​【科技前沿】美军定向能武器项目相关情况介绍

【科技前沿】美军定向能武器项目相关情况介绍

2022年9月13日，美国会研究局（Congressional Research Service）更新研究报告《国防部定向能武器项目：背景信息和国会需要重点考虑的问题》，该报告提供了美军定向能武器（包括高能激光武器和高功率微波武器）的背景信息和部分美国国会需要重点考虑的问题，并概述了美国防部、美空军、美陆军和美海军开展的部分非涉密定向能项目。

一、定向能武器概念

根据美国国防部的定义，定向能武器是指那些不依靠动能，而是使用聚集的电磁能量来“破坏或摧毁敌军的装备、设施和/或人员，使其失能或失效”的武器。定向能武器包括高能激光(HEL)武器和高功率微波（HPM）武器。

二、美军部分定向能项目

（一）美国国防部定向能武器项目

美国国防部长办公室在2023财年就“高能激光器研究计划”提出了1600万美元的预算申请，其中包括基础研究和教育拨款；并就“高能激光器研制”项目提出了4900万美元的预算申请，主要用于资助应用研究。国防部长办公室还在2023财年就“高能激光器试样研制”项目提出了1.11亿美元的预算申请，该项目的研究重点是“提升定向能系统的输出功率，使其达到能够适用于国防部各部门任务区、且能在实际作战中实现有效杀伤的功率水平。”国防部长办公室在2023财年就定向能武器的分析评估工作提出了1100万美元的预算申请，重点对武器的效应、效能和局限性展开评估。最后，国防高级研究计划局开展的“波形捷变射频定向能”（WARDEN）项目旨在“扩大高功率微波武器的射程和杀伤力……用于反无人机、车辆和船只干扰、电子打击，以及制导导弹防御等相关任务。”国防高级研究计划局在2022财年就“波形捷变射频定向能”项目获得了2000万美元的拨款，并在2023年就该项目提出了2300万美元的预算申请。

从总体上来看，国防部在2023财年就一系列与定向能武器相关的非涉密研究、开发、测试和评估（RDT&E）项目提出了至少6.69亿美元的预算申请——高于其在2022财年提出的至少5.78亿美元的预算申请，低于其在2022财年获得的至少7.45亿美元的财政拨款。此外，国防部还在2023财年就非涉密定向能武器采购项目提出了至少3.45亿美元的预算申请——高于其在2022财年提出的至少3.32亿美元的预算申请及其在2022财年获得的至少3.25亿美元的财政拨款。

（二）空军定向能武器项目

美国空军正在通过空军研究实验室（AFRL）定向能管理局对若干项定向能技术进行开发和测试。以下是对一部分非涉密项目的简单介绍。

1.战术高功率作战响应器（THOR）

战术高功率作战响应器（THOR）技术演示样机由空军研究实验室与行业合作伙伴共同设计，该项目旨在构建一套以近程空军基地防御为核心的可行的定向能反无人机武器系统。战术高功率作战响应器外部包裹标准尺寸的20英尺运输集装箱，确保其能够适应C-130运输机的内部尺寸。据报道，使用者在3小时内就能完成对该系统的部署，并且只需要接受一定的基础培训，就能成功操作用户界面。据美国空军发布的新闻稿显示，战术高功率作战响应器已经顺利完成了为期两年的测试阶段，将为后续的原型样机项目提供更多的参考信息。

2.“相位器”高功率微波武器系统

“相位器”高功率微波武器系统由雷神公司负责研制，旨在提供与战术高功率作战响应器相似的近程反无人机能力。据媒体报道，美国空军采购了一台价值1630万美元的“相位器”高功率微波武器系统原型样机，用于进行测试和海外实地评估；目前尚不清楚该系统是否已经在美国以外的地区进行了部署。

3.反电子高功率微波增程型空军基地防空（CHIMERA）系统

空军研究实验室与雷神导弹和防御公司签署合同，约定在2020年10月对反电子高功率微波增程型空军基地防空（CHIMERA）系统进行测试。与战术高功率作战响应器和“相位器”高功率微波武器系统等专为近程反无人机任务设计的武器系统不同，反电子高功率微波增程型空军基地防空系统旨在对更远距离的无人机系统发起打击。有关反电子高功率微波增程型空军基地防空系统的非涉密信息非常有限。

