美國空軍機載雷射反飛彈系統

美國空軍機載雷射（以下簡稱ABL）試驗機YAL-1A改進自波音747-400F運輸機，裝載了最新研製的機載雷射聚能武器，用於摧毀處於起飛助推段狀態的戰術彈道飛彈，將敵飛彈消滅在敵領空/領土上。

基本介紹

• 中文名：美國空軍機載雷射反飛彈系統
• 簡稱：ABL
• 研製：雷聲公司
• 國別：美國

簡介

美國空軍機載雷射（以下簡稱ABL）試驗機YAL-1A改進自波音747-400F運輸機，裝載了最新研製的機載雷射聚能武器，用於摧毀處於起飛助推段狀態的戰術彈道飛彈，將敵飛彈消滅在敵領空/領土上。ABL是由空軍發展實驗室和ABL開發組（包含波音、諾斯洛普·格魯門空間技術和洛克希德·馬丁公司）共同研製開發。目前該機正在進行各種試驗工作。波音公司負責項目管理、系統整合、作戰管理系統和波音747-400F的改裝工作。諾斯洛普·格魯門空間技術則製造雷射發射系統。洛克希德·馬丁空間系統負責目標截獲系統和雷射控制系統的研製。美國飛彈防務處（原彈道飛彈防禦組織）負責整個工程的管理，該處在新墨西哥中部阿爾布魁克的科特蘭空軍基地實行執行權。

系統特點

ABL系統，ABL飛機搭載的系統有兆瓦級的化學氧碘雷射器（COIL），紅外跟蹤/高速目標截獲系統和高精度雷射目標跟蹤光柱控制系統。雷射武器由三個雷射發射系統組成：一個威力兇猛的殺傷雷射系統（主系統）、一個雷射指示系統和一個雷射照明系統。主雷射系統由機身背部的兆瓦級的化學氧-碘雷射器產生，波長1.315微米。大威力的雷射光柱從貫穿飛機前部的管子中穿越，而管子則貫通分隔前後機艙的隔艙。然後雷射光柱穿過光柱控制系統後射出。光柱的指示非常迅捷。

BILL，雷射指示系統（BILL）已經由諾斯洛普·格魯門空間技術開發完成，這種千瓦級的輕型只是用來指示目標，並測試當時當地的大氣對雷射的扭曲，並將扭曲的數據傳給築控制計算機，修正殺傷雷射系統地發射。

ARS，超高靈敏度跟蹤雷射器(被動測距系統，ARS)的新型吊艙已經安裝到了ABL飛機上。機載雷射器是一種機載的定向能武器系統，安裝在經過重大改進的747-400飛機上，依靠機載感測器、雷射器和複雜的光學器件來發現、跟蹤和摧毀處於助推段或發射段的彈道飛彈。機載雷射器項目的最終目標是在2004年底之前將系統投入使用。

ARS系統由二氧化碳雷射器、主動和被動感測器、光學系統、萬向節和各種靈敏的電子裝置組成。其功能是為任務處理器提供數據，而後者利用這些信息對敵方的彈道飛彈進行跟蹤，並對它們進行排序，以便由ABL系統中兆瓦級的化學氧碘雷射器(COIL)實施攻擊。COIL在飛彈的金屬外殼上聚集足夠的能量，使其裂開或變成碎片。
在跟蹤過程中，ARS可以為ABL戰場管理系統提供5個組件狀態矢量。而這些數據將用來計算飛彈的軌跡參數，比如估計飛彈的發射點和預計彈著點。即使飛彈不宜採用ABL進行攻擊，也可以由彈道飛彈防禦系統的其它部分利用這些數據，在中段或末段攻擊目標。由於在2002年7月的首次飛行試驗中造成了嚴重的抖動，此前的一個吊艙已經拆掉。此次吊艙並不包含真正的ARS感測器，而僅僅是對ARS進行模擬。如果試驗成功，那么ARS將安裝到飛機。
TILL，跟蹤照射雷射器(TILL)。是首台通過軍用飛機機載飛行認證的二極體激發鐿：釔鋁石榴石雷射器。雷聲空間與機載系統公司的TILL將與光束轉換透鏡結合起來，用於ABL的光束控制/火力控制系統的終端對終端試驗。

TILL是光束控制/火力控制系統中一個完整的部分，用於發射高速、高能脈衝雷射射向處於助推段的飛彈，隨後雷射被發射到一個非常敏感的照相機上。得到的反射雷射數據被用來獲取飛彈的速度和高度信息。雷聲公司在一台TILL系統的衍生型上開始了技術發展工作，以提高該系統的性能和精確度。同時，該公司還開始了系統備件的生產。

