水面舰艇隐身技术

水面舰艇隐身技术

一．技术的产生原因

随着科学技术的发展，在现代海战中，物理场探测器和精确制导武器正得到越来越广泛的应用，其战斗效能越来越高，为了对付这种现实的威胁，各国海军正在加紧发展舰艇隐身技术，它通过改变自身物理场，以降低被敌发现和被精确制导武器命中的概率。舰艇隐身技术萌发于雷达发明之后。在二战中，雷达发挥了巨大的作用，于是人们开始研究如何对付它，由此而产生了隐身技术。德国最先在其潜艇上采用了隐身技术，在潜艇的通气管和潜望镜上使用了吸波材料，以达到反雷达探测的目的。此后，美国、前苏联等国家相继开展隐身技术的研究。迄今为止，各国都纷纷研制各种隐身舰艇，如美国的"海幽灵"隐身试验舰，法国的"拉菲特"级护卫舰，以色列"萨尔"5小型护卫舰等。特别是瑞典在"斯米格"号隐身试验船的基础上开发了YS 2000全隐身攻击舰，现正在设计和建造，不久的将来，该国将建成世界上第一支全部由隐身舰艇组成的舰队。这些隐身舰艇的问世，标志着舰艇隐身技术日益成熟，同时也预示着未来的海战将是一场"无"战舰的战场。

二．国外关键技术

提高舰艇的隐蔽性，就是要降低辐射噪声、可见光、磁场、水压场和温度场等舰艇的物理场。目前的舰艇隐身技术主要集中在雷达波隐身、声隐身、红外隐身、电子特性隐身四个方面。另外随着能够探测舰艇电磁特性的水雷传感器研制的不断开展，降低舰艇的电磁特性也将逐渐成为舰艇隐身的一个重要方面。

1、雷达波隐身雷达探测是一种靠雷达照射目标物体后，接受反射回波来感知目标的探测方法。因此，如何减少物体的回波是这一技术的关键。传统的舰艇由于笔直、规则的外形，大面积的平面，板与板之间的直角连接等形状和结构对雷达波产生强烈的反射，从而增大了雷达反射截面，增强了敌方雷达的探测距离。雷达波隐身技术的着眼点就是降低雷达反射截面，减小雷达探测范围。

（1）隐身技术方法

a）采用雷达吸波材料和涂料吸波材料的工作原理是消耗雷达照射波的能量，减少雷达波的反射，改变舰艇的雷达反射截面以诱惑来袭导弹攻击舰艇的非重要

部位。采用雷达吸波材料是减少舰艇雷达反射截面的最简单措施，这种隐身是比较彻底的，但其技术难度较大，经济性差，国外在这方面投入很高。

b）改进舰体及上层建筑舰艇的外形设计对降低雷达散射面积有着极其重大的意义。通过改变外形，使雷达照射波改变方向散射空间来减少回波的强度，从而起到降低雷达反射截面积的目的。诸如对军舰舷侧采用倾斜形设计，避免与水面相互垂直，使照射面进行异向反射，以减小回波的反射能量；上层建筑四周及相邻连接处避免直角，尽量采用圆弧过渡，防止产生波的尖角绕射；外露面积尽量减小等。

c）控制甲板移动物体一艘舰艇的雷达反射截面积是该舰具体形状的函数，舰上移动的人员和装备，都是雷达的反射体，应加以控制。如舰员尽量在甲板内活动，严格控制舰载机的飞行时间等。

（2）国外雷达波隐身的设计原则

a)"角度压缩"原则。即牺牲某些角度如两舷侧的RCS（雷达反射截面积）值，而在其它角度，最低限度地进行RCS缩减。这样既有利于总体设计，也便于隐身技术的实施。以此原则设计的舰艇只是在某些主散射方向上存在较大的RCS值，因此使敌难于探测、跟踪，有利于本舰电子对抗的实施。

b)"外形为主、材料为辅"原则。目前吸波材料吸波性能有限，适用频带窄、环境适应性差、价格昂贵。国外普遍采用外形隐身技术，只有在外形隐身难以实施或需要加强隐身效果时，才采用涂覆吸波材料的方法。

