軍事隱形技術

軍事隱形技術

隱形技術或者說低可觀測性技術是一個容易被誤解的軍事術語。即通過研究利用各種不同的技術手段來改變己方目標的可探測性信息特徵,最大程度地降低對方探測系統發現的機率,使己方目標,己方的武器裝備不被敵方的探測系統發現和探測到。隱形技術是傳統偽裝技術的一種套用和延伸,它的出現,使偽裝技術由防禦性走向了進攻,有消極被動變成了積極主動,增強部隊的生存能力,提高對敵人的威脅力。隱形飛機可能被誤認為是幻化無形,在敵人無法察覺的情況下主宰天空。特別是在好萊塢科幻電影的影響下,隱形飛機似乎成為戰無不勝的利器。隱形技術實際上一種無源電子對抗策略,可以廣泛套用於個人、飛行器艦艇潛艇飛彈,目標是在雷達紅外聲納和其它探測手段下更難於被察覺。

基本介紹

  • 中文名:軍事隱形技術
  • 外文名:Military stealth technology
  • 功能特點:隱蔽性
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起源

隱形技術於1958年由美國率先開發,當時正值美蘇冷戰時期,美國試圖通過這種新型技術擺脫蘇聯對其U-2偵察飛機的雷達跟蹤。雖然這項目標並未成功,但是卻為後來的軍事隱形技術提供了啟發。設計者隨後轉向改變飛機的外形來減小雷達探測,他們試圖通過特殊的外形設計改變雷達電磁波的方向。雷達吸波材料也開始測試,以用於減小或者阻止雷達信號在飛機表面的反射。這種機身外形與表面材料隱形技術,至今仍然在諾斯羅普格魯曼B-2“幽靈”隱形轟炸機上套用。
隱形的核心理念就是,在操作與隱蔽過程中,避免向敵軍發出任何可能被察覺的信號。隱形理念最初可能只是通過偽裝將自己隱蔽到背景當中,從而造成敵方視覺混亂。隨著軍事偵察與攔截技術的進步,比如雷達、紅外地空飛彈等技術的長足發展,隱形技術也相應發生了變革。一些軍隊選擇在制服上塗抹化學藥品,從而減小其紅外信號。現代的“隱形”工具從設計之初就需要考慮控制信號。
隱形設計需要許多技術和材料,最優效果的隱形工具需要綜合運用視覺、紅外、聲覺和雷達等多種手段。下一節,您將了解當前主要的隱形手段。

技術介紹

視覺隱形

低可見度適用於任何軍事飛行器尤其是隱形飛機。它需要通過對飛機色彩的處理完成,實現飛機與環境融為一體。舉例來說,偵察飛機在設計上需要執行高海拔飛行,而高空接近於黑色,所以它們的塗層也是黑色。傳統的日間飛行戰鬥機一般被塗上被稱為“空優藍-灰”的藍色,可以與天空的色彩融合。
軍事隱形技術
隱形飛機要做到最大的視覺隱形效果,它們一般呈現出黑色或灰黑色。目前,軍事隱形中的“變色龍”技術正在研發當中,使得隱形飛機的外觀可以隨環境而變化。此外,駕駛員座艙和其它平整表面的反光必須避免,這需要使用特殊的塗層。

紅外隱形

紅外線輻射(電磁波波長在72–1000微米之間)存在於任何物體。熱材料,比如引擎廢氣或者與空氣發生摩擦的機翼,它們所產生的紅外輻射要遠高於冷材料。熱跟蹤飛彈和其它武器可以根據紅外信號追蹤並打擊灼熱的飛機。因此,紅外隱形技術需要飛行器部件尤其是引擎部分儘可能保持低溫。將噴射發動機安裝在機身或者機翼內部,是紅外隱形技術的基本技術。
其它措施包括禁止機身熱的部分,熱氣體排放前與冷空氣進行混合,將熱氣流通過平行的折流板進行分流使儘可能冷卻,將熱氣流向上排出以避免地面監控,或者運用特殊材料覆蓋熱點,以及運用大面積熱擴散。對紅外偵測積極的對抗措施是使用被動隱形策略,包括紅外線干擾,比如在引擎附近安裝閃爍的紅外放射器迷惑熱感應飛彈等。

