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中美俄三国高能激光武器发展情况综述

  ④ 热作用破坏

  试验数据显示,当激光功率密度小于10(+3)W/cm2时,目标材料在吸收大量激光能量后会升温,还会在加热区外传热,这是加热过程。当激光功率密度为10(+3)W/cm2~10(+6)W/cm2时,材料局部区域的温度会升高到熔化温度,如果激光继续以较高的速率沉积能量,这个局部区域材料就会发生熔融。如果激光功率密度达到10(+6)W/cm2~l0(+8)W/cm2,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。当激光强度足够高、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1500℃左右的金属材料,功率2mW~3mW的强激光只要在其表面某固定部位辐照3-5s,就容易被烧蚀熔融、汽化,使内部的燃料燃烧爆炸。

大力发展激光武器

  ② 力学破坏

  当激光功率密度达到l0(+8)W/cm2~10(+10)W/cm2时,目标材料不仅发生汽化,而且蒸气会通过自由电子的逆韧致辐射和光致电离两种机制吸收激光能量并导致蒸汽分子电离,形成等离子体,等离子体会进一步吸收激光能量并迅速膨胀,形成等离子体的激光支持吸收波,直至最后等离子体熄灭。发生汽化时,汽化的物质高速喷出将对材料表面产生反冲压力,对于足够强的入射激光,等离子体会以超声速膨胀,即激光支持吸收波以激光支持爆轰波(ISDW)的形式出现,而LS—DW会对目标材料产生相应的压力。如果上述过程产生的压力峰值足够高,就可能在目标材料中产生某些力学破坏效应,例如层裂和剪切断裂等。受高能激光辐射的目标的表面材料即使没有被烧蚀摧毁,也将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

  目标材料因激光照射汽化而产生等离子体,等离子体能够辐射紫外线和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。

  4、高能激光武器的发展现状

  据报道,目前美、俄等世界军事大国已投入巨资用于新型高能激光武器的研发,将高能激光武器作为其提升威慑力和打击能力的重要手段,其对高能激光武器的开发研究状况在世界上具有代表性,在此以美、俄两国特别是以美国为主来介绍高能激光武器的发展状况。

  美国《防务日报》消息,联合高功率固体激光器(.1HPOaSL)项目于2O02年启动,由美国陆军空间与导弹防御司令部、空军研究实验室、海军研究署和国防部联合技术办公室共同出资。该项目的目标是通过第三阶段的研究将激光器功率提高到100千瓦,如果项目取得成功,在今后4到5年内就可以部署高能激光武器系统。

图2 典型激光武器系统工作流程示意图

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