2021年新概念武器装备技术发展综述

伍尚慧, 李晓东

(中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南 郑州 450047)

0 引 言

2021年，世界主要国家新概念武器领域装备技术研发持续发展，新项目相继启动，测试试验频繁开展，部分装备已开始列装。以美国为代表的军事强国加大研发力度，出台各种战略规划，投入资金进行积极谋划，尤其是美国在大国竞争的军事战略主导下，将定向能武器作为优先投入获得长期竞争优势的关键技术；其他各国也在积极布局加入竞争行列，谋求新的战略竞争优势和作战优势，新技术、新思路和新产品不断涌现。

1 加强顶层战略规划和技术布局

2021年，美国发布多个国防报告，对定向能等新概念武器未来发展进行战略部署，引领未来发展方向；采取持续投入经费、召开专项会议、建设专用实验室和制定未来发展计划等手段，多措并举推进新概念武器发展。欧洲、日本等也发布战略规划，将定向能武器作为未来获取战争优势的重点领域，竞相发展。

(1)发布系列战略文件，谋划未来发展方向

2021年7月20日，美国空军和国会分别发布《定向能未来2060年—美国国防部未来40年定向能技术发展》[1]报告及《防御入门：定向能武器》[2]报告。前者指出，定向能特别适用于分层防御和信息优势战中的多种任务，主张从长期视角制定一个综合的定向能国家战略，定向能能力目前在应用上正接近或已跨越临界点，并预测未来空基或天基定向能系统将作为分层防御系统的一部分，提供“导弹防御伞”。《防御入门》报告提出了美国防部定向能发展路线图：2022财年前定向能武器的功率级别由150 kW增至300 kW，2024财年增至500 kW，2030财年增为1 MW。8月20日，美国陆军快速能力和关键技术办公室公布了定向能战略，将从 2022 财年开始将原型部署到作战单元。具体计划是：在 2022 财年交付一个50 kW级定向能机动近程防空(DE M-SHORAD )激光武器原型；在2022财年执行300 kW级激光间接火力保护-高能激光(IFPC-HEL)技术演示，并在2024财年交付原型；在2024财年交付一个 间接火力保护-高功率微波(IFPC-HPM)原型，与IFPC-HEL协同，作为分层防御的一部分。

2021年，欧洲议会发布《塑造2040战场的创新技术》[3]报告，将定向能武器、声波与声学武器等作为“提供新型作战效果”的7项新兴技术；英国国防部发布报告《竞争中的防御》，提出重点投资下一代能力(包括定向能武器和蜂群无人机)、太空和网络空间领域等，以获取硬实力的不对称能力。

2021年3月，日本国防部下属的防卫研究所发布《东亚战略评估2021》报告，呼吁政府重点开发高能微波及激光武器系统等先进军事技术进行反导防御。

(2)持续投入科研经费，加快装备技术发展

2021年美国防部对定向能领域的投资为16.6亿美元，主要支持机动近程防空定向能系统集成，设计开发定向能武器样机，测试300 kW高能激光武器样机，重点推进包括定向能在内的11大技术领域发展。美国国会授权开发反高超音速导弹激光技术。根据2021年12月通过的2022财年国防授权案，美国国会授权导弹防御局(MDA)开展防御导弹/高超音速导弹的定向能计划，并批准1亿美元研发定向能研发资金。

(3)建造启用实验室，注重仿真推演和测试实验

为了加快定向能系统的集成、部署，美军正在加紧定向能系统实验室建设。2021年9月，美空军研究实验室在科特兰空军基地建造“兵棋推演与先进研究仿真”(WARS)实验室[4]，为实验室的定向能技术研发和航天器管理局的作战仿真与分析提供支持；2021年12月30 日，美海军定向能系统集成实验室 (DESIL)正式启用，该设施将扩大定向能武器测试能力[5]。

2 装备研发向实战化迈进

为了加速定向能武器的实战化进程，美军各军种开展了定向能武器的多项测试实验或演习，多措并举加快部署进程，激光武器即将进入快速部署阶段。以色列、法国等也积极跟进，加入新概念武器的军备竞赛。

