一、軍用隱身技術(shù)
1991年1月17日,戰(zhàn)火和硝煙充斥著整個(gè)海灣地區(qū),躊躇滿志的美國出動(dòng)了30架F-117A戰(zhàn)斗機(jī),欲對伊拉克防空力量最強(qiáng)的80個(gè)目標(biāo)進(jìn)行襲擊。F-117A果然不負(fù)重望,它們投下的激光制導(dǎo)炸彈,準(zhǔn)確無誤地落在了伊拉克總統(tǒng)府的屋頂上,為整個(gè)戰(zhàn)爭的勝利做出了巨大貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在海灣戰(zhàn)爭的首次空襲中,出動(dòng)的F-117A戰(zhàn)斗機(jī)只占多國部隊(duì)出動(dòng)飛機(jī)總數(shù)的2%,但它們卻完成了空襲總?cè)蝿?wù)的40%,且未在戰(zhàn)場上受到任何損失。有報(bào)道說,如果配備兩架空中加油機(jī),無需戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)航,8架F-117A戰(zhàn)斗機(jī)就能完成以前需要75架作戰(zhàn)飛機(jī)和支援飛機(jī)才能完成的任務(wù)。
F-117A的威力能真的有這么大?為了證實(shí)人們的眼睛和耳朵沒有出現(xiàn)差錯(cuò),讓我們一起走向神秘而危險(xiǎn)的“隱身戰(zhàn)場”軍用隱身技術(shù)的發(fā)展歷程。隱身技術(shù)有時(shí)也稱隱形技術(shù),它是傳統(tǒng)偽裝技術(shù)的延伸和發(fā)展。隱身技術(shù)在軍用領(lǐng)域的作用,就是通過在總體設(shè)計(jì)中減少聲響、雷達(dá)、紅外線、光電等觀測特征,使武器裝備的生存能力得到提高。應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)的武器裝備,不僅可借“隱真”保存自己,還能因“示假”迷惑對方。
本世紀(jì)30年代,隨著無線電技術(shù)特別是雷達(dá)的問世,最早的隱身材料也出現(xiàn)了,如荷蘭科學(xué)家研制的雷達(dá)用吸波材料,以及日本人開發(fā)的鐵氧體材料-硅鋼片。
50年代,為既能獲取情報(bào)又能隱蔽飛行,美軍在V-2高空偵察機(jī)和PLV-7低空偵察機(jī)上涂了吸波材料。以后美軍又在SR-1型“黑鳥”偵察機(jī)上采用了更先進(jìn)的隱身吸波涂層,使其反雷達(dá)探測性能有了很大提高。在越南戰(zhàn)爭中,美軍還使用過一種采用了紅外特征減弱措施的武裝直升機(jī),大幅度降低了蘇制SA-7紅外制導(dǎo)地空導(dǎo)彈的命中率。
50-60年代,在走過一段利用各種單一技術(shù)實(shí)現(xiàn)隱身的道路之后,人們開始考慮綜合利用多種技術(shù),同時(shí)對可見光、紅外、電磁、激光等實(shí)現(xiàn)全面隱身的問題。60年代中期,美國空軍首當(dāng)其沖,率先推行隱身技術(shù)研究計(jì)劃。70年代中期以后,美、蘇、日、英、法等國為開發(fā)先進(jìn)的隱身技術(shù),投入了大量的人力、物力和財(cái)力。1976年,美國的CDIK型隱身戰(zhàn)斗機(jī)試飛成功。1980年,美國國防部宣布,它對隱身飛機(jī)的研制已取得重大突破。到了80年代,美國的多種隱身作戰(zhàn)飛機(jī)已開始裝備部隊(duì),并在局部戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大作用。
隱身技術(shù)的軍事意義異常重大,以至各國都在不遺余力地發(fā)展它。美國國防部在1990-2000年的高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃中,已把發(fā)展隱身技術(shù)放在了異常突出的優(yōu)先位置,在過去10多年的時(shí)間里,它竟投入300多億美元用以發(fā)展新型隱身偵察機(jī)、新一代隱身巡航導(dǎo)彈和隱身衛(wèi)星。俄羅斯亦不甘落后,目前也在TY-95H戰(zhàn)略轟炸機(jī)、“海盜旗”戰(zhàn)略轟炸機(jī)、米格-29、米格-31、蘇-27殲擊機(jī)等作戰(zhàn)飛機(jī)上,使用了隱身材料。采用了多項(xiàng)隱身技術(shù)。日本也正在研制TV隱身無人機(jī)、F-1隱身戰(zhàn)斗機(jī);英、德、意正在聯(lián)合開發(fā)隱身“歐洲戰(zhàn)斗機(jī)”;英、法、德、意、荷五國正在聯(lián)合研制ACA隱身戰(zhàn)斗機(jī);以色列、印度、瑞典等國在隱身技術(shù)裝備的發(fā)展上,也取得長足的進(jìn)步。
1、隱身兵器大家族
(1)隱身飛機(jī)
隱身飛機(jī)可以說是研制最早、發(fā)展最快、隱身技術(shù)含量最高的隱身兵器。已研制成功的隱身飛機(jī)主要有:SR-71隱身高空偵察機(jī)、F-117A隱身戰(zhàn)斗轟炸機(jī)、B-1B隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)、B-2隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)等。其中,F(xiàn)-117A和B-2兩種飛機(jī)的隱身性能最好。
F-117A隱身戰(zhàn)斗轟炸機(jī)是世界上第一種高隱身性能的戰(zhàn)斗機(jī),由美國洛克希德·馬丁公司制造。這種飛機(jī)主要攜帶激光制導(dǎo)炸彈對敵防空力量較強(qiáng)的重要地面目標(biāo)實(shí)施攻擊,并可完成戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)偵察任務(wù)。1975年開始研制,1981年6月第一架原型機(jī)首次試飛獲得成功,1983年10月開始裝備美國空軍。這種飛機(jī)翼展13.2米,長20.88米,高3.78米,作戰(zhàn)半徑740公里。它首次從外形、結(jié)構(gòu)、材料等方面綜合運(yùn)用了隱身技術(shù),具有對抗雷達(dá)、紅外、激光等探測的綜合性能。例如,它的雷達(dá)散射截面僅為0.1平方米,比F-15戰(zhàn)斗機(jī)的10平方米下降了兩個(gè)數(shù)量級(jí),使雷達(dá)發(fā)現(xiàn)距離縮短了68%。也就是說,若雷達(dá)可以發(fā)現(xiàn)100公里遠(yuǎn)處的F-15的話,而它只能發(fā)現(xiàn)32公里以內(nèi)的F-117A。
