【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 般可達(dá) 20 公里。 1978 年 3 月，世界上的第一支激光槍在美國(guó)誕生。激光槍的樣式與普通步槍沒(méi)有太大區(qū)別，主要由四大部分組成：激光器、激勵(lì)器、擊發(fā)器和槍托。目前，國(guó)外已有一種紅寶石袖珍式激光槍，外形和大小與美國(guó)的派克鋼筆相當(dāng)，它能在距人幾米之外燒毀衣服、燒穿皮肉，且無(wú)聲響，在不知不覺中致人死命，并可在一定的距離內(nèi)，便火藥爆炸，使夜視儀、紅外或 激光測(cè)距儀 等光電設(shè)備失效。還有 7 種稍大、重量與常用機(jī)槍相仿的小巧激光槍，能擊穿銅盔，在1500 米的距離上燒傷皮肉、致瞎眼睛等。 戰(zhàn)術(shù)激光武器的 “ 挖眼術(shù) ” 不但能造成飛機(jī)失控、機(jī)毀人亡，或使炮手喪失戰(zhàn)斗能力，而且由于參戰(zhàn)士兵不知對(duì)方激光武器會(huì)在何時(shí)何地出現(xiàn)，常常受到沉重的心理壓力。因此，激光武器又具有常規(guī)武器所不具備的威懾作用。 1982 年英阿馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中，英國(guó)在航空母艦和各類護(hù)衛(wèi)艦上就安裝有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飛機(jī)失控、墜毀或誤入英軍的射擊火網(wǎng)。 石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 戰(zhàn)略激光武器 戰(zhàn)略激光武器可攻擊數(shù)千公里之外的洲際導(dǎo)彈；可攻擊大空中的偵察衛(wèi)星和通信衛(wèi)星等。例如， 1975 年 11 月，美國(guó)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(shì)的理想武器之一，也是軍事大國(guó)不惜耗費(fèi)巨資進(jìn)行激烈爭(zhēng)奪的根本原因 [5]。據(jù)外刊透露，自 70 年代以來(lái)，美俄兩國(guó)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)。 目前，反戰(zhàn)略導(dǎo)彈激光武器的研制中，或是化學(xué)激光器、 準(zhǔn)分子激光 器、 自由電子激光 器和調(diào)射線激光器。例如：自由電子激光器具有輸出功率大、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、可調(diào)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。但是，自由電子激光器體積龐大，只適宜安裝在地面上，供陸基激光武器使用。作戰(zhàn)時(shí)，強(qiáng)激光束首先射到處于空間高軌道上的中斷反射鏡。中斷反射鏡將激光束反射到處于低軌道的作戰(zhàn)反射鏡，作戰(zhàn)反射鏡再使激光束瞄 準(zhǔn)目標(biāo)，實(shí)施攻擊。通過(guò)這樣的兩次反射，設(shè)置在地面的自由電子激光武器，就可攻擊從世界上任何地方發(fā)射的戰(zhàn)略導(dǎo)彈。 高基高能激光武器是高能激光武器與航天器相結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)這種激光器沿著空間軌道游戈時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方目標(biāo)，即可投入戰(zhàn)斗。由于它部署在宇宙空間，居高臨下，視野廣闊，更是如虎添翼。在實(shí)際戰(zhàn)斗中，可用它對(duì)對(duì)方的空中目標(biāo)實(shí)施閃電般的攻擊，以摧毀對(duì)方的偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星，甚至能將對(duì)方的洲際導(dǎo)彈摧毀在助推的上升階段。 激光技術(shù)特性及在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用途徑 激光（ LASER）是上實(shí)際 60 年代發(fā) 明的一種光源。 LASER 是英文的 “ 受激放射光放大 ” 的首字母縮寫。激光器有很多種，尺寸大至幾個(gè)足球場(chǎng)，小至一粒稻谷或鹽粒。氣體激光器有氦－氖激光器和氬激光器；固體激光器有紅寶石激光器；半導(dǎo)體激光器有激光二極管，像 CD 機(jī)、 DVD 機(jī)和 CDROM 里的那些。每一種激光器都有自己獨(dú)特的產(chǎn)生激光的方法。 激光特性 激光有很多特性：首先，激光是單色的，或者說(shuō)是單頻的。有一些激光器可石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 以同時(shí)產(chǎn)生不同頻率的激光，但是這些激光是互相隔離的，使用時(shí)也是分開的。其次，激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一 個(gè) “ 波列 ” 。