隐身技术现状及发展趋势

隐身技术现状及发展趋势
摘要：介绍了隐身技术的重要性以及各种各样的隐身技术的原理及方法，对未来隐身技术的发展做了一些较为深入的探讨和详细大胆的预测，并就隐身技术做出一些总结。

一、隐身技术的概述
自1989年美国入侵巴拿马时首次使用F2117隐身战斗机后,隐身技术日益引起世界各国军界的高度重视。

在海湾战争中，各种隐身兵器的精彩表演,尤其是F2117又一次的不凡战绩，令世界各强国对隐身技术刮目相看。

海湾战争后，美、俄等军事强国都加强了对隐身技术的研究，隐身技术因此也获得了长足的发展,被广泛应用于各种武器装备，如隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身导弹等。

随着现代科学技术的不断发展，针对飞行器、舰船等作战装备的探测技术日益完善。

现在，各个军事强国在本土都有强大的雷达网，空中有预警机，在太空还有战略预警系统。

这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机，舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。

所以，武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。

具有隐身性的装备，既拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动的一方，加大了攻击的突然性。

在讲究快速反应的现代战场，隐身技术已经成为决定战争胜负的关键因素。

隐身技术按照战斗平台分，可以分为飞行器隐身，舰船隐身，导弹隐身。

按照隐身的方式手段主要为雷达隐身，并辅之以红外、光学和声波隐身，其中雷达隐身是现代隐身技术的重中之重。

红外隐身在导弹突防中应用较为广泛。

而随着反潜技术的发展，潜艇的声波隐身则是至关重要的一环。

二、雷达隐身技术的关键
若用一句话概括雷达隐身技术，就是采取各种手段减小装备的雷达散射截面（Radar Cross Section，一下简称RCS）。

所谓目标的雷达散射截面RCS，就是定量表征目标散射强弱的物理量。

目标的雷达散射截面RCS，越小，雷达接收能量越小，因而使敌方侦察雷达难于对己方目标作出正确的判断，从而达到隐形目的。

RCS不是目标的几何截面积，而是一个与目标产生同等回波的金属圆球的等效截面积，几何截面积、材质和形状对雷达的反射率和反射的方向性都对雷达截面积有影响，所以雷达反射面积可以比几何截面积大，也可以比几何截面积小，就好像在黑夜里手电照射下，一块小镜子可以远比一个蒙面黑衣大汉显眼。

作为参照，美国的F-15 的RCS为405 平方米，B-1B 为 1.02 平方米，SR-71 为0.014 平方米，F-22 为0.0065 平方米，F-117 为0.003 平方米，B-2 为0.0014 平方米。

雷达的探测距离和目标RCS成四次根关系，也就是说，如果雷达反射面积小十倍，雷达探测距离只缩短一半都不到。

所以，雷达反射面积必须缩小很多，才能达到隐身目的。

换句话说，除非采取隐身措施，简单地缩小飞机的物理尺寸对减小雷达反射面积没有太大的实际效果。

由于RCS的特性，现在军事上常常采用且比较熟悉的雷达隐身技术首先是外形隐身，第二是材料隐身。

1.外形隐身
飞行器的外形对RCS影响最大，所以隐身飞机的外形设计是隐身的主要措施，并被证实确实有显著的效果。

任何一架隐身飞行器都是一个复杂的形体，虽然可将其分解成十多个主要的和几十个甚至上百个较小的形体，先分别计算出它们每个形体的RCS，再进一步得出整个飞行器的雷达散射截面积，但每个典型形体的RCS都随着雷达波的入射方向、波长和极化方向变化而变化，且各个小形体之间还存在雷达波的相互干扰。

所以整个飞行器的雷达散射截面积的计算过程十分复杂。

计算机技术的飞速发展，使得这种复杂的计算能够在较短时间内完成。

现在美国、俄罗斯等一些国家已能够模拟和评价各种各样的隐身外形，从而研究出和不断完善减缩雷达散射截面积的各种方法，并建立一定的设计规范。

总体来说，外形隐身技术需要遵循的原则主要有一下几点：
1) 减小单一连续的平面的面积
2) 增加表面的平滑度，减少开口和缝隙
3) 加大开缝和边缘与雷达入射方向的夹角
4) 避免互成90度的平面
世界上首架隐身飞机F-117就是外形隐身技术的经典之作，为了追求理想的隐身技术，F-117的设计者不惜很大程度牺牲了飞机的空气动力性能，形体设计与常规机型相差很大。