B-2隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)美國空軍1976年開始研制,1986年7月17日首飛成功。1994年4月1日,第一個(gè)B-2轟炸機(jī)聯(lián)隊(duì)在美國中部的密蘇里州懷特曼空軍基地組建,當(dāng)年年底,20架B-2轟炸機(jī)裝備完畢。該機(jī)長約21米,翼展52.4米,高5.18米,巡航時(shí)速970公里,作戰(zhàn)半徑8045公里(中途不加油),是目前世界上最居代表性的隱身兵器。這種飛機(jī)的航程遠(yuǎn)、隱身性能好、突防能力強(qiáng),所以從本土起飛到達(dá)戰(zhàn)區(qū)后不用護(hù)航就能單獨(dú)攻擊目標(biāo),并且還能在極端困難的條件下,攻擊防御最嚴(yán)密的任何目標(biāo),為非隱身飛機(jī)參戰(zhàn)鋪平道路。
(2)隱身導(dǎo)彈
美國已研制成功的隱身導(dǎo)彈有:AGM-86B和AGB-129型戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈、AGM-137和MGM-137型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等。
AGM-86B和AGM-129型戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈,AGM-86B型戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈由美國波音公司研制,1983年正式投產(chǎn)。AGM-129型戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈由美國通用動(dòng)力公司于1983年開給研制,1989年3月1日,美國空軍公布了這種導(dǎo)彈的載飛試驗(yàn)照片。
AGM-137和MGM-137型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈,AGM-137型導(dǎo)彈是一種空中發(fā)射的隱身戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈,射程為6000公望,將于1996-2004年陸續(xù)裝備在B-52、B-1B、B-2三種轟炸機(jī)上,成為美國空軍轟炸機(jī)攻擊重大目標(biāo)的主要常規(guī)武器。它是地面發(fā)射的隱身戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈,射程為500公里,是美國三軍通用的攻擊型導(dǎo)彈,可裝載常規(guī)彈頭或核彈頭,重約1000公斤,能以亞音速飛行,性能比其它任何隱身導(dǎo)彈都好。這種導(dǎo)彈的研制計(jì)劃是在1986年開始的,飛行試驗(yàn)已完成了80%,現(xiàn)正處于全面發(fā)展階段。
(3)隱身艦船
真正意義上的隱身艦船目前尚未問世。雖然如此,人們并沒有放棄對隱身艦船的研究。經(jīng)過40多年的努力,特別是近10年來,控制艦船被探測信息特征的各種隱身技術(shù)已取得廣泛地進(jìn)展。世界各國已將這些技術(shù)用于新研制的艦船,如英國的23型護(hù)衛(wèi)艦、俄羅斯的“基洛夫”組驅(qū)逐艦、德國的“?-3”型護(hù)衛(wèi)艦、法國的“拉菲特”組輕型護(hù)衛(wèi)艦、德國的WV-2000型水雷戰(zhàn)艦艇和SAR-2000型導(dǎo)彈艇、意大利的“薩埃蒂亞”號(hào)導(dǎo)彈艇、瑞典的“司米奇”號(hào)隱身試驗(yàn)艇等。隨著隱身技術(shù)在艦船領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用,高隱身性能的艦船用于戰(zhàn)場已為時(shí)不遠(yuǎn)。如美國海不正在研制SSN-21(海狼)隱身潛艇和掠海航行的非金屬雙船體的隱身艦船等。
(4)隱身坦克
80年代中期以來,美國一直在秘密地進(jìn)行隱身坦克技術(shù)的研究,并取得了較大的進(jìn)步:1985年,用玻璃纖維復(fù)合材料層壓板制成了M-113裝甲人員輸送車車體;1987年,研制成M-2步兵戰(zhàn)車復(fù)合材料炮塔。90年代初,美陸軍提出了“2010-2015年主戰(zhàn)坦克發(fā)展計(jì)劃”,該計(jì)劃要求發(fā)展的未來新型坦克將大量采用先進(jìn)復(fù)合材料和多種隱身技術(shù),車體重量將減輕1/3,戰(zhàn)斗全重為40-50噸,乘員由現(xiàn)在的4人減至2人。此外,英國在研制輕便高速的塑料隱身坦克;瑞典在開發(fā)新型坦克隱身材料。
(5)其它隱身裝備
在戰(zhàn)場上易受到探測和攻擊的,還有各種技術(shù)裝備與人員自身,它們也需要“隱身”。據(jù)透露,有的國家正在研究以下幾種隱身裝備:一是紅外隱身照明彈--美國正在研制的M257型紅外隱身照明彈,于1989年已經(jīng)用直升機(jī)進(jìn)行了發(fā)射試驗(yàn)。二是隱身通信系統(tǒng)--美國海軍目前正在對一種隱身通信系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)論證:這種通信系統(tǒng)由于采用多種隱身技術(shù),不易被敵方截獲和探測,并可自動(dòng)消除電磁干擾。三是人體隱身器--為使戰(zhàn)場上的士兵變成“隱形人”,美國除研制隱形作戰(zhàn)服和隱形機(jī)器人外,還在設(shè)計(jì)可使人體隱形的鐳射彎曲光線折時(shí)裝置,即人體隱身器。據(jù)報(bào)道,這種鐳射彎曲光線能穿透固態(tài)物體,如用其折射人體,便可使之成為肉眼看不見的“幽靈”。
2、軍用隱身技術(shù)與未來戰(zhàn)場
隱身兵器的投入使用,使傳統(tǒng)的戰(zhàn)場攻防格局發(fā)生了更大變化。首先是使進(jìn)攻的突發(fā)性大大增強(qiáng)。其次是使戰(zhàn)場范圍進(jìn)一步擴(kuò)展、再就是使戰(zhàn)場的電磁環(huán)境更加復(fù)雜。電子對抗斗爭日趨激烈。
