御司令部8月9日發(fā)布了一項用于高能激光移動演示（HEL MD）項目的光束控制子系統(tǒng)（BCS）的需求信息（編號為 W9113M－07－C－0177）。

波音公司在圣路易斯的定向能系統(tǒng)分部一直與美國陸軍合作，致力于HEL MD項目的研究，即在八輪重型軍用卡車上安裝能夠擊落無人機(jī)，火箭彈、榴彈和迫擊炮彈的激光武器。

早在2011年6月波音公司已完成了HEL MD的低功率測試。去年10月波音公司取得了一項為期三年的雙相HEL MD項目的研發(fā)合同，開發(fā)、測試能擊落無人機(jī)的10kW激光器。其中一些測試定于今年進(jìn)行，這些測試將展示波音公司的激光器在捕獲、跟蹤和摧毀目標(biāo)方面的能力。

目前陸軍新設(shè)了一個研究項目，計劃研制5～10倍現(xiàn)有功率的激光武器，并能按照HEL MD的指揮與控制系統(tǒng)工作。為此，他們正在尋找能設(shè)計可靠光束控制系統(tǒng)的企業(yè)參與到該項目中來。

由于該光束控制系統(tǒng)將被安裝在軍用越野車上，因此要求該系統(tǒng)不僅具有能夠擊落火箭彈、榴彈、迫擊炮彈、無人機(jī)和其他外露的引爆裝置的定位精度，而且還能經(jīng)受住車輛自身的震蕩和振動。

陸軍研究人員解釋說，目前的光束控制系統(tǒng)是由若干程序集組成的，因此軟件是系統(tǒng)集成最基本的組成部分。

目標(biāo)攻擊始于光束控制系統(tǒng)，目標(biāo)感知傳感器會顯示目標(biāo)位置，然后光束控制系統(tǒng)從待機(jī)模式切換到作戰(zhàn)模式，激光器轉(zhuǎn)動、瞄準(zhǔn)、照亮目標(biāo)，最終鎖定一個精確的攻擊點發(fā)射激光。

HEL MD系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)架構(gòu)，模塊化的設(shè)計方法。HEL MD系統(tǒng)可接收多個傳感器的軌道數(shù)據(jù)，從中獲取目標(biāo)信息，進(jìn)行跟蹤、識別，并按目標(biāo)的重要性進(jìn)行分級排序，通過排除障礙信息鎖定目標(biāo)的軌道信息，避免軌道丟失，進(jìn)一步瞄準(zhǔn)攻擊點，確定攻擊時間，確保激光束擊中目標(biāo)，并核實目標(biāo)是否已摧毀。

HEL MD系統(tǒng)包括激光子系統(tǒng)（LSS），熱管理子系統(tǒng)（TMS），光束控制子系統(tǒng)（BCS），指揮、控制和通信（C3）子系統(tǒng)，車載平臺子系統(tǒng)（VPS）和電源子系統(tǒng)（EPS）。

陸軍官員稱，射頻干擾（RFI）技術(shù)只是規(guī)劃建設(shè)，不作為此次詢價的要求。

2）美國陸軍開發(fā)直升機(jī)激光威脅告警系統(tǒng)。美國《軍事與航空航天電子學(xué)》2013年8月23日報道：美國陸軍航空專家需要激光檢測系統(tǒng)以保護(hù)直升機(jī)免受使用激光測距儀、激光指示器和激光致盲武器的防空武器的威脅。專家們在美國UTC航空系統(tǒng)公司ISR系統(tǒng)分部找到解決方案。陸軍合同司令部宣布向UTC航空公司授予2.085億美元多年合同，用于開發(fā)陸軍／海軍有人駕駛飛機(jī)／可視化和可見光／接收、無源檢測（AN／AVR－2B）激光檢測系統(tǒng)（LDS）［4］。

AN／AVR－2激光檢測直升機(jī)航電系統(tǒng)是一個接收、處理和顯示威脅信息的被動激光告警系統(tǒng)，當(dāng)直升機(jī)被激光照射到時以提醒機(jī)組人員采取回避行動。短程防空導(dǎo)彈和防空火炮通常使用激光制導(dǎo)。激光檢測系統(tǒng)（LDS）顯示座艙內(nèi)AN／APR－39A（V）1雷達(dá)檢測裝置指示器的威脅信息。系統(tǒng)有一個接口單元比較儀和四個相同的傳感器單元。

能夠裝載AN／AVR－2激光檢測裝置的直升機(jī)包括美國海軍陸戰(zhàn)隊的AH－1F眼鏡蛇武裝直升機(jī)、陸軍AH－64阿帕奇攻擊型直升機(jī)、陸軍 MH－60K和EH－60A黑鷹直升機(jī)、MH－47E重型運(yùn)輸直升機(jī)和OH－58D基奧瓦武裝偵察直升機(jī)。

