美军执着发展空基反导,计划打造激光反导无人机集群

18分钟前

据参考消息网4月29日援引美国《防务新闻》周刊网站报道,美国国防部导弹防御系统负责人公开表示,美军将重启空基定向能武器研发,用来应对美国本土领空面临的各类新兴威胁。


美国通用原子公司MQ-9B“天空卫士”无人机搭载机载激光吊舱的交战效果图


据报道,美国导弹防御局局长希思·柯林斯近日向国会介绍,该机构正全力推进定向能武器实战化落地,其中就包括将这类武器集成到无人平台上,用于美国本土防空,拦截敌方导弹、无人机等目标。


空基反导拥有独特实战优势


和陆基、海基等其他反导路线相比,空基反导的优势十分鲜明。从平台属性来看,空基反导平台拦截覆盖范围大、机动部署速度快,能够在最短时间内化解敌方导弹威胁;而且不同于传统地面反导系统只能依托预设阵地被动防御,空基反导平台还具备主动出击、打击敌方发射阵地的能力。一旦发现威胁征兆,携带武器的空基平台可以快速抵达发射区域,完成导弹发射前的前置防御;就算敌方已经完成发射并转移发射车,也能在小范围区域锁定摧毁发射平台,削弱对手的后续打击能力。


目前激光武器依然受功率输出、大气环境限制:雨雪天气中,空气中的尘埃、水汽会散射激光能量,会让激光的射程和威力大幅下降


从杀伤手段来看,激光这类定向能武器反应速度快,切换火力目标几乎没有延迟,锁定高速飞行目标的同时就能完成瞬时打击;而且把激光武器搬上空中平台,还能避开地面建筑、近地面复杂气流对激光光路的干扰和能量散射。另外虽然机载激光武器前期研发投入高,但和一次性使用的拦截弹相比,后续作战的效费比要高出很多。


除此之外,随着高超声速武器技术扩散,拦截高超声速目标已经成为各国防御体系的重点难题,不少观点认为,机载激光武器是实现高超声速飞行器有效拦截的可行技术路线之一。


空基激光反导研发门槛极高


美国早在上世纪就启动了空基机载激光武器项目ABL,该项目的核心目标是在数百公里外摧毁处于助推段飞行的弹道导弹。ABL系统由改装后的波音747-400F载机、兆瓦级高能化学激光器、光束控制火控系统以及作战指挥系统四个部分组成,在飞机后舱安装了诺斯罗普·格鲁曼公司研发的、由6个模块组成的化学氧-碘激光器。截至2010年项目终止前,ABL完成了多轮试验,高能激光器最长持续出光时间达到5.25秒,还成功击落过试验导弹。不过奥巴马政府上台后评估认为,ABL项目技术风险太高、距离实战化要求差距过大,最终在2012年正式取消项目。但美国导弹防御局并没有放弃空基激光反导的构想,只是调整了研发方向,转向无人平台搭载方案。


经过多年研究,美国对空基反导平台已经形成了清晰的能力需求:空基反载平台需要满足长航时、高空飞行、大载荷、高机动、强感知的要求。对比现有装备来看,有人驾驶飞机存在续航时间短、使用成本高的缺陷,最符合要求的就是中高空长航时无人机:这类无人机可以长时间在空中巡逻值班,既不会有人员疲劳问题,也能避免人员伤亡;如果是舰载部署的型号,还能跟随航母全球部署,满足不同区域的反导需求。


在激光器路线选择上,目前美国军方普遍认为固体激光器是最适合机载的路线:虽然固体激光器的输出功率暂时不如化学激光器,但它更容易实现更优的质量功率比,还支持模块化生产,不需要复杂的安全防护和特殊后勤保障,因此已经成为美国导弹防御局、国防高级研究计划局的重点攻关方向。


美国导弹防御局从2015年就启动了“定向能研究”项目DER,该项目的目标就是探索全新技术路线,把高效紧凑的激光武器集成到高空长航时无人机上,解决大气、云层对激光传输的不利影响,最终实现助推段弹道导弹拦截。2016年,美国导弹防御局就在财年预算中安排了高空无人机激光反导的研究经费,随后还公开招标寻求激光武器演示方案,一步步推进无人机载助推段反导计划,2017年还明确提出要研发可拦截洲际导弹的无人机载激光武器,并公布了载机的性能指标要求。


当前更可能先实现反无人机用途


尽管美国导弹防御局一直没有放弃助推段反导的目标,但从这次公开的信息来看,此次计划不太可能直接推进ABL项目的无人化版本。目前美军现役能在18000米高空飞行的长航时无人机,主要包括波音的“鬼眼”、通用原子的“复仇者”以及诺格的“全球鹰”。但现有研究结果显示,要实现助推段反导实战化,激光器功率需要达到1兆瓦量级,质量功率比要低于5千克/千瓦,这个指标比美国目前已经实现的技术水平高出一个数量级,研发难度极大;就算满足这两个指标,激光器本身的重量也会达到5吨,已经超过了“鬼眼”180千克、“复仇者”3.46吨、“全球鹰”1.36吨的最大载荷,更别说还要预留设备空间、满足隐身要求了,这意味着美军需要重新研发一款全新的大型无人机,和这次公开提到的“无人机群”定位不符;而且助推段反导要求载机深入敌方领土上空,也和美军此次强调的“本土防御”定位矛盾。


