易秀
過(guò)去幾十年間,在所有的躲避雷達(dá)偵測(cè)系統(tǒng)中,低可偵測(cè)性技術(shù)已被證明是最有效的方法之一。尤其是對(duì)軍用飛機(jī)來(lái)說(shuō),“隱身”技術(shù)(又稱作低可測(cè)性技術(shù))越來(lái)越普遍:所有新型戰(zhàn)機(jī)的設(shè)計(jì)都會(huì)考慮運(yùn)用低可偵測(cè)性原則,利用低可偵測(cè)性技術(shù)。同時(shí),為減少雷達(dá)反射面積,在改良現(xiàn)有的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)時(shí),也會(huì)運(yùn)用低可偵測(cè)性技術(shù)減少雷達(dá)反射面積。較小的雷達(dá)反射面積對(duì)軍用飛機(jī)而言意味著它可以飛得離雷達(dá)更近的距離才會(huì)被發(fā)現(xiàn),被追蹤。
然而,低可偵測(cè)性不等同于完全不能被偵測(cè)到,也就是說(shuō),戰(zhàn)斗機(jī)無(wú)法完全從雷達(dá)的屏幕上消失。同時(shí),隱形技術(shù)價(jià)格高昂。除了研發(fā)費(fèi)用較高外,隱形戰(zhàn)機(jī)的起飛費(fèi)用和保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用也不可小覷。隱形飛機(jī)內(nèi)部容納的燃油與武器裝備數(shù)量有限,不得不采用外部攜帶的方式,而機(jī)身外部所攜帶的吊艙,油箱,導(dǎo)彈,燃油艙都會(huì)增加其雷達(dá)可偵測(cè)到的面積。
許多國(guó)家都已意識(shí)到隱形戰(zhàn)機(jī)非凡的軍事作戰(zhàn)能力,紛紛開(kāi)始研發(fā)反隱形技術(shù)。據(jù)報(bào)道,無(wú)源雷達(dá)系統(tǒng),多元靜態(tài)雷達(dá)系統(tǒng),低頻雷達(dá)系統(tǒng),超遠(yuǎn)程電離層雷達(dá)及感光紅外傳感儀系統(tǒng)是比較有前景的反隱形方法。另外,人們普遍認(rèn)為美國(guó)在隱形領(lǐng)域的發(fā)展獨(dú)占鰲頭。俄羅斯與中國(guó)則在反隱形領(lǐng)域較為領(lǐng)先。
本文將以簡(jiǎn)要概述隱形戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展歷史作為開(kāi)始,并簡(jiǎn)單介紹現(xiàn)今的一些主要的隱形戰(zhàn)機(jī)。接下來(lái)我們將介紹低可偵測(cè)原則的基本概念,主要是討論如何減小雷達(dá)散射截面(RCS)這一重要問(wèn)題。同時(shí),我們還將圍繞F-35隱形戰(zhàn)機(jī)的設(shè)計(jì),考慮其機(jī)身的雷達(dá)散射截面的開(kāi)源預(yù)估,計(jì)算一些典型雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)F-35戰(zhàn)機(jī)預(yù)期探測(cè)半徑。文末將簡(jiǎn)要介紹據(jù)說(shuō)擁有反隱形能力的系統(tǒng)。根據(jù)目前所有的反隱形技術(shù)的提案,很明顯沒(méi)有哪個(gè)系統(tǒng)可以單獨(dú)為軍機(jī)保駕護(hù)航。只有將雷達(dá),傳感器,武器系統(tǒng),戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈及戰(zhàn)術(shù)有機(jī)結(jié)合,才能有效應(yīng)對(duì)反隱形技術(shù)威脅。
隱形飛機(jī)的歷史發(fā)展背景
人類總試圖降低存在感,從而避開(kāi)敵人的攻擊。過(guò)去,人們會(huì)留心敵人動(dòng)向,避開(kāi)其視線。也就是說(shuō),人們往往會(huì)考慮敵人的視線范圍。雷達(dá)系統(tǒng)出現(xiàn)以后,隱身的含義還延伸到電磁波譜的其他頻率?,F(xiàn)今,所有軍事設(shè)備都會(huì)考慮運(yùn)用低可偵測(cè)性原則,在設(shè)計(jì)的各方面都小心翼翼,盡量減少軍用設(shè)備的聲音,無(wú)線電波輻射,雷達(dá)反射面積,紅外輻射以及光學(xué)可見(jiàn)度,盡可能將其混入周圍環(huán)境,混淆敵人視聽(tīng)。