隱身兵器的投入使用,對戰(zhàn)爭勝負(fù)產(chǎn)生了深刻的影響。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,以雷達(dá)為主的各種探測器在所有攻防作戰(zhàn)中起著十分重要的作用,如果進(jìn)攻一方采用雷達(dá)截面非常小的隱身兵器參戰(zhàn),將大大提高其生存能力和作戰(zhàn)能力。例如,采用隱身技術(shù)的彈道導(dǎo)彈彈頭、戰(zhàn)略轟炸機(jī)和巡航導(dǎo)彈,其雷達(dá)截面可降低30分貝,使被探測距離縮短82%,極大地縮小了防御一方防空系統(tǒng)的有效控制空域,從而能使自身較安全地通過對方空中“盲區(qū)”到達(dá)所要攻擊的目標(biāo),予敵以出其不意的打擊。又如,可以利用隱身攻擊機(jī)、轟炸機(jī)掃清前進(jìn)的道路,打開進(jìn)攻通道,確保非隱身兵器順利完成作戰(zhàn)任務(wù)和提高作戰(zhàn)效能。再如,可以利用隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)襲擊敵方遠(yuǎn)程地對空導(dǎo)彈陣地、機(jī)動(dòng)式洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射車、機(jī)場、通信中心、指揮中心等戰(zhàn)略要地。
隱身技術(shù)的迅猛發(fā)展,對戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)防御系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),迫使人們考慮如何摧毀隱身兵器并研究反隱身技術(shù)。隱身技術(shù)與反隱身技術(shù)的發(fā)展,相互制約、相互促進(jìn),無論哪一方有新的突破,都必將引起另一方的重大變革。
二、隱身技術(shù)和隱身武器的研究和應(yīng)用
現(xiàn)代無線電技術(shù)和雷達(dá)探測系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,極大地推動(dòng)了戰(zhàn)爭中的搜索、跟蹤目標(biāo)的能力,傳統(tǒng)的作戰(zhàn)武器所受到的威脅越來越嚴(yán)重。隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存、突防,尤其是縱深打擊能力的有效手段,已經(jīng)成為集陸、海、空、天、電磁六維一體的立體化現(xiàn)代戰(zhàn)爭中最重要、最有效的突防戰(zhàn)術(shù)技術(shù)手段,并受到世界各國的高度重視。隱身技術(shù)(又稱為目標(biāo)特征信號(hào)控制技術(shù))是通過控制武器系統(tǒng)的信號(hào)特征,使其難以被發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和跟蹤打擊的技術(shù)。它是針對探測技術(shù)而言的。其主要包括雷達(dá)隱身、紅外隱身、聲隱身以及視頻隱身等。
由于在未來戰(zhàn)爭中,雷達(dá)仍將是探測目標(biāo)的最可靠手段,因此隱身技術(shù)研究以目標(biāo)的雷達(dá)特征信號(hào)控制為重點(diǎn),同時(shí)展開紅外、聲、視頻等其它特征信號(hào)控制的研究工作,最后向多功能、高性能的隱身方向發(fā)展。本文首先分析隱身技術(shù)的研究現(xiàn)狀,然后介紹國際隱身技術(shù)的應(yīng)用情況,最后預(yù)測隱身技術(shù)和隱身武器將朝著寬頻帶、全方位、全天候和智能化的方向發(fā)展。
1、國際隱身技術(shù)研究現(xiàn)狀分析
(1)雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)控制技術(shù)
雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)控制技術(shù)的核心是降低雷達(dá)散射截面(RCS)。其技術(shù)途徑主要包括外形技術(shù)、雷達(dá)吸材料技術(shù)(RAM技術(shù))和等離子體技術(shù)等,其中外形技術(shù)是通過目標(biāo)的非常規(guī)外形設(shè)計(jì)降低其RCS;而RAM技術(shù)是指利用RAM吸收衰減入射的電磁波,并將其電磁能轉(zhuǎn)換為熱能而耗散掉或使電磁波因干涉而消失的技術(shù);等離子體技術(shù)是一種近幾年才開始發(fā)展的新興隱身手段,它是通過一些技術(shù)途徑在飛行器表面形成等離子體包層,利用等離子體對雷達(dá)波的吸收、耗損作用來達(dá)到減小突防武器系統(tǒng)RCS的目的。
A、低RCS外形技術(shù)
外形技術(shù)是實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)高性能隱身的最直接有效的手段。如導(dǎo)彈彈頭低RCS設(shè)計(jì)時(shí),相同投影面積的光卵形、拱形及球形彈頭的前視后向RCS相差高達(dá)200dB以上,而在對飛行器側(cè)面進(jìn)行低RCS外形設(shè)計(jì)時(shí),外形技術(shù)更是其它技術(shù)無法匹比的。外形技術(shù)的應(yīng)用原則是,在保證導(dǎo)彈總體技術(shù)要求的前提下,將目標(biāo)強(qiáng)散射中心轉(zhuǎn)化為次散射中心,或?qū)?qiáng)散射中心移出受雷達(dá)威脅的主要方位區(qū)域。多棱面外形和融合外形技術(shù)是低RCS外形技術(shù)的兩個(gè)重要方面。前者是將彈體設(shè)計(jì)成多棱面體,使得整個(gè)彈體沿彈身周向只呈現(xiàn)出幾個(gè)有限的窄散射峰值,而在其它寬方位角內(nèi)的RCS則很小。典型的應(yīng)用實(shí)例如美國的F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī);事例外形技術(shù)作為外形技術(shù)的另一重要方面主要包括平面和空間的三維融合,如彈翼平面融合和翼身的三維融合。通過對彈身截面形狀進(jìn)行合理設(shè)計(jì),使其側(cè)向的鏡面散射變?yōu)榕芜吘壚@身,從而可以大大降低飛行器的側(cè)向RCS。其典型應(yīng)用如美國的B-2戰(zhàn)略轟炸機(jī),該機(jī)獨(dú)特的飛翼式全融合結(jié)構(gòu)使它的前向RCS得到大幅度的降低。
B、RAM技術(shù)