再次，激光是高度集中的，也就是說(shuō)它要走很長(zhǎng)的一段距離才會(huì)出現(xiàn)分散或者收斂的現(xiàn)象。 激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相干性。 激光的高亮度：固體激光器的亮度更可高達(dá) 1011W／ cm2Sr。不僅如此，具有高亮度的激光束經(jīng)透鏡聚焦后，能在焦點(diǎn)附近產(chǎn)生數(shù)千度乃至上萬(wàn)度的高溫，這就使其可能可加工幾乎所有的材料。 激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長(zhǎng)的距離的同時(shí)，還能保證聚焦得到極高的功率密度，這兩點(diǎn)都是激光加工的重要條件 激光的高單色性：由于激光的單色性極高，從而保證 了光束能精確地聚焦到焦點(diǎn)上，得到很高的功率密度。 激光的高相干性：相干性主要描述光波各個(gè)部分的相位關(guān)系。正是激光具有如上所述的奇異特性因此在工業(yè)加工中得到了廣泛地應(yīng)用。 目前激光已廣泛應(yīng)用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、異孔、膏藥打孔、水松紙打孔、鋼板打孔、包裝印刷打孔等）、激光淬火、激光熱處理、激光打標(biāo)、玻璃內(nèi)雕、激光微調(diào)、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光修復(fù)電路、激光布線技術(shù)、激光清洗等。 經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，激光現(xiàn)在幾乎是無(wú)處不在，它已經(jīng)被用在生活、科研的方方面面：激光針灸 、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測(cè)距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍、激光炮 ?? 激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 激光武器是一種利用定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。根據(jù)作戰(zhàn)用途的不同，激光武器可分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩大類。武器系統(tǒng)主要由激光器和跟蹤、瞄準(zhǔn)、發(fā)射裝置等部分組成，目前通常采用的激光器有化學(xué)激光器、固體激光器、 CO2 激光器等。激光武器具有攻擊速度快、轉(zhuǎn)向靈活、可實(shí)現(xiàn)精確打擊、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，但也存在易受 天氣和環(huán)境影響等弱點(diǎn)。激光武器已有 30 多年的發(fā)展歷史，其關(guān)鍵技術(shù)也已取得突破，美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、以色列等國(guó)都成功進(jìn)行了各種激光打靶試驗(yàn)。目前低能激石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 光武器已經(jīng)投入使用，主要用于干擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和一些增強(qiáng)型觀測(cè)設(shè)備；高能激光武器主要采用化學(xué)激光器，按照現(xiàn)有的水平，今后 5—10 年內(nèi)可望在地面和空中平臺(tái)上部署使用，用于戰(zhàn)術(shù)防空、戰(zhàn)區(qū)反導(dǎo)和反衛(wèi)星作戰(zhàn)等。 為了滿足軍事應(yīng)用的需要，主要發(fā)展了以下 5 項(xiàng)激光技術(shù)： ① 激光制導(dǎo)技術(shù) ： 激光制導(dǎo)武器精度高、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、不易受電磁干擾，在精確制導(dǎo) 武器中占有重要地位 [6]。 70 年代初，美國(guó)研制的激光制導(dǎo)航空炸彈在越南戰(zhàn)場(chǎng)首次使用。 80 年代以來(lái)，激光制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光制導(dǎo)炮彈的生產(chǎn)和裝備數(shù)量也日漸增多。 ② 激光測(cè)距技術(shù) ： 它是在軍事上最先得到實(shí)際應(yīng)用的激光技術(shù)。 20 世紀(jì) 60年代末，激光測(cè)距儀開始裝備部隊(duì) ,現(xiàn)已研制生產(chǎn)出多種類型 ， 大都采用釔鋁石榴石激光器，測(cè)距精度為 177。5 米左右。由于它能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測(cè)量和武器火控系統(tǒng)。 ③ 激光通信技術(shù) ： 激光通信容量大、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖通信已成為通信系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)。機(jī)載、星載的激光通信系統(tǒng)和 對(duì)潛艇的激光通信系統(tǒng)也在研究發(fā)展中。 ④ 激光模擬訓(xùn)練技術(shù) ： 用激光模擬器材進(jìn)行軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)，不消耗彈藥，訓(xùn)練安全，效果逼真?，F(xiàn)已研制生產(chǎn)了多種激光模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，在各種武器的射擊訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)中廣泛應(yīng)用。此外，激光核聚變研究取得了重要進(jìn)展，激光分離同位素進(jìn)入試生產(chǎn)階段，激光引信、激光陀螺已得到實(shí)際應(yīng)用。 激光制導(dǎo) 一、激光制導(dǎo)原理 所謂激光制導(dǎo)技術(shù)，就是利用激光跟蹤、測(cè)量和傳輸?shù)氖侄慰刂坪蛯?dǎo)引導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的技術(shù)。激光器發(fā)出照射目標(biāo)的激光波束，激光接收裝置接收目標(biāo)反射的光波，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和信息處理，得出 目標(biāo)的位置參數(shù)信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)變換用以跟蹤目標(biāo)和控制導(dǎo)彈的飛行。有的激光制導(dǎo)系統(tǒng)還用激光傳輸控制導(dǎo)彈的指令。 二、激光制導(dǎo)方式 激光制導(dǎo)分為激光駕束制導(dǎo)和激光尋的制導(dǎo)兩種方式 : （ 1）激光駕束制導(dǎo) 以瞄準(zhǔn)線作為坐標(biāo)基線，將激光束在垂直平面內(nèi)進(jìn)行空間位置編碼發(fā)射，彈石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 上的尋的器接收激光信息并編碼，測(cè)出導(dǎo)彈偏離瞄準(zhǔn)線的方向和大小，形成控制信號(hào)，控制導(dǎo)彈沿瞄準(zhǔn)線飛行，直至擊中目標(biāo)。 （ 2）激光尋的制導(dǎo) 由彈外或彈上的激光束照射在目標(biāo)上，彈上的激光尋的器利用目標(biāo)漫反射的激光，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤和控制導(dǎo)彈。按激 光光源所在位置，激光尋的制導(dǎo)分為被動(dòng)尋的、主動(dòng)尋的和半主動(dòng)尋的三種方式 [7]。 如果尋的頭所探測(cè)的是目標(biāo)本身的輻射，或目標(biāo)對(duì)自然界存在的某種輻射的反射，則稱系統(tǒng)為被動(dòng)尋的式制導(dǎo)導(dǎo)彈。如果信號(hào)源不是目標(biāo)本身，而是裝在導(dǎo)彈上的目標(biāo)照射器或目標(biāo)指示器，則屬于主動(dòng)尋的式制導(dǎo)。如果輻射源既不是目標(biāo)本身，也不是安裝在導(dǎo)彈上的目標(biāo)指示器，而是另外的可見光、紅外或無(wú)線電波源，導(dǎo)彈上的純被動(dòng)傳感器接收由目標(biāo)反射的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，則稱為半主動(dòng)尋的式制導(dǎo)。 迄今為止，只有照射光束在彈外的激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)系統(tǒng)得到了應(yīng) 用。多年來(lái)，半主動(dòng)尋的制導(dǎo)武器已在多次戰(zhàn)爭(zhēng)中大量使用，其命中率常在 90%以上，比常規(guī)武器高很多。 半主動(dòng)尋的制導(dǎo)系統(tǒng)由彈上的激光尋的器和彈外的激光目標(biāo)指示器組成，特點(diǎn)是精度高，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，成本較低，可與其他系統(tǒng)兼容使用。目前，這類武器主要有航空炸彈，導(dǎo)彈，和炮彈等。 （ 3） 激光半主動(dòng)尋的式制導(dǎo)導(dǎo)彈 激光半主動(dòng)尋的式制導(dǎo)導(dǎo)彈包括激光半主動(dòng)尋的器和導(dǎo)彈主艙兩部分。其中尋的器由光學(xué)頭罩、探測(cè)儀、前置放大器、陀螺光學(xué)裝置及電子設(shè)備等部分組成。光學(xué)頭罩是導(dǎo)彈頭部的光學(xué)系統(tǒng)，通常包括聚光器和窄帶濾波器，后 者只允許激光目標(biāo)照射器的工作波長(zhǎng)透過(guò)。