飛機(jī)的隱身術(shù)

沈海軍

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，空中打擊的威力已不可估量，它直接影響著整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程。但是隨著雷達(dá)探測(cè)、紅外探測(cè)等技術(shù)的日益提高，飛機(jī)的生存正受到致命威脅。20世紀(jì)80年代，超低空飛行曾被認(rèn)為是飛機(jī)實(shí)施突防的一種有效手段。許多人大概不會(huì)忘記，20世紀(jì)80年代，超低空飛行的小型飛機(jī)居然搞得一些國家的防空系統(tǒng)風(fēng)聲鶴唳、防不勝防。其中最為著名的就是“魯斯特事件”。

1987年5月13日，前聯(lián)邦德國19歲青年魯斯特駕駛著一架塞斯納－172輕型飛機(jī)從芬蘭起飛，然后在前蘇聯(lián)領(lǐng)空做了整整4個(gè)多小時(shí)的超低空飛行，最后竟神不知鬼不覺地突然出現(xiàn)在莫斯科紅場(chǎng)上。

為了防止這種超低空突防，各國紛紛研制了預(yù)警機(jī)，地面探測(cè)雷達(dá)也被搬到了天上(預(yù)警機(jī)上)，這使得飛機(jī)利用地面雷達(dá)盲區(qū)實(shí)施超低空突防的可能性變得越來越小。

現(xiàn)在，各種各樣探測(cè)飛機(jī)的遙感設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，最主要的有4類，分別為雷達(dá)、紅外、聲波和光學(xué)系統(tǒng)，其中，雷達(dá)探測(cè)占60％，紅外探測(cè)占30％，聲波與光學(xué)等其他探測(cè)占10％左右。面對(duì)如此眾多的探測(cè)手段，現(xiàn)代飛機(jī)如何才能實(shí)現(xiàn)有效打擊對(duì)方，同時(shí)又不被敵方發(fā)現(xiàn)呢?這就要求飛機(jī)必須采用更為高明的隱身技術(shù)。

雷達(dá)隱身技術(shù)，躲過“千里眼”

雷達(dá)可以準(zhǔn)確測(cè)定千里之外的目標(biāo)，有“千里眼”之稱。雷達(dá)探測(cè)的原理是設(shè)備把電磁波輻射出去，然后根據(jù)接收物體反射(散射)回來的電磁波來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。飛機(jī)要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波隱身，其核心問題就是使目標(biāo)的雷達(dá)回波無法被偵察雷達(dá)探測(cè)到。也就是說，要么吸收掉入射的雷達(dá)波，要么改變目標(biāo)的反射特性。對(duì)于這一核心問題，軍事上有個(gè)專門術(shù)語，即降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面(英文的縮寫為RCS)。目標(biāo)的RCS是衡量雷達(dá)目標(biāo)反射電磁波大小的一個(gè)物理量。一般來說，目標(biāo)RCS越小，表明雷達(dá)接收的能量越小，因而就越難對(duì)目標(biāo)作出正確的判斷。目前，提高飛機(jī)雷達(dá)的隱身特性，降低其RCS的手段主要可歸納為4種，即外形技術(shù)、材料技術(shù)、阻抗加載技術(shù)和等離子體技術(shù)，這幾種技術(shù)往往被綜合運(yùn)用。

所謂外形技術(shù)，就是合理地設(shè)計(jì)飛機(jī)外形，以降低目標(biāo)的RCS，或使目標(biāo)回波偏離偵察雷達(dá)視向。研究表明，要獲得較低的RCS，飛機(jī)應(yīng)具有光滑平坦的外形，機(jī)頭截面要小；機(jī)身應(yīng)盡量減少有垂直于入射波的平面和圓筒式錐形表面：應(yīng)避免尖銳邊緣、陡角(如機(jī)身和機(jī)翼轉(zhuǎn)折點(diǎn))和看得見的腔體(如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道)；發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)埋入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，進(jìn)氣口和尾噴口必須經(jīng)特殊設(shè)計(jì)；采用大后掠角機(jī)翼、V形雙垂尾以及翼身融合的外形布局；盡量減少外掛設(shè)備等等。在應(yīng)用外形隱身技術(shù)方面，美國的F－117A以及B－2隱形轟炸機(jī)堪稱典范。

