美国空军机载激光反导弹系统

简述

美国空军机载激光（简称ABL）试验机YAL—1A改进自波音747—400F运输机，装载了最新研制的机载激光聚能武器，用于摧毁处于起飞助推段状态的战术弹道导弹，将敌导弹消灭在敌领空/领土上。

系统介绍

机载激光试验机搭载的系统有兆瓦级的化学氧碘激光器，红外跟踪/高速目标截获系统和高精度激光目标跟踪光柱控制系统。激光武器由三个激光发射系统组成：一个威力凶猛的杀伤激光系统（主系统）、一个激光指示系统和一个激光照明系统。主激光系统由机身背部的兆瓦级的化学氧—碘激光器产生，波长1.315微米。

大威力的激光光柱从贯穿飞机前部的管子中穿越，而管子则贯通分隔前后机舱的隔舱。然后激光光柱穿过光柱控制系统后射出。光柱的指示非常迅捷。

激光指示系统已经由诺斯洛普·格鲁门空间技术开发完成，这种千瓦级的轻型只是用来指示目标，并测试当时当地的大气对激光的扭曲，并将扭曲的数据传给筑控制计算机，修正杀伤激光系统地发射。

超高灵敏度跟踪激光器（被动测距系统，ARS）的新型吊舱已经安装到了747—400飞机上。机载激光器是一种机载的定向能武器系统，依靠机载传感器、激光器和复杂的光学器件来发现、跟踪和摧毁处于助推段或发射段的弹道导弹。

被动测距系统由二氧化碳激光器、主动和被动传感器、光学系统、万向节和各种灵敏的电子装置组成。其功能是为任务处理器提供数据，而后者利用这些信息对敌方的弹道导弹进行跟踪，并对它们进行排序，以便由机载激光反导弹系统中兆瓦级的化学氧碘激光器实施攻击。化学氧碘激光器在导弹的金属外壳上聚集足够的能量，使其裂开或变成碎片。

在跟踪过程中，被动测距系统可以为机载激光战场管理系统提供5个组件状态矢量。而这些数据将用来计算导弹的轨迹参数，比如估计导弹的发射点和预计弹着点。即使导弹不宜采用机载激光进行攻击，也可以由弹道导弹防御系统的其它部分利用这些数据，在中段或末段攻击目标。

跟踪照射激光器是首台通过军用飞机机载飞行认证的二极管激发镱：钇铝石榴石激光器。雷声空间与机载系统公司的跟踪照射激光器将与光束转换透镜结合起来，用于ABL的光束控制/火力控制系统的终端对终端试验。

跟踪照射激光器是光束控制/火力控制系统中一个完整的部分，用于发射高速、高能脉冲激光射向处于助推段的导弹，随后激光被发射到一个非常敏感的照相机上。

得到的反射激光数据被用来获取导弹的速度和高度信息。雷声公司在一台跟踪照射激光器系统的衍生型上开始了技术发展工作，以提高该系统的性能和精确度。同时，该公司还开始了系统备件的生产。

研制过程

在2001年3月，雷声公司的跟踪照射激光器成为该公司高能激光中心4种临界固态激光器中首台进行成功的发射试验的激光器。机载激光反导弹系统研究小组正在美国空军和导弹防御局的指导下开发革命性的机载助推段导弹防御系统。

2001年11月10日，首架载机在堪萨斯州威奇托首次飞行，但激光和波束控制系统还没有安装到该平台上。450千克的隔舱已经安装的飞机上，隔舱是用于保持稳定性和确保飞机在携带激光系统飞行的时候保持必要的灵活性。此外，安装红外搜索和跟踪传感器所需的主要改进工作也已经完成，这些传感器用于最初发现正在接近的弹道导弹。

在首次飞行之后，机载激光反导弹系统研究小组将继续进行地面检验的试验。飞机最初的飞行将是飞行资格试验，主要关注的是飞机的性能。在进行大约5次这样的飞行之后，飞行试验的内容将增加作战管理系统的内容。再然后是试验发现和跟踪由白沙导弹试验场发射的“长矛”战术导弹。

2002年5月，飞机的改装工作完成。这些工作包括激光转塔的安装、机鼻的改造以及控制计算机等硬件的安装。这次交付的飞行转塔是光速控制/火力控制系统的心脏，采用全套阵列的镜面和光学装置对大气影响和飞行扰动进行修正，使高能激光束对准、到达并聚集到助推阶段的弹道导弹上。

该飞行转塔由洛克希德·马丁公司的空间系统部研制，装在飞机的头部，由球形转塔和滚转外壳组成，转塔内有大孔径望远镜和高透过率共形窗口，提供任务所需的全部运动范围。

2002年7月，改装完成的飞机进行了第一次试飞，在经过飞行安全鉴定后，飞机转到了加利福尼亚州的爱德华兹空军基地安装光柱控制系统和激光发射器。2004年，ABL成功地摧毁了一枚试验用的弹道导弹。

2004年10月，导弹防御局启动几项小规模的研究与发展计划，目的是减轻机载激光器系统重量和改善其性能。导弹防御局的激光技术项目包括多种针对在弹道导弹防御中能够使用定向能的小规模、三年计划。如果获得成功，在上述计划中发展的技术将用于现行项目。

