激光在軍事領域的應用及最新進展

1、第十三章 激光在軍事領域的應用及最新進展,激光技術在軍事上主要用于偵測、導航、制導、通信、模擬、顯示、信息處理和光電對 抗及激光武器等。 已投入使用的軍用激光技術裝備有戰(zhàn)術激光武器、激光測距儀、激光雷達、激光瞄準具，激光制導武器、激光陀螺、激光通信、激光訓練模擬器、激光大屏幕顯示系統(tǒng)、激光掃瞄相機、激光引信、激光致盲武器等。 正在研究中的有化學激光武器和戰(zhàn)略激光武器等。,第一節(jié) 激光在軍事探測中應用,一、激光測距儀,激

2、光測距儀是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離。其誤差僅為其它光學測距儀的五分之一到數(shù)百分之一，因而被廣泛用于地形測量，戰(zhàn)場測量，坦克，飛機，艦艇和火炮對目標的測距，測量云層、飛機、導彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術裝備。,軍用超視距望遠鏡式激光測距儀，距離測量

3、可達20km，已經(jīng)廣泛裝備于歐美多個國家的陸軍,二、激光雷達,激光雷達是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達系統(tǒng)，其原理和構造與激光測距儀極為相似?？茖W家把利用激光脈沖進行探測的稱為脈沖激光雷達，把利用連續(xù)波激 光束進行探測的稱為連續(xù)波激光雷達。激光雷達的作用是能精確測量目標位置（距離和角度）、運動狀態(tài)（速度、振動和姿態(tài)）和形狀，探測、識別、分辨和跟蹤目 標。經(jīng)過多年努力，科學家們已研制出火控激光雷達、偵測激光雷達、導彈制導激光雷達、靶場

4、測量激光雷達、導航激光雷達等。,1、激光雷達在直升機上的應用,目前，激光雷達在低空飛行直升機障礙物規(guī)避、化學／生物戰(zhàn)劑探測和水下目標探測等方面已進入實用階段，其它軍事應用研究亦日趨成熟。 　　直升機在進行低空巡邏飛行時，極易與地面小山或建筑物相撞。為此，研制能規(guī)避地面障礙物的直升機機載雷達是人們夢寐以求的愿望。目前，這種雷達已在美國、德國和法國獲得了成功。,帶有障礙物規(guī)避激光雷達的直升機,2、機載海洋激光雷達,傳統(tǒng)的水中目標探測裝置是

5、聲納。根據(jù)聲波的發(fā)射和接收方式，聲納可分為主動式和被動式，可對水中目標進行警戒、搜索、定性和跟蹤。但它體積很大，重量一般在 600公斤以上，有的甚至達幾十噸重。而激光雷達是利用機載藍綠激光器發(fā)射和接收設備，通過發(fā)射大功率窄脈沖激光，探測海面下目標并進行分類，既簡便，精 度又高。 　　迄今，機載海洋激光雷達已發(fā)展了三代產(chǎn)品。20世紀90年代研制成功的第三代系統(tǒng)以第二代系統(tǒng)為基礎，增加了GPS定位和定高功能，系統(tǒng)與自動導航儀接口，實現(xiàn)了航

6、線和高度的自動控制。,3、成像激光雷達可水下探物,美國諾斯羅普公司為美國國防高級研究計劃局研制的ALARMS機載水雷探測系統(tǒng)，具有自動、實時檢測功能和三維定位能力，定位分辨率高，可以24小時工作，采用卵形掃描方式探測水下可疑目標。 　　美國卡曼航天公司研制成功的機載水下成像激光雷達，最大特點是可對水下目標成像。由于成像激光雷達的每個激光脈沖覆蓋面積大，因此其搜索效率遠遠高于非成像激光雷達。另外，成像激光雷達可以顯示水下目標的形狀等特征

7、，更加便于識別目標，這已是成像激光雷達的一大優(yōu)勢,4、LIDAR系統(tǒng),LIDAR是一種集激光，全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導航系統(tǒng)(INS)三種技術與一身的系統(tǒng)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM（地面數(shù)字高程模型 ）。這三種技術的結合，可以高度準確地定位激光束打在物體上的光斑。 結合激光器的高度，激光掃描角度，從GPS得到的激光器的位置和從INS得到的激光發(fā)射方向，就可以準確地計算出每一個地面光斑的座標X，Y，Z。,機載LIDAR