2.1 激光武器研发加速、能力拓展

2.1.1持续开展激光武器测试实验，验证装备实战能力

(1)美军激光武器试验频次递增

定向能机动近程防空系统开展测试并参与全域作战演习。2021年7月，美陆军 “定向能机动近程防空”(DE-MSHORAD)系统成功地进行了一系列作战试验，验证了反无人机能力。美陆军在10月12日—11月10日举行的“融合工程2021”演习中使用了该系统，此次演习将推动美军联合作战向全域融合发展。此外。另一款新型机动近程防空(M-SHORAD)系统于10月在欧洲进行了首次实弹射击。

两栖运输船坞舰“波特兰”号在亚丁湾测试高能激光武器。2021年12月，“波特兰”号(LPD 27)在亚丁湾航行时测试了高能激光武器，其搭载的“激光武器演示器”(LWSD)Mark 2 MOD 0成功击中了一个海面训练目标[6]。

(2)以色列、法国积极跟进

以色列机载高功率激光武器首试成功。2021 年 6 月，以色列成功开展“塞斯纳”机载高能激光武器击落无人机试验，试验的激光器功率为100 kW，射程为20 km，该系统将对以色列的多层综合防空能力起到至关重要的作用。

法国激光武器实现击落无人机测试。2021年5月，法国CILAS公司成功测试其激光系统，击落多架飞行高度约为1 000 m、飞行速度超过48 km/h的无人机。这标志着欧洲首次实现激光武器击落无人机测试。

2.1.2激光武器装备研制进程提速，即将进入快速部署阶段

(1)美国加快激光武器的部署、交付

“自防护高能激光演示样机”(SHiELD)开始组装。2021年2月，AFRL接收了SHiELD计划中三个主要子系统的第一个，其高能激光技术的成熟度达到6级，另外两个也在2021年接收。这标志着该项目子系统开发和生产工作的结束以及系统集成的开始[7]。

舰载 “高能激光与一体化光学致盲与监视”(HELIOS)系统即将进入舰装集成阶段。HELIOS系统是具备情报收集、侦察(ISR)和反无人机能力的激光武器系统，功率增量方案是60 kW～150 kW。2021年1月，洛克希德·马丁公司(下称洛·马公司)称，2021年底将向美国海军交付一套HELIOS系统，3月，美海军授予该公司2 010万美元合同，推进高能激光武器在前沿战舰上的部署。

第一套空基AC-130J“炮艇机”载高能激光武器完成交付。美空军正在发展运输机载、战斗机载激光武器，其中，AC-130J“炮艇机”载高能激光器是美空军联合美海军水面战中心研发的进攻型高能激光武器。2020年8月,洛·马公司开始对该机搭载的高能激光武器系统(AHEL)进行关键技术审查,2021 年 10 月,该公司向空军交付第一套AHEL系统,并将其安装到AC-130J上进行测试,预计2022财年将在AC-130J上开展飞行演示[8]。

50 kW机动近程防空高能激光武器即将具备实战能力。2021年8月，美国陆军研制出一款安装在斯瑞克战车、具有战斗力的50 kW高能激光武器样机，该新型武器2021年夏天在俄克拉何马州成功进行了一系列作战试验。此次试验是陆军机动部队对激光武器的首次作战应用试验，预计2022财年将交付四辆装备有50 kW激光武器的斯瑞克战车[9]。

多个舰载激光武器“光学眩目拦截器”(ODIN)列装。ODIN系统是目前美国海军正在开发的30 kW级低功率激光系统，计划2023年前在八艘海军舰艇上部署。据2021年美海军最新预算显示，美军已在三艘“阿利伯克”级导弹驱逐舰上部署了三套ODIN，2021年底增加三套，未来还将陆续部署二套。2021年9月，安装ODIN的美国海军“伯克级”导弹驱逐舰USS Stockdale (DDG 106)抵达日本横须贺港，加入第7舰队作战阵容[10]。

