激光在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用及最新進(jìn)展

1、第十三章 激光在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用及最新進(jìn)展,激光技術(shù)在軍事上主要用于偵測、導(dǎo)航、制導(dǎo)、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(shù)裝備有戰(zhàn)術(shù)激光武器、激光測距儀、激光雷達(dá)、激光瞄準(zhǔn)具，激光制導(dǎo)武器、激光陀螺、激光通信、激光訓(xùn)練模擬器、激光大屏幕顯示系統(tǒng)、激光掃瞄相機(jī)、激光引信、激光致盲武器等。 正在研究中的有化學(xué)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(yīng)用,一、激光測距儀,激

2、光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測者到目標(biāo)的距離。其誤差僅為其它光學(xué)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(jī)，艦艇和火炮對目標(biāo)的測距，測量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。,軍用超視距望遠(yuǎn)鏡式激光測距儀，距離測量

3、可達(dá)20km，已經(jīng)廣泛裝備于歐美多個國家的陸軍,二、激光雷達(dá),激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測距儀極為相似?？茖W(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測的稱為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激 光束進(jìn)行探測的稱為連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是能精確測量目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)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(biāo)。經(jīng)過多年努力，科學(xué)家們已研制出火控激光雷達(dá)、偵測激光雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)激光雷達(dá)、靶場

4、測量激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)等。,1、激光雷達(dá)在直升機(jī)上的應(yīng)用,目前，激光雷達(dá)在低空飛行直升機(jī)障礙物規(guī)避、化學(xué)／生物戰(zhàn)劑探測和水下目標(biāo)探測等方面已進(jìn)入實(shí)用階段，其它軍事應(yīng)用研究亦日趨成熟。 　　直升機(jī)在進(jìn)行低空巡邏飛行時(shí)，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(jī)機(jī)載雷達(dá)是人們夢寐以求的愿望。目前，這種雷達(dá)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(dá)的直升機(jī),2、機(jī)載海洋激光雷達(dá),傳統(tǒng)的水中目標(biāo)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(biāo)進(jìn)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(dá)幾十噸重。而激光雷達(dá)是利用機(jī)載藍(lán)綠激光器發(fā)射和接收設(shè)備，通過發(fā)射大功率窄脈沖激光，探測海面下目標(biāo)并進(jìn)行分類，既簡便，精 度又高。 　　迄今，機(jī)載海洋激光雷達(dá)已發(fā)展了三代產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代研制成功的第三代系統(tǒng)以第二代系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加了GPS定位和定高功能，系統(tǒng)與自動導(dǎo)航儀接口，實(shí)現(xiàn)了航

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

7、，更加便于識別目標(biāo)，這已是成像激光雷達(dá)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(dǎo)航系統(tǒng)(INS)三種技術(shù)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(shù)的結(jié)合，可以高度準(zhǔn)確地定位激光束打在物體上的光斑。 結(jié)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(zhǔn)確地計(jì)算出每一個地面光斑的座標(biāo)X，Y，Z。,機(jī)載LIDAR

8、激光雷達(dá)拍攝的全方位圖像,5、激光瞄準(zhǔn)器,放置在槍支上，激光光束可協(xié)助瞄準(zhǔn)目標(biāo)體,單一光束輕巧激光瞄準(zhǔn)器,槍管光束瞄準(zhǔn)激光器,手持式激光目標(biāo)指示器,雙光束激光瞄準(zhǔn)器,AG輕武器激光瞄準(zhǔn)器,第二節(jié) 激光對抗與防護(hù),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(shí)保護(hù)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(hù)的措施,1、一般防護(hù)措施①是利用地形、地物或設(shè)置遮障

9、阻擋激光。②是在目標(biāo)表面涂上對光具有強(qiáng)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(jī)動、規(guī)避等手段，使敵難以發(fā)現(xiàn)、捕捉目標(biāo)。④是研制和發(fā)展特種耐高溫材料的殼體，以及從技術(shù)上采取各種抗激光加固措施。,2、對眼睛的防護(hù),①是采用激光濾光片和護(hù)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(jìn)行大功率激光束發(fā)射實(shí)驗(yàn),美軍激光武器試驗(yàn)進(jìn)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(zhǔn)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(cè),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(biāo)，可用于打擊人、車、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、坦克、飛

