In de slagvelden van lokale oorlogen in de wereld van vandaag, van soldaten tot zwaar gepantserde hoofdgevechttanks, van bunkers tot clusterdoelen, de meest gevreesde wapens zijn allerlei drones en cruise raketten. In het bijzonder kan het zogenaamde "first-person perspectief", dat wil zeggen FPV-micro-dones, met hun hogere vluchtsnelheid, extreem flexibele bedieningsmogelijkheden en relatief lage kosten, "zwerm" tactieken gebruiken om verzadigingsaanvallen op verschillende uit te voeren Doelen op zijn beurt totdat het doel volledig is vernietigd. In dit geval ontwikkelen de militaire en militaire technici van verschillende landen actief nieuwe anti-drone-systemen om de bijna alomtegenwoordige drone-bedreigingen aan te pakken. Onder hen is het meest veelbelovende en kosteneffectieve anti-dronesysteem het energieke laserwapen.
Technologie die begon in de Koude Oorlog
Sinds 1960, toen de Amerikaanse wetenschapper Maiman met succes 's werelds eerste Ruby -laser ontwikkelde en de eerste laserstraal in de menselijke geschiedenis verkreeg, hebben de militaire krachten van de wereld op het idee om deze kunstmatige bundel met sterke directionaliteit, goede monochromaticiteit en Coherentie en extreem hoge helderheid en energiedichtheid voor het leger. Als het eerste land ter wereld om lasers uit te vinden, namen de Verenigde Staten natuurlijk het voortouw in de ontwikkeling van laserwapens, en zijn rivaal in de Koude Oorlog, de Sovjet -Unie, volgde op de voet.
Tijdens de gespannen periode van confrontatie tussen het Oosten en het Westen richtten zowel de Verenigde Staten als de Sovjet-Unie zich op grootschalige hoogkrachtige laserwapens op strategisch niveau voor anti-risseme en anti-satelliet. In het bijzonder stelde de Reagan-administratie van de Verenigde Staten een extreem grootschalig "Star Wars" -plan voor, waarvan de belangrijkste inhoud was om hoogwaardige laserwapens in de ruimte, op het land en op oorlogsschepen in te zetten om verschillende soorten medium te onderscheppen en langeafstands- en intercontinentale ballistische raketten van de Sovjet-Unie.
Later, met het einde van de Koude Oorlog, vooral vanwege de toenemende volwassenheid van anti-raketrakettechnologie, gaven de Verenigde Staten in feite de ontwikkeling van strategisch niveau met hoge energieke laserwapens op met hoge technische moeilijkheid en extreem hoge kosten, en Wendde tot de ontwikkeling van hoog-energy laserwapens op tactisch niveau met veel kleinere totale grootte en gewicht, lage technische moeilijkheid en relatief goedkope kosten. Onder hen is de Amerikaanse marine het meest actief. Samen met de wetenschappelijke onderzoeksinstellingen onder het Amerikaanse ministerie van Defensie en grote binnenlandse militaire ondernemingen, heeft het een aantal tactische energierijke laserwapenonderzoeks- en ontwikkelingsprojecten gelanceerd met verschillende technische routes, zoals het Navy Laser Weapon System (Laws), De Sea Laser Demonstrator (MLD) en het tactische lasersysteem (TLS).
Aan het begin van de 21e eeuw zijn deze tactische energierijke onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten met hoge energie de werkelijke machine-testfase na de ander ingevoerd. Het wetten laserwapen ontwikkeld door Raytheon Company van de Verenigde Staten wordt bijvoorbeeld gecombineerd met het "phalanx" close defensiesysteem en gemonteerd aan één kant van het 6- vat 20 mm gatling pistool. Het maximale uitgangsvermogen is 33 kilowatt. Het heeft met succes drones neergeschoten in meerdere zeetests van 2008 tot 2010. In het bijzonder, in de test in mei 2010, schoten wetten snel 7 kleine drones neer op een afstand van 3 kilometer in een zeer korte tijd, wat het enorme volledig aantoont Potentieel van laserwapens in anti-drone.
Kan effectief omgaan met drones
Vanuit het perspectief van het werkprincipe zijn de schade vormen van laserwapens tot drones voornamelijk verdeeld in thermisch ablatie -effect, schokgolfschade -effect en stralingsschade -effect. Onder hen is het belangrijkste destructieve middel van laserwapens het thermische ablatie -effect. Wanneer de laserstraal op de drone werkt, verkrijgen de elektronen in zijn huidmateriaal laserergie, die vervolgens gewelddadige botsingen produceert en omzet in warmte -energie. Naarmate de temperatuur van het laserbestralingstoestand snel stijgt, wordt het drone -huidmateriaal gesmolten of zelfs verdampt wanneer de temperatuur groter is dan het smeltpunt.