RAM的研制和應(yīng)用極大地推動(dòng)隱身事業(yè)的發(fā)展,RAM技術(shù)作為雷達(dá)隱身措施的重要技術(shù)之一,按其功能可分為涂覆型和結(jié)構(gòu)型。結(jié)構(gòu)型RAM通常是將吸收劑分散在特種纖維(如玻璃纖維、石英纖維等)增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料中所形成的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,其典型特點(diǎn)是既能承載同時(shí)又可減小目標(biāo)RCS;而涂覆型RAM是將吸收劑與粘結(jié)劑混合后涂覆于目標(biāo)表面形成吸波涂層。涂覆型RAM以其涂覆方便靈活可調(diào)節(jié)、吸收性能好等優(yōu)點(diǎn)而受到世界許多國家的重視,幾乎所有隱身武器系統(tǒng)上都使用了涂覆型RAM。
隨著未來戰(zhàn)場的日趨惡劣和隱身技術(shù)研究的不斷深化拓廣,F(xiàn)在RAM需要從其吸波性能、帶寬特性、重量、環(huán)境適應(yīng)性等方面進(jìn)行改進(jìn),新的RAM、新的吸波機(jī)理的研制與開發(fā)日益受到世界各國的高度重視,納米材料、手征材料、智能材料、多頻譜RAM等新型RAM的研究已在世界范圍內(nèi)得到展開,并已初見成效。
·納米材料
納米材料是指材料組分的特征尺寸處于納米量級(jí)(1~100nm)的材料,結(jié)構(gòu)獨(dú)特使其具有量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、小尺寸和界面效應(yīng),從而呈現(xiàn)出奇特的電磁、光熱以及化學(xué)等特性,已受到美、德、日本等國的高度重視。目前被稱作“超黑色”納米材料的雷達(dá)吸收波率高達(dá)99%。法國最近研制成一種寬頻微波吸收涂層,其厚度約為8nm,磁導(dǎo)率的實(shí)部與虛部在0.1~18GHz頻率范圍內(nèi)均大于6,與粘接劑復(fù)合而成的RAM的電阻率大于5Ω*cm,在50MHz~50GHz頻率范圍內(nèi)吸波性能較好。
·手性材料
手性是指物體與其鏡像不存在幾何對稱性,而且不能使用任何方法使物體與鏡像相重合。目前的研究表明,手性材料能夠減少入射電磁波的反射并能吸收電磁波。與其它RAM相比,手性材料具有兩個(gè)優(yōu)勢:一是調(diào)整手性參數(shù)比調(diào)節(jié)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率更容易,絕大多數(shù)RAM的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率很難滿足寬頻帶的低反射要求;二是手性材料的頻率敏感性比介電常數(shù)和磁導(dǎo)率小,易于拓寬頻帶。手性材料在實(shí)際應(yīng)用中主要可分為本征手性材料和結(jié)構(gòu)手性材料,前者自身的幾何形狀(如螺旋線等)就使其成為手性物體,后者是通過其各向異性的不同部分與其它部分形成一定角度關(guān)系而產(chǎn)生手性行為使其成為手性材料。由于手性材料的研究尚處于初始階段,還有很多技術(shù)難點(diǎn)有待于突破,因此目前還不能用于實(shí)際中。
·智能材料
智能RAM是一種同時(shí)具備感知功能、信息處理功能、自我指令并對信號(hào)作出最佳響應(yīng)功能的材料系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)。目前這種新興的RAM已在隱身飛行器設(shè)計(jì)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí),它根據(jù)外界環(huán)境變化調(diào)節(jié)自身結(jié)構(gòu)和性能,并對環(huán)境做出最佳響應(yīng)的特點(diǎn),也為RAM的設(shè)計(jì)提供了一種全新的思路。它將使"智能"隱身目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為可能。
·多頻譜RAM
先進(jìn)探測設(shè)備的相繼問世(如俄羅斯的“高王”米波探測雷達(dá),荷蘭的“翁鳥”毫米波雷達(dá)以及先進(jìn)紅外探測雷達(dá)),對目前僅針對厘米波而研制的吸波涂料提出新的挑戰(zhàn)。在不久的將來,RAM領(lǐng)域?qū)⑹羌彰撞、厘米波、毫米波以及紅外、激光等多波段電磁波于一體的多頻譜RAM的天下,只具有單一固定吸波頻段的雷達(dá)吸波材料將會(huì)失去用武之地。這也是吸波材料發(fā)展的總趨勢。涂覆型RAM和結(jié)構(gòu)型RAM兩者結(jié)合使用可望加大武器系統(tǒng)的隱身效果,拓寬吸波頻帶。如美國的F-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)和法國的阿帕奇隱身巡航導(dǎo)彈的彈體,通過將用來吸收高頻波的涂覆型RAM涂于用來吸收低頻波的結(jié)構(gòu)型RAM的表面而使得吸波頻帶得以拓展。
C、等離子體技術(shù)
等離子體技術(shù)作為一種目標(biāo)雷達(dá)特征信號(hào)控制的新興技術(shù),其核心是等離子體的生成與適度應(yīng)用。所謂等離子體就是氣體在某種外在因素(如高超音速飛行器的激波;核爆炸、噴氣式飛機(jī)的射流;放射性同位素的射線等)的激發(fā)下,電離生成數(shù)密度近似相等的自由電子、正離子和少量負(fù)離子而形成的第四態(tài)物質(zhì)。理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,等離子體對雷達(dá)波具有十分顯著的吸收、耗散效果,受到隱身武器設(shè)計(jì)師們的極大關(guān)注。美、俄兩國早在60年代就已開始注意到飛行器周圍激波產(chǎn)生的等離子體所起的作用,并通過風(fēng)洞試驗(yàn)做過一些探索性研究。研究發(fā)現(xiàn),飛行器表面的等離子體包層的電子密度對飛行速度的大小十分敏感。當(dāng)飛行速度在某一范圍內(nèi)時(shí),RCS最小,而當(dāng)速度進(jìn)一步增大時(shí),RCS則迅速增大。研究還發(fā)現(xiàn),雷達(dá)波的能否進(jìn)入包層、在何處發(fā)生反射及其吸收頻段等都取決于包層內(nèi)的電子分布與密度。最后得出的結(jié)論是,實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)等離子體隱身的關(guān)鍵在于如何對飛行器等武器系統(tǒng)的等離子體包層的電子密度進(jìn)行控制。