所謂材料技術(shù)，就是采用吸波材料，使飛機(jī)不反射或少反射雷達(dá)波，降低其RCS，“迷盲”對(duì)方雷達(dá)，從而提高飛機(jī)的生存能力和突防能力。這里所說的吸波材料是靠雷達(dá)波在材料中感生的傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生磁損耗或電損耗，以衰減雷達(dá)波，進(jìn)而減少目標(biāo)的RCS。這些材料包括鉛鐵金屬粉、不銹鋼纖維、石墨粉、鋁箔、炭黑、陶瓷電解質(zhì)和鐵氧體等，它們可以以添加劑的形式引入飛機(jī)的表面涂層中，也可以直接加入到橡膠、樹脂等高分子粘合劑中，制成具有隱身性能的復(fù)合材料板材或飛機(jī)結(jié)構(gòu)。據(jù)報(bào)道，美國F－117A飛機(jī)的表皮涂層中就使用了至少6種以上的吸波材料：而B－2隱形轟炸機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼則都直接采用了吸波材料結(jié)構(gòu)。

所謂阻抗加載技術(shù)，就是根據(jù)電磁波干涉原理，產(chǎn)生一附加波來抵消入射波，以實(shí)現(xiàn)隱身的一種技術(shù)。最常見的一種方法是在機(jī)身上適當(dāng)?shù)亍伴_口子”或“拉槽”，人為地產(chǎn)生一些“諧振腔”，這些諧振腔會(huì)在入射波的激勵(lì)下自動(dòng)產(chǎn)生一抵消入射波的附加波；另一種做法是通過飛機(jī)內(nèi)部的專門裝置來產(chǎn)生附加波，該附加波的空間分布與飛機(jī)周圍散射(反射)電磁波的分布相同，幅值相等，但相位相反，因而附加波和散射電磁波可以相互抵消。

等離子體是由電子、正負(fù)離子、中性氣體分子和原子等粒子混合而成的物質(zhì)，是繼固體、液體、氣體三種形態(tài)之后的第四態(tài)物質(zhì)。等離子可以通過專門的等離子體發(fā)生器來產(chǎn)生，也可以通過物體表面涂敷放射性同位素來產(chǎn)生。不管何種產(chǎn)生方式，只要飛機(jī)表面形成一層具有足夠電離密度和厚度的等離子體，雷達(dá)輻射的電磁輻射就會(huì)有一部分被等離子體吸收，另一部分則在等離子體層中發(fā)生繞射，或改變傳輸方向，而不產(chǎn)生有效反射。這就是所謂的等離子體隱身技術(shù)。近年來，等離子體隱身技術(shù)在俄、美等國已取得了突破性進(jìn)展。

為了對(duì)付性能越來越高的雷達(dá)偵察系統(tǒng)，除了上述幾種技術(shù)以外，最近兩年，一種被稱作“電子隱身”的反雷達(dá)探測(cè)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)通過減少飛機(jī)上的無線電設(shè)備、減小電纜的電磁輻射、對(duì)機(jī)載電子設(shè)備進(jìn)行屏蔽等辦法，來抑制飛機(jī)本身的電磁輻射，降低被雷達(dá)偵察到的概率。采用這種技術(shù)的有美國的第四代戰(zhàn)機(jī)F－22等。

紅外隱身技術(shù)，降低飛機(jī)熱輻射

發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管、尾氣和飛機(jī)表面氣動(dòng)加熱是現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的三大熱輻射源。這些熱輻射源產(chǎn)生的熱(紅外)輻射常常使得飛機(jī)很容易被紅外探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，或者被紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈“盯梢”，從而給飛機(jī)招來滅頂之災(zāi)。紅外隱身技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是想方設(shè)法降低飛機(jī)的熱輻射，減小飛機(jī)與背景之間的溫差，使紅外探測(cè)系統(tǒng)看不見或看不清。

現(xiàn)代飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管排氣的溫度大約在1000℃左右，是飛機(jī)上最強(qiáng)的熱輻射源。降低尾噴管熱輻射的根本措施是降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度。為此，飛機(jī)可以采用一種所謂的矩形二元尾噴管，加大尾噴管和冷空氣的接觸面，以利于尾噴管散熱以及燃?xì)馍淞髋c冷空氣的混合，降低紅外幅射。這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在美國的F－117A、F－22戰(zhàn)斗機(jī)和B－2隱形轟炸機(jī)上。