Over het algemeen, om het gewicht van de romp zoveel mogelijk te verminderen, gebruiken micro- en kleine en middelgrote drones meestal niet-metalen composietmaterialen om huiden te maken. Relatief goedkope materialen zijn onder meer glazen vezels, epoxyhars, PE/PP (polyethyleen/polypropyleen), enz., En sommige high-end die zullen koolstofvezel, aramide vezel, enz. Gebruiken, enz. Deze composietmaterialen hebben een goede sterkte, lichtgewicht en corrosie weerstand. De productie van drone -skins kan beter rekening houden met de behoeften van vluchtprestaties, gewichtsvermindering en voldoende sterkte. De meest high-end grote en middelgrote drones gebruiken meestal hoogwaardige aluminiumlegeringsmaterialen als huiden, die in principe hetzelfde zijn als de huidmaterialen die meestal in bemand vliegtuig worden gebruikt.
De smeltpunten van deze huidmaterialen zijn anders. Het smeltpunt van koolstofvezelmaterialen is ongeveer 300 graden, terwijl het smeltpunt van aluminiumlegeringsmaterialen over het algemeen ongeveer 600 graden kan bereiken. Voor laserstralen met temperaturen die duizenden of zelfs tienduizenden graden Celsius bereiken, zijn echter alleen milliseconden van blootstellingstijd voldoende om de huid van verschillende drones te smelten en te verdampen. Terwijl de huid smelt en verdampt, zal de laserstraal de interne structuur en apparatuur van de drone blijven bestralen, wat verdere schade en vernietiging veroorzaakt volgens verschillende situaties. Wanneer bijvoorbeeld de laserstraal bestraling maakt van het drone -besturingssysteem, verbrandt hij zijn interne printplaten en chips, waardoor het zijn automatische besturingsvermogen en crash volledig verliest; Wanneer het de kernkop van sommige zelfmoorddrones bestraalt, kan het de interne lading ontploffen en de drone volledig opblazen; Zelfs als het de batterij of de brandstoftank van de drone bestraalt, kan het ervoor zorgen dat deze vlam vat.
Bovendien kan het schokgolfschade-effect en stralingsschade-effect gegenereerd door hoge energie laserstralen ook grote schade aan drones veroorzaken. Het schade-schade-effect van de schokgolf verwijst bijvoorbeeld voornamelijk naar de snelle straal van plasma gevormd nadat de drone-huid- of lichaamsstructuurmateriaal is gesmolten en verdampt. De enorme gegenereerde impactkracht zal de interne structuur van de drone verder beschadigen, waardoor de romp en vleugels breken en zelfs uiteenvallen in de lucht. Het stralingsschade-effect betekent dat wanneer het plasma wordt uitgeworpen en getroffen, het ook röntgenfoto's zal vrijgeven, waardoor een schade-effect vergelijkbaar is met elektromagnetische pulsen, waardoor de besturingssysteemchip van de drone faalt.
Zelfs sommige laserwapens met lagere kracht, waarvan de laserstralen niet genoeg zijn om de drone -huid te beschadigen, kunnen ook het doel bereiken om de drone zijn gevechtseffectiviteit te laten verliezen door het meest kwetsbare deel van de drone te bestralen, de foto -elektrische sensor. Tests tonen aan dat wanneer de laserstraal bestraalt het optische venster van de foto -elektrische sensor van de drone, de balk direct is gericht op de beeldsensorchip zoals CCD (laad gekoppeld apparaat, IE -beeldsensor) of CMO's (sensor) door de lens. Wanneer de oppervlaktetemperatuur veroorzaakt door de straling van de straal ongeveer 200 graden bereikt, kan dit permanente schade aan de beeldsensorchip veroorzaken en deze volledig niet effectief maken.
