國動智庫 | 美軍無人機(jī)空中激光充電技術(shù)演示對我長航作戰(zhàn)啟示與戰(zhàn)略思考

智能化戰(zhàn)爭正加速從概念走向?qū)崙?zhàn)，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)成為重塑戰(zhàn)場規(guī)則、奪取戰(zhàn)略主動的核心力量。長航時、不間斷滯空、持續(xù)任務(wù)執(zhí)行能力，是衡量無人作戰(zhàn)體系實戰(zhàn)效能的核心指標(biāo)。長期以來，電池容量、燃料攜帶量、地面補(bǔ)給依賴構(gòu)成無人機(jī)作戰(zhàn)的三大瓶頸，嚴(yán)重制約其在長周期情監(jiān)偵、持續(xù)區(qū)域封控、跨域協(xié)同作戰(zhàn)等場景中的應(yīng)用。當(dāng)前，全球軍事大國競相布局無人長航作戰(zhàn)能力，激光無線能量傳輸已成為核心賽道。

近期，美國克勞斯·哈姆達(dá)尼宇航公司與能源光（PowerLight）公司在南卡羅來那州空軍基地成功完成無人機(jī)空中激光充電技術(shù)實機(jī)演示，在約1524米高度向K1000ULE太陽能長航無人機(jī)穩(wěn)定傳輸近1千瓦激光能量，標(biāo)志著美軍在“無限航時”無人作戰(zhàn)領(lǐng)域邁出實質(zhì)性一步。該技術(shù)不僅突破傳統(tǒng)能源補(bǔ)給范式，更折射出未來側(cè)重國防科技創(chuàng)新體制、軍地協(xié)同研發(fā)、多路徑技術(shù)布局對破解我無人機(jī)長航時作戰(zhàn)能源桎梏、完善無人作戰(zhàn)體系、搶占未來戰(zhàn)爭制高點，具有重要現(xiàn)實意義。

一、美推動無人機(jī)激光充電技術(shù)發(fā)展的核心做法

（一）頂層政策牽引構(gòu)建“軍方主導(dǎo)、多元參與”的創(chuàng)新生態(tài)。五角大樓將無人機(jī)激光充電技術(shù)納入國防科技戰(zhàn)略重點，通過國防部、DARPA、中央司令部等多部門聯(lián)動，形成戰(zhàn)略規(guī)劃、項目資助、試驗驗證、采購列裝的閉環(huán)推進(jìn)體系。

1.專項計劃持續(xù)發(fā)力。核心項目包括DARPA的POWER（持續(xù)光學(xué)無線能量中繼）、PTROL-UAS（激光向無人機(jī)輸電）、Super PBD（無處不在的能量補(bǔ)充）等，明確以千瓦級傳輸、數(shù)公里距離、復(fù)雜環(huán)境穩(wěn)定供能為目標(biāo)。

2.采購制度改革降低門檻。五角大樓近年大幅精簡審批、壓縮周期、開放競爭，不再局限于傳統(tǒng)軍工巨頭（洛馬、雷神等），主動向國防初創(chuàng)企業(yè)、民營科技公司、高校團(tuán)隊開放項目與預(yù)算，形成“巨頭+新銳”多元競爭格局。

3.高強(qiáng)度資金投入。僅PowerLight公司就與美國空軍中央戰(zhàn)斗實驗室簽署2.7億美元工程化合同，標(biāo)志技術(shù)從演示驗證進(jìn)入實戰(zhàn)化部署階段。要特別關(guān)注的是，資金來源覆蓋國防預(yù)算、風(fēng)投、產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合基金等，有效分散風(fēng)險、加速技術(shù)的研發(fā)迭代。

（二）國防企業(yè)深度參與形成“軍工+科創(chuàng)”雙輪驅(qū)動格局。五角大樓充分發(fā)揮私營企業(yè)技術(shù)敏捷、創(chuàng)新活躍、成本可控優(yōu)勢，將國防科技創(chuàng)新從“國家隊獨攬”轉(zhuǎn)向“全社會協(xié)同”。

1.傳統(tǒng)軍工企業(yè)深耕系統(tǒng)集成。洛克希德·馬丁、RTX等巨頭參與大功率激光源、精密跟蹤瞄準(zhǔn)、指揮控制鏈路研發(fā)，依托成熟軍工體系保障可靠性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性。

