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        美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局新興技術(shù)發(fā)展分析

        2018-01-15 09:28:49王璐王友利鄭義北京航天長(zhǎng)征科技信息研究所
        國(guó)際太空 2017年12期
        關(guān)鍵詞:超聲速小精靈飛行器

        王璐 王友利 鄭義 (北京航天長(zhǎng)征科技信息研究所)

        1 引言

        2017年3月22日,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在美國(guó)政府聯(lián)邦商機(jī)網(wǎng)發(fā)布《戰(zhàn)略技術(shù)》廣泛機(jī)構(gòu)公告,旨在尋求創(chuàng)新思想和突破性技術(shù),增強(qiáng)美國(guó)重大軍事能力,應(yīng)對(duì)不同層面和不同環(huán)境的沖突。美國(guó)目前面臨的不同層面的沖突包括從實(shí)兵對(duì)抗交戰(zhàn)到模糊復(fù)雜的“灰色區(qū)域”沖突,而不同的沖突環(huán)境則包括從條件惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)到密集的大城市等多種類型的環(huán)境。為達(dá)到這些目標(biāo),美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局開展一系列突破性技術(shù)的研究,使分散的裝備發(fā)揮整體作戰(zhàn)效能。本文重點(diǎn)介紹美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局在分布式能力、高超聲速打擊武器和定向能等方面開展的突破性研究工作,這些能力可在反介入/區(qū)域拒止(A2/AD)環(huán)境中發(fā)揮重要作用,提供可信的全球打擊能力。

        2 分布式能力

        隨著美國(guó)國(guó)防預(yù)算的不斷縮減,裝備采辦壓力也越來(lái)越大。在這種情況下,美國(guó)國(guó)防部原副部長(zhǎng)沃克在2014年下半年首次提出“第三次抵消戰(zhàn)略”。為支持“第三次抵消戰(zhàn)略”,美國(guó)國(guó)防部于2015年提出將重點(diǎn)發(fā)展以下5個(gè)技術(shù)領(lǐng)域:①具有自主學(xué)習(xí)能力的機(jī)器;②人機(jī)協(xié)作;③“人類作戰(zhàn)輔助系統(tǒng)”;④有人/無(wú)人作戰(zhàn)編隊(duì);⑤針對(duì)網(wǎng)絡(luò)(攻擊)和電子戰(zhàn)環(huán)境進(jìn)行加固的“網(wǎng)絡(luò)賦能自主武器系統(tǒng)”。

        將這些能力整合到一起可以形成新的力量架構(gòu)。與傳統(tǒng)的將所有功能集中到一個(gè)平臺(tái)上相比,將各種能力分散在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連的平臺(tái)上,能夠增強(qiáng)靈活性、拓展性和專業(yè)性,分布式作戰(zhàn)概念應(yīng)運(yùn)而生。

        分布式系統(tǒng)還面臨許多挑戰(zhàn),例如平臺(tái)研發(fā),人機(jī)接口,安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通信,以及整體系統(tǒng)架構(gòu)/指揮和控制。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局內(nèi)部將該類方案稱為“系統(tǒng)的系統(tǒng)”(SoS)方案。

        美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局在分布式能力研究方面開展的典型項(xiàng)目包括:①“小精靈”項(xiàng)目,發(fā)展低成本分布式無(wú)人機(jī)群;②“機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”(ALIAS)項(xiàng)目,通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)能力提高人機(jī)協(xié)作的有效性,同時(shí)完善人機(jī)界面(HSI);③“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”(CODE)項(xiàng)目,研究人機(jī)編隊(duì)和半自動(dòng)化協(xié)作的算法。

        “小精靈”項(xiàng)目

        “小精靈”項(xiàng)目是研究由多個(gè)無(wú)人機(jī)平臺(tái)組成的系統(tǒng),可避免有人作戰(zhàn)平臺(tái)在保障維護(hù)和復(fù)雜防御方面的高額成本。