但是，在上世纪八十年代到九十年代的雷达水平，证明F-117做出的牺牲是明智的。

到目前为止，该型机只有一架在战争中被击落的，并且是南联盟使用的无源雷达系统。

可以说，F-117是外形隐身技术中无法超越的典范了。

2.材料隐身
雷达吸波材料的应用是实现隐身的主要技术性措施之一，也是隐身技术中研究的主要内容。

由于气动方面的限制，飞行器的许多部件无法采用外形隐身，只能在这些部件上采用雷达吸波材料来减缩RCS。

雷达吸波材料主要有两种：涂敷型雷达吸波材料和雷达吸波结构材料。

其应用形式有：索尔慈波里屏蔽层、蜂窝和开放式网状结构、梯度多层吸波、达伦巴奇层、电路模拟吸波、乔曼吸波和导电高分子吸波等。

从上世纪九十年代开始，各国都加大了隐身飞机的研制力度，隐身性能已经成为第四代战机（俄罗斯称第五代）的主要技
术指标。

现在已经成功研制的是美国的F-22和F-35两款。

F-22是F-117重型战机的替代品。

其特点是保证其隐身性能的情况下增加战机的机动性能。

关键就是隐身材料的发展可以在细节上弥补战机提高机动性而不得不在隐身性上做出的牺牲。

F-35轻型战机是F-16和F-18的替代品，遵循的也是这样的思路。

其他比较热门的还有俄罗斯的X-47，以及最近炒得很火的中国歼-20战斗机。

3.红外隐身及其他隐身术
作为隐身技术的另外一个重要环节，红外隐身技术是雷达隐身技术的补充。

红外隐身技术在导弹突防中具有关键的作用。

首先，导弹本身飞行需要强大的推力，发动机喷出的尾焰温度极高；其次弹道导弹在高速进入大气层之后与空气摩擦产生高热壳也极其容易被红外探测雷达发现。

红外隐身技术能有效抑制飞行器在敌方红外探测系统方向上的红外辐射强度。

飞行器红外辐射主要来源于发动机本身的热辐射，发动机喷出的高温尾焰，外体上的气动加热和对环境辐射的发射。

抑制飞行器红外辐射的技术主要包括在导弹武器上选用涡扇发动机，以降低发动机及其尾焰的红外辐射强度；改变发动机及其喷管的外形结构，利用兼顾低辐射与动力要求的外形，来抑制其红外辐射强度；对涡喷发动机的高温辐射源，如燃烧等采
取综合抑制技术，使用特殊材料，或在燃烧中加入添加剂，在喷焰中加入吸收剂和冷却剂，既改变红外辐射频段，又使尾气与大气迅速混合并很快冷却，以达到迅速降温和降低辐射强度的目的；采用波瓣混合喷管或二元喷管，降低排气红外辐射；采用陶瓷复合材料造喷管，将喷口安放在弹体上方，遮挡向前下方的红外辐射，并在弹尾安装红外挡板；在飞行器上喷涂红外掩饰涂料，起隔热和抗红外辐射作用；采取红外干扰措施，如用红外干扰机发射干扰信号，投放红外诱饵以保护飞行器等。

据估计，在飞行器上采用上述隐身措施后，可抑制90%以上的红外辐射。

三、隐身技术的发展趋势
海湾战争以来,美、俄等军事强国为了获得在军事上的相对优势，都加强了对隐身技术的研究,尤其是飞机隐身技术的研究，表现出一些新的发展趋势，主要表现为隐身机理的推陈出新、新的隐身材料层出不穷和视频隐身技术等。

3.1 隐身机理推陈出新
在传统的隐身外形、材料、结构等技术研究的基础上，各国都在不断探索新的隐身机理,主要技术有:
(1) 仿生学隐身技术。

自然界上的许多动物都有天生的隐身本领，为人类研究隐身技术提供了新的思路。

隐身技术专家正在研究这些现象，以寻求新的隐身机理和隐身技术。

(2) 等离子体隐身技术。

试验证明，在飞机等的表面形成等
离子体层时，雷达波碰到这层特殊气体时会被吸收或折射，从而使反射到雷达接收机的能量减少。

等离子体隐身技术正是利用这个原理，在飞机的主要雷达散射面积区域利用高功率微波产生等离子体以吸收或衰减入射雷达波，达到隐身目的。

(3) 微波传播指示技术。

微波传播指示技术是利用作战飞机(主要指战斗机和轰炸机) 上的机载设备测定雷达波束在不同大气条件下的覆盖范围，从而指示出飞机以及其它飞行器突防的较为安全的途径。

(4) 有源隐身技术异军突起。

刚才所说的等离子体隐身技术也是有源隐身技术。

有源隐身技术主要是利用光或电子干扰等手段隐蔽目标，一是通过消减或抵消敌方探测信号来实现隐身，二是增加目标的可探测信号特征，使得敌方雷达、红外探测仪出现大面积虚假信号而达到隐身目的。

以往主要利用的是无源隐身技术，例如通过对飞机外形、结构及其设备的巧妙设计和采用吸波、透波涂料等无源对消手段来实现飞机的被动隐身，但是由于外形、结构及其设备的巧妙设计在一定程度上影响了飞机的气动性能和弹药装载量以及吸波、透波涂料加重了飞机自身的载荷，影响了速度和机动性等因素，使得有源隐身技术在近几年来备受青睐。

