“利爪”反無(wú)人機(jī)激光武器系統(tǒng)分析

穆作棟/中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心，北京 海淀 100028

導(dǎo)讀：無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用的廣泛推進(jìn)，給社會(huì)安全帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)?；诔杀镜?、能量密度高、對(duì)抗困難、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，激光反無(wú)人機(jī)武器系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生?；诩す獾姆礋o(wú)人機(jī)武器系統(tǒng)的發(fā)展值得關(guān)注。

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展、蜂群作戰(zhàn)等新型戰(zhàn)術(shù)興起，深刻影響了未來(lái)空中作戰(zhàn)樣式，網(wǎng)絡(luò)化、分布式、體系化無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在攻擊、偵察等方面體現(xiàn)了顛覆性的能力，對(duì)反無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展提出了迫切的需求。

2019年6月19日，美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)宣布“利爪”(CLaWS，“緊湊型激光武器系統(tǒng)- Compact Laser Weapons System”的縮寫(xiě)) 原型機(jī)已交付美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)，用于反無(wú)人機(jī)任務(wù)測(cè)試。

“利爪”是美國(guó)防部批準(zhǔn)的第一種供地面作戰(zhàn)人員使用的陸基激光器。近年來(lái)，美國(guó)防部評(píng)估認(rèn)為定向能武器可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)武器完成反無(wú)人機(jī)任務(wù)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。如果表現(xiàn)良好，“利爪”會(huì)成為美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)反無(wú)人機(jī)體系的重要組成部分。該計(jì)劃秉承“快速設(shè)計(jì)、快速交付”的理念，從授予合同到完成集成和測(cè)試、交付美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)訓(xùn)練、完成部署準(zhǔn)備全過(guò)程僅耗費(fèi)約1年時(shí)間。

激光武器概述

定向能武器是利用能量束產(chǎn)生殺傷的武器。美國(guó)國(guó)防部將發(fā)展定向能能力納入國(guó)家安全范疇，發(fā)展定向能武器將作為維持美軍優(yōu)勢(shì)、增強(qiáng)導(dǎo)彈防御以及應(yīng)對(duì)地區(qū)沖突的關(guān)鍵手段。美國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)格里芬表示，定向能技術(shù)是2018年國(guó)防戰(zhàn)略中提到的高科技能力之一，其中最受關(guān)注的是激光武器。

區(qū)別于傳統(tǒng)動(dòng)能武器，以激光武器為代表的定向能武器具有如下典型的特點(diǎn)：(1) 成本低：定向能武器發(fā)射成本遠(yuǎn)低于導(dǎo)彈等武器；(2) 能量密度高：能量束攜帶有較高的功率(如激光束的功率可到數(shù)百到數(shù)千千瓦) ，且截面較小，能夠獲得極高的能量密度；(3) 對(duì)抗困難：由于能量束具有高速、難以偵測(cè)等特點(diǎn)，目標(biāo)難以對(duì)打擊進(jìn)行預(yù)警、機(jī)動(dòng)；(4) 使用靈活：定向能武器無(wú)需計(jì)算彈道，噪聲低、無(wú)后坐力,便于隱蔽和調(diào)整。

激光武器的上述優(yōu)勢(shì)非常契合反無(wú)人機(jī)的需求，因而有望成為一種有效的反無(wú)人機(jī)手段。早在上世紀(jì)90年代中期，美國(guó)、以色列就聯(lián)合開(kāi)展了“戰(zhàn)術(shù)高能激光武器(THEL) ”的研制，這是一種車載化學(xué)激光武器；本世紀(jì)初，美國(guó)相繼開(kāi)展了“機(jī)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)高能激光”(MTHEL，諾斯羅普·格魯門(mén)公司) 、“激光復(fù)仇者”(Laser Avenger，波音公司) 、“區(qū)域反彈藥防御系統(tǒng)”(ADAM，洛克希德·馬丁公司) 等陸基激光防空武器，希望實(shí)現(xiàn)反巡航導(dǎo)彈、反火箭炮、反無(wú)人機(jī)等陸基防空功能。

2017年，洛克希德·馬丁的“雅典娜”激光武器系統(tǒng)(ATHENA) 在白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)擊落了5架無(wú)人機(jī)，展示了車載陸基激光武器在反無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的作用?！把诺淠取奔す馕淦飨到y(tǒng)由洛克希德·馬丁為美國(guó)陸軍研制的光纖激光武器，載具為陸軍重型移動(dòng)戰(zhàn)術(shù)卡車，功率可達(dá)到30kW。

“利爪”反無(wú)人機(jī)激光武器系統(tǒng)