光束控制/火控系统的飞行试验预计将持续到2005年。项目组将首先检查ABL飞机的适航性，随后将对缩比“海神”试验机携带的目标进行跟踪。

试验

2007年7月，美国导弹防御局近期完成了机载激光器的空中模拟攻击试验，通过跟踪、瞄准和模拟攻击空中目标，对机载激光器的战场管理系统以及波束控制/火控系统的性能进行了演示验证。

试验时，跟踪照射激光器和代替高能激光器的低能激光器均安装在飞机的机头转塔中，跟踪照射激光器对一架改装过的NC—135运输机实施照射，其回波主要用于测量大气环境。NC—135运输机上的摄像设备显示，低能激光器最后准确命中了飞机上绘制的导弹目标。

2007年7月，美国导弹防御局日前宣布，机载激光器项目在2007年7月24日取得了一项具有历史意义的成果——传播了信标照明激光，并使用反射激光补偿了大气干扰。7月24日举行的测试演示了机载激光器利用照明激光跟踪模拟目标、对大气干扰进行补偿，以及完成作战序列（模拟向目标发射高能激光）的能力。此外，激光在测试中的表现证明其更适用于摧毁弹道导弹。

这使项目向第二个“低能量系统主动集成飞行测试知识点”迈出了重要一步，首个知识点已经于本月、早些时候完成。测试包括探测“大乌鸦”目标飞机，利用跟踪照明激光进行跟踪，利用跟踪照射激光器的目标反射激光进行大气补偿，利用替代高能激光进行打击。

突破

2008年2月，波音公司与工业团队及美国导弹防御局在机载激光器计划上，又实现一个重要里程碑——六个化学氧碘激光器全部安装到载机上。波音导弹防御系统主管表示，激光器集成工作已经完成了70%以上。最后的检查结束后，将对载机内的激光器进行系统激活与地面测试。

2007年3月，美国机载激光器完成首次激光跟踪系统飞行发射试验；10月报道，诺思罗普·格鲁曼公司开始在美国导弹防御局机载激光器飞机上集成兆瓦级激光器，准备进行高能系统测试；12月，诺·格激光小组完成高能激光组件的检查与修整。

2008年3月，诺斯罗谱·格鲁曼公司完成了化学氧碘激光器六个模块的安装，这种激光器将装备到美国导弹防御局的机载激光器飞机上。

为了给现阶段的高功率系统集成做准备，该激光器于2005年在爱德华空军基地的系统集成实验室接受了地面测试，并在2007年完成了机用更新。高功率地面实验将会从2008年中开始，2009年初将开始飞行实验，最终将演示对抗助推导弹目标。

诺斯罗谱·格鲁曼公司负责人称，激光器模块安装的完成标志着将兆瓦级激光器集成到机载激光器飞机样机上的工作在5个月内完成了70%。最初的组装和化学氧碘激光器模块的启用花费了3年时间。诺·格公司还提供信标照明激光器，用于测量从飞机到目标的大气条件。

洛克希德·马丁公司提供光束控制/射击控制系统，用于集成信标照明激光器和跟踪敌方弹道导弹的跟踪照明激光器。波音公司是机载激光器项目的总承包商，提供改进型747—400F机载激光器飞机和战场管理系统，并负责整个系统的集成和测试。

2008年3月，美国波音公司研制的“机载激光”武器系统已在美国空军位于加利福尼亚州的爱德华兹空军基地完成了杀伤用高能化学激光器的安装，即将开展地面联试，并将在今夏开始新一轮系统试飞工作。去年，该系统曾渐进地进行了一系列试飞，并完成了全系统、全交战过程的功能模拟试飞。

机载激光采用的平台是波音747—400，第2套系统则可能采用波音747—8。与前者比，后者重新设计了机翼，并具有更大的航程。

展望

2008年7月，波音公司及其工业界合作伙伴和美国国防部导弹防御局已完成了在YAL—1A高能激光武器飞机验证机上安装杀伤用高能激光器的工作，并在美国空军位于加利福尼亚州的爱德华兹空军基地开始。该机使用自身的化学燃料支持杀伤用激光器工作的测试。

一旦这些测试成功完成，测试团队将开始机上杀伤用激光器的地面试射。按计划，地面试射工作将验证杀伤用激光器的光束持续时间和摧毁不同弹道导弹目标所需要的各种能量水平。

此后，验证机将进行杀伤用激光器与光束控制/火力控制系统的地面联试，前者将在后者的控制下瞄准和发射。然后，这架验证机将进行全系统功能检查试飞。若一切顺利，将在2009年8月进行首次全系统、全交战过程的真实试飞，实际拦截一枚弹道导弹靶标。

YAL—1A验证机是“机载激光”项目的产物，而该项目是美国弹道导弹防御体系中助推段拦截计划的核心组成部分之一。目前美国的末段拦截武器系统有陆基的“末段高空区域防御”、MIM—104F“爱国者”PAC—3、MIM—23K/J“霍克”改进型、“中程增程型防空系统”和海基的RIM—156“标准”—2ERIVA；中段拦截武器系统包括“陆基拦截弹”和海基的RIM—161“标准”—3。助推段拦截武器系统研制项目除ABL外，还有“动能拦截弹”、“网络中心机载防御单元”和“空—天基高能激光中继反射镜”等。