除了使用矩形二元尾噴管外，有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)加力(飛機(jī)在使用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)后面的加力燃燒室所獲得的附加推力，加力能提高飛機(jī)航速)也可降低飛機(jī)尾噴口的熱輻射。飛行員在使用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)加力時(shí)，高溫燃?xì)庵衅毡槿毖?，加力燃料室中噴出的油料不能充分燃燒，常常隨燃?xì)馍淞髋诺酱髿庵腥?。剩余燃料遇到充足的氧氣后?huì)繼續(xù)燃燒，形成高溫尾焰，其紅外特征異常明顯。因此，可以考慮使用不帶加力燃燒室的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，如，美國的F－117A、B－2隱形轟炸機(jī)就采用了這種發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，用機(jī)身、機(jī)翼或尾翼遮擋尾噴管，讓尾噴管的紅外輻射更具方向性，使紅外探測(cè)器不能從地面探測(cè)到飛機(jī)，也不失為一種紅外隱身的有效方法。

當(dāng)飛機(jī)以超音速飛行時(shí)，其表面因受到空氣強(qiáng)烈摩擦而

發(fā)熱，使飛機(jī)表面溫度急劇升高。這種現(xiàn)象叫做空氣動(dòng)力加熱。有資料表明，當(dāng)飛行速度達(dá)到3倍音速時(shí)，飛機(jī)表面溫度可達(dá)到300℃。在作戰(zhàn)飛機(jī)表面涂敷紅外隱身涂料，則可以有效地降低機(jī)體的紅外輻射強(qiáng)度，進(jìn)而提高飛機(jī)的紅外隱身特性。如美軍的A－10等戰(zhàn)斗機(jī)、攻擊機(jī)的表面就都涂有這種紅外隱身涂料。聲波隱身技術(shù)，讓耳朵難以覺察

低空飛行曾一度被認(rèn)為是飛機(jī)實(shí)施突防的重要手段，然而，飛機(jī)在飛行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)通常會(huì)發(fā)出130～160分貝的轟鳴聲。不見其人，先聞其聲，這也往往使得飛機(jī)過早地被發(fā)現(xiàn)。因此，聲波隱身技術(shù)對(duì)于低空突防的飛機(jī)來講是一個(gè)十分重要的問題。事實(shí)上，飛機(jī)的噪聲源除了發(fā)動(dòng)機(jī)外，還包括機(jī)體附面層氣流起伏引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)等。要降低這些噪音，飛機(jī)聲波隱身技術(shù)目前采用的主要措施有兩項(xiàng)，一是采用低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)，如，F(xiàn)－117在跑道上滑行時(shí)，600米以外的人幾乎聽不到它的聲響；二是采用像B－2轟炸機(jī)那樣的鋸齒形后緣，降低飛機(jī)在高速飛行時(shí)引起的轟鳴聲。

可見光隱身技術(shù)，讓肉眼不易發(fā)現(xiàn)

在“二戰(zhàn)”初期，德軍戰(zhàn)斗機(jī)的標(biāo)志十分醒目，色彩鮮艷，可是他們很快意識(shí)到這并非明智之舉。因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)，盟軍的飛機(jī)大多采用深綠、褐、灰或蔚藍(lán)色，這些顏色常常和藍(lán)天、大地等背景混為一片，找起來著實(shí)費(fèi)勁，于是，德軍戰(zhàn)機(jī)很快改為由四五種顏色組成的密集網(wǎng)偽裝圖案，這就是早期的飛機(jī)可見光隱身技術(shù)?？梢?，迷彩油漆是飛機(jī)上使用最早的可見光隱身材料。

事實(shí)上，很多情況下，人們?cè)趯ふ铱罩酗w機(jī)時(shí)，首先見到的往往不是機(jī)身，而是拖在飛機(jī)后面長(zhǎng)長(zhǎng)的尾跡——“拉煙”。拉煙是噴氣燃料燃燒后的殘?jiān)c水蒸氣的混合物。解決拉煙問題的有效辦法是采用新型燃油噴嘴，使燃油充分燃燒，或在燃料中添加氯氟黃酸等抗凝劑，消除或減弱飛機(jī)的冷凝尾跡，這些技術(shù)己被美國B－2隱形飛機(jī)使用。

此外，改善飛機(jī)外形的光反射特征也可提高可見光隱身性能。如，將座艙罩設(shè)計(jì)成多面體，用小平面多向散射取代反射效果與鏡面反射相差無幾的大曲面反射，從而將太陽光向四周散射出去。這種技術(shù)多用于直升機(jī)，最典型的是美國陸軍的AH－1S“眼鏡蛇”直升機(jī)，該機(jī)的座艙為由7個(gè)小平面組成的多面體，其隱蔽性明顯得到增強(qiáng)。

責(zé)任編輯趙菲