        “小精靈”飛行器設(shè)計(jì)為空中發(fā)射和空中回收。為降低成本,飛行器的體積必須很小,因此航程有限。為克服這一缺點(diǎn),“小精靈”項(xiàng)目采用較大的載機(jī)(包括轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)),將無(wú)人機(jī)群運(yùn)輸至攻擊區(qū)域的邊緣再進(jìn)行投放?!靶【`”飛行器為可重復(fù)使用,每一次的運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巡航導(dǎo)彈或傳統(tǒng)彈藥。項(xiàng)目目前的概念設(shè)計(jì)和飛行演示動(dòng)畫顯示,空中回收是將飛行器收回到一個(gè)貨艙中,如何避免回收時(shí)碰撞載機(jī)是最大的技術(shù)挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)主要關(guān)注捕獲過(guò)程的3個(gè)關(guān)鍵階段:首先,基于無(wú)人機(jī)空中加油項(xiàng)目驗(yàn)證的精確導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的軟捕獲;其次,利用機(jī)械臂技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的硬捕獲,在此過(guò)程中無(wú)人機(jī)氣動(dòng)面收起、發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī),避免碰撞載機(jī);最后,無(wú)人機(jī)被收入貨艙、放至貨架??罩谢厥占夹g(shù)的演示目標(biāo)是在30min內(nèi)回收4架飛行器。

        “小精靈”飛行器可攜帶光電傳感器執(zhí)行態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)確認(rèn)等任務(wù),如果有足夠的功率還能執(zhí)行電子攻擊;也可攜帶彈頭打擊半加固型目標(biāo)。

        “小精靈”飛行器的速度至關(guān)重要。若速度Ma達(dá)到0.7以上,已經(jīng)快于現(xiàn)有的無(wú)人飛行器,在投放載荷時(shí)會(huì)更加靈活。此外,高速化也可使“小精靈”與其他打擊裝備編隊(duì),或作為先頭部隊(duì)執(zhí)行滲透作戰(zhàn)任務(wù)。提高速度和飛行高度可增強(qiáng)生存能力,避開傳統(tǒng)小型防空武器和單兵便攜式防空武器的攻擊。機(jī)身尺寸較小,可降低被監(jiān)測(cè)到的幾率,這也是未來(lái)武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要考量之一。

        空中發(fā)射和空中回收解決了“全球敏捷性”的幾項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。利用目前的全球機(jī)動(dòng)裝備,從美國(guó)本土出發(fā),可在36h內(nèi)將“小精靈”飛行器部署到世界任何地區(qū)??罩谢厥占夹g(shù)可加快循環(huán)使用時(shí)間,飛行器可以快速的完成加油、檢查,并再次投入使用。

        “小精靈”飛行器主要性能指標(biāo)

        “小精靈”作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)射與回收能力目標(biāo)

        “小精靈”是實(shí)現(xiàn)分布式能力的重要方案。如果僅重視優(yōu)化平臺(tái)質(zhì)量而忽略平臺(tái)數(shù)量的發(fā)展,在低要求環(huán)境中使用高價(jià)值作戰(zhàn)平臺(tái),會(huì)造成浪費(fèi)。分布式低成本平臺(tái)利用數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì),可根據(jù)不同任務(wù)需求進(jìn)行編排。在高要求環(huán)境下,可增加數(shù)量使敵方的防御系統(tǒng)飽和。當(dāng)執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)時(shí),可部署少量平臺(tái)。當(dāng)面對(duì)經(jīng)濟(jì)上匹敵的對(duì)手時(shí),成本效率是必要的戰(zhàn)略考量因素。

        2017年3月15日,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局選擇通用原子航空系統(tǒng)公司(GA-ASI)和動(dòng)力系統(tǒng)公司(Dynetics)進(jìn)入項(xiàng)目第2階段。兩家公司將設(shè)計(jì)全尺寸驗(yàn)證方案,在地面試驗(yàn)驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)安全系統(tǒng)和發(fā)射回收系統(tǒng)開展飛行試驗(yàn)。在第2階段,“小精靈”項(xiàng)目將通過(guò)初步設(shè)計(jì)評(píng)審(PDR),并將在2018年初進(jìn)入第3階段。

        “機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”

