基于SHiELD项目的五代机装备激光武器可行性分析

美空军近年来把为五代机、战略轰炸机甚至下一代战机等装备激光武器作为研究目标，基于SHiELD项目在机载激光吊舱的研究方面取得了进展，但仍面临着诸多技术挑战。

一、SHiELD项目研究进展分析

美国空军研究实验室（AFRL）围绕自防护高能激光演示（SHiELD）项目和高能液体激光区域防御系统（HELLADS）计划，分别研发外部吊舱式与内部集成式两种机载激光武器。但由于美空军自2015年之后少有披露HELLADS项目信息，在此仅围绕SHiELD项目对美军机载激光武器的发展情况进行梳理分析。

图表：SHiELD项目主要情况

激光武器描述

激光器类型光纤激光器

激光武器功率150kW

装备方式吊舱挂载

载机AC-130、战斗机等多机型

研究进展与计划2019年4月～2021年SHiELD的地面演示器2019年成功击落几枚空射导弹（可能为50kW或60kW）；成功对装有激光测试吊舱的F-15战斗机进行了飞行测试

2021年2月接收SHiELD系统的吊舱子系统

2021年7月接收SHiELD系统的激光器和光束控制系统

2022年2月洛克希德·马丁公司开始向AFRL交付LANCE系统，AFRL计划进一步集成武器本身与管理LANCE加热和冷却的热系统

2023年计划进行SHiELD先进技术演示（ATD）计划，以期利用精确计算的方式降低和消除机载激光武器的风险，满足并解决功率缩放、光束质量、热管理以及封装方面的技术难题

2024年～2029年AFRL计划于2024年进行首次全面系统测试，以将该型激光武器吊舱集成到F-16和F-35战斗机上为后续目标

结合SHiELD吊舱系统的发展情况分析可知：

（1）激光吊舱的重量有可能满足战斗机装载要求

美空军称已成功对搭载激光武器吊舱的F-15进行了飞行测试，加上洛克希德·马丁公司高管泰勒·格里芬曾在2022年透露，SHiELD吊舱系统是其公司所开发的同功率等级中最小、最轻的高能激光器，为SHiELD项目交付的吊舱子系统的尺寸仅为是陆军同等60kW功率激光器的1/6。

由此推测，美空军可能已经能够将机载吊舱系统的重量控制在其对战斗机搭载吊舱的重量要求目标——680kg。

（2）地面演示试验不足以说明机载激光武器对抗导弹的实力

美空军利用美陆军“演示者激光武器系统”（DLWS）作为SHiELD激光吊舱的地面测试替代者，击落多枚飞行中的空射导弹，成功验证激光对目标导弹的有效性。

然而，地面测试与空中测试存在很大区别。除了受功率与天气等因素影响之外，机载激光武器还将面临风速、湍流和战机的快速机动所带来的干扰，究竟能否有效对抗以马赫速度飞行的地对空、空对空导弹尚未可知。

二、机载激光武器面临的技术挑战分析

机载激光武器的研究仍面临诸多技术挑战，如下所示。

（1）需满足移动电源的可扩展、可运输、可靠性与电磁兼容性

要将激光武器集成到战斗机上，需满足在激光器工作时，能短时间提供150千瓦的功率，同时不影响其他系统的工作，这对载机的供电系统提出了巨大的挑战。且还需考虑电源与系统其他部分的电磁兼容性等。据称美空军正基于SHiELD项目开发可提供高功率的机载锂电池，但进展信息未见披露。

（2）能量转换有限，热管理与作战效果无法兼顾

美军现有的电激光发射器的能量转换效率不足30%，未被转换的能力只能通过战机冷却系统释放，以避免由于积聚的热量导致激光发射器出现故障，甚至毁坏战机。美空军为SHiELD吊舱系统安装了热管理系统，使激光发射器能够抵御战时频繁发射激光所产生的热量，但同时也会影响激光的作战效果。如何平衡热管理与作战效果，也是亟需解决的难题之一。

（3）对高机动空中目标的跟踪瞄准与聚焦发射技术难度极大

飞行过程中的颠簸、加速过载，以及气流和湍流所引起的颠振等均会导致激光武器的跟踪瞄准系统出现图像模糊、抖动甚至畸变等气动光学效应，由此将影响目标跟踪与瞄准。

而有效射程以及达到破坏性效果所需的持续照射时间是决定激光系统有效性的重要因素。美空军声称已经开发出一种“空气动力学围栏”，可保护机载激光吊舱免受其炮塔上方湍流气流的影响，显著提高光束质量，但并未透露实际技术水平。在实战中，要想使机载激光武器在战机到达大气湍流的高度，保持将光束聚焦于高机动导弹目标，即使是近距离作战，也并非易事。

三、五代机装备激光武器的可行性

极低的发射成本和几乎无限弹匣等优势是美军持续开展机载激光相关研究的重要原因。美军声称将为五代机等先进战机装备机载激光，这需在不影响五代机现有性能的同时，赋予其更强的导弹防御能力，短时间内尚不具备可行性。

（1）降低先进隐身战机的隐身性能

技术层面对内置于机舱的激光武器的尺寸、重量等存在更高要求，美空军即使为战斗机装备激光武器，也大概率先以吊舱形式进行装备。就F-35这类隐身战机而言，即使挂载可伸缩形式的激光吊舱，也将不可避免地加大其雷达反射截面积，降低其隐身性，单就这一点就已经限制了激光吊舱在隐身战机上的使用。

（2）仍需与动能武器协同

功率达到100kW的激光武器确实能够在近距交战中，用极短的照射时间毁伤目标，具备一定战术价值。SHiELD吊舱功率目标在于150kW，但机载激光武器要满足先进战机搭载与导弹毁伤需求，需兼具小型化、高功率、短时间提供高功率与动态目标瞄准等能力，这本身就极具难度。加上激光武器本身具有局限性，易受大气条件、云层和烟雾影响，无法全天候作战。

因此，机载激光武器作为一型非动能武器，终究无法取代动能系统，只能作为载机武器系统的组成部分之一，在实际作战运用过程中，与动能武器协同工作。而这还需要火控系统能够将两者集成，能否有效提升五代机的导弹防御能力尚未可知。

综合考虑机载激光武器的尺寸、重量、功率、冷却限制以及动态目标瞄准与毁伤能力等诸多因素，美空军尚难以将以防御导弹为目标的激光武器与高飞行速度的五代机等先进战机集成。（北京蓝德信息科技有限公司 ）

编辑：黄飞