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四大技術突破:讓中國071艦雷射炮領先美國「波特蘭」號

2024-08-29軍事

戍天九思原創第777期

據美國8月19日【戰區】網站發表文章,文章稱解放軍在071型船塢登陸艦「四明山」號的B炮位安裝了一套大型雷射武器。文章推測,解放軍安裝的這套武器, 很可能和美軍「波特蘭」號上安裝的LWSD相當,都是150KW級別的大功率雷射炮,而用途也都是用於攔截掠海反艦飛彈和無人機。 這是中國電磁炮上艦之後又一新的重大創舉——2018年2月,美媒報道中國072型坦克登陸艦「海洋山」號安裝電磁炮,進行測試。

那麽,071艦上的雷射炮到底效能如何?會不會超過美國「波特蘭」號的呢?

眾所周知,雷射武器本質上是把電能轉變成光能燒毀目標,這就需要發電機效率非常高、雷射器功率非常大、充電儲能非常快、裝置散熱非常好。與此對應的雷射武器有四大技術瓶頸: 發電機效率問題、雷射器功率問題、儲能問題和散熱問題。 目前,中國在雷射武器四大核心技術均全球領先。毫無疑問,071雷射炮一定超過美國的「波特蘭」號。況且,中國已經有了 1130 近防炮後,如果換裝成雷射炮,其效能一定超過1130近防炮。

一、民用雷射器突破160kW,軍用雷射武器功率更大。

☆據「中關村豐台園」官方頭條號報道,今年3月20日, 在2024慕尼黑上海光博會上,凱普林正式釋出全球首台150kW工業級光纖雷射器,重新整理全球工業切割領域高功率紀錄,並支持200kW超高功率雷射產生與傳輸的超高功率輸出頭。

☆據【南方日報】報道,2024年7月17日,「獨角獸」企業深圳市創鑫雷射股份有限公司在深圳正式釋出全球首台160kW超高功率工業光纖雷射器,重新整理了全球光纖雷射器的最高功率紀錄,標誌著中國在超高功率工業光纖雷射器領域具備全球領先的研發與量產實力。

▲創鑫雷射2024年7月17日釋出的全球首台160kW超高功率工業光纖雷射器。

其實, 雷射器功率關鍵取決於雷射晶體,中國雷射晶體技術長期遙遙領先。 陳創天院士研發的BBO、LBO 、KBBF雷射晶體效能優異、套用廣泛,他在國際上被譽為「中國牌晶體之父」,其中KBBF雷射晶體限制出口15年後美國才突破該技術。總之,中國有先進的雷射晶體,又有160kW工業級雷射器,我們有理由相信,071艦上的雷射炮功率一定會大於美國的「波特蘭」號的150kW。

二、發明超級電容,讓中國高功率儲能技術領先世界。

雷射炮對儲能系統的輸出功率、能量密度、充放電速度等指標要求很高,目前比較理想的儲能產品是超級電容。而中國在這方面恰恰是世界領先水平。上海市政協官號「政協聯線」在2024年5月24日曾釋出訊息稱,目前,奧威已實作商業化超級電容器產品技術路線全覆蓋, UCK系列產品能量密度大於130Wh/kg,已達國際領先水平。

▲奧威科技超級電容產品規格書

目前, 多模連續光纖雷射器的光電轉換效率可達35%以上, 說明大部份能量變成熱量浪費掉了。如果按照30%計算,輸出功率為150kW的雷射炮需要500kW輸入功率,輸出功率450kW就需要1500kW輸入功率。報道稱, 滿足輸出功率達MW級的YAL-1機載雷射系統的能源需求,使用常規儲能技術,僅能源部份就重達10噸;而新型超級電容器只有40千克。 也就是說,即便輸出功率達到1500kW,也只需要安裝幾十公斤的超級電容就能滿足儲能需求,中國儲能裝置實作了超級小型化。

▲超級電容是中國雷射武器超過美國的重要技術支撐

三、中國「中壓直流綜合電力系統″,比美國的發電效率高30個百分點。

071與「波特蘭」號的滿載排水量均為2.5萬噸,「波特蘭」號用的是4台皮爾絲蒂克2.5STC中速渦輪增壓柴油機,總功率29840千瓦,也就是4萬馬力。

071裝的是4台SEMT 皮爾絲蒂克16PC2.6柴油機,單機功率1.1萬馬力,總功率4.4萬馬力,比「波特蘭「號多出4000馬力。

中國采用的中壓直流綜合電力系統優勢明顯, 其平均轉化效率高達90%以上,最高的能達到99%。 福建艦上采用的中壓直流綜合電力系統,其能量轉化效率高達90%以上。相比之下,美國福特號采用的中壓交流電力系統效率為60%。

雷射武器是電老虎, 艦載雷射炮功率上限關鍵看發電功率。 如果中國中壓直流綜合電力系統能量轉化效率按90%、美國中壓交流綜合電力系統能量轉化效率按60%計算,那麽,中國071最大發電功率為4.4×90%=3.96萬馬力,即29106千瓦;而美國「波特蘭」號最大發電功率為4×60%=2.4萬馬力,即17640千瓦。也就是說, 美國「波特蘭」號最大發電功率只有中國071最大發電功率的60%。 因此,中國的071雷射炮功率遠大於「波特蘭」號的150千瓦,可能達到 200 千瓦到 300 千瓦。

四、發明全新冷卻系統,讓雷射炮可連續發射雷射。

據香港南華早報2023年8月12日報道,長沙國防科技大學科學家在雷射武器技術的重大突破,他們開發出一種新的冷卻系統,可以讓高能雷射器「無限」執行,而不會產生任何過熱。該論文發表在8月4日【光學學報】上。論文稱:「 高品質的光束不僅可以在第一秒內產生,而且可以無限期地保持。 」新的冷卻系統完全消除了高能雷射器執行過程中產生的有害熱量。這個問題一直是雷射武器發展的主要技術挑戰。借助新技術,雷射武器現在可以長時間大功率地連續發射雷射束,而不會中斷或降低效能。這是高能雷射武器的重大突破。

中國出口給沙烏地的沈默獵手雷射武器系統功率 30 千瓦,具有 4 公裏射程,打掉一架無人機的費用僅需要 6 元人民幣。功率 150 千瓦的雷射炮能攻擊普通的亞音速非航式飛彈, 200 千瓦到 300 千瓦級的雷射炮能摧毀反艦飛彈, 300千瓦以上雷射炮能實作對150公裏之內所有空中目標的瞬間燒穿性破壞。

隨著雷射武器等定向等武器技術的不斷成熟,未來的海戰更加註重打擊速度、精度和成本效應,無疑將對各國海軍的戰略思維和戰術運用帶來全新沖擊。當解放軍發起對台兩棲登陸作戰時,「台獨」武裝發射的無人機、反艦飛彈、火箭彈紛紛被雷射武器擊落之後,一切都將塵埃落定。

如果中國的高功率雷射武器成熟並普及,美軍援助的反艦飛彈也將被徹底廢掉武功,不會對我們構成任何威脅,中美海軍力量的對比也將由此而發生根本性的逆轉,美軍甚至因此面臨被單方面碾壓和吊打的局面。