研製過程

在2001年3月，雷聲公司的TILL成為該公司高能雷射中心4種臨界ABL固態雷射器中首台進行成功的發射試驗的雷射器。ABL研究小組（包括波音公司、洛·馬公司和TRW公司）正在美國空軍和飛彈防禦局的指導下開發革命性的機載助推段飛彈防禦系統。ABL系統將把一台兆瓦級的化學雷射器安裝在一架改進的747-400F飛機上，以摧毀處於助推段的飛彈。波音公司是ABL研究小組的牽頭公司，負責監督戰鬥管理系統的開發、武器系統綜合和提供改進的載機。TRW負責提供全套化學氧-碘雷射器。洛·馬公司負責開發光束控制/火力控制系統，該系統用於獲取目標，然後精確的瞄準和發射雷射。

2001年11月10日，首架ABL在波音公司位於堪薩斯州威奇托的工廠首次飛行，但雷射和波束控制系統還沒有安裝到該平台上。450千克的隔艙已經安裝的飛機上，隔艙是用於保持穩定性和確保飛機在攜帶雷射系統飛行的時候保持必要的靈活性。此外，安裝紅外搜尋和跟蹤感測器所需的主要改進工作也已經完成，這些感測器用於最初發現正在接近的彈道飛彈。在首次飛行之後，ABL小組將繼續進行地面檢驗的試驗。飛機最初的飛行將是飛行資格試驗，主要關注的是飛機的性能。在進行大約5次這樣的飛行之後，飛行試驗的內容將增加作戰管理系統的內容。再然後是試驗發現和跟蹤由白沙飛彈試驗場發射的“長矛”戰術飛彈。這部分試驗將在最初飛行後的兩到三周后進行。
波音公司負責整個ABL項目的管理和系統的集成工作，還負責作戰管理系統的改進和飛機的改裝。TRW公司負責化學碘雷射器的建造和地面支持子系統。洛克希德·馬丁公司負責波束控制/開火控制系統。此外，雷聲公司作為洛克希德馬丁公司的子承包商負責該系統中四個重要的雷射器之—的ABL跟蹤照射雷射器。

ABL項目官員反覆地解決縮小的工業基礎問題，這些問題有可能會妨礙項目的進行。ABL項目需要飛機上的非常專業的光學技術和用於飛機上的更小的雷射系統，只有少數的公司有能力提供專業的光學技術和確保雷射在發射後不會在雷射器中燃燒。

儘管目前ABL小組中有很多公司，但是還會面臨一些挑戰。例如突然出現的為雷射器和波束控制部分增加塗層的問題。為ABL的這些部分增加塗層將使工作無法按計畫完成，這可能需要幾個月，這將導致試驗工作的推遲。

BMDO為了保證在2003年可以進行重要的演示，因此在2002財年預算中為ABL項目申請了4億美元。同時，BMDO還將項目的管理權收回，這是因為BMDO的官員們認為空軍的管理水平很差，但是更多的原因是BMDO可以對飛彈防禦結構保持“顯著的作用”。

2002年5月，飛機的改裝工作完成。這些工作包括雷射轉塔的安裝、機鼻的改造以及控制計算機等硬體的安裝。這次交付的飛行轉塔是光速控制/火力控制系統(BCFC)的心臟，採用全套陣列的鏡面和光學裝置對大氣影響和飛行擾動進行修正，使高能雷射束對準、到達並聚集到助推階段的彈道飛彈上。該飛行轉塔由洛克希德·馬丁公司的空間系統部研製，裝在飛機的頭部，由球形轉塔和滾轉外殼組成，轉塔內有大孔徑望遠鏡和高透過率共形視窗，提供任務所需的全部運動範圍。

2002年7月，改裝完成的飛機進行了第一次試飛，在經過飛行安全鑑定後，飛機轉到了加利福尼亞州的愛德華茲空軍基地安裝光柱控制系統和雷射發射器。2004年，ABL成功地摧毀了一枚試驗用的彈道飛彈。

2004年10月，飛彈防禦局(MDA)啟動幾項小規模的研究與發展計畫，目的是減輕機載雷射器系統(ABL)重量和改善其性能。MDA的雷射技術項目包括多種針對在彈道飛彈防禦中能夠使用定向能的小規模、三年計畫。如果獲得成功，在上述計畫中發展的技術將用於MDA的現行項目。上述計畫之一是能夠減輕ABL使用的化學氧化碘雷射器(COIL)重量的先進COIL技術。MDA正在同國防預先研究計畫局聯合開發二級管抽運式液氧雷射器。雖然這是一項長期研究工作，但它最終能使ABL的重量減少到原來的十分之一。