隨著研究的不斷深入以及大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累,目前已獲得兩種典型的能有效地產(chǎn)生等離子體包層的方法:一是應(yīng)用等離子體發(fā)生器;二是在飛行器的特定部位涂適量的放射性同位素(如P210O、C242m等)。前一種方法的優(yōu)點(diǎn)是武器結(jié)構(gòu)不用改變,使用方便且隱身效果很好,缺點(diǎn)是等離子體發(fā)生器安裝部位的隱身化很成問題,而且發(fā)生器的電源功率大小受到限制。后一種的技術(shù)難點(diǎn)是放射性同位素輻射劑量的難控制性。劑量過小,則由它所產(chǎn)生的α射線不能產(chǎn)生密度和厚度足量的電子;劑量過大,則會(huì)由于雷達(dá)波未到達(dá)飛行器表面時(shí)就在包層中具有臨界電子密度的位置反射回去。
等離子體技術(shù)作為一種全新的隱身技術(shù),在其初始研究發(fā)展階段盡管存在著各種困難與難點(diǎn),但由于它的不涉及飛行器本身的空氣動(dòng)力特性、可隱身性以及實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)廉性,尤其是對于現(xiàn)役武器系統(tǒng)的易隱身改造化等一系列優(yōu)點(diǎn),使得它得到世界很多國家的高度重視。據(jù)報(bào)道,俄羅斯在等離子體雷達(dá)隱身技術(shù)方面領(lǐng)先于美國,他們已經(jīng)研制出兩代等離子體設(shè)備,目前正在研制第三代。他們還準(zhǔn)備對前兩代進(jìn)行對外開放出口化。其它國家也逐漸開始涉足這方面的研究和應(yīng)用工作。
(2)紅外特征信號(hào)控制技術(shù)
紅外隱身技術(shù)是隱身技術(shù)的重要內(nèi)容之一。隨著紅外探測技術(shù),尤其是紅外成像技術(shù)的飛速發(fā)展,使得各種具有高探測精度、高分辨率的紅外探測和遙感設(shè)備不斷涌現(xiàn)出來,常規(guī)的紅外對抗措施越來越不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要,尋求發(fā)展新的先進(jìn)有效的紅外隱身技術(shù)已成為提高作戰(zhàn)武器系統(tǒng)生存和突防能力的當(dāng)務(wù)之急。
武器系統(tǒng)的紅外特性信號(hào)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管、武器系統(tǒng)表面及其相關(guān)設(shè)備的紅外輻射產(chǎn)生的。紅外探測系統(tǒng)通過探測目標(biāo)與其所處背景之間的溫差而探測和跟蹤目標(biāo),其中尤以探測、跟蹤目標(biāo)尾噴管的紅外輻射為主,其次是武器系統(tǒng)表面由于氣動(dòng)加熱、陽光輻射或地球輻射的反射作用引起的紅外輻射。因此,紅外隱身技術(shù)研究的重點(diǎn)是尾噴管的紅外特征信號(hào)抑制。主要途徑有非常規(guī)噴管外形技術(shù)、隔熱與屏蔽技術(shù)、混合/冷卻技術(shù)、改變?nèi)紵Ч。例如,美國的F-22戰(zhàn)斗機(jī)通過矢量可調(diào)管壁來降低其二元矢量噴管所產(chǎn)生的紅外輻射;“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)使其紅外輻射得到大幅度抑制;“科曼奇”RAH-66隱身直升機(jī)的一體化條帶式外抑制器則采用波瓣混合并結(jié)合大寬高比二元噴管等技術(shù)研制而成。F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)上采用固定式的二元大寬高比噴管,等等。此外,通過結(jié)合使用吸熱、紅外迷彩材料來控制第二類紅外信號(hào)可使武器系統(tǒng)的紅外特征信號(hào)得到很好的抑制。
(3)聲特征信號(hào)控制技術(shù)
新一代隱身武器應(yīng)具有低聲特征信號(hào)的隱身特點(diǎn),以用來對抗性能和種類日趨完善的防御探測系統(tǒng)。飛行器作為主要武器系統(tǒng)之一,它的噪聲主要由螺旋槳/旋翼的旋轉(zhuǎn)和渦流噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣、排氣、燃燒的噪聲、機(jī)體空氣動(dòng)力尾流噪聲、渦流噪聲等聲源組成。用于抑制可探測噪聲級(jí)的常用聲響特征信號(hào)減縮方法有:降低噪聲級(jí)和改變噪聲特性。具體是指降低聲響頻率范圍內(nèi)的聲功率;修改噪聲的頻譜特性(幅值和頻率)以增加噪聲通過大氣、大氣-水界面和海里時(shí)的噪聲衰減;對噪聲采取遮擋和吸收措施。
(4)視頻特征信號(hào)控制技術(shù)
隨著隱身技術(shù)研究的不斷深化和現(xiàn)代戰(zhàn)爭對武器提出的全天候作戰(zhàn)要求,以往不是很重要的視頻隱身也已提到日程上來,并日益得到重視。采用雷達(dá)隱身技術(shù)的美國F-117戰(zhàn)斗轟炸機(jī)黑夜隱身性能好,但在白天,用肉眼/光學(xué)儀器就能看到這種以天空為背景的黑色飛機(jī),而勿需雷達(dá)就能瞄準(zhǔn)。為此,美國等發(fā)達(dá)國家極其重視視頻隱身技術(shù)的研究,目前正在大力開展特殊照明系統(tǒng)、適宜的涂色、奇異的蒙皮、電致變色材料和煙幕偽裝等視頻隱身技術(shù)的研究工作。
(5)其它目標(biāo)特征信號(hào)控制技術(shù)
隨著探測技術(shù)研究的不斷深入、全面多樣化,目標(biāo)的其它特征信號(hào)(如磁信號(hào)等)的控制也應(yīng)相應(yīng)受到人們的重視。如艦艇等為避免磁性水雷和魚雷等威脅武器的攻擊,須高度重視利用低磁性材料(如玻璃鋼/碳纖維復(fù)合材料等)來建造艦艇等的外殼和艦面設(shè)備(如塔臺(tái)、桅桿等);采用消磁設(shè)備等技術(shù)來對艙體進(jìn)行消磁處理,以此實(shí)現(xiàn)磁隱身。還有武器裝備的紫外、電磁輻射信號(hào)等的控制也應(yīng)隨著隱身技術(shù)發(fā)展的步伐和時(shí)間的推移得到重視,因?yàn)槲淦飨到y(tǒng)的任何一種特征信號(hào)的被探測和跟蹤都有可能使它至少不能順利快速地完成其作戰(zhàn)任務(wù)。
為了使作戰(zhàn)武器能夠安全地通過探測系統(tǒng)的控制區(qū)域,成功地完成其作戰(zhàn)任務(wù),隱身技術(shù)應(yīng)與電子對抗、地形匹配(如隱身飛行器的超低空飛行等)等其它先進(jìn)有效技術(shù)緊密結(jié)合在一起。
2、國際隱身技術(shù)應(yīng)用情況