2.初創(chuàng)企業(yè)突破核心技術(shù)。PowerLight、KinetixBeam、Teravec等公司聚焦激光發(fā)射/接收、光束控制、光電轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，快速迭代、快速試錯，在輕量化、高效率、低成本上形成突破。例如PowerLight開發(fā)的2.7公斤機(jī)載接收器，可將激光高效轉(zhuǎn)化為電能，并集成雙向通信功能。

3.軍地協(xié)同機(jī)制高效順暢。軍方提出作戰(zhàn)需求與技術(shù)指標(biāo)，企業(yè)負(fù)責(zé)技術(shù)攻關(guān)與工程實現(xiàn)。軍方提供試驗場地、飛行資源、安全認(rèn)證，企業(yè)開放技術(shù)成果、測試數(shù)據(jù)、專利授權(quán)。雙方聯(lián)合開展實戰(zhàn)化演訓(xùn)、性能評估、戰(zhàn)法研究，實現(xiàn)“需求、技術(shù)、能力”無縫對接。

（三）雙路線并行，地面激光發(fā)射為主、空中中繼為輔。美國在激光充電技術(shù)路線上采取“地面優(yōu)先、空中補(bǔ)充、分步推進(jìn)”策略，形成地面固定式/機(jī)動式發(fā)射與空中平臺中繼兩條技術(shù)路徑，兼顧近期實戰(zhàn)可用與遠(yuǎn)期全域覆蓋需求。

1.地面激光充電路線（當(dāng)前主力、成熟度高）。其核心架構(gòu)是地面大功率激光發(fā)射站+機(jī)載輕量化接收器，依托高精度光學(xué)跟蹤+自適應(yīng)光束控制，在視距內(nèi)實現(xiàn)千瓦級、數(shù)公里距離穩(wěn)定能量傳輸。優(yōu)勢是功率大、效率高，地面可部署數(shù)十千瓦級激光源，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)30%–40%，遠(yuǎn)高于太陽能。不僅部署靈活、成本可控，可依托固定陣地、車載平臺、艦艇甲板部署，模塊化設(shè)計、快速機(jī)動、隱蔽性強(qiáng)而且技術(shù)成熟、實戰(zhàn)風(fēng)險低，當(dāng)前已完成1524米高度、1千瓦實機(jī)演示，通過安全認(rèn)證，具備工程化條件。當(dāng)然，也存在一定局限，一個是視距依賴，其無法穿透云層、山體、建筑物，復(fù)雜地形和惡劣氣象下效率驟降；另一個是易被反制，地面發(fā)射站位置相對固定，在高強(qiáng)度對抗中易遭偵察打擊。

2.空中激光充電路線（遠(yuǎn)期方向、潛力巨大）。其核心架構(gòu)是借助大型母機(jī)或高空平臺搭載激光發(fā)射系統(tǒng)+無人機(jī)接收，或無人機(jī)集群中繼，實現(xiàn)超視距、跨區(qū)域、多機(jī)同時充電。優(yōu)勢是覆蓋廣、機(jī)動性強(qiáng)，高空平臺可規(guī)避地形遮擋，實現(xiàn)數(shù)百公里范圍覆蓋，快速響應(yīng)多方向任務(wù)需求。同時生存性高、抗毀傷能力強(qiáng)，空中發(fā)射平臺可機(jī)動規(guī)避，難以被一次性摧毀。可構(gòu)建多節(jié)點中繼網(wǎng)絡(luò)，單點失效不影響整體效能。重點是支持集群作戰(zhàn)，可同時為多架無人機(jī)充電，支撐大規(guī)模無人集群持續(xù)作戰(zhàn)。當(dāng)然，空中局限比地面局限更大，首先需解決高空平臺穩(wěn)定發(fā)射、遠(yuǎn)距離高精度跟蹤、強(qiáng)湍流補(bǔ)償、多機(jī)協(xié)同控制等難題，技術(shù)難度極大。還有是需改造大型運輸機(jī)/高空長航無人機(jī)作為發(fā)射平臺，載機(jī)依賴強(qiáng)，研發(fā)與維護(hù)成本高。

