美国海军CVN-78“福特”号航母效果图
随着激光技术的成熟，美国海军领导人计划采用多种激光武器，以协助现有的导弹装备共同实行航母防御。据美国军事网站2015年6月16日报道，海军高级官员称，海军可能为最新的“福特”级航空母舰安装多种激光武器，以击落来袭导弹并最终提供进攻火力。
发端于冷战，美海军与激光武器结下“不解情缘”
自20世纪60年代第一台激光器问世以来，世界各军事强国就开始致力于发展高能激光武器，以期将激光武器应用于战场。冷战期间，前苏联海军就曾用激光器致盲北约飞机机组成员和直升机飞行员;英国也曾基于工业激光器研制了激光炫目系统，并在1982年的马岛海战中首次应用，随后还将其作为辅助性武器和非致命性自防御手段，装备英国海军舰艇奔赴海湾战争。这些激光武器主要是低能固态激光器，用于干扰即“软杀伤”用途，具有功能和威力上的局限性。
与此同时，在“硬杀伤”激光武器方面，美海军从20世纪70年代开始研究武器级高能激光器，将重点放在了可实现更高能量级的化学激光器上。1978年3月，由美国汤普森·拉莫·伍尔德里奇公司开发的演示实验样机—— 海军先进化学激光器进行了首次试验，波束控制设备采用了休斯公司研制的海军位置跟踪器。试验中，该样机成功在弹道垂直方向击落了低空、高速飞行中的“陶”式导弹。
1983年，高能激光器的开发改由美国国防高级研究计划局接管，海军则主要负责管理高能激光系统试验场项目。1989年，该项目成功用激光在垂直弹道方向击落了一架以2.2马赫速度飞行的BQM-34靶机，但随后进行的来袭目标对抗试验却以失败告终。之后很长一段时间，激光带来的“热晕”效应始终无法得到解决，不仅不能满足为舰艇提供自防御能力的要求，而且上述化学激光器因含有剧毒化学物质并会产生危险的废水，受到美国海军内部的批评，认为其并不适合在舰艇上使用。
20世纪90年代，随着固态激光技术的进一步发展，其产生的激光束能量逐渐达到与化学激光器相当的千瓦级，重新唤起了美海军的兴趣。固态激光器更加安全，而且稳定性好、体积较小，具有良好的舰载化前景。但与化学激光器相同，固态激光器同样存在大气中传输衰减的问题。因此，美海军将研究的重点放在如何降低激光传输的能量衰减问题上。分析发现，要彻底解决该问题，必须实现激光波长在不同大气环境中的自由调节，而自由电子激光技术恰具这一特性，在美海军当时发布的高能激光器路线图中，将自由电子激光技术确定为未来最具发展潜力的舰载激光武器技术。
自由电子激光器输出功率可达兆瓦级，较固态激光器千瓦级输出功率有着不可比拟的优势，但也带来了系统体积庞大、配套设备不成熟、防护要求高等一系列技术难题，短期内无法达到舰载化的要求。为了尽快发展出可在舰艇上部署使用的激光武器，美海军继续推进自由电子激光技术长期开发和应用研究，加大对固态激光技术的投入，并启动了固态激光武器系统的研制工作。
激光武器应用潜力巨大，但仍需克服多项技术难题
舰载激光武器发射使用成本约为每发1美元，而美海军近程防空拦截导弹发射成本为100-140万美元，远程防空和反导导弹的发射成本更高达数百万美元。因此，美海军在攻击成本较低的飞行目标时，使用激光武器可大大提高费用比，且有利于降低舰艇的采办成本。常规舰载武器系统只能装备数量有限的拦截弹，一旦用尽则需要重新装填，必然影响作战响应时间。而由电力驱动的激光武器只要连续供电且具备持续冷却能力即可实现不间断的目标拦截。因此，激光武器在理论上可拥有无限弹药，使舰艇自防御能力更强。激光束以光速直线传播，可在一瞬间命中目标。因此，激光束更容易集中在目标的某个特定点上，在数秒时间内造成巨大伤害。
激光武器不仅能精确打击，且发射的光点尺寸直径仅为数厘米，攻击目标后一般不会对周围物体造成伤害。此外，海军舰艇在近港口海域使用近防武器时，未能命中目标的炮弹掉落下来可能对港口区域造成连带毁伤，因此其使用也受到一些限制。激光武器可有效解决这一问题。据美国海军分析，在作战使用中，将舰载激光武器系统融入现有常规舰载武器装备体系，用舰载激光武器对抗首波诱饵弹攻击，并将节省下来的拦截弹和近防武器弹药用于攻击下一波更猛烈的来袭目标，这种分工明确、多层重叠的防空火力网，可使舰艇防空、反导的理论拦截率达到99%。
