2013隐身技术的发展

隐身技术的发展及应用

摘要：介绍隐身技术带来了军事装备的变革，并探讨有源和无源隐身原理，并重点介绍了无源隐身中利用理想对消特性、频率差将破坏相干性、相位差的影响、幅度差的影响，以规避雷达对目标的检测。

接着分析了隐身技术的现状及其原理，分别从可见光隐身技术、声波隐身技术、雷达隐身技术、激光隐身技术及红外辐射隐身技术方面介绍了当前所采用隐身技术的原理、方法及其应用。通过采用可见光、红外及激光隐身兼容技术，更好的达到隐身的效果，即可得隐身兼容技术才是隐身技术的发展方向。

隐身技术迅猛发展，新的隐身方法和技术应运而生。仿生技术、等离子体隐身技术、“微波传播指示”技术及智能隐身技术丰富和扩展了隐身技术的领域。在新的隐身方法中，重点介绍了等离子体隐身技术这一典型事例，通过介绍其原理、方法，以及在军事装备上的应用，以便我们把握这一隐身技术的发展方向。

隐身材料的开发和利用一直是隐身技术发展的重要内容，是飞机等隐身兵器实现隐身的基石，接下来介绍了正在研制开发的新型隐身材料：宽频带吸波剂、高分子隐身材料、纳米隐身材料、手征材料、结构吸波材料及智能隐身材料。新的隐形材料的研制，必将推动隐身技术迈向新的台阶。

隐身技术与反隐身技术的发展，是相互制约、相互促进的，无论哪一方有新的突破，都将引起另一方的重大变革。最后，我们探讨了当今反隐身技术的发展，以及探讨反隐身技术的方法：采用长波低频雷达探测技术、采用激光雷达探测技术、采用光电探测技术、采用数据融合技术、采用自动化和智能化技术。希望隐身技术和反隐身技术，这对矛和盾，能够加快我国的武器装备现代化的进程。

关键词：有效散射截面积（RCS）无源及无源隐身技术等离子体技术

1 前言

在1991年海湾战争中,美空军F-117A隐身攻击机,共出动1296架次,但未损失一架。它出动的架次只占联军出动总架次的2%，但它所击中的战略目标却占全部被联军击中的战略目标的40%。造成这一非凡战绩的原因，除伊拉克防空系统的部署及运作上的不利以外，主要应归功于F-117A的隐身能力。

隐身技术的出现促使战场军事装备向隐身化方向发展。由于各种新型探测系统和精确制导武器的相继问世，隐身兵器的重要性与日俱增。以美国为首的各军事强国都在积极研究隐身技术，取得了突破性进展，相继研制出隐身轰炸机、隐身战斗机、隐身巡航导弹、隐身舰船和隐身装甲车等，有的已投入战场使用，在战争中显示出巨大威力。

2 隐身技术的概述

现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发展，极大地推动了战争中的搜索、跟踪目标的能力，传统的作战武器所受到的威胁越来越严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。

隐身技术(又称为目标特征信号控制技术)是通过控制武器系统的信号特征，使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。即以削弱己方武器系统的观测特征，使敌方的探测器不能发现目标，或使探测距离大大缩短。一般认为隐身主要包括减少目标的雷达特征、红外特征和电视特征等，其中减少雷达特征主要是减少目标的有效散射截面积（RCS）。

雷达目标(飞机、导弹或军舰等)的隐身方法可分为有源和无源隐身两大类。迄今为止，西方军事强国，经过几十年研究与实践，对飞机、军舰的无源隐身技术已达成熟阶段；无论采用外形控制隐身，还是涂层吸波隐身，已从微波频段、热频段到光频段，

无所不在。著名产品有F-117A 。近年年来，随着微型高速计算机技术的发展，有源隐身技术也有了实质性的突破。

2.1无源隐身原理

无源隐身是利用外形特征和(或)涂吸波材料等来减小目标的有效雷达截面积，使探测雷达处理不了接收到的微弱回波信号，从而达到隐身的目的。根据雷达方程可计算得出采用雷达隐身技术后的最大探测距离与目标有效雷达截面积的关系为:

1/4

22311/42231/41/4

1R =P /(4)P P /(4)P *t r t r G G K λσπλπσσ⎡⎤⎣⎦⎡⎤=⎣⎦

= 式中 ,P t 为发射功率；P r 为接收功率；G 为天线增益；λ为雷达工作波长；σ为有效雷达截面积；1R 为雷达最大探测距离；

1/4

2231P /(4)P t r K G λπ⎡⎤=⎣⎦即目标采用隐身技术后与雷达参数有关的系数。

由式（1）看出，1R 与σ成4次方根关系，若降低目标有效雷达截面积σ，则雷达的探测距离1R 就将减少。如雷达散射截面减小到1/4096，那么雷达的探测距离便缩短到1/8。可见，采用了隐身技术后，对敌方雷达的探测影响很明显。

2.2有源隐身原理

有源隐身技术是雷达目标利用装载的有源设备发射倒相回波，在雷达接收机天线处与目标真实回波相抵消，从而减弱雷达接收到的目标真实回波，达到雷达隐身的效果。即利用了相参信号的干涉效应，改变目标的散射分布，以减小雷达方向散射功率密度的一种隐身技术，如图1所示。

雷达入射至日标的场强是i

E （幅度相为（00,,i E ωϕ）），目标反射场强为（00,,r E ωϕ），

目标有效反射面积为0σ；目标有源设备发出

的无延迟场强为s 11(,,)s E E ωϕ，其相应的等

效反射面积为1σ。

目标反射面积的一般定义为

2

2

02E 4R r

i E σπ= 在目标回波中加人有源设备发出场强s E 后，目标的综合反射

面积变为:

()()()22

21101001000E 4R 12cos r s c i E t t σπσσσωωϕϕσσ==++--+-⎡⎤⎣⎦（+E ）

式中，0t 为有源设备发出对消回波的时延,1ϕ为有源设备发出对消回波的相角，1ω为有源设备发出对消回波的角频率，而

2s 12E 4R i

E σπ= 2.2.1 理想对消特性

在有源设备发出对消回波与反射回波全相参、无延时的情况下100,(t 0))ωω==（，这时相位差10ϕϕ-将决定目标综合反射面积c σ的大小。最佳对消特性应由有源设备控制输出功率就可控制

1σ(通过控制幅度E s )，

同时控制输出相位1ϕ寻优，以达最佳控制。当达最佳对消系数时，有

10

101

()

k σσϕϕπ⎧=⎪⎨⎪-=⎩（2k+1）为常数(5) 按式(3) 算得c 0σ=，即在雷达方向有效地实现了目标的完全隐身。这是理想的目标回波的对消特性。

影响有源对消效果的诸因素中，频差10()ωω-影响最大，其次是初相差(10ϕϕ-)，幅度差和对消回波延迟。

2.2.2 频率差将破坏相干性

目标回波是若干脉冲周斯r nT 积累相加的，对全相参信号而言，当角频差10ωωω∆=-较小时，积累相加会出现一些新特性，若载波初相差10K ϕϕπ-=（+1）,回波列以取样函数r n

∑（t-nT ）表示，则积累相加合成场为