激光在军事中的运用——高能激光武器毁伤原理与防护课件.pptx

激光在军事中的应用高能激光武器毁高能激光武器毁伤原理与防护伤原理与防护高能激光武器又称强激光武器或激光炮，它是利用高亮度强激光束携带的巨大能量【其激光能量几十万瓦，甚至几百万瓦】摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标的高技术新概念武器它有着其它武器无可比拟的优点，速度快、精度高、拦截距离远、火力转移迅速、不受外界电磁波干扰、持续战斗力强 一 激光武器的重要组成二二 高能激光武器的分类高能激光武器的分类依据作战用途的不同，高能激光武器可以分成两大类：一类是设计用于拦截和摧毁在数百公里、甚至上千公里之外飞行的弹道导弹和卫星的激光武器，称为战略强激光武器；另一类是设计用于拦截和摧毁几公里至几十公里之外目标的高能激光武器，如防御近程火箭和攻击战场目标，称为战术强激光武器依据部署方式的不同，这些高能激光武器还可以划分为三种不同的类型：部署在空间的称为天基激光武器；部署在飞机上的称为空基或机载激光武器；部署在地面上的称为地基激光武器 天基激光武器机载激光武器地基激光武器车载激光武器三三 高能激光对材料的毁伤机理高能激光对材料的毁伤机理1热作用破坏热作用破坏：如果激光功率密度足够高，吸收激光能量的材料就可能经历一系列过程达到汽化，当激光强度超过汽化阈值时，激光照射将使目标材料持续汽化，这个过程称作激光热烧蚀。

汽化很强烈时，将发生材料蒸汽高速喷出时把部分凝聚态颗粒或液滴一起冲刷出去的现象，从而在材料上造成凹坑甚至穿孔导弹、飞机和卫星的壳体材料一般都是熔点在1 500左右的金属材料，功率23MW的强激光只要在其表面某固定部位辐照35s，就容易被烧蚀熔融、汽化，使内部的燃料燃烧爆炸2力学破坏力学破坏当目标受到激光照射、表面蒸汽向外喷射时，会对目标产生反冲作用，于是在目标内部形成激波激波传播到目标的背面，还会产生强大的反射这样照射目标外表面的激光与背面的激波对目标形成前后夹击，使目标变形破裂，受高能激光辐射的目标的表面材料即使没有被烧蚀摧毁，也会因为受力学破坏而严重影响其技术性能甚至失效3辐射破坏辐射破坏辐射效应是当较高能量的激光照射到目标表面时，目标材料表面的气化物质就会被电离成等离子体云，等离子体一方面对激光起屏蔽作用，另一方面辐射紫外线和x射线，对目标材料造成损伤紫外线的主要破坏作用是激光致盲，在毁伤空中目标方面没有作用x射线在光谱中能量最高，可从几十兆电子伏特到几百兆电子伏特，具有极强的穿透能力，它可使感光材料曝光，作用时间较长时可使物质电离改变其电学性质，也可以对材料产生光解作用使其发生暂时性或永久性色泽变化，对固体材料造成剥落、破裂等物理损伤，尤其对各类卫星的威胁最为严重。

四、主要空中目标抗高能激光防护技术四、主要空中目标抗高能激光防护技术 1.新材料加固采用新材料来加固易受攻击的部位，如导弹的导引头整流罩、飞机雷达的天线罩、卫星上各类传感器的光学窗口等部位，属于局部应用，但是可以从整体上提高目标的损毁阈值，加大激光武器的攻击难度对于不同种类的辐射激光，加固材料应具有高的材料密度、高的汽化热和高的激光反射率材料的选取应综合这些要求，还要考虑透波性和防辐射性能对飞行器而言，还要考虑到是否会对其空中机动性能以及雷达和红外特征产生影响等2.涂敷保护层此种技术是采用一种耐热烧蚀的、汽化潜热相当大并且对激光的反射率高的材料，在不改变装备性能的前提下，以合理的工艺附着在被保护对象的表面抗激光涂敷保护层技术与抗激光加固技术的本质相同，但其属于整体应用3.弹道导弹抗高能激光防护技术 高能激光武器拦截弹道导弹主要针对导弹助推段，对于红外探测系统而言，火箭发动机的尾焰是一种非常特殊的辐射源，具有运动速度相对较慢、温度特别高和有效辐射面积大的显著特点，使得弹道导弹容易被红外探测器探测和跟踪，此时导弹发动机处在工作状态，燃烧室压力大，弹体遭激光热烧蚀破坏后极易使燃料外泄引起爆炸。

目前采取的对抗措施包括以下几种1 ）采用弹道导弹弹体旋转飞行技术，其着眼点是分散热烧蚀破坏能量，使激光能量无法在弹体的某个固定部位得到迅速积累（）发展火箭助燃助推器，使导弹助推飞行时间从减至以内，从而使弹道导弹预警系统来不及做出反应或探测目标在发动机推进剂中添加污染剂，使尾焰特别明亮，而且不对称，从而不符合预警系统管理计算机中输入的红外辐射模式（）在发动机助推器上装上圆形保护屏罩挡住发动机尾焰发展火箭超冷燃料发动机，以减少红外辐射一旦弹道导弹尾焰的红外辐射被红外探测系统中的任一环节捕获，就必须迅速实施光电干扰对抗措施，重点发展基于大气散射的激光探测与告警技术、红外激光编码干扰技术和等离子体隐身技术4.卫星抗高能激光防护技术 对于卫星的光电探测器，可以用一种激光后处理技术来提高损伤阈值激光后处理技术是把光学材料经低于激光损伤阈值的激光照射后激光损伤阈值可提高倍的新技术激光后处理的激光照射方式有两种：一是用同一强度的激光多次照射；二是用光强随时间逐渐上升的激光多次照射，此种激光后处理方式激光损伤阈值提高得多一些从其他角度考虑，美国设计出了一种眼睑，可每秒开关次眼睑由一片薄玻璃制成，上面覆盖两个由氧化铟和锡制造的透明电极，电极间有一个像铰链似的不透明电极，通过在两个电极间加上电压，在静电引力作用下，不透明电极下拉，使眼睑关闭，加上相反电压，使眼睑打开，以此来防止激光对卫星的致盲。

此种方法对连续激光辐照防护有效，但如果有脉冲激光辐照时，由于其具有作用时间短、功率密度高的特点，机械快门将会防护失效，此时要求探测器表面的抗激光物理性能优越 高能激光武器是武器装备发展历程中继冷兵器、火器和核武器之后又一个重要的里程碑这些武器以其特有的光束作战能力、高费效比的作战方式、以及特别适用于反卫星、反导和破坏敌方信息系统的能力，将成为新一代主战兵器当然，要想实现高能激光的潜力，仍需要解决一些科学技术难题，包括各种激光源、波束控制、动力生成和储存、热管理、理解和补偿大气效应、武器效应；还要解决一些诸如提高可靠性，降低高能激光特别是战术应用激光的成本和体积，解决大气和传输对高能激光性能的影响等工程技术问题高功率激光武器谢谢。