激光反無系統「光箭」如何實現精準打擊無人機

（来源：科技日报）

科技日报记者 于紫月 胡定坤

西北戈壁滩上，多方向、多批次自杀式无人机集群低空掠过，高速冲向目标。在即将靠近目标时，它们却仿佛撞上了一座“无形之盾”，接连起火、失稳、坠落。

这是近期某次实战化测试的真实场景。打造这座“无形之盾”的，是中国航空制造技术研究院（以下简称“制造院”）研制的“光箭”系列激光反无系统。

击毁无人机​

“我们聚焦制约激光反无装备性能的关键技术，持续多年开展攻关，先后破解光纤拉制、散热控温、精准打击等难题。”制造院定向能技术航空科技重点实验室主任周水亮告诉科技日报记者，“光箭”射出的每一束光，都凝聚着研发团队在自主创新之路上的执着与坚韧。

智控“拉纤”

走进制造院光纤实验室，十几米高的拉丝塔正稳定运转，将光纤预制棒拉制成直径仅数百微米的新型特种光纤。

这种光纤负责激光能量传输和放大，是决定“光箭”作战能力的关键部件。

“这种光纤掺杂特殊稀土元素，具有独特的几何结构，对拉制工艺要求极高，传统自动化拉丝系统无法适用。”周水亮介绍，拉丝塔加热温度、拉丝速度等数十项参数相互耦合，任何参数的微小波动都可能对光纤性能造成极大影响。

此前，操作人员只能凭借经验手动调控拉丝过程，生产效率低、光纤性能一致性不足等问题层出不穷。

“我们一盯就是数个钟头。参数稍微偏一点，整批光纤就得报废。”团队成员谭光回忆道，那时工作强度高、丝毫不敢松懈，大家疲惫不堪。

“能否用算法代替人工，控制光纤生产？”谭光一直在思考如何解决上述问题。

这个想法一提出，团队里立即炸开了锅：“这么多参数耦合在一起，控制算法能搞得定？”

面对质疑，谭光心里有底。作为既懂激光物理又懂算法的“跨界”人才，他深知，拉丝过程的参数调控虽然复杂，但本质上是一个多变量动态优化问题，算法控制绝非没可能。

说干就干，谭光先是拉上博士洪剑一起研究。洪剑立足激光物理专业，重点分析拉制结构变化对光纤性能的影响，明确参数调控边界；谭光则负责算法搭建与控制逻辑的优化，将复杂的物理过程转化为控制模型。

后来，他们发现算法要用在生产一线，还需优化改造拉丝塔的机械装置。于是，谭光又拉上团队里的高级技工，建立起一个“多学科专家+金牌工匠”的攻关小组。

随后的数月里，大家一遍遍优化控制逻辑、调整参数设置、改造设备装置，一套多变量协同的智能控制系统逐渐成形。它像一位不知疲倦的“数字工匠”，24小时精准调控拉丝塔各项参数。

“有一次，系统通过模型参数优化把温度提升了两度，我们吓了一跳，以为要出事故。结果拉出的光纤质量反而比以前更好。”谭光笑道，原来算法发现，在特定工况下，提高温度可减少微缺陷，这即便是经验丰富的老师傅也不敢轻易尝试。

如今，“数字工匠”拉制光纤的效率和良品率大幅提升。更重要的是，研发人员得以从生产一线抽身，专注于更前沿的研究。

相变控温

用新型特种光纤制成的激光器体积更小、重量更轻，功率远超传统产品。但这也意味着激光器单位体积内聚集的能量更大，散热就成了“幸福的烦恼”。

“就像把高性能芯片塞进超薄笔记本机身里，运算速度是快了，但热量瞬间积聚，机身烫得根本无法持续工作。”团队成员白真形象地解释，传统风冷、水冷等冷却方案，要么体积太大，要么效率太低，都难以满足激光器散热需求。

