穆作栋 ¦ 美国“利爪”反无人机激光武器系统分析
无人机系统技术的快速发展、蜂群作战等新型战术兴起，深刻影响了未来空中作战样式，网络化、分布式、体系化无人机系统在攻击、侦察等方面体现了颠覆性的能力，对反无人机技术发展提出了迫切的需求。2019年6月19日，美海军陆战队宣布“利爪”（CLaWS，“紧凑型激光武器系统- Compact Laser Weapons System”的缩写）原型机已交付美海军陆战队，用于反无人机任务测试。
“利爪”激光武器系统（美国波音公司图片）“利爪”是美国防部批准的第一种供地面作战人员使用的陆基激光器。近年来，美国防部评估认为定向能武器可以代替传统武器完成反无人机任务，具有良好的经济性。如果表现良好，“利爪”会成为海军陆战队反无人机体系的重要组成部分。该计划秉承“快速设计、快速交付”的理念，从授予合同到完成集成和测试、交付美海军陆战队训练、完成部署准备全过程仅耗费约1年时间。一、激光武器概述定向能武器是利用能量束产生杀伤的武器。美国国防部将发展定向能能力纳入国家安全范畴，发展定向能武器将作为维持美军优势、增强导弹防御以及应对地区冲突的关键手段。美国防部研究与工程副部长格里芬表示，定向能技术是2018年国防战略中提到的高科技能力之一，其中最受关注的是激光武器。区别于传统动能武器，以激光武器为代表的定向能武器具有如下典型的特点：（1）成本低：定向能武器发射成本远低于导弹等武器；（2）能量密度高：能量束携带有较高的功率（如激光束的功率可到数百到数千千瓦），且截面较小，能够获得极高的能量密度；（3）对抗困难：由于能量束具有高速、难以侦测等特点，目标难以对打击进行预警、机动；（4）使用灵活：定向能武器无需计算弹道，噪声低、无后坐力,便于隐蔽和调整。激光武器的上述优势非常契合反无人机的需求，因而有望成为一种有效的反无人机手段。早在上世纪90年代中期，美国、以色列就联合开展了“战术高能激光武器（THEL）”的研制，这是一种车载化学激光武器；本世纪初，美国相继开展了机动战术高能激光（MTHEL，诺斯罗普格鲁门公司）、激光复仇者（Laser Avenger，波音公司）、区域反弹药防御系统（ADAM，洛克希德马丁公司）等陆基激光防空武器，希望实现反巡航导弹、反火箭炮、反无人机等陆基防空功能。
激光复仇者陆基防空激光武器系统（波音公司图片）2017年，洛马公司的“雅典娜”激光武器系统（ATHENA）在白沙导弹靶场击落了5架无人机，展示了车载陆基激光武器在反无人机领域的作用。“雅典娜”激光武器系统由洛马公司为美国陆军研制的光纤激光武器，载具为陆军重型移动战术卡车，功率可达到30千瓦。
洛马公司为美国陆军研制的的“雅典娜”激光武器系统（洛马公司图片）二、“利爪”反无人机激光武器系统不同于洛克希德马丁公司的“雅典娜”激光武器，波音公司推出的“利爪”激光武器系统是一种紧凑式、小型武器系统，重量约600磅（272千克），功率等级范围为2到10千瓦，可以集成在作战车辆上，也可安装在支架上使用，拆卸后可由4个行李箱大小的容器收纳，2名海军陆战队员即可安装操作。“利爪”可由发电机或电池组提供电力，其操控也极为简单，可由笔记本电脑和微软Xbox手柄控制。“利爪”是一种模块化激光武器系统，其激光器选取了现有的汽车制造行业用激光器产品，与电源模块、散热模块以及光束导向器模块集成。由于无需定制激光器，“利爪”的成本得到了有效控制。
