论文部分内容阅读
摘 要：激光武器凭借着其显著优势，在现代战争中发挥越来越重要的作用。本文论述了现阶段激光武器原理、特点及分类。对激光武器的发展现状进行了介绍和讨论，并对其未来发展趋势和重要作用进行了展望。
关键词：激光；武器；应用
1 激光武器的概述
激光武器（Laser Weapon）是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，其利用激光的能量直接摧毁目标或杀伤破坏其组成部分使之丧失战斗力。
2 激光武器的结构
从激光武器的结构图可以看出，激光武器具有：
两大硬件：激光器 光束定向器
四项光电单元技术：激光器件 跟瞄发射 大气传输 破坏机理
3 激光武器原理
激光武器是利用激光能量摧毀目标或使其丧失战斗力的武器。激光器的杀伤破坏效应主要有三种：
3.1 烧蚀效应：当高能激光束射到目标时，激光的能量会被目标的材料吸收，转化为热能。这些热能足以令目标部分或完全穿孔，断裂，熔化，蒸发，甚至产生爆炸。
3.2 激波效应：目标材料会在极短时间内产生反冲作用，形成压缩波使材料表面层裂碎开，碎片向外飞时造成进一步破坏。
3.3 辐射效应：目标材料气化的同时会形成等离子体云，能产生辐射紫外线及X光线，使目标内部的电子零件被破坏。激光武器之所以有如此巨大的杀伤力，主要在于它的高能量和高功率。一般通过以下三步对目标物体实行毁灭性的破坏。
第一步：热作用破坏；第二步：力学破坏；第三步：辐射破坏。
4 激光武器的特点分析
激光武器有着其它武器无可比拟的优点：
4.1 速度快。激光束以光速射向目标，每秒30万公里，任何武器都没有这样高的速度。激光武器所发射的“光弹”是以光速飞行的，其飞行速度常常要比普通炮弹快近40万倍，比导弹的速度快10万倍。因此，使用激光武器进行射击，无需考虑提前量的问题。
4.2 机动灵活。发射激光束时，几乎没有后坐力，因而易于迅速地变换射击方向，并且射击频率高，能够在短时间内拦击多个来袭目标。
4.3 精度高。可将聚焦的狭窄光束精确地对准某一方向，选择攻击目标群中的某一目标，甚至集中目标上的某一脆弱部位。
4.4 无污染。激光武器属于非核杀伤，无论对地面或空间都无放射性污染。
4.5 效费比高。百万瓦级氟化氘激光武器每发射一次费用约为1-2千美元。与之相比，“爱国者”防空导弹每发为30-50万美元。因此从作战使用角度看，激光武器具有较高的效费比。
4.6 不受电磁干扰。激光传输不受外界电磁波的干扰，因而目标难以利用电磁干扰手段避开激光武器的攻击。在目前的实际应用中，激光武器还不能完全取代常规武器，原因在于：（1）在大气中使用时，大气对激光能量有严重的衰减作用，云、雾、雨、雪、空中烟尘对激光特性影响更大，其射程和威力受到限制。（2）随射程增加，落到目标上的光斑增大，导致靶面上的激光功率密度降低，限制了激光武器的有效作用距离。（3）热晕和气体击穿会造成激光能量的严重损耗，阻挡激光的传播。
5 激光武器的分类
按不同分类方法可将激光武器分为不同类型，从作战性能上可分为低能激光武器和高能激光武器；按激光生成方法可以分为化学激光器、固体激光器、液体激光器和自由电子激光器等，其中激光器是激光武器的关键技术部分；根据作战用途分为战术武器和战略武器两大类。
6 激光武器的现状分析
按激光生成方法的分类并以美国的激光武器为例对激光武器的现状进行分析。
6.1 化学激光器
利用工作物质的的化学反应所释放的能量激励工作物质产生激光。目前常见的化学激光武器有氧-碘激光器，氟化氢激光器，氟化氘激光器等。其中氧碘化学激光器首先被美国用于ABL计划（机载激光器计划），试图采用氧-碘激光器在12千米高空摧毁320千米正在进行助推飞行的有敌意的导弹。
6.2 自由电子激光器
自由电子激光器（FEL）利用自由电子的受激辐射，把电子束的能量转换为激光。该激光器最近被放置在美国能源部“托马斯国家加速器”实验设施中，它由ONR定向能计划负责提供资金，但是研究成果同样可供陆军、空军、工业界以及研究学术界使用。
6.3 固体激光器