团队先后尝试了多种散热介质或结构，效果都不理想。直到白真在查阅文献时，偶然看到“相变材料”这个概念。

“相变材料其实就是生活中常见的石蜡，固态蜡受热熔化时，会吸收大量热量。”白真当时心头一动——让石蜡以固态“待命”，激光器启动后，热量不就被相变吸热过程悄然带走了吗？

这个灵感让团队眼前一亮。他们立即着手以石蜡为基础原料，研制更适合激光器散热的材料。

言之易，行之难。石蜡作为烷烃混合物，熔点会随着碳原子数的增加而升高，且存在导热率低和相变膨胀等问题。团队先是仔细调整烷烃混合比例，获得熔点可调控的相变材料；接着又尝试掺入一定比例的高导热填料及多孔载体，解决导热与膨胀难题，并通过预处理让这些组分之间更好地协同工作。

散热材料有了，如何封装又成为新的难题。

“我们反复调整封装方案，力求让材料在有限空间内充分发挥作用。”白真告诉记者，没有先例可循，只能通过大量试验去验证。

外场调试​

团队对封装方案做了充分打磨，下足功夫后才按下“启动键”。惊喜的是，第一次试验，激光器连续工作半小时，温度曲线非常平稳。“当时，我们都不敢相信，多次核对数据后，才确认结果。”白真至今仍记得当时的兴奋。

相变散热方案不仅效率高，而且结构简单、无需额外能耗，完美契合激光反无装备对小型化、轻量化的苛刻要求，有力保障了“光箭”在高强度作战中不会因过热“掉线”。

精准打击

光纤和散热的突破，让团队信心倍增。但对无人机的实际拦截效果，还需外场检验。

“实验室数据再漂亮也没有用，到了实战环境中，打得准、打得下来，才是硬道理。”周水亮说。

首次打击固定靶板，堪称“教科书级”成功。激光束精准命中，数毫米厚的航空铝材靶板被迅速烧穿。团队欢呼雀跃，觉得胜券在握。

然而，随后真正的“大考”——打击固定翼无人机试验，却给了他们当头一棒。

当时，无人机按照攻击航线飞来，“光箭”迅速捕获并锁定目标。激光束如同一道无形利剑，直刺无人机机腹。

然而，5秒、10秒过去，无人机仍在飞行……虽然最终被击落，但耗时远超预期。现场气氛凝重，大家立即将无人机残骸取回分析。

“我们原先设想的是攻击机腹、击穿电池，迅速引燃无人机。”装备操作手宋先进回忆，但分析后发现诸多问题——跟瞄系统虽已锁定无人机，但精度误差却难以避免，致使光束无法持续集中于目标部位。最关键的是，无人机飞行时机腹被气流冷却，机身散热比预想要快得多。

“打靶板和打真机，完全是两码事。靶板是静止的，无人机是移动的。”宋先进说。

外场试验徒步前进​

接下来的数月，结合前期分析的薄弱部位，团队开启高强度测试模式。他们动用数十架次无人机，反复验证不同打击方案的毁伤效果，对每种方案的效果进行详细记录和比对。

“我们称其为‘解剖式’打击。”宋先进告诉记者，打机翼、打电池、打尾翼、打发动机、打传感器，团队逐个部位试验，仔细研究每一次攻击造成的破坏程度。

随后，基于外场试验积累的大量数据，团队将成果提炼成计算模型，定义不同机型的薄弱部位，嵌入装备的目标追踪系统内。现在，当升级版“光箭”锁定无人机后，系统会自动分析其飞行姿态和结构特征，迅速识别出旋翼、尾翼、探测器等薄弱环节，引导激光束实施精准打击。

“当前，激光反无装备正日益成为全球重点关注的反无人机技术之一，我们的激光技术不能逊于任何国际同行。”周水亮说，未来，团队还要让这束光变得更亮、更准、更聪明。

文中图片均由中国航空制造技术研究院提供

海报：杨凯

编辑：刘义阳

审核：朱丽