11、機(jī)等。,“軍刀”(Saber)203的激光照明系統(tǒng)，主要用于照明、致盲和瞄準(zhǔn)目標(biāo)。 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(yùn)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(shí)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(jī)理,

12、1、是燒蝕效應(yīng)-局部高溫 2、是激波效應(yīng)- 3、是輻射效應(yīng)-強(qiáng)電磁場,三、激光武器的優(yōu)點(diǎn),1．無需進(jìn)行彈道計(jì)算 2．無后座 3．操作簡便，機(jī)動靈活，使用范圍廣4．無放射性污染，性價(jià)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(shù)級激光武器系統(tǒng)進(jìn)行試射,國產(chǎn)新型激光步槍結(jié)構(gòu)圖,中國又一款激光眩目器,中國武警部隊(duì)?wèi)?zhàn)士肩挎新型激光槍,艦載激光武器,機(jī)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(dǎo)彈和攻擊地面目標(biāo)， 是美國優(yōu)先發(fā)展的項(xiàng)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(shù)目標(biāo)或戰(zhàn)略目標(biāo)。,機(jī)載激光武器,機(jī)載氧碘激光器,第四節(jié) 激光制導(dǎo),激光制導(dǎo)是利用激光獲得制導(dǎo)信息或傳輸制導(dǎo)指令使導(dǎo)彈按一定導(dǎo)引規(guī)律飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方法。激光制導(dǎo)是60年代才開始發(fā)展起來的一種新技術(shù)。目前已出現(xiàn)激光

14、半主動制導(dǎo)和激光駕束制導(dǎo)的空對地、地對空導(dǎo)彈以及激光制導(dǎo)航空炸彈。激光駕束和激光半主動制導(dǎo)已應(yīng)用于反坦克導(dǎo)彈技術(shù)中。,激光制導(dǎo)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(jìn)行制導(dǎo)，以增強(qiáng)炸彈落點(diǎn)的精確度。,,激光制導(dǎo)炸彈,激光制導(dǎo)特點(diǎn)及分類,激光制導(dǎo)具有投擲精度高、捕獲目標(biāo)靈活，導(dǎo)引頭成本低、抗干擾性能好、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。目前已有大量激光制導(dǎo)武器裝備部隊(duì)，其主要制導(dǎo)方式有： 半主動制導(dǎo)。即由地面部隊(duì)或飛機(jī)發(fā)射激光照射

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

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

17、在經(jīng)過改造的波音747飛機(jī)上安裝激光武器，用于從高空攻擊敵方的戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈。,地基反衛(wèi)星激光武 器可對在軌衛(wèi)星等目 標(biāo)進(jìn)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(xué)激光武器,通過氣體混合的化學(xué)反應(yīng)，形成受激分子而產(chǎn) 生激光效應(yīng)。目前有的發(fā)達(dá)國家主要致力于氟化氫和氟化氘兩種化學(xué)激光武器的技術(shù)研究。這兩種激光均處于中紅外波段，能量轉(zhuǎn)換效率較高，但射束比較分散，需

18、要使用大直徑反射鏡進(jìn)行聚焦。近些年來．在化學(xué)激光武器的研究方面已取得—些進(jìn)展，使用 氟化氘中 紅外高級化學(xué)激光器產(chǎn)生2.2兆瓦功率激光，可摧毀1公里外的導(dǎo)彈實(shí)。設(shè)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(dǎo)彈和中段的彈頭，也可用作衛(wèi)星的自衛(wèi)武器。還設(shè)想采用天基部署方式設(shè)置化學(xué)激光武器，以便利用它擔(dān)負(fù)關(guān)鍵性的助推段攔截任務(wù),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(dǎo)彈發(fā)射井的偵察衛(wèi)星在飛抵西伯利亞上空時(shí)，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(fèi)巨資進(jìn)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(jìn)行了數(shù)十次反衛(wèi)星激光武器的試驗(yàn)。,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(shù)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(yīng)用最新進(jìn)展,一、自由空間激光相干通信技術(shù),采用了光頻段的外差探測技術(shù),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(shù),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(xué)物質(zhì)開辟了新的途徑，