固体激光器就是用固体激光材料作为工作物质，一般采用光学透明的晶体或者玻璃作为基质材料，掺以激活离子或者其他激活物质等构成。目前，美国进行的秘密试验中，其最新的激光防空武器击落了数架无人飞机。而这最新的激光武器就是固体激光武器。激光器以32千瓦的能量在数秒之内将无人飞机烧毁。
7 展望激光制导武器的新发展
7.1 进入21世纪以来，激光制导武器在原理和制导体制上，没有大的突破性进展，但在3个方面，表现得较为突出：（1）采用光纤图像制导的导弹，在技术上已经成熟；（2）采用激光雷达导引头的主动激光寻的制导，成为各国研究的热门；（3）基于传统的制导体制，采用低成本策略开发的一些新概念制导武器，表现出很大的发展空间。
7.2 激光制导武器发展展望
武器装备的发展总是遵循“需求牵引，技术推动”的规律的。通过以上分析，可预期激光制导武器将在如下几个方向发展：激光制导武器将逐步取代红外半自动有线指令制导，成为新一代中程反坦克导弹的主流制导体制；激光半主动制导航空炸弹，仍将在相当长的时间内，作为空军主要对地精确攻击武器而得到更快的发展；采用激光驾束制导和激光半主动制导的坦克炮射导弹，将逐渐成为与制式弹一样的新世纪主战坦克的标准装备。同时，利用炮射导弹改造老坦克，使其得以延寿，也具有相当的市场需求；采用捷联导引头的激光半主动简易制导航空火箭弹，将补充空地导弹和常规航空火箭弹之间的空白，特别适用于在防区外对付分散的非硬点目标，将成为武装直升机在反恐战争、特种作战和城市中作战的有力武器；激光半主动末制导迫弹作为一种低成本的新型精确制导药，将为迫击炮这种步兵装备最多、使用最灵活的火力支援武器，提供更广大的使用空间。
无人机发射的空地导弹和无人机照射的末制导炮弹将进入实用化。
采用导引头并与光纤制导相结合的新一代制导技术，代表着新世纪激光制导发展的新方向。
参考文献
[1]姚秀娟.几种精确制导技术简述[J].激光与红外，2006，36（5）：338-340.
[2]王军.激光技术在航空领域的应用[J].现代物理知识，2006，14（6）：32-33.
[3]赵江，徐世录.激光武器的现状与发展趋势[J].激光与红外，2005，（2）.
关键词：激光；武器；应用
1 激光武器的概述
激光武器（Laser Weapon）是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，其利用激光的能量直接摧毁目标或杀伤破坏其组成部分使之丧失战斗力。
2 激光武器的结构
从激光武器的结构图可以看出，激光武器具有：
两大硬件：激光器 光束定向器
四项光电单元技术：激光器件 跟瞄发射 大气传输 破坏机理
3 激光武器原理
激光武器是利用激光能量摧毀目标或使其丧失战斗力的武器。激光器的杀伤破坏效应主要有三种：
3.1 烧蚀效应：当高能激光束射到目标时，激光的能量会被目标的材料吸收，转化为热能。这些热能足以令目标部分或完全穿孔，断裂，熔化，蒸发，甚至产生爆炸。
3.2 激波效应：目标材料会在极短时间内产生反冲作用，形成压缩波使材料表面层裂碎开，碎片向外飞时造成进一步破坏。
3.3 辐射效应：目标材料气化的同时会形成等离子体云，能产生辐射紫外线及X光线，使目标内部的电子零件被破坏。激光武器之所以有如此巨大的杀伤力，主要在于它的高能量和高功率。一般通过以下三步对目标物体实行毁灭性的破坏。
第一步：热作用破坏；第二步：力学破坏；第三步：辐射破坏。
4 激光武器的特点分析
激光武器有着其它武器无可比拟的优点：
4.1 速度快。激光束以光速射向目标，每秒30万公里，任何武器都没有这样高的速度。激光武器所发射的“光弹”是以光速飞行的，其飞行速度常常要比普通炮弹快近40万倍，比导弹的速度快10万倍。因此，使用激光武器进行射击，无需考虑提前量的问题。
4.2 机动灵活。发射激光束时，几乎没有后坐力，因而易于迅速地变换射击方向，并且射击频率高，能够在短时间内拦击多个来袭目标。
4.3 精度高。可将聚焦的狭窄光束精确地对准某一方向，选择攻击目标群中的某一目标，甚至集中目标上的某一脆弱部位。
