看不见的矛与盾

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  在不少文学和影视作品中,隐身往往是主角的一项重要能力。《哈利·波特与死亡圣器》中三大圣器之一的隐身衣,是哈利·波特最终击败伏地魔的重要助力。在现实中,隐身技术通常被应用于军事领域,其专业定义是指在武器装备研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术。既然有了“矛”,那势必就会有“盾”。随着隐身技术的发展,反隐身技术也在飞速进步,出现了隐身与反隐身技术比拼而循环上升的局面。

“隐身衣”的奥秘


  在海湾战争的首次空袭中,F-117A隐身战机出动的数量仅占多国部队出动飞机总数的2%,但它们却完成了空袭总任务的40%且无一损失,原因就在于当时伊拉克军队的雷达根本发现不了它们。那么,F-117A是怎样做到如入无人之境的呢?让我们来揭开隐身技术的神秘面纱。
  隐身技术运用于军事领域,就是通过在总体设计中减少声响、雷达、红外线、光电等观测特征。应用了这项技术的武器装备,不仅可“隐真”保存自己,而且还能“示假”迷惑对方。隐身技术的出现是提高作战武器生存能力的作战需求和电磁理论、电子技术发展的共同作用的结果。
  目前,实现隐身的技术主要包括雷达隐身技术、红外隐身技术、电子隐身技术、可见光隐身技术和声波隐身技术等,其中,雷达隐身技术、红外隐身技術是当前发展的重点。

欺骗雷达“千里眼”


  雷达隐身技术采取多种措施降低目标对雷达电磁波的反射特性,使雷达接收到的目标回波信号能量大幅度减少,从而对目标的探测距离大大缩小。武器的雷达散射截面与其外形、材料、雷达波入射角等因素有关。隐身措施之一是设计隐身外形。利用现代设计手段和制造工艺,在一定限制条件下,优化装备及其外形设计,使其雷达散射截面最小,同时保持一定的性能。较为经典的隐身外形是美国F-117A隐身战机的“钻石形”布局和B-2隐身轰炸机的“飞翼式”布局。措施之二是利用隐身材料。通过使用能吸收或透过雷达波的涂料或复合材料,使敌方发射的雷达波有来无回、多来少回,从而达到难以探测的目的。B-2隐身轰炸机同时利用隐身涂料与隐身布局,使其雷达散射截面积仅有一扇窗户大小。措施之三是采用等离子体隐身。利用等离子体发生器,或者放射性同位素在武器表面形成一层等离子云,通过设计等离子体的特征参数,使照射到等离子云上的一部分雷达波被吸收,另一部分雷达波改变传播方向,从而使得返回到雷达接收机的能量很少,达到隐身的目的。有关报道称,采用等离子体隐身技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99%。措施之四是通过电子手段隐身。自适应加载技术、电子对抗措施、有源对消技术等都可以降低武器的雷达散射截面,从而抑制雷达对目标反射波的接收。
  此外,还有不少武器装备利用多种技术组合的方式来提升其隐身性能。例如,美国的F-22隐身战斗机的隐身技术包括外形优化、电磁及热信号屏蔽、关键部位覆盖隐身涂料、加装电子欺骗、电子干扰等手段。俄罗斯的C-37“金雕”战斗机,首次试飞时间与F-22首次试飞时间仅差18天,尽管隐身性能比F-22略逊一筹,但采用了类似F-22的平滑流线型外形设计,前掠翼几乎全部采用复合材料制成,机体外涂敷雷达吸波材料,隐身性能位居世界前列。

红外隐身的秘诀


  顾名思义,红外隐身就是通过降低或者改变物体的红外辐射特征,以实现目标的低可探测性的技术。近年来,其主要的技术措施包含两项:一是改变物体红外辐射特征。即通过改变红外辐射波段,调节红外辐射传输过程(包括方向和特征),从而使红外探测器失效。如F-117隐形轰炸机的排气管转移在飞机背部。二是降低红外辐射强度。主要是采取降低物体的温度和采用有效的涂料,或发动机尾喷管采用闭合回路冷却系统来降低目标的辐射信号,提高红外探测设备探测的难度。但是这其中不少措施并非完美无缺,例如B-2隐身轰炸机的抗红外辐射涂料,每一次飞行后都要重新涂刷,且价格昂贵。

隐于“奇幻之光”


  想必不少读者朋友都看过好莱坞大片《碟中谍4》。剧中主角伊森·亨特(汤姆·克鲁斯主演)为完成一项任务,扮成俄军将领,在队友的配合下潜入克里姆林宫。为欺骗警卫,他使用了投影仪,将环境背景呈现在银幕上,以假乱真骗过了警卫,潜入了密室。尽管这是出现在电影中的“黑科技”,但利用可见光来实现隐身已经成为了现实。目前,运用最广泛的就是利用合适的颜色实现隐身。就飞机而言,在正常光照条件下,飞机同天空背景亮度的差别与飞机的飞行高度密切相关。飞行高度越高,亮度差别就越大。对不同飞行高度的飞机涂以不同的颜色,可以实现飞机的可见光隐身。例如,B-2隐身轰炸机的巡航高度在1万米以上,其底部涂成深灰色,并装有可见光传感器,飞行员根据此传感器给出的信息,升高或降低到适宜的飞行高度,使飞机底部颜色与天空背景始终基本保持一致。利用相同原理隐身的还有军舰。各国军舰根据自身实际,会采用灰白色和深灰色。同样的还有士兵们穿着的迷彩服,也是利用接近环境的颜色来进行制作,起到在一定程度上与周边的环境融为一体的效果,以降低可视度。
俄罗斯的巨型雷达天线阵
上图为P-12雷达,下图为P-18雷达
P-12/P-18的雷达显示控制台

反制隐身的秘诀


  1991年在伊拉克上空不可一世的F-117A隐身战机,1999年却在东欧上空被南联盟老旧的萨姆-3导弹给打下来了,直接导致F-117A粉墨登场不久就黯然退役的惨淡下场。隐身能力超强的F-117A为何神话破灭?就让我们从反隐身的技术层面来一探究竟吧。
  反隐身技术主要包括雷达反隐身技术和无源探测技术。前者主要有两类:一类是抑制目标的隐身技术,提高目标的雷达散射截面,如采用谐振雷达技术;另一类是提高雷达探测能力,如加大雷达辐射功率以增强回波信号强度。
  F-117A的天敌
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