頭罩的作用是對(duì)尋的器中的其他部件提供保護(hù)；收集由目標(biāo)反射的激光能量，并將其會(huì)聚到探測(cè)器上。探測(cè)器多采用四象限形式。被目標(biāo)反射的激光由光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚其上，形成一個(gè)圓形光斑。轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后由電子裝置進(jìn)行放大和比較處理，并將輸出反饋給自動(dòng)駕駛儀或控制系統(tǒng)。 導(dǎo)彈主艙包括戰(zhàn)斗部、制導(dǎo)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及推進(jìn)裝置 [8]。導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部是裝有某種彈藥的大型錐體，它是執(zhí)行打擊任務(wù)的核心部件。制導(dǎo)系統(tǒng)包括自動(dòng)駕駛儀、陀螺儀、電池、燃料儲(chǔ)存器等組件，它接受來(lái)自激光半主動(dòng)尋的頭的目標(biāo)跟蹤指令，并向?qū)?彈控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定性和操縱指令。控制系統(tǒng)通常由塑料傳動(dòng)體及尾翼組成，根據(jù)制導(dǎo)系統(tǒng)的指令依靠燃料燃燒所提供的動(dòng)力控制傳動(dòng)系統(tǒng)使尾翼運(yùn)動(dòng)，驅(qū)使導(dǎo)彈射向目標(biāo)。推進(jìn)裝置由巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力，將導(dǎo)彈與發(fā)射導(dǎo)軌分離，并產(chǎn)生足夠的加速度，使導(dǎo)彈在敵方目標(biāo)的防御武器射程之外進(jìn)行發(fā)石河子大學(xué)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 射時(shí)，能以最短飛行時(shí)間對(duì)其實(shí)施攻擊。 （ 4） 激光制導(dǎo)武器 激光制導(dǎo)炸彈和炮彈 激光制導(dǎo)炸彈是在上世紀(jì)六十年代中期開始發(fā)展起來(lái)的。激光制導(dǎo)炸彈，顧名思義，就是與常規(guī)自由落體炸彈相比，這種炸彈利用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。具 體過(guò)程為，載機(jī)借助于 “ 激光目標(biāo)指示器 ” ，把激光束投射到目標(biāo)上，激光束在目標(biāo)表面產(chǎn)生漫反射，總會(huì)有一部分激光反射到激光制導(dǎo)炸彈上，被炸彈的 “ 尋的器 ” 所接收，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行換算，再控制炸彈的飛行舵調(diào)整炸彈航向，直至精確命中目標(biāo)。 激光制導(dǎo)武器的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì) 激光制導(dǎo)武器具有具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作戰(zhàn)實(shí)效成本低、抗干擾性能好、命中精度高等優(yōu)點(diǎn) .與其他精確制導(dǎo)彈藥相比，最明顯的優(yōu)勢(shì)還是廉價(jià)，激光制導(dǎo)武器是最廉價(jià)的精確制導(dǎo)武器之一。例如，從成本來(lái)看，雖然一枚激光制導(dǎo)炸彈是普通航彈的 3—4 倍，但是從效費(fèi)比來(lái)看，反倒比常規(guī)航 彈要高。 與此同時(shí)，激光制導(dǎo)武器也有著相當(dāng)致命的弱點(diǎn)：受天氣和戰(zhàn)場(chǎng)條件影響大，尤其是戰(zhàn)場(chǎng)上的硝煙、塵埃嚴(yán)重影響激光的傳輸，從而使激光制導(dǎo)武器偏離目標(biāo)；空襲飛機(jī)上的激光發(fā)射器要不斷發(fā)射激光，使激光始終照射在目標(biāo)上，從而使空襲飛機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間暴露于防空火力之下，降低了生存能力；激光光束狹窄，搜索能力較差。 激光制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 目前，世界各軍事強(qiáng)國(guó)都紛紛加強(qiáng)激光制導(dǎo)武器的研制。從激光制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，其多樣化的發(fā)展趨勢(shì)十分明顯： 智能化 ———讓激光主動(dòng)尋的。主動(dòng)尋的器是各類制導(dǎo)武器的追求目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)尋的制 導(dǎo)就必須把除發(fā)射架外的全部制導(dǎo)設(shè)備都裝在導(dǎo)彈上，這一困難有賴于技術(shù)的進(jìn)步才能解決。