基于運-20平臺的中國戰(zhàn)略激光飛機，將會采用什么技術(shù)路線？

最近網(wǎng)上開始傳中國正在基于運20研制戰(zhàn)略激光飛機。旨在構(gòu)建空基反導(dǎo)、反高超音速武器乃至反衛(wèi)星的顛覆性作戰(zhàn)能力。我們都知道當(dāng)年美國搞了個abl戰(zhàn)略激光飛機。這種飛機采用氧碘化學(xué)激光器。功率達到1.5兆瓦。美國想讓這種飛機在幾百公里之外擊落上升段的彈道導(dǎo)彈。導(dǎo)彈的上升段就是剛發(fā)射還沒飛出大氣層那一段彈道，因為速度慢，而且還沒有釋放分導(dǎo)彈頭，因此是最容易被攔截的時刻。

同時，平流層大氣稀薄，沒有云雨雪等天氣，對激光的傳輸很友好。所以這種戰(zhàn)略激光飛機的設(shè)想可以說是有它的合理性的。而且現(xiàn)在星鏈衛(wèi)星已經(jīng)開始大規(guī)模投入實際使用了。這樣一來，那種戰(zhàn)略激光飛機去對付衛(wèi)星的話，它的威脅性就會展現(xiàn)出新的作用和意義，能體現(xiàn)出新的價值。

不過呢，美國在搞ABL實驗的時候，發(fā)現(xiàn)氧碘化學(xué)激光器存在不少麻煩事兒，很難解決。最明顯的就是射程根本達不到之前預(yù)想的效果，它只能在一百多公里遠的地方把液體彈道導(dǎo)彈打下來。要是碰到外殼更厚的固體彈道導(dǎo)彈，這激光器就更不行了，只能在幾十公里的距離上才能把它擊落。

這主要是因為當(dāng)時自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)不成熟，距離遠了之后，聚焦性能不好。另一方面，它的后勤保障性和安全性是非常糟糕的。這種激光器需要在飛機上存儲過氧化氫，氯氣，氫氧化鉀，碘等高能的易腐蝕的化學(xué)物質(zhì)。所以美國在做了一些實驗之后呢，就徹底的放棄了這個項目。開始轉(zhuǎn)向電激光器。

電激光器只需要輸入電能就可以發(fā)出激光，對后勤非常友好，成本也更低。這種激光器有好幾個路線。目前最成熟的是光纖激光器。這種激光器在工業(yè)領(lǐng)域也有大量應(yīng)用，因此是一個軍民融合的技術(shù)。我們在93閱兵上展現(xiàn)的兩款激光武器就是光纖激光器。

這種激光器具有效率高，成本低。容易多束激光合并的優(yōu)點。但它最大的一個問題是功率做不大。理論上來說，通過光譜合成它的最大功率能做到300千瓦。目前報道的實際功率最大能做到150kw。這里再提一個小插曲。美國的大功率激光計劃中，洛馬公司就是走光纖激光的路線。

據(jù)他們宣傳說已經(jīng)搞定了300千瓦，現(xiàn)在正在研制500千瓦，并且馬上就要出樣機了。然后我們中國的專家就懵了，在論文里說這已經(jīng)超越了物理極限，需要組織專家開會研究洛馬這個激光器是怎么回事？ 反正這個事情現(xiàn)在還沒定論。

除了光纖激光之外，還有其他幾種激光器，比如板條激光器，薄片激光器，堿金屬蒸汽激光器，還有浸入式液冷固體激光。這其中浸入式液冷固體激光器的前景最被看好，而堿金屬蒸汽激光器的潛力比較大。實際上，激光器研究的一個核心問題是如何散熱。一般激光器的效率只有百分之十幾，最高也不過30%，等于100kw的激光器，輸入的電功率要400kw，需要的散熱功率是300kw。

在這些技術(shù)路線中，光纖激光器表面積最大，因此易于散熱。但浸入式液冷固體激光器是直接把固體增益介質(zhì)泡在冷卻液中的，所以散熱性能最好。很容易做到大功率。但它存在固體液體的光路折射和損失，液體流動產(chǎn)生湍流，以及溫度不均勻產(chǎn)生的折射都會對光束質(zhì)量造成影響。因此它的主要問題是如何提高光學(xué)質(zhì)量。

目前主流方案是使用更精確的液體流動控制，以及采用光學(xué)自適應(yīng)技術(shù)進行矯正。這種激光器進展最快的是美國通用原子公司。它在2015年就做到150kw，并計劃在2019年達到300kw，但后來處于保密原因，現(xiàn)在沒有更新的進展報道。

堿金屬蒸汽激光器是美國導(dǎo)彈防御局MdA選擇的技術(shù)路線之一。它有幾個其他類型的激光器無法比擬的優(yōu)點。首先是它的功率與效率都可以做得特別高。由于泵浦光子能量與輸出激光的光子能量非常的接近，所以它的量子效率理論上可以超過95%。結(jié)合二極管激光器的高電光轉(zhuǎn)換效率。那么這個激光器總體的效率有望達到30%以上。其次是光束質(zhì)量好。

作為氣體激光器，它的工作物質(zhì)是堿金屬蒸汽。沒有固體激光介質(zhì)中常見的熱透鏡效應(yīng)和熱致雙折射等導(dǎo)致光束質(zhì)量下降的問題。因此堿金屬蒸汽激光容易獲得接近于衍射極限的高質(zhì)量光束，這對于遠距離的傳輸和聚焦至關(guān)重要。最后就是它的散熱能力好。堿金屬蒸汽激光器，它的介質(zhì)是氣體。易于流動散熱，因此它理論上可以實現(xiàn)兆瓦級級的輸出。非常適合作為戰(zhàn)略激光武器。

當(dāng)然這種激光器也不是沒有缺點。其中一個最主要的問題是高溫下的堿金屬蒸汽化學(xué)性質(zhì)非常活潑。對于激光器的窗口鏡片和內(nèi)壁材料都有強烈的腐蝕性。時間一長，材料性質(zhì)一衰減。它的性能就會迅速下降。

此外，它的效率與蒸汽密度緊密相關(guān)，如何精確控制堿金屬蒸汽的溫度是一個比較困難的工程問題。眼下關(guān)于這種激光器，報道里說它最大的輸出功率也就幾千瓦。不過呢，雖然有這么個小不足，但它還是有很多優(yōu)點的，這種激光器其實是很有潛力能繼續(xù)把功率放大的。

綜合看美國激光武器的進展，光纖激光器的進展最快，浸入式液冷固體激光器功率最容易做大，堿金屬蒸汽的潛力最大。中國如果要搞空基戰(zhàn)略激光武器的話，我認為浸入式液冷固體激光器可能是比較好的選擇。理由是光纖激光功率做不大，而堿金屬蒸汽激光現(xiàn)在還不成熟。當(dāng)然以上都是我的猜測，具體有沒有這樣的飛機，他選擇什么樣的激光器，還是等這個型號真的出來的時候我們進一步討論。