ABL项目下马后,美军始终没有放弃空基激光反导的构想,一直持续推进相关技术研发


从现实角度分析,和难度极高的战略反导相比,“激光+无人机”组合在反无人机、反巡飞弹领域的应用前景更清晰,也更容易快速落地,这很可能是美军此次推进项目的实际目标之一。


最近的中东冲突再次证明,传统防空武器应对“低慢小”无人机、巡飞弹的时候,存在效费比失衡、响应速度慢、拦截覆盖有盲区等短板,而把体积重量更小的战术级激光武器集成到无人机平台上,依托无人机的机动能力和灵活部署优势,结合激光武器光速打击、精度高、使用成本低的特点,可以高效拦截敌方的无人机和巡飞弹。和舰载、车载激光武器相比,这种组合摆脱了固定阵地或者重型载具的限制,能更好适应复杂战场环境,尤其是应对低空、近程、分散部署的目标时,优势更加明显。


同时激光武器的毁伤效果可控性很强,可以根据目标类型和作战需求灵活调整功率,既可以实施干扰软杀伤,也可以完成硬摧毁,这种可控毁伤模式,在人口密集的城市区域、民用设施周边作战时,能最大限度降低附带损伤。


美军其实已经在这个领域投入了很多资源,比如美国空军2015财年启动的“自防御高能激光演示器”计划SHIELD,目标就是研发紧凑化的中等功率激光武器,集成到可由战斗机挂载的吊舱中,用于拦截来袭空空导弹,保护战斗机安全。2019年4月,美国空军和洛·马公司在白沙导弹靶场完成了地面试验,用试验样机成功击落多枚空射导弹,完成了项目的地面验证;同年5月,美国空军研究实验室又发布了相关计划,寻求提升激光样机功率的技术方案。


除此之外,“机载高能激光计划”AHEL也是美国空军的重点项目,和SHIELD不同,AHEL主要配装运输机等大型飞机。随着防空武器技术发展,美国空军特种作战司令部认为需要新技术提升大型飞机的生存能力,核心就是加装高能激光武器,必要时摧毁来袭的防空导弹、空空导弹,保护飞机安全,2019年洛·马公司拿到了美军合同,为AC-130J炮艇机集成测试AHEL系统,2020年完成了关键设计审查,除了自卫外,该系统还可用于精确打击地面目标。


虽然这两个项目都因为各种问题没有最终列装,但美方并没有停止相关研发。比如在2025年的海空天武器展上,美国通用原子公司就公开了一款新型无人机载高能激光武器系统,可以用吊舱形式集成在MQ-9系列大中型无人机上,这款激光吊舱搭载25千瓦分布式增益激光器,功率还可扩展到300千瓦,配备了冲压冷却进气口和高功率密度电池,不仅可以配装无人机,还能集成到空陆海各类平台,适配多种作战任务,环境适应性很强。


显然,用“激光+无人机”组合对抗敌方无人机集群,可以让部队获得应对不对称威胁的低成本、可持续防御能力,减少对昂贵动能拦截弹的依赖,这在无人机集群作战日益普及的当下,价值格外突出。


不过就算是体量较小的战术激光武器,能和现有中大型无人机兼容,依然存在不少缺陷:首先激光武器虽然光速到达目标,但毁伤需要能量累积,需要一定的照射时间,在对抗高机动目标时,足够的有效照射时间直接决定拦截成败,如果目标采取自转或者不规则机动,会大幅降低激光武器的杀伤效果;其次激光武器对照射精度要求极高,对跟瞄系统的稳定性、响应速度、精度都有很高要求,如果敌方采取干扰手段对抗跟瞄系统,就会让高能激光无法稳定照射目标,失去作战效果;另外激光武器对大气条件依赖很高,雨雪、雾霾等恶劣气象都会削弱激光的射程和威力。


从长远来看,为了应对大国竞争,美军空基激光武器的拦截目标未来还会扩展到巡航导弹、高超声速武器等,这对激光功率提出了更高要求,固体激光器急需解决的高功率高效率高光束质量、小尺寸小质量小功耗难题,美军依然没有突破。因此这次美国导弹防御局的新计划,到底是定向能技术走向实用化的转折点,还是又一次陷入研发-下马的循环,还需要后续观察。


本文仅代表作者观点,版权归原创者所有,如需转载请在文中注明来源及作者名字。

免责声明:本文系转载编辑文章,仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布,请及时与我们联系进行审核处理或删除,您可以发送材料至邮箱:service@tojoy.com