光束控制/火控系統的飛行試驗預計將持續到2005年。項目組將首先檢查ABL飛機的適航性，隨後將對縮比“海神”試驗機攜帶的目標進行跟蹤。

研製費用

2007年7月，美國飛彈防禦局（MDA）的機載雷射（ABL）推進-上升階段飛彈防禦計畫將於本周及下周於參議院2008財政年度國防預算授權法案武器系統審核中扮演突出角色。當參議院武裝部隊委員會（SASC）戰略力量分會主席BillNelson7月9日在參議院審議該法案過程中介紹其分委員會工作時，為SASC從ABL項目預算申請中削減2億美元的建議作了辯解。他在吹捧計畫的潛在價值同時，將削減36%預算描繪為對一個成本不斷增長及進度滯後項目應有的謹慎。SASC在其法案的附屬檔案報告中稱：“委員會認識到自1996年立項時起ABL項目就存在進度拖延和成本超支的歷史，委員會認為很多技術挑戰、使用約束以及巨大的成本問題依然存在。”參議員們說，國防部先前告知國會該系統將於2003年具備應急能力。但最新的時間表已將首次擊落驗證飛行測試延遲至2009年，即便一切順利，該系統也不太可能在2018年以前投入使用。而且，包括飛彈防禦局在內的ABL系統支持者已經警告稱國會削減開支提案將使首次擊落測試由2009年再次延後2年。ABL演示項目被預期從立項到首次擊落的成本為50億美元。但民主黨領導下的SASC稱，即便飛行測試正常，也不能證明系統能夠作戰有效，並補充說：“且系統是否具有經濟可承受性，目前還不清楚。”國會預算辦公室已提供一份初步概算：由七架飛機組成的可運行的ABL系統總共可能需要360億美元。布希政府已申請5.488億美元用於下一財年ABL系統繼續研製的費用。

試驗

2007年7月，美國飛彈防禦局（MDA）近期完成了機載雷射器（ABL）的空中模擬攻擊試驗，通過跟蹤、瞄準和模擬攻擊空中目標，對機載雷射器的戰場管理系統以及波束控制/火控系統的性能進行了演示驗證。試驗時，跟蹤照射雷射器（TILL）和代替高能雷射器的低能雷射器均安裝在ABL飛機的機頭轉塔中，跟蹤照射雷射器對一架改裝過的NC-135運輸機實施照射，其回波主要用於測量大氣環境。NC-135運輸機上的攝像設備顯示，低能雷射器最後準確命中了飛機上繪製的飛彈目標。據悉今年下半年，在開始將化學高能雷射器安裝在ABL飛機上之前，還將進行一系列的試驗以評估機載雷射器的性能。

2007年7月，美國飛彈防禦局日前宣布，機載雷射器（ABL）項目在2007年7月24日取得了一項具有歷史意義的成果——傳播了信標照明雷射（BILL），並使用反射雷射補償了大氣干擾。7月24日舉行的測試演示了機載雷射器利用照明雷射跟蹤模擬目標、對大氣干擾進行補償，以及完成作戰序列（模擬向目標發射高能雷射）的能力。此外，雷射在測試中的表現證明其更適用於摧毀彈道飛彈。這使項目向第二個“低能量系統主動集成飛行測試知識點”邁出了重要一步，首個知識點已經於本月、早些時候完成。測試包括探測“大烏鴉”（改進型NC-135飛機）目標飛機，利用跟蹤照明雷射（TILL）進行跟蹤，利用BILL的目標反射雷射進行大氣補償，利用替代高能雷射（SHEL）進行打擊。機載雷射器將繼續進行飛機測試，對抗“大烏鴉”機載目標，以期今夏在愛德華空軍基地開始安裝先進化學碘氧雷射（COIL）器之前進一步確定機載雷射器的性能。

突破

2008年2月，波音公司與工業團隊及美國飛彈防禦局在機載雷射器（ABL）計畫上，又實現一個重要里程碑——六個化學氧碘雷射器（COIL）全部安裝到載機上。波音飛彈防禦系統主管表示，雷射器集成工作已經完成了70%以上。最後的檢查結束後，將對載機內的雷射器進行系統激活與地面測試。2007年3月，美國機載雷射器完成首次雷射跟蹤系統飛行發射試驗；10月報導，諾思羅普·格魯曼公司開始在美國飛彈防禦局機載雷射器飛機上集成兆瓦級雷射器，準備進行高能系統測試；12月，諾·格雷射小組完成高能雷射組件的檢查與修整。