4.高能激光武器系统（HELWS）

高能激光武器系统（HELWS）将为空军基地提供机动式反无人机能力。该系统由激光武器和多光谱瞄准系统组成，可在“北极星”公司研制的超轻型全地形突击车（MRZR）上进行搭载，据报道，该系统操作距离最高可达3公里。负责研制工作的雷神公司表示，每使用220伏标准插座充电一次，高能激光武器系统就能完成数十次射击操作，如果能够连接到外部电源（比如外接发电机），还能拥有源源不断的弹药补充。美国空军在2019年10月采购了第一套高能激光武器系统，据报道，他们还在2020年4月对该系统进行了海外部署和相应的实地评估。美国空军在2021年4月与雷神公司就高能激光武器系统的升级版本签订了一份价值1550万美元的合同。新版本的高能激光武器系统将“不再使用之前搭载的底座，以便适应不同平台的需求。”

5.自卫高能激光演示样机（SHiELD）

自卫高能激光演示样机（SHiELD）是由空军研究实验室、波音公司、洛克希德·马丁公司和诺思罗普·格鲁曼公司共同研制的样机系统。该系统将作为吊舱挂载在第四代F-15战斗机和目前正在研制的第六代空军战斗机外部，负责对进入目标区的空对空、地对空导弹发起打击。美国空军在2019年4月对“激光武器系统演示样机”展开了一系列的测试，该样机是“自卫高能激光演示样机”的陆基版本，是用于测试评估的替代品。在这次测试中，激光武器系统演示样机成功打击了进入目标区的导弹，帮助对“自卫高能激光演示样机”进行了技术验证；但据媒体报道，由于技术问题和新冠疫情带来的挑战，自卫高能激光演示样机的首次飞行演示从2021财年被推迟到了2024财年。此外，2020年6月，时任空军助理部长威尔·罗珀（Will Roper）在米切尔研究所举行的一次活动上表示，美国空军正在重新评估自卫高能激光演示样机的技术成熟度和使用案例，及其在导弹防御任务中可能发挥的作用。美国国防部负责研究和工程事务的前任副部长迈克尔·格里芬（Mike Griffin）也指出，他“高度怀疑我们是否能在飞机上安装大型激光器并利用这些激光器来击落敌方发射的导弹——即使是在距离很近的情况下，激光武器似乎也很难达成这一目标。”

（三）陆军定向能武器项目

美国陆军快速能力和关键技术办公室（RCCTO）目前主要负责管理以下三项陆军定向能武器项目：定向能机动近程防空系统（DE M-SHORAD），间接火力防护能力-高能激光（IFPC-HEL），以及间接火力防护能力-高功率微波（IFPC-HPM）。

1.定向能机动近程防空（DE M-SHORAD）系统

定向能机动近程防空系统，又称“守护者”系统，该项目尝试将50千瓦功率的激光武器嵌入“斯特瑞克”战车，为陆军战斗旅提供近程防空支持。据报道，美国陆军于2021年7月在俄克拉荷马州锡尔堡军事基地对两套“定向能机动近程防空”原型样机系统进行了作战应用试验，这两部样机分别由雷神公司/科德公司和诺思罗普·格鲁曼公司研制完成。据美国陆军快速能力和关键技术办公室主任尼尔·瑟古德（Neil Thurgood）中将表示，在这次测试中，定向能机动近程防空系统成功击落了无人机系统，但未能对进入目标区的迫击炮弹实施有效打击。诺思罗普·格鲁曼公司随后退出了该项目。陆军于2022年在新墨西哥州白沙导弹试验场举行了一次为期四周的演习活动，并对雷神公司与科德公司合作研制的原型样机进行了第二次测试。据雷神公司发布的新闻稿显示，该样机“探测、追踪、瞄准并击落了多枚迫击炮弹，成功完成了多项模拟现实场景的测试内容。”