AN／AVS－2B（V）型激光檢測系統(tǒng)采用的技術(shù)源于被取消的RAH－66科曼奇項目的開發(fā)技術(shù)。該系統(tǒng)與先前的AN／AVR－2A（V）型相比體積減小40%，重量減輕45%，功耗減少45%。系統(tǒng)提供增強(qiáng)的威脅檢測和數(shù)據(jù)接口能力，并且驗證可靠性增強(qiáng)500%。其模型已在2004年服役。

3）波音計劃2013年底進(jìn)行高能激光移動演示項目實彈射擊試驗。《簡氏防務(wù)周刊》2013年10月22日報道：波音公司計劃2013年底，在新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場進(jìn)行高能激光移動演示（HEL MD）系統(tǒng)的實彈射擊試驗。屆時，這一全新的戰(zhàn)術(shù)激光武器系統(tǒng)將有望擊落迫擊炮彈和小型無人機(jī)［6］。

HEL MD是少數(shù)幾個設(shè)計用于擊落火箭彈、迫擊炮彈和小型無人機(jī)的戰(zhàn)術(shù)激光武器計劃之一。鑒于美軍在阿富汗戰(zhàn)場受到日益增長的迫擊炮、火箭彈等常規(guī)武器攻擊的威脅，美軍近年來加強(qiáng)了戰(zhàn)術(shù)激光武器的研究。2011年底美國防部終止了空基反導(dǎo)激光器（ABL）項目，但美國通過該項目在激光器技術(shù)、能源制備和光束控制等領(lǐng)域均取得了很大進(jìn)展，為其新型機(jī)載激光器的發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。HEL MD系統(tǒng)是一種低功率電子激光器，可以安裝在A4型奧什科什重型擴(kuò)展機(jī)動性戰(zhàn)術(shù)卡車（HEMTT）上，用于擊落火箭彈、迫擊炮和小型無人機(jī)。

早在2011年6月，波音公司已完成HEL MD的低功率測試。2012年10月波音公司取得了一項為期三年的HEL MD10kW功率激光器的研發(fā)合同。波音公司定向能系統(tǒng)分部副總裁邁克爾·林恩在10月21日舉行的美國陸軍協(xié)會（AUSA）2013年年會上表示，波音公司已完成HEL MD系統(tǒng)初步測試，證明其具備使用低功率激光器跟蹤火箭彈、迫擊炮和小型無人機(jī)的能力。波音公司計劃2013年底進(jìn)行實彈射擊試驗，驗證該系統(tǒng)跟蹤、識別和擊落迫擊炮彈的能力。計劃2014年初進(jìn)行HEL MD系統(tǒng)附加的“自適應(yīng)光學(xué)”測試，測試激光在灰塵或其他光學(xué)失真環(huán)境下的跟蹤能力。林恩期待美國陸軍空間與導(dǎo)彈防御司令部（SMDC）批準(zhǔn)波音公司在2016年或2017年開始HEL MD的低速初期生產(chǎn)。

4）美國洛馬公司驗證30kW的武器級高功率纖維激光。美國洛克希德·馬丁公司網(wǎng)站2014年1月28日報道：美國洛克希德·馬丁公司最近測試了功率為30kW的電力驅(qū)動的纖維激光［7］。

試驗簡介。此次試驗驗證了有記錄以來功率最高的激光，同時保持光束質(zhì)量和電效率。該試驗將許多纖維激光器組合成一個質(zhì)量幾近完美的光束，比起替代方案的固態(tài)激光技術(shù)，用電量約減少了50%。此過程稱為光束組合，由多個纖維激光器模塊發(fā)出光束，送入一臺組合器，進(jìn)而合成一個高功率、高質(zhì)量的光束。每個模塊所發(fā)送光束具有獨(dú)特的波長。

試驗意義。對于在廣泛的空中、陸上和海上軍事平臺部署作戰(zhàn)任務(wù)相關(guān)的激光武器系統(tǒng)來說，此次成功試驗標(biāo)志著重要里程碑。先前行業(yè)中進(jìn)行的激光武器試驗演示了目標(biāo)捕獲、跟蹤和摧毀。然而，這些解決方案對于戰(zhàn)術(shù)軍事應(yīng)用來說效能有限，所生成的激光效能低下，從而對大尺寸、高功率和冷卻能力有所需求，但關(guān)鍵軍事地面和空中平臺無法很好地支持這些需求。

