Исследование применения лазерного оружия в области борьбы с БПЛА

Являясь основным оборудованием оружия направленной энергии, системы лазерного оружия обеспечивают точное повреждение за счет излучения высокоэнергетических лазерных лучей, которые непрерывно воздействуют на поверхность цели и используют физические эффекты, такие как абляция и излучение. Они могут эффективно решать боевые задачи, включая перехват баллистических ракет, противоракетную оборону «воздух-воздух» и «земля-воздух», а также высокоточные удары по наземным целям. По сравнению с традиционным оружием на кинетической энергии лазерное оружие получило преимущество, характеризующееся высокой точностью поражения, быстрым реагированием и превосходной эксплуатационной экономической эффективностью, что делает его одним из основных направлений глобального развития военных технологий.

В то же время быстрое развитие и популяризация технологии БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) позволили ей сыграть важную роль в различных областях, таких как военная разведка, наблюдение за полем боя, точные удары, гражданская логистика и географическая съемка. Однако это также привело к появлению все более заметных угроз, связанных с БПЛА. В настоящее время более 100 стран мира оснащены военными БПЛА, среди которых небольшие коммерческие БПЛА могут быть легко модифицированы в недорогие платформы смертоносного оружия. Асимметричная боевая эффективность БПЛА была полностью продемонстрирована в региональных горячих точках, таких как Нагорно-Карабахский конфликт и российско-украинский конфликт. Особую тревогу вызывает появление режима роевого боя БПЛА. Кассетная атака 50 БПЛА-смертников во время Нагорно-Карабахского конфликта 2022 года напрямую выявила дилемму дисбаланса экономической эффективности традиционных систем ПВО при реагировании на такие недорогие насыщенные атаки. На этом фоне технологии борьбы с БПЛА стали предметом исследований в области национальной обороны различных стран. В качестве оружия сильного поражения лазерное оружие, обладающее уникальными преимуществами, стало основным средством перехвата систем борьбы с БПЛА, а его применение перешло от стадии технической демонстрации к стадии практического применения.

Однако быстрое развитие технологии БПЛА также принесло новые проблемы, поскольку сложность защиты новых типов целей, таких как БПЛА FPV (вид от первого лица) и БПЛА по оптоволокну, значительно возросла. Чтобы справиться с развивающимися угрозами и стилями боя БПЛА, необходимо срочно провести углубленный анализ характеристик целей БПЛА и разработать лазерные системы борьбы с БПЛА, подходящие для различных типов целей, боевых сценариев и режимов атаки, чтобы обеспечить положительное руководство для разработки и проектирования оборудования. Сосредотачиваясь на применении лазерного оружия в области борьбы с БПЛА, в этой статье сначала разбираются технические основы и история развития лазерного оружия, обсуждаются технические требования к лазерному оружию против БПЛА и состав лазерных систем борьбы с БПЛА в сочетании с целевыми характеристиками БПЛА, анализируются преимущества их применения и, наконец, рассматриваются будущие тенденции развития, предоставляя ссылки на соответствующие исследования.

2 Механизм действия и состояние разработки лазерного оружия

2.1 Механизм действия лазерного оружия

Основной принцип повреждения лазерного оружия заключается в использовании высокоэнергетических лазерных лучей для облучения поверхности цели, запуская сложные физические и химические реакции, которые вызывают такие изменения, как повышение температуры, абляция и нарушение структурного состояния и свойств материала цели, что в конечном итоге приводит к выходу из строя электронных компонентов или структурному повреждению. Его техническое ядро ​​включает три ключевых звена: генерацию лазера, усиление энергии и точную фокусировку.

По уровню мощности лазерное оружие можно разделить на две категории: маломощное и высокомощное. Лазерное оружие малой мощности в основном предназначено для подавления и ослепления ключевых компонентов цели и в настоящее время имеется на вооружении войск. С другой стороны, лазерное оружие высокой мощности нацелено на прорыв целевой структуры и нанесение разрушительного урона. Их технологии становятся все более зрелыми, и в будущем они будут играть ключевую роль в современных войнах и локальных конфликтах. В зависимости от несущей платформы системы лазерного оружия можно разделить на корабельные, автомобильные, воздушные, наземные и космические, адаптируясь к потребностям различных боевых сценариев.