2.间接火力防护能力-高能激光（IFPC-HEL）

间接火力防护能力-高能激光，又称“瓦尔基里”系统，该系统旨在保护固定和半固定阵地免受巡航导弹、无人机系统，以及火箭炮、火炮和迫击炮的威胁。根据美国陆军提交的预算文件，该系统的主要组成部分包括“一台车辆、300千瓦级[大于250千瓦]功率的激光器分系统、功率与热控分系统，和集成了作战管理指挥、控制与通信软件的激光光束控制分系统。”美国陆军快速能力和关键技术办公室在2022年1月就间接火力防护能力-高能激光项目发布招标书，“计划签订一份或多份原型样机类其他交易授权（OTA）合同。”据报道显示，陆军随后选择了动力系统公司（Dynetics）作为该项目的系统集成商。到2024财年第四季度，公司需完成4台间接火力防护能力-高能激光原型样机的交付工作，同时，按计划该项目需在2022年内接受”重要测试“。间接火力防护能力-高能激光项目将在2025财年转为在册采办项目（POR）。

3.间接火力防护能力-高功率微波（IFPC-HPM）

美国陆军正在研制一种可利用集装箱装载的便携式间接火力防护能力-高功率微波系统，用以对抗第1类和第2类无人机集群。间接火力防护能力-高功率微波系统将“与间接火力防护能力-高能激光系统配合，作为多层防御系统为固定和半固定阵地提供保护。”根据美国陆军提交的预算文件，该项目“利用了之前开展的一系列高功率微波技术演示和试验活动，包括[美国空军的战术高功率作战响应器项目]。”陆军希望能在2024财年第四季度之前完成4台间接火力防护能力-高功率微波原型样机的研制、测试和交付工作，并开始规划程序，推动在2025财年将该项目转为在册采办项目。

4.在陆军下一代战斗车辆上装备激光武器

据陆军官员表示，下一代战斗车辆可能会搭载主动防护系统，使用定向能技术为车辆提供保护，并取代传统的挂载武器。根据陆军方面的说法，这种以激光武器为特征的主动防护系统能够360度保护车辆免受进入目标区的炮弹或无人机的威胁，同时，激光武器还能用于摧毁敌军车辆，或使其失效。陆军官员指出，如果要在2035年开始为陆军部队装备下一代战斗车辆，就必须在2025年之前作出重要决策。这也就意味着，如果要将先进激光武器技术嵌入下一代战斗车辆，美国陆军就必须在不到3年的时间里大力推进相关的技术研发工作，使之成为一种可行的选择。

（四）海军定向能武器项目

美国海军于2014年在“庞塞”号两栖船坞运输舰上装备了首部定向能武器原型样机，其武器功率约为30千瓦，可用于对抗水面小艇和无人机系统。在那之后，海军方面也在继续研制能够更好地对抗水面小艇和无人机系统的激光武器，除此之外，他们还在推动建设对抗反舰巡航导弹（ASCMs）的能力。目前，美国海军开展的定向能武器项目包括:固体激光技术成熟化（SSL-TM）、海军光学眩目拦截器（ODIN）、水面海军激光武器系统（SNLWS）增量1（又称高能激光与综合光学杀伤监视系统（HELIOS）系统），以及高能激光对抗反舰巡航导弹项目（HELCAP）。

1.固体激光技术成熟化（SSL-TM）

“固体激光技术成熟化”项目主要负责舰载激光武器原型样机的研制工作，该样机被命名为“激光武器系统演示样机”（LWSD），旨在“解决目前已知的在应对（无人机系统、小型船只，情监侦[情报、监视和侦察]传感器等）非对称威胁方面存在的能力缺口。”该项目还将“为未来激光武器系统的采办战略、系统设计、集成架构和部署计划提供一定的参考信息。”据报道，美国海军于2019年秋季在“波特兰”号两栖船坞运输舰上装备了一部150千瓦功率的激光武器系统演示样机，并完成了相应的舰上测试。根据美国海军提交的预算文件，“固体激光技术成熟化项目计划将在2023财年启动[激光武器系统演示样机]的拆除工作，以及后续的船体恢复和设备安装程序。”项目将在2024财年第四季度之前完成收尾。