二、無人機(jī)激光充電技術(shù)面臨的共性問題

（一）核心技術(shù)瓶頸突出。高精度動態(tài)跟蹤難。無人機(jī)高速機(jī)動、姿態(tài)多變，復(fù)雜環(huán)境下持續(xù)鎖定、穩(wěn)定跟蹤難度大，易出現(xiàn)光束漂移、能量中斷；能量傳輸效率低。大氣散射、吸收、湍流導(dǎo)致能量損耗嚴(yán)重，電光/光電轉(zhuǎn)換效率僅30%–40%，難以滿足大功率需求；核心元器件自主可控難。大功率激光芯片、高靈敏度光電傳感器、高效轉(zhuǎn)換材料依賴進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)鏈不完整。

（二）實戰(zhàn)化環(huán)境適應(yīng)性弱。氣象與地形限制。陰雨、霧霾、沙塵、強(qiáng)對流天氣下，激光衰減嚴(yán)重、傳輸距離大幅縮短，山地、城市、叢林等復(fù)雜地形易造成遮擋 ；安全風(fēng)險與國際規(guī)則空白。高功率激光存在誤照射、誤傷人員和裝備風(fēng)險，國際社會尚未形成激光軍事應(yīng)用、空中能量傳輸?shù)拿鞔_規(guī)則，存在輿論與法律風(fēng)險。

（三）成本與規(guī)模化列裝矛盾。研發(fā)與裝備成本高。大功率激光發(fā)射裝備、高精度跟蹤系統(tǒng)、機(jī)載接收器造價昂貴，單套系統(tǒng)成本達(dá)數(shù)千萬美元，大規(guī)模列裝壓力大；維護(hù)保障復(fù)雜。裝備精密、易損、校準(zhǔn)要求高，需專業(yè)技術(shù)人員與設(shè)施支撐，后勤保障難度大。

三、對我國發(fā)展無人長航作戰(zhàn)能力的戰(zhàn)略啟示與建議

（一）強(qiáng)化頂層設(shè)計，構(gòu)建“政策引領(lǐng)、軍地協(xié)同、多元投入”的創(chuàng)新體系

1. 納入國家戰(zhàn)略規(guī)劃。將無人機(jī)激光無線能量傳輸技術(shù)納入國防科技重點研發(fā)計劃、無人作戰(zhàn)體系發(fā)展規(guī)劃，明確戰(zhàn)略定位、發(fā)展目標(biāo)、路線圖、時間表。
2. 改革采購與資助機(jī)制。借鑒美國經(jīng)驗，擴(kuò)大供應(yīng)商范圍、降低準(zhǔn)入門檻、簡化審批流程，積極吸納民營科技企業(yè)、高校、科研院所參與研發(fā)，形成“國家隊+民企+高校”協(xié)同創(chuàng)新格局。
3. 加大資金投入與風(fēng)險分擔(dān)。設(shè)立專項科研基金，支持核心技術(shù)攻關(guān)、試驗驗證、裝備研發(fā)；鼓勵風(fēng)投、產(chǎn)業(yè)基金參與，構(gòu)建“國防預(yù)算+社會資本”多元投入機(jī)制，分散研發(fā)風(fēng)險。

（二）堅持雙路線并行，優(yōu)先突破地面激光充電、同步布局空中中繼

1. 主攻地面激光充電，快速形成實戰(zhàn)能力。建議通過五年時間，突破千瓦級地面激光發(fā)射、高精度動態(tài)跟蹤、高效光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，研發(fā)車載機(jī)動式、固定式激光充電系統(tǒng)，適配中小型偵察無人機(jī)、長航時察打一體無人機(jī)；這五年的重點任務(wù)是研發(fā)輕量化、高效率機(jī)載接收器（重量≤3kg，轉(zhuǎn)換效率≥35%）。需要突破自適應(yīng)光學(xué)矯正、大氣湍流補(bǔ)償、智能光束控制技術(shù)，實現(xiàn)8公里距離、1500米高度、亞米級跟蹤精度。構(gòu)建安全防護(hù)體系，實現(xiàn)障礙物快速檢測、光束自動關(guān)斷、雙向通信加密，通過軍品安全認(rèn)證 。
2. 布局空中激光中繼，拓展全域覆蓋能力。再通過五到十年，突破高空平臺激光發(fā)射、遠(yuǎn)距離多機(jī)跟蹤、中繼組網(wǎng)技術(shù)，完成大型無人機(jī)或改裝運輸機(jī)搭載激光發(fā)射系統(tǒng)演示，構(gòu)建空地一體激光能量網(wǎng)絡(luò) 。這需要研發(fā)高空長航激光發(fā)射母機(jī)（基于現(xiàn)有大型無人機(jī)/運輸機(jī)改裝），突破多目標(biāo)同時跟蹤、多光束協(xié)同控制、跨平臺數(shù)據(jù)融合技術(shù)，支持10架以上無人機(jī)同時充電，探索無人機(jī)集群自組網(wǎng)中繼技術(shù)，提升系統(tǒng)抗毀傷、強(qiáng)對抗環(huán)境生存能力 。