        平臺(tái)研發(fā)僅是發(fā)展分布式能力的眾多挑戰(zhàn)之一,與作戰(zhàn)人員的有效結(jié)合也十分重要。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局計(jì)劃通過(guò)“機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”(ALIAS)項(xiàng)目,進(jìn)一步發(fā)展人機(jī)協(xié)作和機(jī)器自主學(xué)習(xí)能力。

        “機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”項(xiàng)目旨在研發(fā)能安裝在現(xiàn)有飛行器上的新型自動(dòng)化系統(tǒng),從而提高任務(wù)有效性和安全性,同時(shí)減少執(zhí)行任務(wù)所需的機(jī)上人員。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),必須先推動(dòng)機(jī)器自主學(xué)習(xí)能力和人機(jī)協(xié)作的發(fā)展。

        “機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”項(xiàng)目的關(guān)鍵是智能處理核心,可進(jìn)行飛行管理和系統(tǒng)分析。通過(guò)知識(shí)獲取系統(tǒng)將信息輸入到系統(tǒng)中,語(yǔ)言處理系統(tǒng)進(jìn)行加工后再細(xì)分至不同的邏輯框架中,通過(guò)智能處理核心進(jìn)行查找。機(jī)器可以快速地獲取已存儲(chǔ)的相關(guān)知識(shí),完成各種飛行機(jī)動(dòng),也可以通過(guò)專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行授課。數(shù)據(jù)質(zhì)量至關(guān)重要,可以由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行完善?!皺C(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”可對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并將任務(wù)狀況反饋給飛行員。此時(shí)的飛行員將作為任務(wù)協(xié)調(diào)者而不是技術(shù)人員,主要開展高級(jí)別操作。此外,智能處理核心還可以處理系統(tǒng)異常,如發(fā)動(dòng)機(jī)故障等。

        “機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”項(xiàng)目還在研發(fā)一個(gè)感知系統(tǒng),可以模擬任何復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法,測(cè)量和監(jiān)測(cè)任務(wù)中所有關(guān)鍵的參數(shù),例如空速、高度、燃料狀態(tài)、方位、分析系統(tǒng)狀態(tài)和飛行器性能等。

        將操作人員作為人機(jī)狀態(tài)中的一個(gè)參數(shù),是該項(xiàng)目的一個(gè)革命性進(jìn)展。攝像機(jī)可以捕捉飛行員的姿態(tài)和反應(yīng),測(cè)量飛行員的注意力,使用飛行員耳機(jī)和頭盔中安裝的腦電圖(EEG)傳感器直接監(jiān)測(cè)飛行員的腦電波。監(jiān)測(cè)飛行員的表現(xiàn)可以使“機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”判斷人員是否疲憊,最終在“機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”和操作人員之間建立更有效的雙向交流。此外,傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛儀采用單一路徑失敗模式,在遇到緊急情況時(shí)飛行員接管控制。“機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”采用三重冗余飛行控制致動(dòng)器,可靠性大幅提升。

        “機(jī)組人員駕駛艙工作自動(dòng)化系統(tǒng)”的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)飛行器自主飛行,像人一樣操作。在該系統(tǒng)中,飛行員可不在機(jī)艙內(nèi)工作,通過(guò)算法將人類意圖轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的半自動(dòng)指令。簡(jiǎn)化操作后,一個(gè)飛行員可同時(shí)操作多架飛行器。

        拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)

        人機(jī)編隊(duì)和半自動(dòng)協(xié)作是十分重要的能力,也是美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”(CODE)項(xiàng)目的核心概念。該項(xiàng)目旨在研發(fā)先進(jìn)自動(dòng)算法和監(jiān)測(cè)控制技術(shù),以提高在拒止環(huán)境中無(wú)人機(jī)或先進(jìn)導(dǎo)彈的性能,相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域有:①協(xié)作自動(dòng)化;②飛行器自動(dòng)化;③監(jiān)測(cè)接口;④分布式系統(tǒng)的開放式架構(gòu)。關(guān)鍵的技術(shù)改進(jìn)主要是傳感、打擊、通信和導(dǎo)航方面的自動(dòng)協(xié)作,降低對(duì)通信寬帶和人機(jī)接口的要求。