2.海军光学眩目拦截器（ODIN）

根据美国海军在2023财年提交的预算申请，海军光学眩目拦截器（ODIN）项目旨在帮助舰队建设“近程、定向能、舰载反情监侦能力，对无人机系统和其他武器平台造成眩目效果，以满足舰队的紧急作战需求。”据报道，目前美国海军已经在阿利·伯克级FlightⅡA型驱逐舰上部署了7套海军光学眩目拦截器单元，并计划将在2023财年追加部署一套拦截器单元。

3.水面海军激光武器系统增量（HELIOS）

"水面海军激光武器系统增量"又称"高能激光与综合光学杀伤监视系统"（HELIOS），或“太阳神”系统。“太阳神”项目需要快速研制、快速部署能够用于对抗无人机系统、小型船只和情监侦传感器，并为作战识别和战斗毁伤评估工作提供支持的集成武器系统，该系统包含一台功率为60千瓦级（未来可能提升至120千瓦）的高能激光器和激光眩目器。“太阳神”项目的系统集成商洛克希德·马丁公司指出，“太阳神”系统最终可能被嵌入“宙斯盾”作战系统，为“[宙斯盾的]武器系统组件提供更多的选择。”根据美国海军提交的预算文件，“太阳神”系统已于2022财年在阿利·伯克级驱逐舰“普雷贝尔”号上完成了装备工作。至少在2027财年年底之前，该系统将继续在“普雷贝尔”号上参与相应的舰上测试和维护工作。

4.高能激光对抗反舰巡航导弹项目（HELCAP）

根据美国海军在2023财年提交的预算申请，高能激光对抗反舰巡航导弹项目将通过解决剩余的技术挑战，包括大气湍流；自动目标识别和瞄准点选取；如何在高杂波背景下实现高精度、低抖动的目标跟踪；先进光束控制；研制更高功率的高能激光器等，推动加快关键技术的研发、实验、集成和演示工作，建设对飞行路线与激光波束相交的反舰巡航导弹的打击能力。高能激光对抗反舰巡航导弹项目将评估、研制、试验和演示能够支持打击飞行路线与激光波束相交的反舰巡航导弹的各类激光武器系统技术和实施策略。

高能激光对抗反舰巡航导弹项目的原型样机系统将包含一个光束控制试验台、300千瓦级以上的激光源（可在国防部长办公室激光扩展计划的相关成果中挑选合适的技术产品并加以调整）、控制系统原型样机，以及辅助功率和冷却系统。美国海军计划将在2023财年启动系统实验，重点关注“针对静态和动态地面目标及低成本无人机目标等复杂目标开展的反舰巡航导弹探测和攻击实验。”高能激光对抗反舰巡航导弹项目的实验工作将持续到2027财年.

5.分层激光防御（LLD）系统

美国海军还参与了分层激光防御系统的研制工作。2020年3月9日，国防部发布公告，称美国海军与洛克希德·马丁公司签订了一份价值2200万美元的合同，洛克希德·马丁公司需负责集成、演示、测试和操作在海军濒海战斗舰[LCS]上搭载的、能够适应仍处在航行状态的战斗舰环境的分层激光防御武器系统原型样机……该项目涉及的工作内容包括：以任务舱形式为原型样机研制相应的结构和外壳，保护分层激光防御系统免受船舶运动和海洋环境的影响；使用政府提供的设备进行系统集成和测试工作；平台集成与系统运行验证及测试；系统工程；规划后续的测试工作；数据收集和分析支持；操作演示等。

据媒体报道，美国海军研究办公室与洛克希德·马丁公司及美国国防部研究和工程事务副部长办公室合作，在2022年2月对该系统进行了演示，并击落了“代表飞行中的亚音速巡航导弹的目标”。据报道，海军方面并未计划对分层激光防御系统进行部署。