2008年3月，諾斯羅譜·格魯曼公司完成了化學氧碘雷射器（COIL）六個模組的安裝，這種雷射器將裝備到美國飛彈防禦局的機載雷射器飛機上。為了給現階段的高功率系統集成做準備，該雷射器於2005年在愛德華空軍基地的系統集成實驗室接受了地面測試，並在2007年完成了機用更新。高功率地面實驗將會從2008年中開始，2009年初將開始飛行實驗，最終將演示對抗助推飛彈目標。諾斯羅譜·格魯曼公司負責人稱，雷射器模組安裝的完成標誌著將兆瓦級雷射器集成到機載雷射器飛機樣機上的工作在5個月內完成了70%。最初的組裝和化學氧碘雷射器模組的啟用花費了3年時間。諾·格公司還提供信標照明雷射器，用於測量從飛機到目標的大氣條件。洛克希德·馬丁公司提供光束控制/射擊控制系統，用於集成信標照明雷射器和跟蹤敵方彈道飛彈的跟蹤照明雷射器。波音公司是機載雷射器項目的總承包商，提供改進型747-400F機載雷射器飛機和戰場管理系統，並負責整個系統的集成和測試。

2008年3月，美國波音公司研製的“機載雷射”（ABL）武器系統已在美國空軍位於加利福尼亞州的愛德華茲空軍基地完成了殺傷用高能化學雷射器（由美國諾斯羅普·格魯門公司研製）的安裝，即將開展地面聯試，並將在今夏開始新一輪系統試飛工作。去年，該系統曾漸進地進行了一系列試飛，並完成了全系統、全交戰過程的功能模擬試飛（當時未安裝殺傷用高能雷射器，而採用了低能替代用雷射器）。按目前的進度計畫，ABL項目將在2009年進行全系統、全交戰過程的真實試飛，實際攔截一枚助推段彈道飛彈。此後，該項目的工作重心將轉入第2套系統的設計。波音公司希望能夠避免這兩項工作之間的空窗期。在2009財年的國防預算申請中，美國國防部為第2套系統的總體設計工作編列了大約1600萬美元，但波音公司希望在明年的攔截試飛後能獲得更多的撥款來開展詳細設計工作。目前ABL採用的平台是波音747-400，第2套系統則可能採用波音747-8。與前者比，後者重新設計了機翼，並具有更大的航程。

展望

2008年7月，波音公司及其工業界合作夥伴和美國國防部飛彈防禦局（MDA）已完成了在YAL-1A高能雷射武器飛機驗證機（以波音747-400F大型貨機為平台）上安裝殺傷用高能雷射器的工作，並在美國空軍位於加利福尼亞州的愛德華茲空軍基地開始。該機使用自身的化學燃料支持殺傷用雷射器工作的測試。一旦這些測試成功完成，測試團隊將開始機上殺傷用雷射器的地面試射。按計畫，地面試射工作將驗證殺傷用雷射器的光束持續時間和摧毀不同彈道飛彈目標所需要的各種能量水平。此後，驗證機將進行殺傷用雷射器（含其機頭轉塔）與光束控制/火力控制系統的地面聯試，前者將在後者的控制下瞄準和發射。然後，這架驗證機將進行全系統功能檢查試飛。若一切順利，將在2009年8月進行首次全系統、全交戰過程的真實試飛，實際攔截一枚彈道飛彈靶標。YAL-1A驗證機是“機載雷射”項目（ABL）的產物，而該項目是美國彈道飛彈防禦（BMD）體系中助推段攔截計畫的核心組成部分之一。目前美國的末段攔截武器系統（包括已經部署的和正在研製的，下同）有陸基的“末段高空區域防禦”（THAAD）、MIM-104F“愛國者”PAC-3、MIM-23K/J“霍克”（HAWK）改進型、“中程增程型防空系統”（MEADS）和海基的RIM-156“標準”-2ERⅣA；中段攔截武器系統包括“陸基攔截彈”（GBI）和海基的RIM-161“標準”-3。助推段攔截武器系統研製項目除ABL外，還有“動能攔截彈”（KEI）、“網路中心機載防禦單元”（NCADE）和“空-天基高能雷射中繼反射鏡”（ARMS）等。