隱身技術(shù)自從問世以來,在戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈和艦船等主要作戰(zhàn)武器系統(tǒng)上的應(yīng)用都得到較大的發(fā)展。在海灣戰(zhàn)爭中F-117A隱身戰(zhàn)斗攻擊機(jī)的出色表現(xiàn)和令人吃驚的戰(zhàn)果(大約執(zhí)行了1270架次空襲任務(wù),卻摧毀了巴格達(dá)的95%目標(biāo),而自己無一傷亡)啟發(fā)和刺激下,隱身技術(shù)更進(jìn)一步地受到世界各軍事強(qiáng)國的重視。短短幾年的時(shí)間,隱身技術(shù)的研究及其應(yīng)用又獲得了突破性進(jìn)展。橫觀各國經(jīng)濟(jì)財(cái)力、軍事力量和技術(shù)發(fā)展水平,世界各大軍事強(qiáng)國已經(jīng)擁有不同隱身程度和不同數(shù)量的隱身武器。近幾年內(nèi),隨著隱身技術(shù)研究和應(yīng)用的進(jìn)一步深入和拓展,它的應(yīng)用范圍又得到很大擴(kuò)展,已波及到水雷、機(jī)車、工事、戰(zhàn)車、大炮等領(lǐng)域。
(1)美國隱身武器的應(yīng)用情況
美國在隱身理論、設(shè)計(jì)技術(shù)、材料技術(shù)、測試技術(shù)以及應(yīng)用方面等都處于世界領(lǐng)先地位。在隱身事業(yè)的新時(shí)期中,該國除了注重開展隱身機(jī)理的深入和拓廣研究外,還更注重隱身技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)研究方面,尤其是隱身戰(zhàn)斗機(jī)、隱身導(dǎo)彈、隱身潛艇、和穩(wěn)身坦克等主要武器。
B-2隱身轟炸機(jī)作為世界上最先進(jìn)的、一種具備全球作戰(zhàn)能力的武器,自1995年試飛圓滿結(jié)束以后,已于1997年4月1日被美國空軍投入使用。據(jù)預(yù)測,到2000年將有21架B-2飛機(jī)進(jìn)入服役狀態(tài)。到那時(shí),這些飛機(jī)都將被改造成同時(shí)具備防御及攻擊航空電子設(shè)備和用于合成孔徑雷達(dá)的額外操作方式的30型。
近幾年大力開展的隱身無人機(jī)研究也已初見成效。據(jù)報(bào)道,美空軍正在研討一種雷達(dá)探測不到的無人駕駛轟炸機(jī),作為2020年任務(wù)規(guī)劃中的一種方案,該機(jī)尺寸不到F-117隱身戰(zhàn)機(jī)的一半!昂谛恰彪[身無人機(jī)作為高空續(xù)航航空偵察/監(jiān)視飛行器,以其獨(dú)特的高氣動(dòng)性能、低RCS優(yōu)化外形(其機(jī)身平面圖形為細(xì)長管形),使得它可以在敵方高達(dá)13.7公里的領(lǐng)空完成長達(dá)8小時(shí)甚至更長時(shí)間的偵察任務(wù)而不被發(fā)現(xiàn);美國海軍目前正在研制一種高性能無人作戰(zhàn)航空飛行器(UCAV),這種能從小型水面戰(zhàn)艦上和載有彈道導(dǎo)彈的潛艇上發(fā)射的航空器預(yù)計(jì)到2030年能主宰作戰(zhàn)空間;他們還在研制集攻擊、偵察和電子戰(zhàn)于一體的多用途無人航空飛行器“打擊星”2025,其傳感器艙設(shè)備重量只有"黑星"無人機(jī)的一半。
正在試驗(yàn)的“洋薊”先進(jìn)隱身飛機(jī)樣機(jī),其后緣由排列的多面體尖錐構(gòu)成,隱身效果極佳,難以被工作在任何波段的雷達(dá)探測到;正在研制的新型隱身戰(zhàn)斗機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)(X-36);正在研制“攻擊星”2025系列多用途隱身無人機(jī),它綜合了F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)和“黑星”隱身無人機(jī)的許多性能,能同時(shí)完成偵察、攻擊和電子戰(zhàn)任務(wù);開展聯(lián)合攻擊機(jī)(JSF)研究,旨在研制多用途隱身戰(zhàn)斗機(jī);研究一種能飛進(jìn)外層空間的名為“有人駕駛的橫波大氣層飛行器”,這種隱身大空飛機(jī)能在幾小時(shí)內(nèi)將炸彈投入到地球的另一側(cè),可用于攻擊敵方衛(wèi)星;等等。
(2)俄羅斯的隱身武器
俄羅斯在隱身理論、材料技術(shù)和測試技術(shù)等方面也已取得很大進(jìn)展。雖然大型多用途戰(zhàn)斗戰(zhàn)斗機(jī)(MFI)-1.42隱身戰(zhàn)斗機(jī)研制計(jì)劃被取消,但它綜合雷達(dá)、紅外和視頻的低可探測性(性能與F-22相當(dāng))技術(shù)可用于其它隱身飛行器的研制中;S-37(或S-32)新型戰(zhàn)斗機(jī)試飛成功,其獨(dú)特的前掠機(jī)翼格外引人注目;作為第五代戰(zhàn)斗機(jī)的輕型多用途戰(zhàn)斗機(jī)LFI已列入研制計(jì)劃;米格-29的發(fā)展型戰(zhàn)斗機(jī)--米格-35自處于研制階段。在艦船隱身研制方面,作為核動(dòng)力導(dǎo)彈隱身巡洋艦的"基洛夫"號(hào)目前已投入實(shí)際應(yīng)用,并已經(jīng)研制出“無畏”級(jí)隱身護(hù)衛(wèi)艦。
(3)其它國家的隱身事業(yè)發(fā)展情況
英國在隱身理論研究、材料技術(shù)和測試技術(shù)等方面也有較大成效。他們在實(shí)施“高靈敏低可觀測計(jì)劃(HALO)”的基礎(chǔ)上,又制定出研制第三代隱身攻擊機(jī)的秘密計(jì)劃,目前正在檢驗(yàn)該機(jī)的均衡隱身技術(shù),其試飛樣機(jī)于2000年以前可望產(chǎn)出。在隱身導(dǎo)彈研究方面有“風(fēng)暴前兆”(StormShadow)巡航導(dǎo)彈,“海鷹”隱身導(dǎo)彈等;正計(jì)劃研制具有一定隱身性能的裝甲戰(zhàn)車;研制出“靈巧”隱身擴(kuò)衛(wèi)艦、“美洲獅”隱身導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦;他們研究出隱身教練水雷、隱身軍艦、隱身戰(zhàn)車等。
法國在隱身理論、材料技術(shù)、設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用方面效果顯著。正在研制類似于美國F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī)的試驗(yàn)樣機(jī);成功地研究出高性能隱身巡航導(dǎo)彈“阿帕奇”及其后續(xù)型號(hào)“阿帕奇”C型多用途隱身導(dǎo)彈;目前已開始研究下一代隱身高超音速攻擊導(dǎo)彈,可望在2010年前后服役;隱身艦艇有“拉斐特”護(hù)衛(wèi)艦、“費(fèi)耶特”、“絮庫大”軍艦、“戴高樂”核動(dòng)力航母,隱身裝甲車有“電動(dòng)車輪”等。