它成本低，而且可以有效消除上述弊病，获得更好的隐身效果。

近几年提出的飞机有源隐身技术有有源对消技术、低截获概率技术
和主动伪装技术。

有源对消技术是随着射频技术和计算机技术的
发展使检测探测雷达波信号的相位成为可能后提出来的，机载设备通过主动发射与入射雷达波幅度相近但相位相反的电磁波实现与入射雷达波相互抵消，敌方的始终位于合成方向图的零点，从而抑制雷达对目标发射波的接收。

3.2 新的隐身材料层出不穷
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，目前正在研制开发的新型隐身材料将对飞机的隐身效果产生深远的影响，主要有:
(1) 宽频带吸波剂。

目前使用的隐身吸波材料中的磁性吸收剂,存在吸收频带窄、密度大、不易维护的缺点。

各军事强国竞相开发新的吸波剂:如美国开发的一种电磁波吸收剂，在受到雷达波照射时，其原子会进行一种轻微而短暂的重新排列，从而吸收电磁能量，它可使雷达波衰减80 %，但密度只是铁氧体材料的10 %。

(2) 高分子隐身材料。

如光功能高分子材料能对光进行透射、吸收、转换，一部分材料在光的作用下可以变色，在飞机等兵器和平台的红外隐身和可见光隐身领域将大显身手。

(3) 纳米隐身材料。

当材料的尺寸达到纳米级时,会呈现小尺寸效应、量子效应、隧道效应、表面和界面效应，从而呈现出奇特的电、磁、光、热等特性,使一些纳米材料具有极好、极宽的吸波特性。

如美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率达99 %。

(4) 手征材料。

所谓手征是指一种物质与其镜象不存在几何对称性且不能通过任何操作使之与镜象相重合。

研究表明具有手征特性的材料能减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。

如在基体材料中掺杂手征结构物质形成手征复合材料可完成对雷达波的吸收。

(5) 结构吸波材料。

结构吸波材料主要包括层板型、蜂窝型、复合型。

一般以热塑性材料如环氧树脂为基体与吸波剂混合,采用玻璃、碳、芳纶、碳化硅等纤维进行增强加工而成。

新研制的结构型吸波材料不仅对雷达波、红外线有很高的吸收率，而且有较好的承载能力，发展潜力很大。

(6) 智能隐身材料。

智能隐身材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号做出最佳响应功能的材料,这种材料为在技术上实现智能型隐身提供了可能。

它模仿“变色龙”具有自动适应环境变化的优点。

如给机表面喷涂智能材料薄膜层,它能自动检测和改变表面温度，控制飞机红外辐射特征。

3.3 视频隐身技术引人注目
目前，雷达、红外隐身技术已发展到较高水平,具有隐身性能优越的飞机如F - 117 、B - 2 也只敢在夜间出动,视频(可见光) 隐身问题突出。

实现飞机等武器和作战平台在“光天化日”下自由行动是各国军界梦寐以求的目标。

目前提出的可实现视频隐身的技术途径有:
(1) 特殊的涂料。

通过给飞机涂上可以吸收可见光的涂料来
实现飞机的视频隐身。

(2) 奇异的蒙皮。

在飞机的蒙皮中植入各种传感器元件、驱动元件和微处理控制系统,可对来自敌方的威胁进行监视、预警以及实现飞机的电磁和光电隐身。

美国军方正在试验一种可欺骗导弹的“闪烁蒙皮”，通过使用一种能使可见光谱和红外光谱的强度发生闪烁的特殊涂料，能使整个飞机变成一个能对付导弹的干扰机。

(3) 变色的材料。

为了消除目标与背景的色差,一些国家研制了电致变色覆盖材料,这种材料用不同的电压控制时会呈现不同的颜色。

(4) 特殊的照明。

最新式热寻的导弹带有视频传感器,通过鉴别飞机轮廓可以区分诱饵照明弹和目标飞机，但飞机如果装上使轮廓模糊的照明灯，并且涂上抑制散热的涂料，导弹将很难发现目标。

(5) 烟雾的屏蔽。

可利用气溶胶屏蔽发动机的尾焰，如将含有金属化合物微粒的环氧树脂、聚乙烯树脂等可发泡的高分子物质热气流,随喷气流一起喷出,在空气中遇冷雾化形成悬浮状泡沫塑料微粒,或者将含有易电离的钠、钾、铯等金属粉末的物质喷入发动机尾焰,高温加热电离形成离子区。

它们可实现对可见光、雷达波、激光、红外探测全频谱隐身。

随着纳米技术的发展，不久的将来多种纳米气溶胶全频谱隐身烟雾将投入实战。

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四、结语
隐身技术的发展，大大改变了制空战和制海战的战争样式，在未来的发展上，如何掌握一种更好更新的隐身技术将很大程度上改变自己在未来战争中的地位。

未来战争打得是科技，如何缩减目标的RCS仍然是隐身技术的关键，仍然是各国军工行业着眼的地方。

相信在将来，越来越多的战场鲲鹏遨游于大海蓝天。

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