聲音隱形

聲音由於傳輸速度太慢,因此它無法成為防空武器可靠的鎖定信號。但是對於低海拔飛行的飛機來說,儘可能降低聲音依然十分有益。許多小噪音、低海拔的偵察機,比如洛克希德·馬丁QT-2和 YO-3A,自上世紀60年代就已經開發出來。這種類型的飛機屬於超輕型飛機,它們通過極小的內燃機驅動,並且安裝有先進的消音器,通常以木質的螺旋槳進行推進。
它們所製造的噪音只有滑翔機那么大,而且由於其極小的能量消耗,它們的紅外發射也極為微弱。美國的F-117隱形戰鬥機,可以實現在極低海拔下的高速飛行,同樣也套用了聲音隱形技術,包括引擎內的噪音吸收內襯,以及抑制噪音的整流罩。
雷達隱形
雷達通過反射電磁波來探測目標並進行地圖測繪。雷達首先需要照射目標,也就是向某個方向發射射電脈衝,如果它的任何能量被目標物反射回來,那么雷達就可以通過天線進行接收。通過測算延遲時間和各種回聲,就可以推算出目標的幾何學信息,必要的情況下還可以繪製圖像。雷達隱形就是要求飛行器吸收雷達脈衝,甚至通過發射相反的波形來抵消這些電磁波。吸收、反射、阻止它們向下傳輸,是進行雷達隱形的必要方法。
金屬表面會反射雷達,因此,雷達隱形必須使飛機表面覆蓋雷達吸波材料,或者直接使用非雷達反射材料。後者更優一些,因為它更加符合空氣動力學原理,也不必增加機身的額外重量。F-117隱形飛機就採用一種由玻璃纖維塑膠碳纖維組成的特殊材料,並大量套用於機翼邊緣與引擎等熱點。通過套用這些特殊材料,F-117的機身只使用不足10%的金屬,與B-2隱形轟炸機一樣,它的雷達截面只有一隻蜂鳥那么大。
大部分雷達都是單站雷達,這就意味著發射與接收信號使用同樣的雷達,或者單獨的接收天線與發射天線位於同一基地。反射雷達隱身的原理,就是使雷達脈衝向四面八方折射而不是向它所前來的方向進行反射。這就需要隱形飛機在設計上避免採用平坦的外表與垂直的平面,因為那樣就相當於一個反射雷達的鏡子。三個平面相交的角落也極易產生雷達反射,因此,隱形飛機多採用大角度、流線形設計,避免光滑的表面,比如著名的B-2隱形轟炸機,看起來就像是一個回飛棒。
雷達隱身技術原理
原理就是雷達天線發射出一個脈衝的輻射能量,這種能量將被它遇到的物體反射回來。雷達天線測量反射信號返回所花的時間,通過這些信息得到物體和雷達之間的距離。飛機的金屬機身很容易反射雷達信號,這使得飛機能被雷達設備輕易地發現和跟蹤。
隱形技術的目的就是讓雷達無法發現飛機。有兩種方式可以實現隱形:
  • 改變飛機的形狀,使它反射的所有雷達信號都無法返回雷達設備。
  • 給飛機覆蓋上能夠吸收雷達信號的材料。
大多數傳統飛機的機身是圓形的。這種形狀使飛機具有良好的空氣動力學性能,但同時也是高效的雷達信號反射體。因為圓形意味著不管雷達信號到達飛機上的哪個部位,總有一部分信號被反射回去:
軍事隱形技術
而隱形飛機則正好相反,它擁有平滑的表面和尖銳的邊緣。當雷達信號到達飛機時,信號會以一定角度反射,如下圖所示:
軍事隱形技術
此外,隱形飛機的表面經過處理,還可以吸收雷達能量。所以總的效果是,像F-117A這樣的隱形飛機產生的雷達特徵信號如同一隻小鳥,而不是一架飛機。唯一的例外是當飛機傾斜飛行時,某個時刻飛機的某個面板會將雷達脈衝信號完全反射回雷達天線。

等離子隱形

等離子技術被稱為“主動隱形技術”,由俄羅斯最先研發,廣泛套用於航空航天領域。在等離子隱形技術中,飛機會在機身前端噴射一系列等離子,這些等離子將覆蓋整個機身,並且吸收雷達波的大多數電磁能,從而使飛行器不易被雷達偵測。

技術弱點

與其它任何技術一樣,隱形技術也有缺陷。比如,為了追求隱形效果,隱形飛機的飛行速度與機動性一般不如常規飛機。F-22和其它同系列戰機已經在一定程度上證明這種弱點。雖然F-22已經實現了相當的速度與機動性,但是其馬赫數(飛行速度與音速之比)依然無法超過2,也不能像蘇-37一樣轉彎。
隱形飛機另外一個嚴重的問題是載荷的縮減,為了減小雷達反射,隱形飛機的載荷都需要在機身內部承載,那么機身內部負載武器的空間就十分有限,而同等規模的常規飛機則可以擁有更大的載荷,它們可以將武器裝備在機身外圍。
隱形飛機面臨多少缺點,它面臨的成本代價就有多高。雷達吸收材料的代價十分高昂,美國空軍所開發的隱形飛機B-2 (20億美元), F-117 (7000萬美元) 和 F-22 (1億美元),無疑是世界上最昂貴的飛機。冷戰結束之後,B-2隱形轟炸機就因為其高昂的價格與維護費用而遭到削減。
隱戰鬥機機身比常規戰鬥機要窄小隱戰鬥機機身比常規戰鬥機要窄小
不過近些年來,俄羅斯蘇伊霍和米格所開發的等離子(一種電離氣體)隱形戰機與蘇-30MKI價格相當,這有可能是促使第三世界國家邁入隱形技術行列的積極步伐。

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