4.4 无污染。激光武器属于非核杀伤，无论对地面或空间都无放射性污染。
4.5 效费比高。百万瓦级氟化氘激光武器每发射一次费用约为1-2千美元。与之相比，“爱国者”防空导弹每发为30-50万美元。因此从作战使用角度看，激光武器具有较高的效费比。
4.6 不受电磁干扰。激光传输不受外界电磁波的干扰，因而目标难以利用电磁干扰手段避开激光武器的攻击。在目前的实际应用中，激光武器还不能完全取代常规武器，原因在于：（1）在大气中使用时，大气对激光能量有严重的衰减作用，云、雾、雨、雪、空中烟尘对激光特性影响更大，其射程和威力受到限制。（2）随射程增加，落到目标上的光斑增大，导致靶面上的激光功率密度降低，限制了激光武器的有效作用距离。（3）热晕和气体击穿会造成激光能量的严重损耗，阻挡激光的传播。
5 激光武器的分类
按不同分类方法可将激光武器分为不同类型，从作战性能上可分为低能激光武器和高能激光武器；按激光生成方法可以分为化学激光器、固体激光器、液体激光器和自由电子激光器等，其中激光器是激光武器的关键技术部分；根据作战用途分为战术武器和战略武器两大类。
6 激光武器的现状分析
按激光生成方法的分类并以美国的激光武器为例对激光武器的现状进行分析。
6.1 化学激光器
利用工作物质的的化学反应所释放的能量激励工作物质产生激光。目前常见的化学激光武器有氧-碘激光器，氟化氢激光器，氟化氘激光器等。其中氧碘化学激光器首先被美国用于ABL计划（机载激光器计划），试图采用氧-碘激光器在12千米高空摧毁320千米正在进行助推飞行的有敌意的导弹。
6.2 自由电子激光器
自由电子激光器（FEL）利用自由电子的受激辐射，把电子束的能量转换为激光。该激光器最近被放置在美国能源部“托马斯国家加速器”实验设施中，它由ONR定向能计划负责提供资金，但是研究成果同样可供陆军、空军、工业界以及研究学术界使用。
6.3 固体激光器
固体激光器就是用固体激光材料作为工作物质，一般采用光学透明的晶体或者玻璃作为基质材料，掺以激活离子或者其他激活物质等构成。目前，美国进行的秘密试验中，其最新的激光防空武器击落了数架无人飞机。而这最新的激光武器就是固体激光武器。激光器以32千瓦的能量在数秒之内将无人飞机烧毁。
7 展望激光制导武器的新发展
7.1 进入21世纪以来，激光制导武器在原理和制导体制上，没有大的突破性进展，但在3个方面，表现得较为突出：（1）采用光纤图像制导的导弹，在技术上已经成熟；（2）采用激光雷达导引头的主动激光寻的制导，成为各国研究的热门；（3）基于传统的制导体制，采用低成本策略开发的一些新概念制导武器，表现出很大的发展空间。
7.2 激光制导武器发展展望
武器装备的发展总是遵循“需求牵引，技术推动”的规律的。通过以上分析，可预期激光制导武器将在如下几个方向发展：激光制导武器将逐步取代红外半自动有线指令制导，成为新一代中程反坦克导弹的主流制导体制；激光半主动制导航空炸弹，仍将在相当长的时间内，作为空军主要对地精确攻击武器而得到更快的发展；采用激光驾束制导和激光半主动制导的坦克炮射导弹，将逐渐成为与制式弹一样的新世纪主战坦克的标准装备。同时，利用炮射导弹改造老坦克，使其得以延寿，也具有相当的市场需求；采用捷联导引头的激光半主动简易制导航空火箭弹，将补充空地导弹和常规航空火箭弹之间的空白，特别适用于在防区外对付分散的非硬点目标，将成为武装直升机在反恐战争、特种作战和城市中作战的有力武器；激光半主动末制导迫弹作为一种低成本的新型精确制导药，将为迫击炮这种步兵装备最多、使用最灵活的火力支援武器，提供更广大的使用空间。
无人机发射的空地导弹和无人机照射的末制导炮弹将进入实用化。
采用导引头并与光纤制导相结合的新一代制导技术，代表着新世纪激光制导发展的新方向。
参考文献
[1]姚秀娟.几种精确制导技术简述[J].激光与红外，2006，36（5）：338-340.
[2]王军.激光技术在航空领域的应用[J].现代物理知识，2006，14（6）：32-33.
[3]赵江，徐世录.激光武器的现状与发展趋势[J].激光与红外，2005，（2）.