Nadat de Amerikaanse marine had bewezen dat hoge energie-laserwapens effectief kunnen omgaan met drones, zijn andere Amerikaanse militaire diensten en nog meer landen begonnen met het ontwikkelen van dergelijke nieuwe wapens. Het Amerikaanse leger wordt bijvoorbeeld ook geconfronteerd met bedreigingen van drones en cruise raketten, dus het ontwikkelde een gerichte energie mobiel kortafstandsafweer Air Defense System (M-Shorad) op basis van het Stryker Wheeled 8 × 8 gepantserde voertuigchassis, met een maximale uitgangsvermogen van 50 kilowatt. Bovendien heeft het Verenigd Koninkrijk een tactische laserwapencode-naam "Dragon Fire" ontwikkeld, met een maximaal uitgangsvermogen van 50 kilowatt, dat kan worden uitgerust op schepen of geïnstalleerd op verschillende voertuigen op wielen of gevolgde voertuigen.
Om met raketten, mortierschalen en drones te behandelen die zijn gelanceerd door Hamas en Hezbollah in Libanon, heeft Israël een tactisch laserwapen ontwikkeld met de naam "Iron Beam", dat samenwerkt met het "Iron Dome" luchtafweersysteem dat raketten gebruikt om te onderscheppen. Omdat Israël hogere operationele vereisten heeft voor de "ijzeren balk" en in staat moet zijn om munitiedoelen te onderscheppen, is het maximale uitgangsvermogen verhoogd tot 100 kilowatt. In mei 2023 onderschepte het "Iron Beam" tactische laserwapen meerdere raketten gelanceerd door Hamas voor het eerst in daadwerkelijk gevechten.
In termen van het onderscheppen van drones werd het eerste werkelijke gevechtsrecord echter behaald door het tactische laserwapen "Silent Hunter" uitgerust door het Saoedische leger. In 2022 hield Saoedi -Arabië de eerste internationale verdedigingstentoonstelling en kondigde voor het eerst aan dat zijn nieuwste "stille jager" tactische laserwapen 13 zelfmoorddrones had neergeschoten die door de Houthi -strijdkrachten in het werkelijke strijd zijn gelanceerd, en het wrak van de drones liet zien Dat vatte in brand en verbrandde. Het maximale uitvoervermogen van dit type tactische laserwapen is 30 kilowatt en het maximale dodingsbereik is 4, 000 meters. Continue bestraling op een afstand van 1, 000 meters is voldoende om door een 5 mm dikke stalen plaat te branden. Gezien het feit dat de zelfmoorddrones geproduceerd en gebruikt door de Houthi-strijdkrachten meer grof zijn in ontwerp, kunnen hun huiden alleen de laagste PE/PP- of glasvezelmaterialen gebruiken, en het tactische laserwapen van de "stille jager" kan bijna worden gezegd Makkelijk om met dergelijke drones om te gaan.
Toekomstige ontwikkelingsrichting
Vanuit het perspectief van toekomstige ontwikkeling zijn er twee richtingen voor tactische laserwapens die worden gebruikt om drones te onderscheppen:
Een daarvan is om te combineren met andere wapens, zoals automatische kanonnen van kleine kaliber, machinegeweren, luchtverdedigingsraketten, enz., Om een uitgebreid anti-drone-moordsysteem te vormen.
Because laser beams have a fatal defect of being heavily dependent on weather conditions, in adverse environments such as rain, snow, fog and dust, the energy emitted by them will be absorbed and scattered by particles, water vapor and aerosols in the air, greatly reducing the power and range. In this case, the task of intercepting drones will be handed over to other weapons such as small-caliber automatic cannons, machine guns, and air defense missiles. At present, foreign countries have developed a number of so-called "light-cannon combined" weapon systems. The range of laser weapons is generally 1.5 kilometers to 7 kilometers, while the range of small-caliber automatic cannons is 3 kilometers to 4.5 kilometers. The two have overlapping killing zones and can complement each other at a distance, achieving the effect of 1+1>2.
Ten tweede worden anti-UAV tactische laserwapens verder geminiaturiseerd of zelfs geminiaturiseerd. Op dit moment kunnen de twee tactische laserwapens, de Amerikaanse M-Shorad en de Britse "Dragon Fire" worden geïnstalleerd op het chassis van gepantserde voertuigen op wielen, wat inderdaad een enorme verbetering is. Als tactische laserwapens het gewicht en het volume verder kunnen verminderen, kunnen ze populair worden gemaakt op meer kleine en middelgrote voertuigen, gecombineerd met externe wapenstations en meer infanterie beschermen. Een stap verder gaan, als individuele soldaten kunnen worden uitgerust met anti-drone laserwapens die de grootte en het gewicht van automatische geweren waren, zou de veiligheid van infanterie naar het volgende niveau kunnen worden gebracht.