不同于洛克希德·馬丁公司的“雅典娜”激光武器，波音公司推出的“利爪”激光武器系統(tǒng)是一種緊湊式、小型武器系統(tǒng)，重量約600lb(272kg) ，功率等級(jí)范圍為2～10 kW，可以集成在作戰(zhàn)車輛上，也可安裝在支架上使用，拆卸后可由4個(gè)行李箱大小的容器裝納，2名海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員即可安裝操作?！袄Α笨捎砂l(fā)電機(jī)或電池組提供電力，其操控也極為簡(jiǎn)單，可由筆記本電腦和微軟Xbox手柄控制。

“利爪”是一種模塊化激光武器系統(tǒng)，其激光器選取了現(xiàn)有的汽車制造行業(yè)用激光器產(chǎn)品，與電源模塊、散熱模塊以及光束導(dǎo)向器模塊集成。由于無(wú)需定制激光器，“利爪”的成本得到了有效控制。

圖1 “利爪”激光武器系統(tǒng)，載具為聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車輛(圖片來(lái)源：波音公司)

圖2 激光復(fù)仇者陸基防空激光武器系統(tǒng)(圖片來(lái)源：波音公司)

2015年8月，波音公司公開(kāi)了緊湊型激光武器系統(tǒng)的測(cè)試情況，在這一階段其功率等級(jí)約為2kW，激光器安裝于支架上，與地面供電與冷卻裝置連接。該武器系統(tǒng)在西弗吉尼亞州開(kāi)展了地面系留無(wú)人機(jī)攻擊測(cè)試，并參加了美國(guó)國(guó)防部于加利福尼亞州穆古角舉辦的“黑鏢(Black Dart) ”反無(wú)人機(jī)訓(xùn)練，展現(xiàn)了良好的任務(wù)性能。在穆古角，該緊湊型激光武器系統(tǒng)跟蹤并擊落了一架運(yùn)動(dòng)中的無(wú)人機(jī)：鎖定無(wú)人機(jī)目標(biāo)后，武器系統(tǒng)利用激光照射目標(biāo)尾部，數(shù)秒后可見(jiàn)靶機(jī)尾部被擊穿并起火，隨后靶機(jī)尾翼等部位起火，繼而墜毀，全過(guò)程約15s。緊湊型激光武器系統(tǒng)在進(jìn)行攻擊時(shí)是無(wú)跡可尋的，沒(méi)有影像、沒(méi)有聲音，波音公司稱其為“寂靜打擊”(Silent Strike) 。

隨后，波音公司在新墨西哥州阿爾伯克基進(jìn)行了公開(kāi)展示，利用緊湊型激光武器系統(tǒng)跟蹤并快速擊毀了一架四旋翼消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)；同時(shí)，波音展示了2kW功率的激光武器對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的破壞能力，僅用2s，無(wú)人機(jī)復(fù)合材料外殼便被激光器擊穿并起火。

圖3 洛克希德·馬丁為美國(guó)陸軍研制的的“雅典娜”激光武器系統(tǒng)(圖片來(lái)源：洛克希德·馬丁公司)

圖4 波音緊“湊型激光武器系統(tǒng)”(圖片來(lái)源：波音公司)

圖5 “緊湊型激光武器系統(tǒng)”在西弗吉尼亞州進(jìn)行系留無(wú)人機(jī)攻擊測(cè)試(圖片來(lái)源：波音公司)

2017年，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)與波音公司簽署了初始生產(chǎn)合同，波音將為海軍陸戰(zhàn)隊(duì)提供2kW、5kW和10kW 三中不同功率等級(jí)的“緊湊型激光武器系統(tǒng)”。2018年，波音為海軍陸戰(zhàn)隊(duì)交付了5套2kW級(jí)的“緊湊型激光武器系統(tǒng)”，并于隨后將功率等級(jí)提升為5kW，電源和冷卻模塊保持不變。

2018年，波音針對(duì)美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)需求開(kāi)發(fā)了“緊湊型激光武器系統(tǒng)”原型機(jī)，代號(hào)為“利爪(CLaWS) ”，取代了過(guò)去的縮寫(xiě)“CLWS”?！拔淦飨到y(tǒng)集成在聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車輛”(Joint Light Tactical Vehicle，JLTV) 上，JLTV的柴油發(fā)電機(jī)能夠?yàn)椤袄Α碧峁┧桦娏?。美?guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)地面系統(tǒng)項(xiàng)目執(zhí)行官(PEO Land Systems) 所轄的陸基防空(Ground Based Air Defence，GBAD) 對(duì)“利爪”原型機(jī)進(jìn)行了采購(gòu)，這一過(guò)程是通過(guò)國(guó)防部軍械技術(shù)聯(lián)合會(huì)(DOTC) 進(jìn)行的?！袄Α痹蜋C(jī)于2018年弗吉尼亞州匡提科(Quantico)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)基地舉行的現(xiàn)代海軍裝備展覽會(huì)(Modern Day Marine expo)上首次公開(kāi)展示，并于今年交付。與陸軍的車載定向能系統(tǒng)不同，“利爪”的定位不是一種獨(dú)立的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，而是系統(tǒng)的一個(gè)重要組件。