波音紧凑型激光武器系统（美国波音公司图片）2015年8月，波音公司公开了紧凑型激光武器系统的测试情况，在这一阶段其功率等级约为2千瓦，激光器安装于支架上，与地面供电与冷却装置连接。该武器系统在西弗吉尼亚州开展了地面系留无人机攻击测试，并参加了美国国防部于加利福尼亚州穆古角（Mugu Point）举办的“黑镖（Black Dart）”反无人机训练，展现了良好的任务性能。在穆古角，紧凑型激光武器系统跟踪并击落了一架运动中的无人机：锁定无人机目标后，武器系统利用激光照射目标尾部，数秒后可见靶机尾部被击穿并起火，随后靶机尾翼等部位起火，继而坠毁，全过程约15秒。紧凑型激光武器系统在进行攻击时是无迹可寻的，没有影像、没有声音，波音公司称其为“寂静打击（Silent Strike）”。
紧凑型激光武器系统在西弗吉尼亚州进行系留无人机攻击测试（美国波音公司图片）
紧凑型激光武器系统参与“黑镖”反无人机训练（美国波音公司视频截图）随后，波音公司在新墨西哥州阿尔伯克基进行了公开展示，利用紧凑型激光武器系统跟踪并快速击毁了一架四旋翼消费级无人机；同时波音展示了2千瓦功率的激光武器对复合材料结构的破坏能力，仅用2秒钟，无人机复合材料外壳便被激光器击穿并起火。
紧凑型激光武器系统在公开展示中追踪四旋翼无人机（美国“连线”网站图片）
紧凑型激光武器系统在公开展示中破坏复合材料结构（美国“连线”网站图片）2017年，美国海军陆战队与波音公司签署了初始生产合同，波音将为海军陆战队提供2千瓦、5千瓦和10千瓦3中不同功率等级的紧凑型激光武器系统。2018年，波音为海军陆战队交付了5套2千瓦级的紧凑型激光武器系统，并于随后将功率等级提升为5千瓦，电源和冷却模块保持不变。2018年，波音针对美国海军陆战队需求开发了紧凑型激光武器系统原型机，代号为“利爪（CLaWS）”，取代了过去的缩写“CLWS”。武器系统集成在联合轻型战术车辆（Joint Light Tactical Vehicle，JLTV）上，JLTV的柴油发电机能够为“利爪”提供所需电力。美国海军陆战队地面系统项目执行官（PEO Land Systems）所辖的陆基防空（Ground Based Air Defence，GBAD）对“利爪”原型机进行了采购，这一过程是通过国防部军械技术联合会（DOTC）进行的。“利爪”原型机于2018年弗吉尼亚州匡提科(Quantico)海军陆战队基地举行的现代海军装备展览会(Modern Day Marine expo)上首次公开展示，并于今年交付。与陆军的车载定向能系统不同，“利爪”的定位不是一种独立的反无人机系统，而是系统的一个重要组件。“利爪”的主要攻击目标是I类和II类无人机（重量在55磅/25千克以下），对于1吨重的捕食者则显得很无力；对于小型无人机，“利爪”能够在数分钟内击落十余个目标。除反无人机功能外，“利爪”激光武器系统的设计目标还包括反导弹、致盲侦察设备等。三、结语面对反无人机需求和蜂群作战等新型战法，导弹等传统防空武器存在灵活性差、费用高昂等问题，激光武器是应对挑战的有力方式，因而受到了各国的广泛关注。我国在阿布扎比防展上也展示了名为“寂静狩猎者（Silent Hunter）”的车载光纤激光武器系统。陆基反无人机是激光武器的重要应用领域，在此之外，机载定向能武器、舰载定向能武器也是各国重点发展的前沿技术，其系统更为复杂、与装载平台的耦合关系也更为深刻。目前，激光武器仍面临着能量转换效率低、对电网及热管理能力需求严苛、受大气条件影响显著等问题，需要针对性开展先进激光器研究、综合能量管理、大气传输和补偿技术等研究，突破相关关键技术，以提升激光武器和平台的效能。穆作栋先生已为《空天防务观察》撰写2篇专栏文章，如下表：序号篇名发表日期1美海军针对定向能武器需求开展“能量库”研究计划2019年3月12日2美国“利爪”反无人机激光武器系统分析（即本篇）7月1日