        傳統(tǒng)巡航導(dǎo)彈執(zhí)行打擊任務(wù)是單一作戰(zhàn)。如果能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化協(xié)作,幾個(gè)巡航導(dǎo)彈將組成協(xié)作搜索編隊(duì),采用多個(gè)傳感器和方位角,提高目標(biāo)定位的精度。即便GPS失效也不會(huì)受到影響,只要知道目標(biāo)的相對(duì)位置就可以實(shí)現(xiàn)殺傷鏈的閉環(huán)。一旦確定目標(biāo),幾個(gè)巡航導(dǎo)彈將包抄目標(biāo),同時(shí)進(jìn)行打擊,令導(dǎo)彈防御系統(tǒng)難以攔截。協(xié)同作戰(zhàn)能顯著提高效率,降低齊射規(guī)模。

        協(xié)同作戰(zhàn)的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是相干無(wú)線電頻率效應(yīng)。攜帶精確時(shí)鐘的多個(gè)平臺(tái)發(fā)射的波形,并能夠組合到一起。4個(gè)協(xié)作平臺(tái)產(chǎn)生的相干組合信號(hào)傳輸功率可提高16倍。大量信號(hào)的相干組合效應(yīng)能顯著提高偵察和通信范圍,突破敵方干擾。

        在充滿挑戰(zhàn)的無(wú)線電頻譜環(huán)境中,有效利用可用的帶寬對(duì)于協(xié)同作戰(zhàn)也十分重要,項(xiàng)目目標(biāo)是在編隊(duì)中形成一個(gè)通用的態(tài)勢(shì)感知圖。

        任務(wù)指揮官控制大量的半自動(dòng)化無(wú)人飛行器對(duì)人機(jī)接口提出新要求。核心挑戰(zhàn)是在間歇的拒止通信環(huán)境中,如何與多架無(wú)人機(jī)進(jìn)行信息交互。“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”項(xiàng)目開發(fā)了一套任務(wù)規(guī)劃工具和接口,將準(zhǔn)確的信息提供給操作人員,讓他們能夠正確的控制機(jī)器。

        開放式架構(gòu)是開發(fā)“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”通信結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵?,F(xiàn)有系統(tǒng)和新的設(shè)計(jì)必須在一個(gè)不斷改進(jìn)的環(huán)境中融合。

        3 高超聲速打擊武器

        2017年9月,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局宣布美國(guó)軌道-ATK公司將承擔(dān)新啟動(dòng)的“先進(jìn)全速域發(fā)動(dòng)機(jī)”(AFRE)項(xiàng)目科研工作。該項(xiàng)目旨在開發(fā)一種可重復(fù)使用的全尺寸碳?xì)淙剂贤七M(jìn)系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行地面演示驗(yàn)證,該推進(jìn)系統(tǒng)可在Ma為0~5,或者5以上的全速域范圍實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)縫運(yùn)行,以確保快速響應(yīng)的高超聲速飛機(jī)在拒止環(huán)境下完成情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局也在同步開展高超聲速飛機(jī)概念設(shè)計(jì)研究,為AFRE項(xiàng)目提供更加詳細(xì)的飛機(jī)性能指標(biāo)牽引。近幾年,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局在高超聲速武器研發(fā)方面連續(xù)推出多項(xiàng)計(jì)劃。例如“戰(zhàn)術(shù)助推滑翔”(TBG)項(xiàng)目,旨在發(fā)展、驗(yàn)證戰(zhàn)術(shù)射程的空射高超聲速助推滑翔系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù);以及“高超聲速吸氣式武器概念”(HAWC)項(xiàng)目,旨在開展高超聲速巡航導(dǎo)彈的演示驗(yàn)證。這兩個(gè)項(xiàng)目均與美國(guó)空軍聯(lián)合開展,計(jì)劃在2019年開展首飛試驗(yàn)。此外,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局還開展了“試驗(yàn)型太空飛機(jī)”項(xiàng)目。2017年5月,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局宣布波音公司將承擔(dān)試驗(yàn)型太空飛機(jī)-1項(xiàng)目第二和第三階段的研制工作,以研制一種有望降低發(fā)射成本的可重復(fù)使用一子級(jí)。

