基于运-20平台的中国战略激光飞机，将会采用什么技术路线？

最近网上开始传中国正在基于运20研制战略激光飞机。旨在构建空基反导、反高超音速武器乃至反卫星的颠覆性作战能力。我们都知道当年美国搞了个abl战略激光飞机。这种飞机采用氧碘化学激光器。功率达到1.5兆瓦。美国想让这种飞机在几百公里之外击落上升段的弹道导弹。导弹的上升段就是刚发射还没飞出大气层那一段弹道，因为速度慢，而且还没有释放分导弹头，因此是最容易被拦截的时刻。

同时，平流层大气稀薄，没有云雨雪等天气，对激光的传输很友好。所以这种战略激光飞机的设想可以说是有它的合理性的。而且现在星链卫星已经开始大规模投入实际使用了。这样一来，那种战略激光飞机去对付卫星的话，它的威胁性就会展现出新的作用和意义，能体现出新的价值。

不过呢，美国在搞ABL实验的时候，发现氧碘化学激光器存在不少麻烦事儿，很难解决。最明显的就是射程根本达不到之前预想的效果，它只能在一百多公里远的地方把液体弹道导弹打下来。要是碰到外壳更厚的固体弹道导弹，这激光器就更不行了，只能在几十公里的距离上才能把它击落。

这主要是因为当时自适应光学系统不成熟，距离远了之后，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。这种激光器需要在飞机上存储过氧化氢，氯气，氢氧化钾，碘等高能的易腐蚀的化学物质。所以美国在做了一些实验之后呢，就彻底的放弃了这个项目。开始转向电激光器。

电激光器只需要输入电能就可以发出激光，对后勤非常友好，成本也更低。这种激光器有好几个路线。目前最成熟的是光纤激光器。这种激光器在工业领域也有大量应用，因此是一个军民融合的技术。我们在93阅兵上展现的两款激光武器就是光纤激光器。

这种激光器具有效率高，成本低。容易多束激光合并的优点。但它最大的一个问题是功率做不大。理论上来说，通过光谱合成它的最大功率能做到300千瓦。目前报道的实际功率最大能做到150kw。这里再提一个小插曲。美国的大功率激光计划中，洛马公司就是走光纤激光的路线。

据他们宣传说已经搞定了300千瓦，现在正在研制500千瓦，并且马上就要出样机了。然后我们中国的专家就懵了，在论文里说这已经超越了物理极限，需要组织专家开会研究洛马这个激光器是怎么回事？ 反正这个事情现在还没定论。

除了光纤激光之外，还有其他几种激光器，比如板条激光器，薄片激光器，碱金属蒸汽激光器，还有浸入式液冷固体激光。这其中浸入式液冷固体激光器的前景最被看好，而碱金属蒸汽激光器的潜力比较大。实际上，激光器研究的一个核心问题是如何散热。一般激光器的效率只有百分之十几，最高也不过30%，等于100kw的激光器，输入的电功率要400kw，需要的散热功率是300kw。

在这些技术路线中，光纤激光器表面积最大，因此易于散热。但浸入式液冷固体激光器是直接把固体增益介质泡在冷却液中的，所以散热性能最好。很容易做到大功率。但它存在固体液体的光路折射和损失，液体流动产生湍流，以及温度不均匀产生的折射都会对光束质量造成影响。因此它的主要问题是如何提高光学质量。

目前主流方案是使用更精确的液体流动控制，以及采用光学自适应技术进行矫正。这种激光器进展最快的是美国通用原子公司。它在2015年就做到150kw，并计划在2019年达到300kw，但后来处于保密原因，现在没有更新的进展报道。

碱金属蒸汽激光器是美国导弹防御局MdA选择的技术路线之一。它有几个其他类型的激光器无法比拟的优点。首先是它的功率与效率都可以做得特别高。由于泵浦光子能量与输出激光的光子能量非常的接近，所以它的量子效率理论上可以超过95%。结合二极管激光器的高电光转换效率。那么这个激光器总体的效率有望达到30%以上。其次是光束质量好。

作为气体激光器，它的工作物质是碱金属蒸汽。没有固体激光介质中常见的热透镜效应和热致双折射等导致光束质量下降的问题。因此碱金属蒸汽激光容易获得接近于衍射极限的高质量光束，这对于远距离的传输和聚焦至关重要。最后就是它的散热能力好。碱金属蒸汽激光器，它的介质是气体。易于流动散热，因此它理论上可以实现兆瓦级级的输出。非常适合作为战略激光武器。

当然这种激光器也不是没有缺点。其中一个最主要的问题是高温下的碱金属蒸汽化学性质非常活泼。对于激光器的窗口镜片和内壁材料都有强烈的腐蚀性。时间一长，材料性质一衰减。它的性能就会迅速下降。

此外，它的效率与蒸汽密度紧密相关，如何精确控制碱金属蒸汽的温度是一个比较困难的工程问题。眼下关于这种激光器，报道里说它最大的输出功率也就几千瓦。不过呢，虽然有这么个小不足，但它还是有很多优点的，这种激光器其实是很有潜力能继续把功率放大的。

综合看美国激光武器的进展，光纤激光器的进展最快，浸入式液冷固体激光器功率最容易做大，碱金属蒸汽的潜力最大。中国如果要搞空基战略激光武器的话，我认为浸入式液冷固体激光器可能是比较好的选择。理由是光纤激光功率做不大，而碱金属蒸汽激光现在还不成熟。当然以上都是我的猜测，具体有没有这样的飞机，他选择什么样的激光器，还是等这个型号真的出来的时候我们进一步讨论。