300 kW级高能激光武器系统样机开始研发。2021年10 月，通用原子电磁系统和波音获得美国陆军快速能力和关键技术办公室合同，开发 300 kW级固态高能激光武器系统，将交付一个 300 kW级的分布式增益激光器并集成波音光束定向器，提供一个具有复杂激光和光束控制的完整演示器[11]。

(2)欧洲重点开发车载、舰载定向能武器

英国投资开发多种定向能武器。2021年9月，英国授予泰雷兹和雷神英国公司等为期四年约7 250万英镑合同，生产先进激光和微波演示器。泰雷兹公司将交付搭载于皇家海军23型护卫舰的激光武器演示器，及安装在陆军 MAN SV 卡车的高功率微波武器演示系统。雷神英国公司将对搭载在“猎狼犬”轻型装甲车上的激光演示器进行为期6个月的实验。

德国莱茵金属公司推出车载激光武器Oerlikon Skynex防空系统，并于2021年11月展示了该车载防空系统，系统配备有两种防空激光炮，具有独特开放式架构，采用光谱合束技术，输出功率可达30 kW以上[12]，是莱茵金属公司最新型的分布式防空系统。

欧洲战术激光先进光学系统TALOS。TALOS是法国CILAS公司主导，法、德、英等多个欧洲国家参与的项目。TALOS采用非相干光束合成技术，激光功率大于100 kW，可保持高光束质量，在目标上聚焦并锁定小光斑；设计紧凑，可集成至机动平台。

(3)其他国家也在大力发展激光武器

以色列激光武器技术取得重大进展。2021年1月，以色列国防研究与开发局、国防工业界和学术机构的合作下，高能激光武器项目取得技术性突破，成功地克服大气干扰，将激光束精确聚焦在远距离目标上。该技术在短时间内可将激光效应传递到目标上，使激光武器能够拦截各种威胁。2月，以色列拉法尔先进防御系统公司发布视频，展示安装在“陆虎”车上的“无人机穹顶”系统使用激光武器摧毁商用四旋翼无人机。

印度公司为海军提供激光武器。2021年8月，印度海军授予BEL公司 一份合同，开发“海军反无人机系统 (NADS) ”激光武器，具有软/硬杀伤效应器，软杀伤有效射程为3 km。

澳大利亚配置35 kW反无人机激光武器系统Titanis。2021年9月，澳大利亚光电系统公司研制出反无人机系统Titanis，功率可由 35 kW扩展到 55 kW 左右，可对抗无人机及蜂群威胁，射程可达 4 000 m。

2.2 微波武器加快发展步伐

从近期发展来看，美军积极拓展高功率微波技术的应用范围，加紧开展高功率微波技术的长线课题项目研究，在仿真技术、新型脉冲功率源、天线技术、潜在应用平台以及作战概念等领域开展长期性研究。2021年又开展了多个研发项目。

2.2.1不断推进测试试验，探索微波武器的实战应用

新型“反电子高功率微波增程型空军基地防空”(CHIMERA)系统成功测试。2021年5月，美空军与雷声公司在白沙导弹靶场对CHIMERA系统成功测试。该系统将为美军联合作战提供一种独特能力，可对多个目标实施可扩展的打击效果，为转向工程化和实战化奠定基础。

“战术高功率微波作战响应器”(THOR)进行实地测试。2021年12月，美空军在非洲对其反无人机“战术高功率微波作战响应器”(THOR)进行了实地测试，验证了该系统干扰并摧毁无人机/蜂群的能力。该系统安装在一个集装箱中，配备可360°旋转并可上下移动的微波脉冲发射器；发射的短脉冲高功率微波能够同时应对多个不同方位的近距离目标，并可致盲并摧毁无人机。

2.2.2以作战运用为目标，多型装备齐头并进

发布 “波形捷变射频定向能”电子战项目。2021年2月，美国国防高级研究计划局(DARPA)微系统技术办公室发布“波形捷变射频定向能”(WARDEN)项目征询书，旨在开发能够产生足够电磁辐射干扰、使目标电子组件和电路失效或损毁的高功率微波放大器，将高功率微波后门攻击的范围扩大至目前技术水平的 10 倍。项目为期 48 个月[13]。