        對(duì)抗A2/AD環(huán)境的第二種途徑即使用防區(qū)外遠(yuǎn)程打擊武器。紅外搜索與跟蹤、全光譜雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,加劇了大多數(shù)空中平臺(tái)的突防難度。高超聲速防區(qū)外打擊武器的出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)了這種局面,在打擊過(guò)程中保障了發(fā)射平臺(tái)的安全性。此外,1.6km/s的飛行速度能保證作戰(zhàn)快速響應(yīng)和靈活性。一個(gè)平臺(tái)可以同時(shí)發(fā)射多個(gè)高超聲速打擊武器,在10min以內(nèi)打擊1600km范圍的任意目標(biāo)??焖夙憫?yīng)能力在打擊機(jī)動(dòng)目標(biāo)或發(fā)動(dòng)突然襲擊時(shí)十分重要。

        B-52載機(jī)可以攜帶大量高超聲速打擊武器,在敵方防區(qū)外投射武器,能有效對(duì)抗最嚴(yán)峻的防御環(huán)境。研發(fā)能從戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)發(fā)射的武器將給指揮官提供更多選擇。因?yàn)轭愃艬-52的隱身轟炸機(jī)數(shù)量有限,所以在執(zhí)行多領(lǐng)域任務(wù)時(shí)靈活性有限。另外,投資大量的一次性武器也比購(gòu)買大量昂貴的平臺(tái)更劃算。通過(guò)提升打擊武器的性能、減少所需的平臺(tái)數(shù)量,在有限的經(jīng)費(fèi)條件下是十分必要的。最后,隱身技術(shù)與探測(cè)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)博弈仍在持續(xù),因此具備有效的防區(qū)外打擊能力才能提供重要的作戰(zhàn)保障。

        高超聲速飛行器未來(lái)的武器化發(fā)展應(yīng)該關(guān)注通信、目標(biāo)傳感器、成本適當(dāng)?shù)母邷夭牧稀⒅圃旆椒ê妥鲬?zhàn)方案等方面。

        除美國(guó)外,其他國(guó)家也在發(fā)展高超聲速技術(shù)。例如,印度的高超聲速巡航導(dǎo)彈——布拉莫斯Ⅱ。高超聲速打擊武器將很快出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上,很有可能掌握在對(duì)手的手中。因此,美國(guó)認(rèn)為更應(yīng)該繼續(xù)發(fā)展高超聲速打擊武器:鑒于高超聲速武器難以防御,必須加強(qiáng)對(duì)敵方武器系統(tǒng)的了解,研發(fā)有效的防御策略,降低潛在威脅。

        美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局和美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)以X-51A等成功經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),繼續(xù)發(fā)展可實(shí)現(xiàn)的作戰(zhàn)系統(tǒng)。為達(dá)成目標(biāo),還需開展進(jìn)一步的研究工作,包括開展足夠的試驗(yàn)并建造研發(fā)設(shè)施;繼續(xù)推進(jìn)熱防護(hù)、材料和結(jié)構(gòu)、高超聲速飛行控制和推進(jìn)等技術(shù)的成熟。

        4 定向能

        目前,美國(guó)的彈載高功率微波戰(zhàn)斗部技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)機(jī)載激光武器技術(shù)正在取得突破。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的150kW“高能液體激光區(qū)域防御系統(tǒng)”(HELLADS)項(xiàng)目從2015年夏季開始在白沙導(dǎo)彈試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。另外,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局正在尋求一個(gè)更小型的激光武器系統(tǒng)使之可以安裝在載人或無(wú)人載具上,同時(shí)使用一個(gè)小型的光束定向裝置來(lái)追蹤和打擊目標(biāo)。激光打擊武器無(wú)聲無(wú)息、定位精準(zhǔn)且持續(xù)不斷,可向軍事作戰(zhàn)策劃人員提供新的備選方案。