“利爪”的主要攻擊目標(biāo)是I類和II類無(wú)人機(jī)(重量在55lb/25kg以下) ，對(duì)于1t重的“捕食者”則顯得很無(wú)力；對(duì)于小型無(wú)人機(jī)，“利爪”能夠在數(shù)分鐘內(nèi)擊落十余個(gè)目標(biāo)。

除反無(wú)人機(jī)功能外，“利爪”激光武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)還包括反導(dǎo)彈、致盲偵察設(shè)備等。

結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)反無(wú)人機(jī)需求和蜂群作戰(zhàn)等新型戰(zhàn)法，導(dǎo)彈等傳統(tǒng)防空武器存在靈活性差、費(fèi)用高昂等問(wèn)題，激光武器是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的有力方式，因而受到了各國(guó)的廣泛關(guān)注。我國(guó)在阿布扎比防展上也展示了名為“寂靜狩獵者”(Silent Hunter) 的車載光纖激光武器系統(tǒng)。

圖6 “緊湊型激光武器系統(tǒng)”參與“黑鏢”反無(wú)人機(jī)訓(xùn)練(圖片來(lái)源：波音公司)

圖7 “緊湊型激光武器系統(tǒng)”在公開(kāi)展示中追蹤四旋翼無(wú)人機(jī)(圖片來(lái)源：Wired網(wǎng)站圖片)

圖8 “緊湊型激光武器系統(tǒng)”在公開(kāi)展示中破壞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)(圖片來(lái)源：Wired網(wǎng)站圖片)

陸基反無(wú)人機(jī)是激光武器的重要應(yīng)用領(lǐng)域，在此之外，機(jī)載定向能武器、艦載定向能武器也是各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的前沿技術(shù)，其系統(tǒng)更為復(fù)雜、與裝載平臺(tái)的耦合關(guān)系也更為深刻。目前，激光武器仍面臨著能量轉(zhuǎn)換效率低、對(duì)電網(wǎng)及熱管理能力需求嚴(yán)苛、受大氣條件影響顯著等問(wèn)題，需要針對(duì)性開(kāi)展先進(jìn)激光器研究、綜合能量管理、大氣傳輸和補(bǔ)償技術(shù)等研究，突破相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，以提升激光武器和平臺(tái)的效能。 ■

科巴姆測(cè)試用于無(wú)人機(jī)的高帶寬衛(wèi)星通信系統(tǒng)

科巴姆航空航天通信公司對(duì)用于無(wú)人機(jī)的概念驗(yàn)證衛(wèi)星通信系統(tǒng)“Aviator UAV 500”進(jìn)行了地面測(cè)試，該系統(tǒng)將通過(guò)衛(wèi)星傳輸高帶寬視頻。

“Aviator UAV 500”是在該公司開(kāi)發(fā)的重1.45千克的“Aviator UAV 200”衛(wèi)星通信終端的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，兩者都是國(guó)際海事衛(wèi)星雨燕寬帶服務(wù)終端。結(jié)合HGA-6000高增益天線，Aviator UAV 500能夠以500 kbps的速率傳輸圖像，是當(dāng)前終端帶寬的2.5倍。

Satlink UK公司在英國(guó)和南非進(jìn)行了概念驗(yàn)證測(cè)試?？瓢湍繁硎荆陆K端的重量約3千克，國(guó)防和搜救領(lǐng)域的客戶對(duì)該產(chǎn)品很感興趣。

“市場(chǎng)對(duì)更高帶寬的需求很強(qiáng)烈，無(wú)人機(jī)需要將視頻傳輸?shù)降孛?，而且系統(tǒng)要足夠輕，方便小型無(wú)人機(jī)攜帶，”科巴姆公司航空航天通信銷售總監(jiān)安德魯·列格說(shuō)?！翱蛻舴答伌偈刮覀冮_(kāi)發(fā)了Aviator UAV 500，它能在超視距距離上滿足無(wú)人機(jī)視頻傳輸?shù)男枨?。?/p>