推出 “莫菲斯”无人机载高功率微波武器。2021年3月，洛·马公司开发出一种反无人机解决方案，通过“莫菲斯”(MORFIUS)无人机机载吉瓦级高功率微波武器对抗无人机和无人机蜂群。“莫菲斯”可发射数千兆瓦高功率微波以毁伤敌方目标。该无人机可回收并重复使用，可作为分层防御的一部分，支持一体化防空反导任务。

研发反无人机微波武器系统“雷神之锤”[14]。2021年7月，美国空军研究实验室定向能局正寻求合作伙伴开发新型反无人机的高功率微波(HPM)武器系统 “雷神之锤”，该系统将基于THOR技术，在作战能力、可靠性和制备等方面进行更大改进。项目在2021年秋季启动，将于2023年交付原型样机。

开发新型机动作战高功率微波武器系统—列奥尼达。2021年10月，通用动力陆地系统公司与伊庇鲁斯公司达成战略合作协议，开发新型列奥尼达反电子战术高功率微波武器，该系统采用开放性架构、人工智能软件定义和数字波束成形技术，将提升作战效能和精确性。

2.3 粒子束武器走向研发前沿

粒子束武器作为未来具有潜力的装备，也逐渐走向装备研发的前沿，在美空军2021年发布的先进电磁技术(AET)项目中，成为重要的研究技术领域，为期五年的 AET 项目围绕带电粒子束相互作用等六项技术展开研究，寻求带电粒子束能够禁用或摧毁敌方电子元件和系统的高能粒子束武器技术。美国空军在2021年7月《定向能武器未来2060》中对近期粒子束领域的研发进行了描述：粒子物理学的发展趋势是向越来越大的加速器发展；目前正对使用紧凑型0.1 m～4 m线性粒子加速器产生1 GHz～100 GHz的辐射进行研究，该加速器与HPM一样，可用于反电子设备，并提出开发高效的小粒子设备，这些低SWaP设备对空中、太空、海上和地面应用很具潜力。

2.4 电磁轨道炮研发经历转折

美海军放弃电磁轨道炮，瞄准高超声速导弹。美国海军电磁轨道炮(EMRG)于二十一世纪初开始启动，通过与多家科研、设计机构密切合作，取得了多个瞩目的成果，原本计划未来将安装在战斗舰艇上。2021年5月底公布的美国2022财年军事预算案中，没有为电磁炮提出申请，这意味着为海面舰艇研制电磁轨道炮的EMRG计划下马。2021年7月，美国海军取消以高达7倍声速发射弹丸的电磁轨道炮，并在最新的预算提案中削减了轨道炮的研究经费，并称在年底暂停其研究工作，将高超声速导弹、定向能系统和电子战系统列为优先。欧洲防务局也在该领域开展相关工作，2021年4月启动了 “应用电磁轨道炮增强远程投掷效果”(PILUM)项目，由法国、德国等9个欧盟成员国联合研制。项目将通过理论研究和实验验证探索通过电磁轨道炮投掷超高速弹丸的可行性，这项新技术将可以达到超音速，使射程增加五倍。

2.5 智能弹药向组网蜂群方向发展

智能弹药以飞行体作为运载平台，运用高新技术可实现态势感知、电子对抗、战场侦察、精确打击、高效毁伤和毁伤评估等功能，是灵巧化、制导化、智能化、网络化的多用途弹药，逐渐成为各国关注的重点。作为合作式弹药蜂群技术的先锋，美空军“金帐汗国”项目是当前智能弹药领域最为炙手可热的项目，对智能弹药的下一步发展起到了引领作用，2021年5月，美空军研究实验室主导的“金帐汗国”合作式武器技术项目完成了当前阶段的最后一次飞行试验，全面展示了面向组网弹药的全新蜂群技术。同时，美国陆军正在大量采购数百枚M982“圣剑”GPS制导智能弹药。英国国防部启动“合作式打击武器技术演示器”(CSWTD)项目，研究协同导弹未来在实战中的应用。以色列新型远程导弹结合人工智能和决策算法，推出了海上和陆基的“海上破坏者”(第五代武器系统)远程导弹，以期在反介入(A2)/区域拒止(AD)作战中精确打击射程达到300 km。俄军将大规模列装可对敌发动“蜂群”进攻的KUB-BLA巡飞弹，该弹集侦察、打击、评估能力于一体，最大飞行速度130 km/h，可携带3 kg有效载荷，能精确命中64 km外的地面目标，未来或将成为俄三军通用的巡飞弹。