8、激光雷達拍攝的全方位圖像,5、激光瞄準器,放置在槍支上，激光光束可協(xié)助瞄準目標體,單一光束輕巧激光瞄準器,槍管光束瞄準激光器,手持式激光目標指示器,雙光束激光瞄準器,AG輕武器激光瞄準器,第二節(jié) 激光對抗與防護,一、激光對抗措施,所謂激光對抗，就是交戰(zhàn)雙方采取專門措施，干擾、破壞對方的激光裝備，使其喪失功能和戰(zhàn)斗力，同時保護己方的軍事裝備和人員免遭激光武器的攻擊和傷害。,二、激光防護的措施,1、一般防護措施①是利用地形、地物或設置遮障

9、阻擋激光。②是在目標表面涂上對光具有強烈吸收能力的材料，使照射光束的能量被吸收。③是采用偽裝、隱身、示假以及機動、規(guī)避等手段，使敵難以發(fā)現(xiàn)、捕捉目標。④是研制和發(fā)展特種耐高溫材料的殼體，以及從技術上采取各種抗激光加固措施。,2、對眼睛的防護,①是采用激光濾光片和護目鏡；②是施放煙幕； ③是采用黑擋片罩。,軍用光電對抗武器,美國進行大功率激光束發(fā)射實驗,美軍激光武器試驗進行中,激光武器的作戰(zhàn)特色在于利用發(fā)出的激光束迅速準確地

10、使敵人致盲、迷惑和疼痛,99式主戰(zhàn)坦克激光對抗系統(tǒng)搭載于坦克炮塔上方右側,第三節(jié) 激光武器,一、激光武器的分類,根據(jù)激光器輸出功率的大小，激光武器可區(qū)分為低能激光武器和高能激光武器兩大類。,1、低能激光武器,低能武器主要指激光干擾與致盲武器，它是重要的光電對抗裝備，主要用于干擾和致盲敵方的光電傳感器和敵方官兵的眼睛。,2、高能激光武器,高能激光武器也稱死光武器，它是借助于激光束的熱能直接摧毀目標，可用于打擊人、車、導彈、衛(wèi)星、坦克、飛

11、機等。,“軍刀”(Saber)203的激光照明系統(tǒng)，主要用于照明、致盲和瞄準目標。 該裝置它可以安裝在普通步槍的槍管下，采用鎳鎘電池供電，工作波長為670納米，功率400毫瓦，有效照明距離300米，重1.5磅，每枚電池可連續(xù)運行30分鐘，100米處的光斑尺寸可在1—10米之間變化。1995年美軍在索馬里作戰(zhàn)時曾經(jīng)使用了這種武器，1995年聯(lián)合國大會通過了一份 禁《止使用激光致盲武器協(xié)議》。,激光致盲武器,二、激光武器的殺傷機理,

12、1、是燒蝕效應-局部高溫 2、是激波效應- 3、是輻射效應-強電磁場,三、激光武器的優(yōu)點,1．無需進行彈道計算 2．無后座 3．操作簡便，機動靈活，使用范圍廣4．無放射性污染，性價比高,形形色色的激光武器,激光槍,美國最新研制的PHASR非致命激光步槍,解放軍已經(jīng)列裝手槍式激光發(fā)射器,解放軍戰(zhàn)術級激光武器系統(tǒng)進行試射,國產(chǎn)新型激光步槍結構圖,中國又一款激光眩目器,中國武警部隊戰(zhàn)士肩挎新型激光槍,艦載激光武器,機載激光武器(Ai

13、rborne Laser); 這種激光武器容易得到地面的有效支持，有較大的靈活性， 可對抗巡航導彈和攻擊地面目標， 是美國優(yōu)先發(fā)展的項目。,,空、海、地基激光武器,地基激光武器(艦載武器和車載武器): 可以有很大的靈活性用于戰(zhàn)術目標或戰(zhàn)略目標。,機載激光武器,機載氧碘激光器,第四節(jié) 激光制導,激光制導是利用激光獲得制導信息或傳輸制導指令使導彈按一定導引規(guī)律飛向目標的制導方法。激光制導是60年代才開始發(fā)展起來的一種新技術。目前已出現(xiàn)激光

14、半主動制導和激光駕束制導的空對地、地對空導彈以及激光制導航空炸彈。激光駕束和激光半主動制導已應用于反坦克導彈技術中。,激光制導炸彈與常規(guī)自由落體炸彈相比，利用了激光的直線傳播特性進行制導，以增強炸彈落點的精確度。,,激光制導炸彈,激光制導特點及分類,激光制導具有投擲精度高、捕獲目標靈活，導引頭成本低、抗干擾性能好、操作簡單等優(yōu)點。目前已有大量激光制導武器裝備部隊，其主要制導方式有： 半主動制導。即由地面部隊或飛機發(fā)射激光照射

