从美军相关项目谈起：能反无人机“蜂群”的机载激光武器，曾走过“弯路”

近年来，随着电子电气技术的高速发展，以小型化无人自控飞行器为基础的“蜂群”战术正在成为战场战术的重要趋势之一。

俄乌冲突中几乎无处不在的小型多旋翼无人机，已经成为压制地面武装力量活动、对双方地面作战人员军心士气造成最主要破坏的重要角色。

洛马的“盾”机载激光系统概念展示

在传统空战领域，以载人飞机为核心，调度指挥大量无人机进行协同作战，并最终向完全无人化过渡，已经成为了各国开发新一代空战系统的共识。

空客“未来空中作战系统”FCAS项目概念图。

在这种背景下，传统的机载导弹事实上难以满足在单次飞行过程向大量目标（10个甚至更多）实施攻击的要求。原因主要有两方面：一方面是机体平台的挂载能力有限，另一方面经济成本也无法容忍——根据美媒报道，单发AIM-120导弹的价格超过100万美元，AIM-9导弹成本则是AIM-120的三分之一左右，也不便宜。

相比之下，机载固态激光武器，不仅能通过消耗电能实现持续出光，且射击次数完全不受限制，同时还能有效大幅降低成本，是在空中“蜂群”作战背景下实现防空安全的重要装备方向。

“导弹远比无人机贵”的时代已经到来。

纵览机载武器的总体发展历程，固态激光并不是一开始就被各国看好的军用防空技术。

二战后，在多种光源发展路线之间，各国军事科研机构选择优先发展化学激光器路线。但是在装备领域，化学激光器始终难以市场化、实用化。同时，固态激光器依托在民用领域的应用实现了高速发展，不断克服原有的性能短板，步入高能杀伤激光领域。下面我们以美军机载激光武器发展路径为例，探讨这一历史现象。

洛马的ATHENA激光防空系统展示杀伤效果。

早期的机载激光武器系统以美国在20世纪90年代初启动的机载激光武器（Airboren Laser System，ABL）计划等一系列项目为代表。

当时，100千瓦被认为是激光对导弹等目标实施硬杀伤的“门槛”功率。随着技术水平的提升，激光武器系统可以在更远的距离，将激光稳定聚焦在更小面积的光斑上，这个“门槛”会有一定程度的降低。但截至今日，100千瓦指标依然有很高的参照价值：一种硬杀伤的高能激光系统，至少应有数十千瓦级别的功率输出能力。

依托化学激光器的高功率特性，美国在21世纪到来前实现了高达6兆瓦的试验纪录。出于最大功率的考虑，在高能光源这一核心基础的选择上，ABL选择了氧碘化学器。当时，这是唯一能在有限体积和重量的前提下实现兆瓦级别功率的激光源。其他美军的装备项目思路也与之相差无几，只是使用的化学燃料有所不同。比如美国以色列联合研发的“战术高能激光”（THEL）系统，使用的是更贵且剧毒的氟化氘。

波音ABL项目示意图。

不过，在随后的发展中，一系列工程上的麻烦和技术难关，使ABL从未达到预想的作战能力。除了激光在大气中远程传输的耗损、扰动、聚焦难题之外，光源重量严重超重、功率提升不及预期等问题贯穿项目始终。比如在ABL最早的规划预期中，激光系统应该由14个模块提供2至3兆瓦的功率，总重79.2吨。但实际上1兆瓦的样机装配过程中，6个模块重量达到了近82吨。这导致在实际测试中，ABL在预定射程上的杀伤功率和照射破坏目标的耗时等数据达不到预期的水平。

而当时提出的一系列的改进措施，包括更好的冷阱技术、氘化燃料等等，最乐观的预期也只能把单个模块的功率提升20%左右。也就是说，在功率这个最大潜力无法兑现之后，化学激光器留下的几乎全是缺点。只能维持3至5秒的单次出光时间限制了毁伤能力，发射前化学燃料需要预热限制了射击灵活性，剧烈的燃料消耗，使激光系统的1/3重量被燃料占用以后，依旧只能实现有限的射击次数。正是在这种背景下，耗时16年的ABL计划在花费50亿美元后黯然下马——这还没有算入ATL等类似项目在内。

激光焊接机器人已经被广泛用于汽车制造等行业。

同时，在以民用工业为主体的切割和焊接领域，固态激光器受到了极大的欢迎。它没有复杂而脆弱的化学反应机构，不需要昂贵有毒的燃料，但可以长时间连续输出激光，所需的保养维护工作相对简单——除了最大功率之外，几乎全都是优点。但在工业领域中，固态激光器的最大功率问题并没有那么不可接受——切不了厚板就先切薄的，有什么工艺装备水平就做什么业务设计……赚了钱再买新的更大功率的设备，然后再进入更高难度、更大利润的业务。

在这样的产业环境中，难以计数的企业参与了固态激光器的研发和生产和实际使用反馈。一方面固态激光器的性能指标和可靠性被不断推高，另一方面固态激光器的材料、元器件成本又不断被全球产业链分摊。

经历数十年的发展后，如今的固态激光器已经达到了非常成熟的地步，尤其是成本低廉的同时能做到寿命和可靠性极佳，这是化学激光器所望尘莫及的。

LaWS原型机进行地面测试。6台焊接用激光器通过光纤，将激光束导入主透镜系统。

进入21世纪，固态激光器的最大功率性能进步很快，虽然还和化学激光器有很大差距，但已经可以实现数十千瓦的水平，开始具备承担硬杀伤任务的能力了。

比如美国海军舰载“激光武器系统”（LaWS）的原型机，其光源就是6台商业现货的5.5千瓦功率焊接用光纤激光器，合并输出33千瓦的激光束。以LaWS为代表，现在新一代、具备实用潜力的高能激光武器，全部都是固态激光器。

对比来说，在设备生产数量上，ABL最终只造了1架样机。而全世界工厂采购过的大功率固态激光器，至少也是以万为基本统计单位的。在全功率出光时间上，高能化学激光器的总记录都是有限的数字，而固态激光器的总记录则是天文数字。

究其原因，军事应用领域中，留给激光发展的应用场景太少，得到的技术成果又难以短期内转变为经济回报。而在民用经济领域中，激光技术不仅有极为巨大的市场需求，而且每一次进步和提升，都能迅速转化为生产效率和成本控制的优化，创造出良好的经济效益。这是民用产品转为军用的一个重要例子，也显示了市场的巨大优势。

综上可以发现，在工业领域，民用市场是不可或缺的，在时间的加持下，民用工业产品和市场的发展将在总体上极大推进科技进步，尤其是帮助点对未来的“科技树”。