江蘇鐳射聯盟導讀：

美國空軍研究實驗室(Air Force Research Laboratory-AFRL)正在阿諾德空軍基地與其空氣動力學部門合作，在4英尺(4-ft)跨音速風洞中對定向能系統進行測試，為該技術的機載應用做準備。該部門在過去的8年裡與MZA Associates（知名國防公司之一）就小企業創新研究和商業專案一直在進行合作，旨在開發空氣隔離測試系統，以便能夠在風洞中進行空氣光學氣體隔離試驗。

機載DE

定向能系統（directed energy-DE)是透過使用高能鐳射或微波來降低威脅或摧毀目標。

空氣動力學部門分部主管Rich Roberts說： “出於多種目的，國防部內部對定向能系統的興趣逐步提升，尤其是保衛系統和保衛人員。一方面國防部有許多系統正在使用中，另一方面新DE系統也一直在開發中。將DE系統運用到飛機上優勢明顯，但與此同時也存在諸多挑戰，尤其是飛機的速度更快。”

▲2021年3月5日，Rich Roberts在阿諾德空軍基地4英尺跨音速風洞中觀察定向能系統炮塔。由美國空軍Jill Picket提供。

在飛行過程中，飛機會產生衝擊波和其他空氣光學流動擾動，這些擾動會影響定向能系統的光束質量和效率。風洞測試允許測試工程師在控制馬赫數和高度壓力等變數的同時，測量氣流的這些變化，讓其“視覺化”。

原理與前景

Roberts說：“簡而言之，這個系統會向模型發射鐳射，在模型內部藉助某種小型光學工作臺，然後使用光纖將資料傳輸到波前感測器系統。接著我們可以分析資料，從而弄清楚鐳射是如何受到模型周圍風洞流場的影響的。”

▲風洞（wind tunnel），是能人工產生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動，並可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現象的一種管道狀實驗裝置，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具。來自網際網路

另外，他解釋道：“我們正在研究這種設計如何很好地控制炮塔上方的氣流，以最大限度地減少氣流對系統性能的影響。我們還將風洞測試資料與之前生成的計算流體動力學（computational fluid dynamics-CFD）資料進行比較，以確保模擬能夠正確代表實際資料。我們這次的實驗可以說是空前創新，除了將空氣隔離測試系統(Aero Isolation Measurement System-AIMS)系統首次用於阿諾德工程發展中心(Arnold Engineering Development Complex-AEDC)之外，這次4英尺測試是該系統首次在超音速條件下進行實驗測試。測試進行得非常順利，在兩天的測試中獲得了優先順序較高的資料。初步資料顯示，使用這種新的空氣動力學圍欄設計，光束質量有了顯著提高。”

對此測試，Roberts認為“在風洞中對定向能系統進行航空光學測試的能力代表了AEDC的巨大進步與創新，隨著越來越多的DE系統被開發並應用到飛機上，我們將能夠為設計決策提供參考、確定相鄰的武器裝載、參與到專案辦公室和製造商通常需要考慮的其他事情中去”。

在這一新能力的基礎上，AEDC正在透過另一專案開發綜合定向能航空光學代理系統，這是一個F-15鷹式戰鬥機（F-15 Eagle）的子模型，可測試鐳射吊艙。初步計劃是在今年晚些時候進行驗收測試。

MZA是最近此類測試的重要客戶。該公司一直在與國防高階研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency-DARPA）合作進行一項超音速空氣緩衝專案，從而減輕高速氣流對炮塔的影響。