激光的军事应用
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激光在军事上的应用焦雷05061120一、激光致盲武器激光致盲武器的射击对象是人眼以及光学和光电装置等目标。
它一般由激光器、精密瞄准跟踪系统、光束控制和发射系统组成。
激光器是激光武器的核心,用于产生起致盲作用的激光光束,如二氧化碳激光器,平均输出功率一般在1000~10000W之间;精密瞄准跟踪系统用于跟踪瞄准所要攻击的目标,引导激光束对准目标射击,如采用红外跟踪仪电视跟踪器或激光雷达等光电瞄准跟踪系统;光束控制和发射系统的作用是将激光束快速准确地聚焦到目标上,其主要部件是反射镜。
激光致盲武器与一般常规武器相比,具有高速、准确、灵活和抗干扰等独特优点。
它能以3×105km/s的速度射击目标,瞬发即中,几乎没有后坐力,变换方向迅速,射击频率高,可在短时间内对付多个目标。
它可准确瞄准某个方向,选择杀伤目标集中的位置,甚至射击目标上的某个部分或元器件,而对其他目标或周围环境没有破坏作用,并且抗干扰能力强,现有的电子干扰手段对它不起作用或影响很小。
激光致盲武器射击人眼,可造成暂时失明或永久性致盲,甚至使视网膜爆裂,眼底大面积出血。
激光致盲武器也可对光电系统和光电装置造成损伤,使其失去观测能力,它可使导弹导引头中的光电传感致盲,从而失去跟踪目标能力,使光电引信过早或不能引爆,从而使弹头失去杀伤作用。
在反坦克、反潜艇作战中,激光致盲武器也有很大的发展潜力。
坐在坦克里的敌人,全身都处在厚厚的铁甲的保护下,潜水艇则有很深的海水掩护,要杀伤他们不大容易,但只要对准潜望镜的入口发射激光,它沿着潜望镜的光路进入,就会把用潜望镜观察外界情况的指挥员的眼睛损伤。
二、激光制导炸弹激光制导炸弹主要由导引头、战斗部和尾翼三大部分组成。
激光导引头又分为激光接收器和控制舱两部分;战斗部主要是采用通用炸弹;也有采用集束炸弹的;尾翼的作用是增加升力,延长射程。
激光制导的基本原理是:导引头上装有光学系统和四象限光探测元件,接收由目标反射的激光能量,经处理输出表征目标视线与制导炸弹速度方向之间的角视差信号,形成制导指令,输送给舵机,转动相应舵面,产生控制力,从而修正飞行弹道。
激光在军事上的应用摘要:激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。
根据作战用途的不同,激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。
武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成,目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。
激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点,但也存在易受天气和环境影响等弱点。
激光武器已有30多年的发展历史,其关键技术也已取得突破,美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。
目前低能激光武器已经投入使用,主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器,以及攻击人眼和一些增强型观测设备;高能激光武器主要采用化学激光器,按照现有的水平,今后5—10年内可望在地面和空中平台上部署使用,用于战术防空、战区反导和反卫星作战等。
正文:在这学期学过《无处不在的激光》之后,我对激光有了更加深刻的了解,被它“无处不在”的特性所震撼,更增加了我学习与激光有光知识的动力与兴趣。
以下,我将通过我收集到的知识谈谈激光的有关特性及它在军事上的应用。
激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。
意思是“受激辐射的光放大”。
什么叫做“受激辐射”?它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。
这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。
激光主要有四大特性:激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。