德國的“螢火蟲”隱身飛機(jī)計(jì)劃正在進(jìn)行,預(yù)計(jì)其隱身性能比美國的F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)還好?梢娖潆[身事業(yè)也有相當(dāng)發(fā)展。他們除獨(dú)立研制LA-2000隱身對地攻擊機(jī)、AT-2000隱身戰(zhàn)斗/教練機(jī)等隱身飛機(jī)外,還與法、瑞、韓等國合作研制隱身導(dǎo)彈,如模塊化“阿帕奇”、“獨(dú)眼巨人”等。該國在隱身艦艇研制方面也很有成效,如已研制成功“索力蘭頓堡”級(jí)護(hù)衛(wèi)艦、“黑豹”隱身攻擊艦艇等。
日本在隱身武器研究方面也已步入世界先進(jìn)行列。目前已研制成ASM系列隱身反艦導(dǎo)彈和FS-X隱身戰(zhàn)斗機(jī)的原型機(jī);下一代隱身戰(zhàn)斗機(jī)FI-X的初步研究方案正在籌劃之中;“阿武隈”級(jí)護(hù)衛(wèi)隱身艦艇等已投入使用。該國在隱身材料研制方面更有其獨(dú)到之處。
印度目前正應(yīng)用隱身涂料大力開展現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)的改制工作。他們還努力研制新型隱身飛行器,據(jù)報(bào)導(dǎo),一項(xiàng)耗資23億美元的隱身武器研制計(jì)劃業(yè)已處于運(yùn)作之中。
臺(tái)灣地區(qū)在隱身材料研制方面也略有效果,并努力將用于艦艇的隱身改造中。另外他們除了竭力外購隱身武器外,還試圖自己進(jìn)行研制。
此外,瑞典、挪威、丹麥、意大利、南非等國的隱身武器研制也較有成效,不同程度的隱身武器也逐漸出現(xiàn)。
三、國際陸軍隱身技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
目前,國際陸軍正積極進(jìn)行多波段兼容隱身材料技術(shù)和隱身結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究,這兩者代表了今后陸軍隱身技術(shù)的主要發(fā)展方向。
1、多波段隱身材料技術(shù)
國際多波段隱身材料技術(shù)的研究熱點(diǎn)是能防可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和毫米波的四段兼容隱身材料技術(shù)以及紅外、激光兼容隱身材料技術(shù)。
(1)四段兼容隱身材料技術(shù)
坦克等目標(biāo)在戰(zhàn)場上可能同時(shí)面臨可見光、紅外、激光和雷達(dá)等多波段偵察觀瞄儀器的威脅,因此,對抗單一頻帶的隱身材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,能夠?qū)苟喾N儀器探測的多波段兼容隱身材料才是兵器綜合隱身的需要,也是隱身技術(shù)發(fā)展的重要方向。目前,美、德和瑞典等國正在積極研制多波段隱身材料,其研制水平已達(dá)到可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四段兼容。如瑞典巴拉庫達(dá)公司在最近研究開發(fā)的多波段超輕型偽裝網(wǎng)(BMX-ULCAS)就具有防光學(xué)、防近紅外、防中遠(yuǎn)紅外、防雷達(dá)偵察的性能。該偽裝網(wǎng)由高強(qiáng)度基網(wǎng)材料加多波段吸收材料制成,而且在設(shè)計(jì)思想上突破了以往各種偽裝網(wǎng)的理論依據(jù),采用新型吸收原理和雙面料單層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不但重量非常輕,而且架設(shè)方便,是目前世界上最具開拓性的先進(jìn)偽裝網(wǎng)。
德國已取得專利權(quán)的多波段隱身材料是將半導(dǎo)體材料摻入熱紅外、微波、毫米波透明漆、塑料、合成樹脂等粘合劑中的一種涂料。其可見光顏色及亮度取決于半導(dǎo)體材料和表面粗糙度。恰當(dāng)?shù)剡x擇半導(dǎo)體材料的特性參數(shù),可以使該涂料具有可見光及近紅外波段的低反射率、熱紅外波段低發(fā)射率、微波和毫米波高吸收率特性。因此,這種多頻譜隱身涂料能同時(shí)減小坦克等目標(biāo)被可見光、近紅外光、熱紅外光和雷達(dá)波探測器發(fā)現(xiàn)的距離和概率。
美國目前已在多波段隱身涂料技術(shù)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。1998年2月,美國國防部防務(wù)貿(mào)易控制辦公室做出一項(xiàng)決定:一種供軍用車輛使用的革命性涂料技術(shù)被指定為關(guān)鍵軍用技術(shù),未經(jīng)國防部批準(zhǔn)不準(zhǔn)出口。美國Hickory公司開發(fā)的這種隱身涂料的主要技術(shù)特征是,這種可吸收射頻、雷達(dá)微波、毫米波的復(fù)合涂料,其成分中含有帶金屬覆層的微球。微球直徑為5~75微米,可均勻承受280千克/平方厘米的壓強(qiáng)。微球吸收能量的頻率由其直徑及金屬膜的類型與厚度來確定,吸收射頻能量的范圍從1吉到100吉赫茲以上,在100兆~10吉赫茲頻段的屏蔽衰減為60分貝。微球可以像色素一樣加進(jìn)溶劑基或水基的樹脂系統(tǒng)中(如聚氨基甲酸乙酯及其混合物、環(huán)氧化物、丙烯酸化合物及硅化物),涂到被保護(hù)裝置上之后,最終形成的涂層僅使裝備的厚度增加幾個(gè)毫微米。這種微球涂料技術(shù)的另一大特點(diǎn)是適用于任何材料和任何結(jié)構(gòu)。例如,Hickory公司已用尼龍手套、泡沫材料及膠片進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)取得了預(yù)期效果。Hickory公司現(xiàn)能夠提供采用不同配方的多種微球浸透涂料,而且能夠針對包括電磁干擾、雷達(dá)吸收、紅外吸收在內(nèi)的不同用途來制作所需的微球。此外,該微球涂料還具有價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),每平方米涂料重240克,價(jià)格僅為10~20美元。