（3）各国海军采用的关键技术

在舰艇雷达波隐身技术方面，国外海军始终坚持大力抓基础研究和试验手段建设。在基础理论方面，根据电磁场原理，相继开发了雷达波散射的估算、仿真系统，已完成了由简单型体的RCS定性估算到全船RCS仿真的定量分析这一质的飞跃。吸波材料虽然只是雷达波隐身技术的辅助手段，但国外海军仍在下大力气进行研究，吸波材料已从最早的铁氧体材料，发展到纳米材料和生物型材料。由于吸波材料的局限性，目前国外海军普遍在舰艇外形上大做文章。主要的技术措施有：船体外倾、上层建筑大平面倾斜（7°以上）及整合、避免凹腔和角反射、减少耦合、驾驶室采用金属膜玻璃、严格工艺控制（提高外板和平板的表面平整度）等措施。

2、声隐身声隐身技术起步较早、技术手段丰富、成熟，各个国家在这方面都取得了长足发展。

（1）隐身技术方法舰艇在航行过程中产生的噪声向空中和水下传播，极易被敌水面舰艇和潜艇的声探测系统发现。声隐身的主要措施有：

a)降低机械噪声。使用新型推进装置（电力传动），舰上主辅机使用各类减振器；使用隔绝噪声和振动的箱装体；在舰体表面采用消声瓦或涂覆吸音涂层；机舱周围使用气幕降噪技术。

b）降低螺旋桨的直径，减小其转速，使其盘面处伴流均匀分布，增加桨叶数，增大桨叶倾斜和改进桨叶剖面。螺旋桨的空泡是水面舰艇最重要的噪声源，目前抑制这一噪声源的有效途径是螺旋桨通气技术。

（2）声隐身中使用的高新技术在舰艇的设计、建造中，除采用优化船体外形、控制舰载设备振动噪声指标、对主要设备实施隔振和隔声处理、对管道进行弹性支撑和挠性连接等传统的措施外，近年来，国外海军还使用了许多高新技术：a)气幕降噪技术该技术是西方国家海军较为推崇的一种用来提高水面舰艇（特别是反潜舰艇）水下声隐蔽性的高技术。其原理是通过在舰壳水下部分和螺旋桨部位向水中喷射压缩空气，从而形成一定厚度的气幕来有效屏蔽、衰减和散射舰艇的水下宽频带辐射噪声。该技术可大幅度地降低舰艇水下辐射噪声（6-10dB）和本舰声纳平台的自噪声（3-5dB），改变水下辐射噪声特征，衰减敌主动声纳信号的反射。由于该技术降噪效果显著、造价低廉，因而广受各国海军青睐，美国除航空母舰外的护卫舰以上所有舰艇都装有气幕降噪系统。

b)浮筏技术浮筏技术是多台机组共用公共基座（即浮筏）的单层隔振或多层隔振技术。在实际应用中，由于布置空间和稳定性方面的限制，通常使用双层隔振。由于浮筏隔振装置具有显著的隔振、隔冲击性能，大幅度地降低了结构噪声向船体和水下的辐射，因此各国海军对该技术的研究非常重视。美、俄、英、法、德、意等国的舰艇动力设备均广泛采用了浮筏技术。

c)大侧斜螺旋桨和泵喷技术舰艇在高速航行工况下，螺旋桨噪声是最主要的噪声源，而一旦螺旋桨产生空泡，空泡噪声即成为螺旋桨最强烈的噪声源。螺旋桨空化后的噪声比空化前要提高10-30dB。因此，国外对螺旋桨噪声的抑制主要集中在推迟空泡的发生上。国外几十年的实践证明，在舰艇尾部非均匀流场中采用