3 新技术、新思路不断涌现

近年来，美军定向能武器发展迅速，反导、反无人机蜂群的定向能技术不断推进，分布式增益激光技术、超短脉冲激光技术、人工智能和机器学习、太空定向能作战兵棋推演以及波形捷变射频等新技术、新思路的不断渗入，为定向能武器小型化、模块化、智能化、多平台化和大功率提供了新途径，为定向能武器的未来作战开启新视野。

(1)超短脉冲激光技术成为发展重点

美空军《定向能未来2060》报告称，超短脉冲激光技术目前正成为研发重点。2021年，美国陆军、空军均对超短脉冲激光技术开展了相关研究。2月，美陆军研发迄今为止最强大的激光武器-“军用平台战术超短脉冲激光器”(TUPLAP)，它将使用超短脉冲蒸发目标，并产生强大的信号来干扰敌人电子设备，不到200飞秒的时间内，可产生10 000亿瓦的功率，爆发强度将是当前激光的一百万倍，可蒸发无人机表面，引起冲击波，并产生电磁脉冲毁伤目标内部的电子设备。7月，美国空军AFRL发布激光武器用超短脉冲光纤激光技术可行性项目需求(RFI-RDKP-2021-0003)，旨在开发和演示高平均功率超短脉冲激光新技术在军事上的应用。

(2)人工智能技术应用继续深化

2021年，美国各军种扩大了对人工智能辅助决策系统的开发。2021年8月，美国海军水面作战中心开发了一种基于人工智能的高能激光武器火控决策辅助系统 (HEL FCDA)，该系统有助于士兵快速选择正确的瞄准点以更精确地压制目标，可加快对目标的反应和压制速度；同时，系统通过优化人机协作，更精确地击毁目标，为夺取战争优势可赢得宝贵时间[15]。

(3)探索高功率电磁学建模与仿真技术

2021年12月，美国空军研究实验室定向能董事会发布五年高功率电磁学(HPEM)建模与仿真项目公告(BAA)，为高功率电磁学建模和仿真效果征求方案。HPEM建模和效果BAA包含经验效果测试、HPEM武器效能建模、基础HPEM效应研究、战斗损伤评估和恢复时间等多项技术。该项目将通过开发和运行有效工具，生成漏洞数据，开发HPEM武器系统。

(4)沉浸式交互技术开启激光武器实战测试新模式

虚拟现实(VR)技术是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，近年来，随着VR技术的进步，沉浸式虚拟现实交互技术发展迅速。2021年7月，美国陆军利用沉浸式交互技术在俄克拉荷马州锡尔堡进行了50 kW定向能-机动近程防空(DE-MSHORAD)系统的实战测试。训练时，士兵在手持设备上使用“斯瑞克战”车的3D模型，在X射线模式下虚拟地穿过系统并分析零部件，执行一系列模拟现实威胁和作战场景训练。此外，雷声公司在11月也发布了一个有关激光武器游戏沉浸式训练系统视频，用户通过每天反复练习，建立肌肉记忆精炼技能，可随时随地使用并模拟实战场景。

4 结 语

新概念武器在工作原理、杀伤效应和作战方式上有别于传统武器，目前正受到世界各军事大国的青睐。2021年，在大国竞争背景下，世界军事强国加快发展定向能武器、智能弹药和电磁轨道炮等新概念武器，新的发展思路不断抛出，多个新项目相继启动，多型装备开始列装，注重防空反导、反无人机能力提升，新概念武器领域装备技术发展持续向前推进，尤其是定向能武器领域的竞争越演越烈，即将进入白热化。可以预见，伴随着关键技术的不断突破，新概念武器将成为未来战场具有颠覆性效应的新型装备。