激光指向仪在军事装备中的应用研究激光技术作为现代军事装备中重要的一环,已经在军事领域中发挥了不可忽视的作用。
激光指向仪作为激光技术的一个应用,也广泛应用于军事装备中。
本文将从激光指向仪的原理、军事装备中的应用以及发展趋势等方面进行探讨。
激光指向仪基于激光束的特性,能够实现准确、迅速地指向目标。
它主要包括激光发射器、光电接收器和控制系统。
激光发射器产生激光束,通过光电接收器接收反射回来的激光信号,并通过控制系统进行数据处理和判断。
激光指向仪通过测量激光束的强度和位置,可以确定目标的方位以及距离,从而为军事装备提供准确的目标指向和定位功能。
激光指向仪在军事装备中具有广泛的应用。
首先,激光指向仪在导航系统中起到至关重要的作用。
它能够通过测量激光束与目标的相对位置来确定目标的方位和距离,从而为导航系统提供准确的定位和导航信息。
例如,在战斗机、导弹系统和无人机等军事装备中,激光指向仪可以帮助飞行员或操作员准确地指向目标,提高作战的精确度和效果。
其次,激光指向仪在武器系统中也有广泛的应用。
通过激光指向仪的辅助,武器系统能够更加精确地锁定和打击目标,提高射击的命中率和杀伤力。
在坦克、火炮、导弹发射器等武器装备中,激光指向仪可以实时测量目标方位和距离,为作战指挥员提供可靠的打击数据和情报支持。
此外,激光指向仪还可以应用于军事通信系统中,通过激光束传输信息,能够实现高速、安全的数据传输,提高通信的抗干扰能力和保密性。
随着科技的不断进步和发展,激光指向仪在军事装备中的应用也在不断创新和完善。
一方面,激光指向仪的测量精度和距离范围得到了大幅提升。
现代激光指向仪采用了更加先进的光电探测器和高功率激光发射器,能够实现更高的精度和更远的距离测量。
另一方面,激光指向仪逐渐应用于更多的军事装备和领域。
例如,军用激光测距仪已经广泛应用于火炮射击控制系统中,可以通过测量弹道和风速等参数,提供更准确的射击数据。
而激光指向仪也开始应用于战略导弹系统和卫星通信系统中,为远程作战和空间安全提供保障。
激光制造技术在军事工业中的应用随着科技不断的发展,激光技术在军事工业中得到越来越广泛的应用。
在军事领域中,激光制造技术具有很高的价值,不仅可以提高军事装备的性能,还可以改变战争的形态,提高作战效率。
本文将从原理、优点和应用方面探讨激光制造技术在军事工业中的应用。
激光制造技术的原理激光制造技术是一种高精度、高效率的制造技术。
激光是一种高能量、高稳定性、具有高单色性的电磁波。
利用激光激发原子或分子,产生强烈的光化学反应,激光束达到工件表面后,与材料作用产生热量,使材料融化、汽化或熔化,从而实现材料加工。
激光加工技术可以实现全自动化的加工,具有高效、高精、高质的特点。
激光制造技术的优点相比较于传统的军事制造技术,激光制造技术具有独特的优势。
其中,最大的优点是高质、高精度。
激光可以实现更高的加工精度和质量,可以实现微米级的加工。
激光加工还可以实现无损加工,材料不受热影响、没有氧化、没有变形,这对于制造精密部件来说非常有利。
此外,激光制造技术的加工速度快,生产效率高,可以大幅度提高军事装备的制造速度。
同时,激光组织可以对复杂形状进行精确加工,具有材料选择范围广泛的特点,可与各种材料组合,不受其物理力学性能影响。
因此,激光制造技术成为军事制造技术的热门领域。
激光制造技术在军事工业中应用广泛。
在军事制造过程中,激光技术经常被用于制造各种部件。
其中,火控部件、弹道部件、导航部件、制导器、导弹发射器、雷达硬件、武器配件、高能激光武器等都需要激光制造技术。
在航空航天领域,激光切割技术可以用于制造飞机燃烧室,在火箭制造领域,激光冲击波等技术可以用于制造火箭外壳、减震器等部件。
在飞机制造领域,激光协调技术可以用于加工飞机外壳,提高飞机外壳的精度和质量。
在兵器领域,激光加工技术可以用于加工枪管、制造手榴弹、制造弹壳等。
此外,激光制造技术在军用材料制造中也有广泛的应用。
例如,现在采用的一些军用材料如钛合金、镍合金、陶瓷等,都可以用激光加工技术进行加工。
激光在军事上的应用激光,是一种自然界原本不存在的,因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。
物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说,即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。