歷史上,德國(guó)Ho-229是首駕具有低可偵測(cè)性性能的戰(zhàn)斗機(jī)。該戰(zhàn)機(jī)于第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前一段時(shí)間完成,是人類研發(fā)低可偵測(cè)性戰(zhàn)斗機(jī)的首次嘗試。Ho-229從未投入作戰(zhàn)行動(dòng)中。該戰(zhàn)機(jī)使用了混入了特殊石墨的涂料,能夠吸收雷達(dá)波。Ho-229的特殊飛翼形狀為諾斯絡(luò)譜的設(shè)計(jì)提供了靈感,他后來(lái)設(shè)計(jì)的B-2隱身轟炸機(jī)便以此為雛形。
直至70年代,在一些國(guó)際或非國(guó)際展覽會(huì)上展出的低可偵測(cè)性戰(zhàn)機(jī)中,
有三輛戰(zhàn)機(jī)脫穎而出,一輛是英國(guó)的火神戰(zhàn)機(jī),另外兩輛是由美國(guó)洛克希德馬丁公司設(shè)計(jì)的U-2(昵稱屠龍女)和SR-71黑鳥(niǎo)。雖然美國(guó)一直努力探索改進(jìn)其所研制的戰(zhàn)機(jī),但所有的這些戰(zhàn)機(jī)都不是很難被雷達(dá)探測(cè)。
60年代期間,俄羅斯物理學(xué)家彼得·烏菲切莫夫,研究了電磁波的散射,提出了如今為人所知的物理繞射論。由于俄當(dāng)局未把其研究當(dāng)作機(jī)密,該理論才得以發(fā)表。烏菲切莫夫研究的主要結(jié)論是雷達(dá)回波與物體的形狀有關(guān),與其大小無(wú)關(guān)。(該結(jié)論在烏菲切莫夫的理論中并未直接陳述)。美國(guó)工程師無(wú)意中發(fā)現(xiàn)烏菲切莫夫的理論,認(rèn)識(shí)到他為雷達(dá)反射的有限分析奠定了基礎(chǔ)。70年代,計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得使用烏菲切莫夫的理論進(jìn)行電腦仿真運(yùn)算成為可能。與此同時(shí),電傳操作系統(tǒng)問(wèn)世。電傳操作系統(tǒng)對(duì)飛行器非空氣動(dòng)力學(xué)方面最優(yōu)化的控制十分關(guān)鍵。1975年,在靜態(tài)模型“絕望寶石”研發(fā)后,洛克希德公司制造了兩架代號(hào)為海弗蘭的驗(yàn)證機(jī)。雖然兩架飛機(jī)在飛行測(cè)試中均告失敗,但事實(shí)上該項(xiàng)目取得了成功,證明雷達(dá)隱身戰(zhàn)機(jī)的理念是可行的。
海弗藍(lán)項(xiàng)目取得積極成效后。1978年,作為獎(jiǎng)勵(lì),美國(guó)與洛克希德馬丁公司簽訂合約,研發(fā)F-117A。 F-117A于1981年首飛。1983年,F(xiàn)-117A具備初級(jí)戰(zhàn)備能力,該公司總共出廠了64架F-117A戰(zhàn)機(jī)。直至1988年之后,F(xiàn)-117A戰(zhàn)機(jī)才正式公諸于世,之前它完全是一個(gè)保密項(xiàng)目。從那之后,F(xiàn)-117A參與了所有的美國(guó)戰(zhàn)事。2008年,F(xiàn)-117A戰(zhàn)機(jī)退役前,在它的作戰(zhàn)生涯中,僅有一次被擊落的記錄。那便是在1999年的科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中,塞爾維亞防空營(yíng)利用改良的雷達(dá)成功將其擊落。
美國(guó)決議研發(fā)F-117A后不久,便決定研發(fā)遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)。于是,B-2幽靈式戰(zhàn)略轟炸機(jī)隨之誕生。B-2 是一輛亞音速隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī),擁有4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。目前美國(guó)仍有20架B-2在投入使用。事實(shí)上,使用空中加油技術(shù)B-2能夠到達(dá)世界任何地方而基本不被發(fā)現(xiàn)。羅克韋爾B1戰(zhàn)機(jī)也應(yīng)用了低可偵測(cè)性原則,其型號(hào)之一B1-B蘭瑟是一款超聲速戰(zhàn)略轟炸機(jī)。相比B1-A戰(zhàn)機(jī),B1-B戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)反射面較小,在高空的飛行時(shí)速也較低。但是B1-B雖然在速度上有所減弱,在其他幾項(xiàng)性能上相較A型都有提升。因而B(niǎo)1項(xiàng)目得以重新發(fā)展。洛克威爾公司(現(xiàn)為波音的一部分)也藉此獲得制造100架飛機(jī)的合同。