        高能機(jī)載激光器是航空防御領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì),也是未來(lái)一種重要的進(jìn)攻性打擊力量。與傳統(tǒng)的化學(xué)激光器相比,固態(tài)光纖激光器具有更好的魯棒性,體積更小巧,更適用于作戰(zhàn)環(huán)境。光纖激光陣列、光束合成和自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,都預(yù)示著高能激光器具備較好的發(fā)展前景,激光功率能夠達(dá)到數(shù)百千瓦的量級(jí)。

        先進(jìn)導(dǎo)引頭的應(yīng)用對(duì)飛機(jī)平臺(tái)構(gòu)成直接威脅,需要發(fā)展新型防御系統(tǒng)。從尺寸、質(zhì)量和能量等方面考慮,大型飛行器裝配新一代高能光纖激光器進(jìn)行防御成為首選方案。利用高能激光器取代現(xiàn)有的紅外對(duì)抗系統(tǒng),可以摧毀來(lái)襲導(dǎo)彈而不僅僅是實(shí)施干擾。此外,摧毀一個(gè)小型防空導(dǎo)彈所耗費(fèi)的能量遠(yuǎn)小于打擊敏感軍事目標(biāo)所需的能量。因此,發(fā)展防御系統(tǒng)是高能激光系統(tǒng)投入作戰(zhàn)應(yīng)用的第一步。通過(guò)光束合成方法,光纖激光器組件能迅速升級(jí);輸出功率的主要限制因素是載機(jī)平臺(tái)上的電源和冷卻能力。

        進(jìn)攻型激光武器具有多種重要的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。首先,機(jī)載光纖激光器的彈藥量和打擊頻次,僅取決于載機(jī)的電源能力;第二,激光具有不可見、無(wú)聲的優(yōu)點(diǎn);第三,通過(guò)實(shí)時(shí)反饋,激光武器有著極高的精度,并可持續(xù)更新打擊方位;最后,激光的速度如同光速,打擊幾乎是瞬間完成的。

        機(jī)載激光器的另一個(gè)重要技術(shù)進(jìn)展是自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)。該技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整輸出光束,抵消大氣造成的光束畸變。解決這一問題的傳統(tǒng)方法是在光學(xué)路徑上放置一個(gè)可變形的透鏡;新的方法是采用相控陣技術(shù),由各獨(dú)立、可控的激光器元素組成一個(gè)陣列,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的“神劍”項(xiàng)目對(duì)該技術(shù)進(jìn)行演示驗(yàn)證。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局于2012年開展的“神劍”項(xiàng)目尋求開發(fā)相干光學(xué)相控陣技術(shù);采用低功率、電驅(qū)動(dòng)的光纖激光器陣列,得到高質(zhì)量的光束,能夠穿透紊亂的大氣。可擴(kuò)展的光纖激光器比現(xiàn)有的化學(xué)激光系統(tǒng)輕10倍,并且更加緊湊?!吧駝Α表?xiàng)目為后續(xù)的研究工作鋪平道路。采用光束合成和自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的光纖激光器,解決了此前激光武器發(fā)展中遇到的問題,目前屬于中等風(fēng)險(xiǎn)投資項(xiàng)目,有著高回報(bào)的發(fā)展?jié)摿?,美?guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局和空軍研究實(shí)驗(yàn)室都在繼續(xù)發(fā)展定向能技術(shù)。在未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上,激光武器將發(fā)揮重要作用。

        5 小結(jié)

        技術(shù)的進(jìn)步和世界局勢(shì)的演變,將為美國(guó)軍事力量的發(fā)展帶來(lái)重大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。每一代軍事變革都會(huì)顯著提高單一軍事平臺(tái)的殺傷性和生存能力,同時(shí)也會(huì)大幅提升作戰(zhàn)單元的成本。為解決不同地域作戰(zhàn)靈活性問題,并壓制分層防御的一體化防御系統(tǒng),大量低成本的作戰(zhàn)平臺(tái)成為有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局開展的分布式方案、高超聲速打擊武器和定向能等項(xiàng)目正在向這一目標(biāo)努力,希望在2030年建立新的軍力架構(gòu)。

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