Toepassingsnavorsing van laserwapens op die gebied van anti-UAV

As die kerntoerusting van gerigte energiewapens, bereik laserwapenstelsels presiese skade deur hoë-energie laserstrale uit te straal wat deurlopend op die teikenoppervlak inwerk en fisiese effekte soos ablasie en bestraling te benut. Hulle kan effektief gevegstake uitvoer, insluitend ballistiese missielonderskepping, lug-tot-lug/grond-tot-lug-missielverdediging en presisieaanvalle teen grondteikens. In vergelyking met tradisionele kinetiese energiewapens, het laserwapens 'n generasievoordeel verkry wat gekenmerk word deur hoë skadepresisie, vinnige reaksie en uitstekende operasionele kostedoeltreffendheid, wat hulle een van die kernrigtings in die globale ontwikkeling van militêre tegnologie maak.

Terselfdertyd het die vinnige ontwikkeling en popularisering van UAV (Unmanned Aerial Vehicle)-tegnologie dit in staat gestel om 'n belangrike rol te speel op verskeie terreine soos militêre verkenning, slagveldbewaking, presisieaanvalle, siviele logistiek en geografiese opmeting. Dit het egter ook aanleiding gegee tot toenemend prominente UAV-bedreigings. Tans het meer as 100 lande regoor die wêreld militêre UAV's toegerus, waaronder klein kommersiële UAV's maklik verander kan word in laekoste dodelike wapenplatforms. Die asimmetriese gevegsdoeltreffendheid van UAV's is volledig gedemonstreer in streeksbrandpunte soos die Nagorno-Karabakh-konflik en die Rusland-Oekraïne-konflik. Veral kommerwekkend is die opkoms van die UAV-swermgevegmodus. Die groepaanval deur 50 selfmoord-UAV's in die 2022 Nagorno-Karabakh-konflik het die kostedoeltreffendheid-wanbalansdilemma van tradisionele lugverdedigingstelsels direk blootgelê wanneer hulle op sulke laekoste-versadigde aanvalle reageer. Teen hierdie agtergrond het anti-UAV-tegnologie 'n navorsingsfokus in die nasionale verdedigingsveld van verskeie lande geword. As 'n hard-dood wapen, het laser wapens, met hul unieke voordele, die kern onderskepping middel van anti-UAV stelsels geword, en hul toepassing het beweeg van die tegniese demonstrasie stadium na die praktiese toepassing stadium.

Die vinnige herhaling van UAV-tegnologie het egter ook nuwe uitdagings gebring, aangesien die verdedigingsprobleme van nuwe soorte teikens soos FPV (First-Person View) UAV's en optiese vesel UAV's aansienlik toegeneem het. Om die ontwikkelende UAV-bedreigings en gevegstyle die hoof te bied, is dit dringend om 'n diepgaande ontleding van UAV-teikenkenmerke uit te voer, en laser-anti-UAV-stelsels te ontwikkel wat geskik is vir verskillende teikentipes, gevegscenario's en aanvalmodusse, om sodoende positiewe leiding vir toerustingontwikkeling en -ontwerp te verskaf. Met die fokus op die toepassing van laserwapens in die veld van anti-UAV, sorteer hierdie artikel eers die tegniese grondslag en ontwikkelingsgeskiedenis van laserwapens uit, bespreek die tegniese vereistes van laser-anti-UAV en die samestelling van laser-anti-UAV-stelsels in kombinasie met UAV-teikenkenmerke, ontleed hul toepassingsvoordele, en sien uiteindelik uit na die toekomstige ontwikkelingstendens, en verskaf verwysings vir verwante navorsing.

2 Operasionele meganisme en ontwikkelingstatus van laserwapens

2.1 Operasionele meganisme van laserwapens

Die kernskadebeginsel van laserwapens is om hoë-energie laserstrale te gebruik om die teikenoppervlak te bestraal, wat komplekse fisiese en chemiese reaksies veroorsaak, wat veranderinge soos temperatuurstyging, ablasie en afbreek in die teiken se strukturele toestand en materiaal eienskappe veroorsaak, wat uiteindelik lei tot die mislukking van elektroniese komponente of strukturele skade. Die tegniese kern daarvan sluit drie sleutelskakels in: lasergenerering, energieversterking en presiese fokus.

Geklassifiseer volgens kragvlak, kan laserwapens in twee kategorieë verdeel word: lae-krag en hoë-krag. Laekrag-laserwapens het hoofsaaklik ten doel om sleutelkomponente van die teiken vas te steek en te verblind, en is tans in troepe toegerus. Hoëkrag-laserwapens, aan die ander kant, teiken om deur die teikenstruktuur te breek en vernietigende skade te bewerkstellig. Hul tegnologie het al hoe meer volwasse geword, en hulle sal in die toekoms 'n sleutelrol speel in moderne oorlogvoering en plaaslike konflikte. Geklassifiseer deur die dra-platform, kan laserwapenstelsels verder verdeel word in skeeps-, voertuiggemonteerde, lug-, grond- en ruimtegebaseerde tipes, wat aanpas by die behoeftes van verskillende gevegscenario's.