2.2 Статус разработки лазерного оружия

Исследования лазерного оружия начались в 1960-х годах. Как только появилась лазерная технология, ее уникальные преимущества, такие как высокая направленность, высокая плотность энергии и скорость распространения света, быстро привлекли большое внимание в военной области. Военные державы, такие как США и Советский Союз, взяли на себя инициативу в запуске соответствующих исследовательских программ, первоначально сосредоточившись на испытаниях и технической проверке маломощного лазерного оружия.

С 1970-х по 1980-е годы исследования лазерного оружия вступили в стадию глубоких технических изысканий. Посредством таких ключевых проектов, как «Испытательная лаборатория высокоэнергетических лазерных систем (HELSTF)» и «Воздушная лазерная лаборатория (ALL)», Соединенные Штаты и Советский Союз систематически проверяли техническую осуществимость и характеристики распространения лазерного оружия в атмосфере. В середине-конце 1980-х годов фокус исследований постепенно сместился в сторону разработки лазерного оружия средней мощности. Среди них проект американской «Воздушной лазерной лаборатории (ALL)» успешно подтвердил потенциал адаптации лазерного оружия на платформах воздушного базирования посредством многочисленных воздушных испытаний.

В 1990-е годы основным направлением исследований стало высокоэнергетическое лазерное оружие. В рамках американского проекта «Тактический лазер высокой энергии (THEL)» успешно завершились испытания по перехвату ракет, которые впервые подтвердили потенциал практического применения лазерного оружия. Хотя мощность лазерного оружия на этом этапе все еще была ограничена, серия испытаний заложила прочную основу для разработки высокоэнергетического лазерного оружия в 21 веке и способствовала его переходу от лабораторного применения к боевым.

Начиная с XXI века, с прорывным прогрессом в области высокоэнергетических лазерных технологий, авиационное лазерное оружие вступило в период быстрого развития. Различные страны добились ряда важных результатов в миниатюризации оборудования, адаптируемости платформ и практическом применении. В 2002 году Агентство противоракетной обороны США (MDA) запустило проект «Воздушный лазер (ABL)», предусматривающий интеграцию лазера мегаваттного класса на платформу самолета Боинг 747 с целью добиться перехвата баллистических ракет на этапе разгона. Хотя проект ABL был прекращен в 2011 году из-за высокой технической сложности и перерасхода средств, накопленный им опыт адаптации платформы воздушного базирования оказал ценную поддержку для последующих исследований.

В настоящее время многие страны мира достигли практического развертывания или ключевых технологических прорывов в области лазерного оружия: публично раскрытая российская система лазерного оружия «Пересвет» завершила практическое развертывание, в основном выполняя задачи по перехвату БПЛА и ракет; Разработанная Израилем система высокоэнергетической лазерной защиты «Железный луч» может эффективно перехватывать ракеты, артиллерийские снаряды и БПЛА; «Высокоэнергетическая лазерная боевая станция (HELWS)», разработанная немецкой компанией Rheinmetall, имеет мощность 50 киловатт и в ходе испытаний была проверена на надежность БПЛА и возможностей перехвата ракет. Кроме того, такие страны, как Франция, Япония и Индия, также активно осваивают возможности создания авиационного лазерного оружия.

За последние годы Китай добился замечательных результатов в исследованиях воздушного лазерного оружия. Научно-исследовательские институты, такие как Китайская академия инженерной физики, Шанхайский институт оптики и точной механики Китайской академии наук и Национальный университет оборонных технологий, успешно разработали множество мощных твердотельных и волоконных лазеров, а также совершили прорыв в ключевых технологиях, таких как многолучевая комбинация и адаптивная оптика. China Electronics Technology Group и China North Industries Group достигли выдающихся результатов в системной интеграции и тестовой проверке. Путем многочисленных наземных и воздушных испытаний они полностью подтвердили практические возможности лазерного оружия по перехвату БПЛА и ракет. Китай назвал высокоэнергетическое лазерное оружие и авианосные технологии ключевыми направлениями развития и активно продвигает комплексное развитие военных и гражданских технологий. Такое оборудование, как лазерная система ПВО «Low Altitude Guardian» и лазерное оружие «Silent Hunter», публично демонстрировалось на внутренних и международных оборонных выставках, демонстрируя техническую мощь Китая в этой области.