基于運-20平臺的中國戰略激光飛機，將會采用什么技術路線？

最近網上開始傳中國正在基于運20研制戰略激光飛機。旨在構建空基反導、反高超音速武器乃至反衛星的顛覆性作戰能力。我們都知道當年美國搞了個abl戰略激光飛機。這種飛機采用氧碘化學激光器。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彈。導彈的上升段就是剛發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。所以這種戰略激光飛機的設想可以說是有它的合理性的。而且現在星鏈衛星已經開始大規模投入實際使用了。這樣一來，那種戰略激光飛機去對付衛星的話，它的威脅性就會展現出新的作用和意義，能體現出新的價值。

不過呢，美國在搞ABL實驗的時候，發現氧碘化學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想的效果，它只能在一百多公里遠的地方把液體彈道導彈打下來。要是碰到外殼更厚的固體彈道導彈，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。

這主要是因為當時自適應光學系統不成熟，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物質。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。開始轉向電激光器。

電激光器只需要輸入電能就可以發出激光，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。這種激光器在工業領域也有大量應用，因此是一個軍民融合的技術。我們在93閱兵上展現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。

據他們宣傳說已經搞定了300千瓦，現在正在研制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，液體流動產生湍流，以及溫度不均勻產生的折射都會對光束質量造成影響。因此它的主要問題是如何提高光學質量。

目前主流方案是使用更精確的液體流動控制，以及采用光學自適應技術進行矯正。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，現在沒有更新的進展報道。

堿金屬蒸汽激光器是美國導彈防御局MdA選擇的技術路線之一。它有幾個其他類型的激光器無法比擬的優點。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%。結合二極管激光器的高電光轉換效率。那么這個激光器總體的效率有望達到30%以上。其次是光束質量好。

作為氣體激光器，它的工作物質是堿金屬蒸汽。沒有固體激光介質中常見的熱透鏡效應和熱致雙折射等導致光束質量下降的問題。因此堿金屬蒸汽激光容易獲得接近于衍射極限的高質量光束，這對于遠距離的傳輸和聚焦至關重要。最后就是它的散熱能力好。堿金屬蒸汽激光器，它的介質是氣體。易于流動散熱，因此它理論上可以實現兆瓦級級的輸出。非常適合作為戰略激光武器。

當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性質非?；顫?。對于激光器的窗口鏡片和內壁材料都有強烈的腐蝕性。時間一長，材料性質一衰減。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，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，但它還是有很多優點的，這種激光器其實是很有潛力能繼續把功率放大的。

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在還不成熟。當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。