15、目標，被制導的武器上裝有激光尋的器，接收目標被照射后散射回來激光，從而自動控制武器尋向目標。 主動制導。把激光目標指示器和激光尋的器同時裝在武器上，目標指示器不斷地向目標發(fā)射激光，尋的器自動接收目標散射回來的激光，將武器尋向目標。,俄制KAB-500L激光制導炸彈,美國寶石路Ⅱ激光制導訓練炸彈,第五節(jié) 太空防御及激光巨能武器,一、激光與導彈防御系統(tǒng),由于激光的方向性好，速度比導彈快的多，使用激光擊落飛行中的導彈成為可能。空基導

16、彈防御系統(tǒng)為美國設想的三位一體導彈防御系統(tǒng)的重要組成部分，主要是設想通過機載激光炮摧毀剛剛發(fā)射升空的敵方彈道導彈?！　　≡摽栈鶎椃烙到y(tǒng)的主要設想為利用大型飛機搭載激光炮，一旦偵察活動發(fā)現(xiàn)有導彈發(fā)射跡象，該大型飛機將升空并飛至目標國數(shù)百公里外空域待命，當對方導彈發(fā)射后尚處于上升階段時，飛機將發(fā)射激光摧毀導彈。,導彈防御系統(tǒng),導彈防御系統(tǒng),激光與導彈防御系統(tǒng),太空武器可在軌道對目標實施打擊,機載激光武器(ABL)，ABL的目標是研制裝

17、在經(jīng)過改造的波音747飛機上安裝激光武器，用于從高空攻擊敵方的戰(zhàn)區(qū)彈道導彈。,地基反衛(wèi)星激光武 器可對在軌衛(wèi)星等目 標進行軟、硬破壞， 是未來空間攻防作戰(zhàn) 武器系統(tǒng)的重要發(fā)展 方向,二、地基反衛(wèi)星激光武器,三、巨能激光武器,1、化學激光武器,通過氣體混合的化學反應，形成受激分子而產(chǎn) 生激光效應。目前有的發(fā)達國家主要致力于氟化氫和氟化氘兩種化學激光武器的技術研究。這兩種激光均處于中紅外波段，能量轉換效率較高，但射束比較分散，需

18、要使用大直徑反射鏡進行聚焦。近些年來．在化學激光武器的研究方面已取得—些進展，使用 氟化氘中 紅外高級化學激光器產(chǎn)生2.2兆瓦功率激光，可摧毀1公里外的導彈實。設想研制其功能為25兆瓦的氟化氫激光器，可用來反衛(wèi)星，反助推段的導彈和中段的彈頭，也可用作衛(wèi)星的自衛(wèi)武器。還設想采用天基部署方式設置化學激光武器，以便利用它擔負關鍵性的助推段攔截任務,2、戰(zhàn)略反衛(wèi)星激光武器,戰(zhàn)略反衛(wèi)星激光武器可攻擊太空中的偵察衛(wèi)星和通信衛(wèi)星等。例如，1975年1

19、1月，美國的兩顆監(jiān)視導彈發(fā)射井的偵察衛(wèi)星在飛抵西伯利亞上空時，被前蘇聯(lián)的“反衛(wèi)星”陸基激光武器擊中，并變成“瞎子”。因此，高基高能激光武器是奪取宇宙空間優(yōu)勢的理想武器之一，也是軍事大國不惜耗費巨資進行激烈爭奪的根本原因。據(jù)外刊透露，自70年代以來，美俄兩國都分別以多種名義進行了數(shù)十次反衛(wèi)星激光武器的試驗。,美國太空戰(zhàn)高能激光武器示意圖,美國陸基激光武器將是未來太空戰(zhàn)重要力量,美軍移動型戰(zhàn)術高能激光系統(tǒng)（THEL）的激光發(fā)射部分,第七節(jié)

20、激光的應用最新進展,一、自由空間激光相干通信技術,采用了光頻段的外差探測技術,地下油氣分布圖的全息三維顯示,二、多波長激光三維成像技術,三、激光制造閃電,德國已研制出世界上第一臺激光吸塵器．該吸重量只有9kg，采用 1064nm的脈沖激光，功率為20W，靠空氣冷卻。用激光吸塵器作業(yè)在于 “干凈”，可以使任何污垢f油污、油漆或銹斑等在激光作用下蒸發(fā)，且無煙霧和氣味，還不會磨損待清潔物體。激光吸塵器為清除有害廢棄物和化學物質開辟了新的途徑，