舰载激光武器系统较常规武器具备一系列优势，但同样存在许多技术难题。首先是在大气中传输衰减的问题，造成其射程受大气的影响，不具备全天候作战能力。目前对激光在大气中传输应对湍流和“热晕”效应的探索和研究正在进行中。其次是跟踪瞄准难度大的问题。目前国际上正在开展红外跟踪、电视跟踪和激光雷达等光学跟踪技术的研究，重点放在激光雷达跟踪系统研究。再次是抗饱和攻击能力差。由于激光束一次只能攻击一个目标，在一定时间内，激光虽然可以摧毁较多目标，但单个激光武器如果对抗多种武器同时来袭的饱和攻击，则存在较大难度。最后是难以击毁装甲目标和旋转运动目标的问题，尤其是随着射程增加，光束在目标上形成的光斑也越大，激光功率密度随之降低，杀伤力减弱。
除了上述方面，舰载激光武器持续射击时需消耗巨大的能量，必须配备储能系统，且对舰艇动力系统的要求很高，当前美军大型水面舰艇最新采用的综合电力系统和新型核动力装置提供了很好的基础。此外，目前舰载激光武器系统的体积仍然较大，过多的占据“寸土寸金”的舰上空间，其较大的重量也将增加船体吨位，存在影响舰船的电磁兼容性、降低舰船隐身性能、造成冷却系统超负荷运转等问题。
美“福特”级航母为激光武器的“落地生根”预留电力容限
到目前为止，激光炮所发挥的作用仍属想象。莫斯称，激光武器表现出来的技术奇迹令人震惊：移动舰只发射的激光光束威力巨大。不久的将来，海军可能无需为其军舰加装那些笨重而危险的导弹和弹头。无弹药限制的激光武器系统可提供无限防御能力。虽然加装这种系统要耗费4000万美元，但“扣动扳机”的成本几乎为零。出于功率和冷却的需要，当前的定向能武器技术都意味着其装置十分巨大而沉重，但是该技术正在快速发展中，一些降低体型的设计理念已经出现，空战指挥官、海军少将麦克 莫纳兹尔说。莫纳兹尔说：“航母上只能装配有限数量的导弹和装置，如果能够安装成本更低的定向能量武器，总体成本就能显著下降，同时航母的防御水平还能得到显著提高。航母是安装定向能量武器的一个绝妙平台，现在它被用作防御目的，但随着技术的进步，你将会看到进攻性的激光技术的出现。”
“福特”级航母是新一代核动力航母。从2007年美国海军与诺·格公司签署的系列合约看，首舰“福特”号航母最初预算为137亿美元，目前其成本还在攀升，已成为美国乃至世界海军史上造价最高的航母。“福特”号全长333米，宽40.8米，拥有巨型飞行甲板，排水量约10万吨，载员2500到2700人，堪称“超级航母”。“福特”号指挥系统将采用更先进的C4ISR系统技术和自动化设备，全面支持美军的网络中心战能力，可与其他武器和军种间实现“互联、互通、互操作”，并将广泛采用电脑显示器、个人数码助理和掌上电脑等替代操作人员目前所使用的手册和参考资料，以方便操作人员日常保存、查找等使用。由于它大量采用无人操作装备，舰员的个人生活空间将会有所增大。
“福特”级航母同样需要充足的电能以支撑其新型电磁弹射器、双波段雷达、先进的制动装置及其他电气设备。莫纳兹尔说：“ 福特 级航母为未来设计预留了充足的电力容限，因为我们看到越来越多的电气装置正在到来，该航母还设计有能够将电能导出反应堆并以一定水平进行存储的电能存储功能，让我们能够在需要时取出所存储电能以操作独立设备。”“福特”号采用新型A5W压水堆核动力装置，功率比“米兹”级增加25%以上，使用13800伏的配电系统，可产生3倍于“尼米兹”级航母反应堆的电力。在“福特”号预计50年的全寿命期内，A5W型压水堆不必更换堆芯。这种新型核动力技术，虽然一次性投资较大，但大大延长了动力系统的寿命，使单位价格变得相对低一些。
“福特”号彻底摒弃了以往航母的蒸汽弹射器，启用电磁弹射器。这种弹射器带来的最大好处是：舰载机日出动量将大幅提高，每日正常出动飞机可达160架次，高峰时可达270架次，远高于现役航母每日正常120架次、高峰时220至240架次的出动量。此外，“福特”号将大量装备无人机。这些无人机将装备精确制导武器执行精确打击任务。
“福特”号的超级还体现在它的设计和加工过程。建造“福特”号，像组建一个三维拼图，与早年用墨水绘图并制造同等尺寸木头模型的“尼米兹”级航母不同，美国工程师在“福特”号设计建造过程中只需戴上一副特制眼镜，在舰船电脑辅助设计中心对着大屏幕就可完成设计。展现在虚拟屏幕上的所有航母舱室三维模型里，每个元素都清晰可见：泵、管道、垫片和螺栓。工程师给每个数字零件都编了号，还标明了供应商。设计完成后，设计师们将图纸数据输入电脑，传输到各地的加工厂。接着，“福特”号从虚拟世界回到现实。难怪有人曾感叹：“建造一艘航母不亚于建造一座城市。”
|
收藏
打印