众所周知,任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。
当处于低能级上的粒子(原子、分子或离子)吸收了适当频率外来能量(光)被激发而跃迁到相应的高能级上(受激吸收)后,总是力图跃迁到较低的能级去,同时将多余的能量以光子形式释放出来。
如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的(自发辐射),此时被释放的光即为普通的光(如电灯、霓虹灯等),其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。
但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来(受激辐射),被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致,这就意味着外来光得到了加强,我们称之为光放大。
显然,如果通过受激吸收,使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多(粒子数反转),这种光的放大现象就越明显,这时就有可能形成激光了。
它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整个一门新兴产业的出现激光经过40多年的发展,从机理到原理,实验手段到制造工艺都已逐步成熟。
由于激光具有高亮度,强方向性,好的单色性,因此激光在军事领域得到广泛的应用。
其主要应用有:一激光武器激光武器用于杀伤敌重武器装备时,需要较高的能量,通常称为高能激光武器或称激光炮。
激光炮的威力强大,命中率极高。
由于强激光束具有很强的烧蚀作用、幅射作用和激光效应,因而对武器装备具有很大的破坏力。
激光武器可以破坏制导系统、引爆弹头和毁坏壳体、拦击制导炸弹、炮弹、导弹、卫星、飞机、巡航导弹和破坏雷达、通信系统等。
激光摧毁卫星可由地面、空中和空间进行。
激光武器用于杀伤敌方人员和破坏某些仪器设备时,所需发射的能量一般要求不高,称为低能激光武器,它主要使敌方人员致盲和使某些光电测量仪器的光敏元件受到破坏甚至失效,或可用来在城市、森林大面积点火。
激光的军事应用激光,又称镭射,英文叫“LASER”,是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写,意思是“受激发射的辐射光放大”。
激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。
1916年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射’,即一个弱光激发出一个强光的现象,叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。
1958年,美国科学家肖洛和汤斯提出了"激光原理",即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时,都会产生这种不发散的强光--激光,他们为此发表了重要论文。
1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
1960年7月7日,梅曼研制成功世界上第一台激光器,梅曼的方案是,利用一个高强闪光灯管,来刺激在红宝石色水晶里的铬原子,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使其达到比太阳表面还高的温度。
前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明了半导体激光器。
半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。
1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门高新技术,经过50多年的发展,从机理原理,实验手段到制造工艺都已逐步成熟,受到各大军事强国的重视,未来有望成为军事技术最活跃的一个领域。
激光的重要特点如下:高亮度。
强激光的亮度比太阳表面亮度高出百亿倍,这样的高亮度是普通光源无法比拟的。
方向性强。
激光发射的几乎是一束理想的平行光,它可以传播很远而极少发散,一束激光在20公里的距离上,几乎不发散,激光射向月球,光斑也不到2公里。