洛克希德·馬丁公司高級副總裁兼首席技術(shù)官雷·喬納森博士稱，公司為軍事應(yīng)用提供了合適的高功率、電力驅(qū)動的激光系統(tǒng)。激光部件的發(fā)展、光束組合技術(shù)的成熟和提高，都將支持軍事目標(biāo)，為飛機(jī)、直升機(jī)、艦艇和裝甲車等軍事平臺提供重量輕、堅固的激光武器系統(tǒng)。該高能激光可用作激光武器系統(tǒng)的核心。

4 發(fā)展分析

激光干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢：定向紅外激光干擾、一體化激光干擾、小功率化學(xué)激光干擾、發(fā)展固體激光器、發(fā)展化學(xué)激光器［9］。

1）定向紅外激光干擾。定向紅外激光干擾（CDIRCM）技術(shù)能提供更遠(yuǎn)的作用距離和更大的靈活性，能有效干擾新一代紅外導(dǎo)彈。

2）一體化激光干擾。為使紅外激光干擾光束能及時準(zhǔn)確指向來襲導(dǎo)彈，必須跟蹤導(dǎo)彈并給出導(dǎo)彈的方位數(shù)據(jù)。這項功能是由導(dǎo)彈逼近報警系統(tǒng)完成的。一般采用無源紅外或紫外探測的導(dǎo)彈逼近報警系統(tǒng)，它具有360°覆蓋范圍。

3）小功率化學(xué)激光干擾。采用TRW公司的小功率化學(xué)激光器，可在適當(dāng)距離發(fā)射紅外激光束，欺騙、迷惑紅外導(dǎo)彈，使其脫靶。

4）發(fā)展固體激光器。固體激光器輸出波長短、有利于大氣傳輸、適合遠(yuǎn)程作戰(zhàn)的要求，能夠方便地按比例放大到高功率，還具有體積小、使用靈活、轉(zhuǎn)化效率高、采用電驅(qū)動、后勤保障簡單等特點，能廣泛應(yīng)用于各種平臺，是新一代激光器的杰出代表。

5）發(fā)展化學(xué)激光器?；瘜W(xué)激光器在各類激光器中亮度、連續(xù)平均功率最高，輸出功率最高達(dá)兆瓦級。氧碘型高能激光器的工作波段低于水蒸氣吸收截止波長（1.72μm），可用于機(jī)載或地面作戰(zhàn)平臺（如空軍機(jī)載激光器采用氧碘型），氟氫型的波段正處于大氣吸收嚴(yán)重的2.6μm～3μm范圍內(nèi)，用于天基反導(dǎo)武器，而氟氘型的波長正處于3.6μm～4μm大氣窗口波段，用于艦載及陸軍的綜合反導(dǎo)武器。

5 結(jié)語

當(dāng)激光作用于紅外探測器的能量大于其破壞閾值時，導(dǎo)引頭無信號輸出，導(dǎo)引規(guī)律失效，導(dǎo)彈變?yōu)闊o控彈飛行，從而形成對導(dǎo)彈的有效干擾。文章分析了干擾光斑估算，干擾能量估算，最后論述了激光干擾技術(shù)的發(fā)展動向與分析。在未來現(xiàn)代化戰(zhàn)爭或局部戰(zhàn)爭中，適時運(yùn)用激光干擾技術(shù)，就能夠有效地保護(hù)自己、消失敵人［10］。

［1］李楠，何友金，艦載激光武器淺談［J］.光電技術(shù)應(yīng)用，2005（3）：11－13.

［2］柯常軍，萬重怡.紅外光電探測器的激光損傷分析［J］.光學(xué)技術(shù)，2002，28（2）：118－122.

［3］美陸軍為高能激光移動演示項目尋求光束控制器［N］.每日防務(wù)快訊，2013－08－20.

［4］美國陸軍開發(fā)直升機(jī)激光威脅告警系統(tǒng)［N］.每日防務(wù)快訊，2013－09－02.

［5］美國研發(fā)60千瓦激光用以摧毀空中威脅［N］.每日防務(wù)快訊，2013－09－12.

［6］波音計劃2013年底進(jìn)行高能激光移動演示項目實彈射擊試驗力［N］.每日防務(wù)快訊，2013－10－29.

［7］美國洛馬公司驗證30千瓦的武器級高功率纖維激光［N］.每日防務(wù)快訊，2014－02－07.

［8］以色列公布新型激光防御系統(tǒng)［N］.每日防務(wù)快訊，2014－02－18.

［9］范金榮，趙文平.激光武器及其在防空防天體系中的作用［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2006，34（5）：13－18.

［10］任國光.高能激光武器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［N］.激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2008（9）：62－69.