（三）聚焦核心攻關(guān)，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)與元器件自主可控

1. 激光發(fā)射技術(shù)。研發(fā)高功率、高效率、高光束質(zhì)量半導(dǎo)體激光源/光纖激光器，突破千瓦級輸出、長壽命、高可靠性技術(shù)。
2. 精密跟蹤瞄準(zhǔn)技術(shù)。開發(fā)紅外/可見光復(fù)合探測、高速圖像處理、智能算法，實現(xiàn)無人機(jī)高速機(jī)動下的實時鎖定與穩(wěn)定跟蹤。
3. 光電轉(zhuǎn)換與熱管理技術(shù)。研發(fā)高效率光電轉(zhuǎn)換材料、輕量化接收模塊、高效散熱（液冷）技術(shù)，解決大功率下熱累積、效率衰減難題。
4. 核心元器件自主化。建立激光芯片、光電傳感器、特種光學(xué)材料、高精度伺服電機(jī)等關(guān)鍵零部件研發(fā)生產(chǎn)體系，擺脫對外依賴。

當(dāng)然還有其他的技術(shù)，后續(xù)看發(fā)展情況。

（四）完善作戰(zhàn)體系，推動技術(shù)與無人作戰(zhàn)深度融合

1.軍方推動創(chuàng)新戰(zhàn)法研究。圍繞長航時持續(xù)偵察、區(qū)域封控、通信中繼、集群協(xié)同打擊等場景，研究激光充電支撐下的作戰(zhàn)編成、任務(wù)規(guī)劃、協(xié)同流程、保障模式，形成配套作戰(zhàn)理論與戰(zhàn)術(shù)規(guī)范。
2. 一體作戰(zhàn)強(qiáng)化體系融合。推動激光充電系統(tǒng)與指揮信息系統(tǒng)、情報偵察系統(tǒng)、火力打擊系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)深度對接，打通數(shù)據(jù)鏈路、統(tǒng)一時空基準(zhǔn)、實現(xiàn)協(xié)同聯(lián)動，構(gòu)建“偵察、決策、補(bǔ)給、打擊”一體化無人作戰(zhàn)鏈路。
3. 跨兵種構(gòu)建多維度保障體系。一是裝備保障，建立專業(yè)化維護(hù)保障隊伍、備件供應(yīng)體系、快速維修機(jī)制，提升裝備戰(zhàn)場可靠性與持續(xù)作戰(zhàn)能力。二是安全保障，制定激光裝備使用安全規(guī)范、操作流程、應(yīng)急處置預(yù)案，加強(qiáng)人員培訓(xùn)、安全防護(hù)、風(fēng)險評估。

（五）深化軍地協(xié)同，激發(fā)創(chuàng)新活力、加速成果轉(zhuǎn)化

1. 健全軍地協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。打破軍地科研壁壘，推動軍工科研資源與民用科技資源共享共用，鼓勵新質(zhì)新域民用高科技企業(yè)參與軍用激光充電技術(shù)研發(fā)、裝備生產(chǎn)，依托民用領(lǐng)域在激光技術(shù)、新能源、智能控制等方面的優(yōu)勢，提升整體研發(fā)水平。
2. 完善成果轉(zhuǎn)化機(jī)制。建立軍地技術(shù)成果轉(zhuǎn)化平臺，推動民用前沿技術(shù)向軍用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化、軍用成熟成果向民用領(lǐng)域輻射，實現(xiàn)軍地技術(shù)雙向賦能、協(xié)同發(fā)展。
3. 加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)。依托高校、科研院所、軍工企業(yè)，構(gòu)建全鏈條人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)一批兼具軍事理論與前沿技術(shù)的復(fù)合型科研人才、作戰(zhàn)指揮人才、保障人才，為無人長航作戰(zhàn)能力建設(shè)提供堅實人才支撐。

（本文為開源文獻(xiàn)，由軍融國動智庫研究人員編譯/寫，僅代表個人觀點）