人们正是利用这一特点,准确地测出月球与地球间的距离。
单色性好。
颜色的不同,本质上是光的波长不同,普通光源的波长有一个范围,人眼所能感觉的波长是3800~7600埃,而激光的波长范围很窄。
激光可比一般单色光源频谱窄上万倍至千万倍,是当今世界上最好的单色光源。
相干性好。
激光几乎是理想的单色光,是很好的相干光。
而各种自然光和人造光在空间和时间上是杂乱的,互不相干的非相干光。
由于激光具有上述特点,激光技术在军事领域得到广泛的应用。
其主要应用有:一激光武器激光武器用于杀伤敌重武器装备时,需要较高的能量,通常称为高能激光武器或称激光炮。
目前美国已研制出机载和车载激光炮。
激光炮的威力强大,命中率极高。
由于强激光束具有很强的烧蚀作用、辐射作用和激光效应,因而对武器装备具有很大的破坏力。
激光武器可以破坏制导系统、引爆弹头和毁坏壳体、拦击制导炸弹、炮弹、导弹、卫星、飞机、巡航导弹和破坏雷达、通信系统等。
激光摧毁卫星可由地面、空中和空间进行。
目前一个激光器的能量还无法将高轨卫星摧毁,但能用几个激光器同时对准1颗卫星进行攻击将其摧毁。
空间激光反卫星是将激光器装在卫星或航天飞机上,攻击对方的卫星;空中激光反卫星是将激光器装在飞机上攻击卫星,它可克服地面发射激光攻击卫星的许多缺点,但不如航天器攻击卫星那么理想,因航天器比飞机平稳,没气流和飞行振动的干扰,激光的能量可充分发挥。
激光武器用于杀伤敌方人员和破坏某些仪器设备时,所需发射的能量一般要求不高,称为低能激光武器,它主要使敌方人员致盲和使某些光电测量仪器的光敏元件受到破坏甚至失效,或可用来在城市、森林大面积点火。
据报导,脉冲功率100兆焦的激光,可使500米处人眼的玻璃体溢血,在2公里处可烧坏视网膜。
目前已研制出激光致盲武器,可使500米处的人永久失明,使2公里处的人暂时失明。
在反坦克、反潜艇中,激光致盲武器也有很大发展潜力,坦克和潜艇的活动离不开潜望镜,因此对准潜望镜入口发射激光,就会把在用潜望镜观看外部情况的指挥员、驾驶员的眼睛损伤,坦克和潜艇也就失去作战能力。
侦察卫星靠装在其中的各种光电传感器侦察地面目标,如果用激光束照射其中的光电传感器也会使侦察卫星变为“瞎子”。
二激光制导所谓激光制导技术,就是利用激光跟踪、测量和传输的手段控制和导引导弹飞向目标的技术。
激光器发出照射目标的激光波束,激光接收装置接收目标反射的光波,经光电转换和信息处理,得出目标的位置参数信号,再经信号变换用以跟踪目标和控制导弹的飞行。
有的激光制导系统还用激光传输控制导弹的指令。
激光制导具有投掷精度高、捕获目标灵活,导引头成本低、抗干扰性能好、操作简单等优点。
目前已有大量激光制导武器装备部队,其主要制导方式有:半主动制导。
即由地面部队或飞机发射激光照射目标,被制导的武器上装有激光寻的器,接收目标被照射后散射回来激光,从而自动控制武器寻向目标。
主动制导。
把激光目标指示器和激光寻的器同时装在武器上,目标指示器不断地向目标发射激光,寻的器自动接收目标散射回来的激光,将武器寻向目标。
波束制导。
当目标出现后,发射攻击导弹,同时制导站不断发射红外激光束,装在攻击导弹尾部的4块对称的红外接收器,不断接收制导波束,使导弹沿着激光波束飞行,如有偏差,4块接收器收到的信号大小不一,弹内自动控制系统就纠偏,使导弹沿激光波束中心寻向目标。
激光制导可同时攻击多个来袭目标,即把激光信号经过编码以数个指示器分别控制数枚导弹,打击来袭目标。
为提高激光制导全天候作战能力,各国都在研制先进的激光目标指示器,以保证昼夜作战使用。
目前激光制导技术的发展趋势:制导体制仍以半主动寻的制导和波束制导为主;发展高性能目标捕获跟踪和激光指示系统,提高武器系统的抗干扰能力和生存能力;开发小型化激光雷达导引头,以实现“打了不管”能力的激光自主制导;CO2激光频段的制导有取代YAG制导系统的趋势,特别是CO2雷达成像技术;发展双式多模制导系统等。
三激光测距与激光雷达激光测距是利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点,以实现高精度的计量和检测,如测量长度、距离、速度、角度等等。
激光测距在技术途径上可分为脉冲式激光测距和连续波相位式激光测距。
脉冲式激光测距原理与雷达测距相似,测距仪向目标发射激光信号,碰到目标就要被反射回来,由于光的传播速度是已知的,所以只要记录下光信号的往返时间,用光速(30万千米/秒)乘以往返时间的二分之一,就是所要测量的距离。