2.2 Ontwikkelingstatus van laserwapens

Die navorsing oor laserwapens het in die 1960's begin. Sodra lasertegnologie na vore gekom het, het sy unieke voordele van hoë rigting, hoë energiedigtheid en ligspoed-voortplanting vinnig groot aandag in die militêre veld getrek. Militêre moondhede soos die Verenigde State en die Sowjetunie het die voortou geneem met die bekendstelling van relevante navorsingsprogramme, wat aanvanklik gefokus het op die toetsing en tegniese verifikasie van laekrag-laserwapens.

Van die 1970's tot die 1980's het die navorsing oor laserwapens 'n stadium van in-diepte tegniese verkenning betree. Deur sleutelprojekte soos die 'High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)' en die 'Airborne Laser Laboratory (ALL)', het die Verenigde State en die Sowjetunie stelselmatig die tegniese uitvoerbaarheid en atmosferiese voortplantingseienskappe van laserwapens geverifieer. In die middel tot laat 1980's het die navorsingsfokus geleidelik na die ontwikkeling van mediumkrag-laserwapens verskuif. Onder hulle het die Amerikaanse 'Airborne Laser Laboratory (ALL)'-projek die aanpassingspotensiaal van laserwapens op luggebaseerde platforms suksesvol geverifieer deur verskeie lugtoetse.

In die 1990's het hoë-energie laserwapens die kernnavorsingsrigting geword. Die Amerikaanse 'Tactical High Energy Laser (THEL)'-projek het vuurpylonderskeppingstoetse suksesvol voltooi, wat eers die praktiese toepassingspotensiaal van laserwapens bevestig het. Alhoewel die krag van laserwapens in hierdie stadium nog beperk was, het 'n reeks toetse 'n stewige grondslag gelê vir die ontwikkeling van hoë-energie laserwapens in die 21ste eeu en die oorgang daarvan van die laboratorium na slagveldtoepassings bevorder.

Sedert die 21ste eeu, met die deurbraakvordering in hoë-energie lasertegnologie, het luggedraagde laserwapens 'n tydperk van vinnige ontwikkeling betree. Verskeie lande het 'n reeks belangrike resultate behaal in toerustingminiaturisering, platformaanpasbaarheid en praktiese toepassing. In 2002 het die Amerikaanse Missile Defense Agency (MDA) die 'Airborne Laser (ABL)'-projek van stapel gestuur, wat 'n megawatt-klas laser op 'n Boeing 747-vliegtuigplatform geïntegreer het, met die doel om ballistiese missiele in die hupstootfase te onderskep. Alhoewel die ABL-projek in 2011 beëindig is weens hoë tegniese kompleksiteit en koste-oorskryding, het die luggebaseerde platformaanpassingservaring wat daardeur opgehoop is, waardevolle ondersteuning vir daaropvolgende navorsing verskaf.

Tans het baie lande regoor die wêreld praktiese ontplooiing of belangrike tegnologiese deurbrake in laserwapens behaal: Rusland se openbaar bekendgemaakte 'Peresvet'-laserwapenstelsel het praktiese ontplooiing voltooi, wat hoofsaaklik die take van UAV en missielonderskepping onderneem; Israel se ontwikkelde 'Iron Beam' hoë-energie laser verdediging stelsel kan doeltreffend vuurpyle, artillerie skulpe en UAV's onderskep; die 'High Energy Laser Weapon Station (HELWS)' wat deur Duitsland se Rheinmetall ontwikkel is, het 'n krag van 50 kilowatt, en is deur toetse geverifieer om betroubare UAV- en missiel-onderskeppingsvermoëns te hê. Daarbenewens ondersoek lande soos Frankryk, Japan en Indië ook aktief die veld van laserwapens in die lug.

China het die afgelope jare merkwaardige resultate behaal in die navorsing van luggedraagde laserwapens. Wetenskaplike navorsingsinstellings soos die China Academy of Engineering Physics, die Shanghai Institute of Optics and Fine Meganics van die Chinese Academy of Sciences, en die National University of Defence Technology het suksesvol 'n verskeidenheid hoëkrag vastestoflasers en vesellasers ontwikkel, en deurbrake gemaak in sleuteltegnologieë soos multi-beam kombinasie en aanpasbare optika. China Electronics Technology Group en China North Industries Group het uitstekende resultate behaal in stelselintegrasie en toetsverifikasie. Deur verskeie grond- en lugtoetse het hulle die praktiese vermoë van laserwapens ten volle geverifieer om UAV's en missiele te onderskep. China het hoë-energie laserwapens en draertegnologie as sleutelontwikkelingsrigtings gelys, en bevorder aktief die geïntegreerde ontwikkeling van militêre en burgerlike tegnologieë. Toerusting soos die 'Low Altitude Guardian'-laserlugverdedigingstelsel en die 'Silent Hunter'-laserwapen is in die publiek in plaaslike en internasionale verdedigingsuitstallings vertoon, wat China se tegniese sterkte op hierdie gebied demonstreer.