现在广泛使用的手持式和便携式测距仪,作用距离为数百米至数十千米,测量精度为五米左右。
我国研制的对卫星测距的高精度测距仪,测量精度可达到几厘米。
连续波相位式激光测距是用连续调制的激光波束照射被测目标,从测量光束往返中造成的相位变化,可换算出被测目标的距离。
为了确保测量精度,一般要在被测目标上安装激光反射器。
它测量的相对误差为百万分之一。
激光测距仪与微波雷达结合,还可以发挥激光波速窄的特长,弥补微波雷达低仰角工作时受地面干扰的不足。
激光测距与光学经纬仪、红外及电视跟踪系统相结合,组成光电跟踪测量系统,既可作为靶场试验的测量设备,又常用作武器的光电火力控制系统。
这种激光测距仪已广泛用于地面火炮、坦克炮的火控系统,大大提高了命中率。
激光雷达与微波雷达相似,用窄激光束对某一地区进行扫描,并得出雷达图。
随着有关器件和技术的发展,激光雷达在高精度和成像方面占有优势,其测距精度可达厘米甚至毫米级,比微波雷达高近100倍;测角速精度,理论上比微波雷达高一亿倍以上,现在已做到高1000~10000倍。
军用激光雷达最成功的应用是辅助导航,特别是速度计。
激光速度计可给机载导航计算机提供超精度测量,其测速误差可达0.5mm/s。
激光雷达最适于远距离高分辨率成像。
90年代初林肯实验室改造“火他” CO2激光雷达,成功的跟踪800km外的再入飞行器诱饵的多普勒图象。
随后又研制了一台No1:YAG激光雷达,也精确跟踪了火箭和卫星。
四大气激光通信军事科技的迅猛发展要求人们寻找和发展更高频率、更大容量、能快速架设、隐蔽性更好的信息载体,以适应密集技术条件下局部战争的要求。
激光通信技术由于其单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低、安装快等特点,而引起各国的高度重视。
1989年,美国成功地研制出一种短距离、隐蔽式的大气激光通信系统;1990 年,又实验成功适用于特种战争和低强度战争需要的紫外光波通信;90年代初,俄罗斯随着其大功率半导体激光器件的研制成功,也开始了激光大气通信系统技术的实用化研究。
随后,便推出了新型的半导体激光大气通信系统,并在莫斯科、瓦洛涅什、图拉等城市得以应用。
俄罗斯有关专家普遍认为,半导体激光大气通信系统在一定视距内有效地实现全天候通信是完全可能的,很有军事潜力。
大气激光通信为无线通信的一种,它以光信号作为传输信息的载体,在大气中直接传输。
由于是无线通信,它可随意移动到任何地点并实现移动沟通,这是它最大的军用价值和优势。
就概念而论,大气传输光学线路非常简单,即用发射机将激光束发射到接收机即可。
然而,在实际的大气传输中,激光狭窄的光束对准确的接收有很高的要求,因此系统还应包括主动对准装置。
在空间传输中,激光系统必须有很强的排除杂光的能力,否则阳光或其他照射光源就会淹没激光束。
在实践中,需添加窄通滤光片,可以选择接收激光波长而阻挡其他的波长。
目前而论,激光大气通信系统得以实用化涉及的关键技术,主要有连续波大功率激光器技术;自适应变焦技术;光波窄带滤波技术;光源稳频技术;信号压缩编码技术;光学天线设计制作和安装校准技术等。
目前,国外用于大气激光通信的半导体激光器和接收器件已实现了商品化。
据报道,近年美国、日本及俄罗斯等国都相继推出了适用于半导体激光大气通信的大功率器件,连续输出光功率可从数十毫瓦到数瓦。
与传统的无线电通信手段相比,激光大气通信具有安装便捷、使用方便等特点,很适合于在特殊地形、地貌及有线通信难以实现和机动性要求较高的场所工作。
此外,激光大气通信系统跟其他无线电通信手段相比,还具有不挤占宝贵的无线电频率资源、电磁兼容性好、抗电磁干扰能力强、且不干扰其他传输设备、保密性强等特点,并且在有效通信距离和宽带等方面还蕴藏着巨大的发展潜力。
与光纤通信相比,使用新技术光通信设备还具有建网和维护费用低廉;实际应用中线路建立快捷,特别适合快速抢通;运行安全,不易被窃听;可移动,可升级等优点。
因此,激光大气通信可极大地提高光通信系统的通信能力,大大节省光―电―光中继器及光端机,使通信技术产生新的飞跃。
激光大气通信的应用在军事领域更是十分广泛,可以架在高山之间完成边防哨所和森林观察的通信;可以临时架设解决必要的通信及计算机联网或作为移动通信的转接站;可以架设在海岸、江河、岛屿或舰船上实现短距离保密通信;同时,其方便快捷和保密性好的优势,还非常适应战场移动指挥的通信需要。