(2)紅外、激光兼容隱身材料技術(shù)
熱紅外隱身要求表面反射率要高,而10.6微米激光隱身要求盡可能低的反射率。兩者所處的波段范圍相同,因此兩者嚴(yán)重對立。由于紅外探測和激光測距等對坦克的威脅都很大,故兩者協(xié)調(diào)很重要。而且,采用多頻譜隱身材料是無法協(xié)調(diào)此矛盾的。通常是在涂紅外隱身涂料或多波段兼容隱身涂料的基礎(chǔ)上對激光反射采取一些補(bǔ)救措施。一是采用對抗激光的方法,如發(fā)射煙幕彈等。二是犧牲局部范圍的紅外隱身,具體說就是使涂料在10.6微米附近出現(xiàn)較窄的低反射率帶,而其它波段均為低輻射,以此來達(dá)到對激光的隱身,同時(shí)又要對紅外隱身的影響不大。這一方法要求低反射帶盡可能窄,因而也成了該方法的難點(diǎn)。
2、隱身結(jié)構(gòu)技術(shù)
隱身結(jié)構(gòu)技術(shù)是提高陸軍武器隱身性能的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù),是目前國際隱身技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向,其主要技術(shù)措施有以下幾點(diǎn):減小坦克的外形尺寸,降低車高和炮塔尺寸,以減小暴露給敵人的目標(biāo)面積,縮小被敵人探測器發(fā)現(xiàn)的距離。如美國的M60主戰(zhàn)坦克車高為3.257米,而M1主戰(zhàn)坦克的車高則降為2.438米。前蘇聯(lián)的主戰(zhàn)坦克從T-72開始采用自動(dòng)裝彈機(jī)后,車高也明顯降低。由于傳統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)炮塔體積較大且位置較高,坦克被擊中時(shí),炮塔被擊中的概率高達(dá)60%以上,故各國發(fā)展的新一代坦克開始考慮采用無炮塔結(jié)構(gòu)。據(jù)說,采用頂置式火炮的坦克,其車體以上部分的投影面積比傳統(tǒng)的炮塔坦克減少一半以上。
但是,在坦克傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式下,要想使主戰(zhàn)坦克的尺寸有較大幅度縮小是不可能的。只有突破坦克的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式,提出新的總體方案,才可能解決問題。如美國首先提出了先進(jìn)整體式推進(jìn)系統(tǒng)的研制規(guī)劃。這種推進(jìn)系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和其它輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制成為一個(gè)整體,同時(shí)又滿足原有推進(jìn)系統(tǒng)的各種要求。經(jīng)預(yù)測,采用該推進(jìn)系統(tǒng)的主戰(zhàn)坦克與采用普通推進(jìn)系統(tǒng)的主戰(zhàn)坦克相比,車長將縮短1.5米以上,重量下降約4~5噸?梢姡⌒突翘箍说囊粋(gè)發(fā)展方向,也是隱身技術(shù)綜合的需要。
合理布置坦克發(fā)動(dòng)機(jī)排煙口,或?qū)ε艧煹肋M(jìn)行冷卻,降低排氣溫度,或在坦克行動(dòng)部分外側(cè)掛裝裙板,以減少坦克的熱點(diǎn)數(shù)量及熱輻射強(qiáng)度,從而降低坦克的紅外特征。例如,英國GKN防務(wù)系統(tǒng)公司設(shè)計(jì)的武士2000裝甲戰(zhàn)車,其廢氣排放系統(tǒng)與大多數(shù)中型裝甲戰(zhàn)車的不同,它是將排氣口設(shè)在車輛尾部,而且裝有消音器,熾熱的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣在進(jìn)入消音器之前,先被吸入的外界涼空氣冷卻,而后,才經(jīng)消音器排出車外。武士2000減小車輛熱信號(hào)特征及音頻特征的另一項(xiàng)措施是給發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙風(fēng)扇冷卻機(jī)組。另外,為減少行駛噪音,車輛采用了德國迪爾公司的新型雙銷履帶,這種履帶能夠大大減小車輛的行駛噪音,特別是在鋪砌路面上減噪效果明顯。
四、隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑
1、等離子體隱身技術(shù)
當(dāng)今,新型隱身兵器不斷問世,新的隱身機(jī)理相繼出現(xiàn),等離子體隱身技術(shù)的開發(fā)就是一個(gè)典型例子。1999年5月,俄羅斯科學(xué)家稱,一種等離子體發(fā)生器已經(jīng)安裝在一架米格噴氣戰(zhàn)斗機(jī)上。這表明等離子體隱身技術(shù)正向著實(shí)用化方向發(fā)展。
(1)等離子體隱身技術(shù)的基本概念
等離子體是尺度大于德拜(De-bye,電偶極矩單位)長度的宏觀中性電離氣體,其運(yùn)動(dòng)主要受電磁力的支配,并表現(xiàn)出顯著的集體行為。它是繼物質(zhì)存在的固體、液體、氣體三種形態(tài)之后出現(xiàn)的第四態(tài)物質(zhì)。在軍事上,核爆炸,放射性同位素的射線,高超音速飛行器的激波,燃料中摻有銫、鉀、鈉等易電離成分的火箭和噴氣式飛機(jī)的射流,都可以形成弱電離等離子體。
等離子體隱身技術(shù)是指利用等離子體回避探測系統(tǒng)的一種技術(shù)。目前產(chǎn)生隱身等離子體的方法主要有兩種:一種是利用等離子體發(fā)生器產(chǎn)生等離子體,即在低溫下,通過電源以高頻和高壓的形式提供的高能量產(chǎn)生間隙放電、沿面放電等形式,將氣體介質(zhì)激活、電離形成等離子體;另一種是在兵器特定部位(如強(qiáng)散射區(qū))涂一層放射性同位素,它的輻射劑量應(yīng)確保它的α射線電離空氣所產(chǎn)生的等離子體包層具有足夠的電子密度和厚度,以確保對雷達(dá)波有最強(qiáng)的吸收。與前者相比,后者比較昂貴且維護(hù)困難。等離子體按其熱容量大小可分為能等離子體、熱等離子體和低溫等離子體,目前,國際主要應(yīng)用低溫等離子體。
兵器實(shí)現(xiàn)等離子體隱身的基本原理是:利用等離子體發(fā)生器、發(fā)生片或放射性同位素在兵器表面形成一層等離子云,設(shè)計(jì)等離子的特征參數(shù)(能量、電離度、振蕩頻率和碰撞頻率等)滿足特定要求,使照射到等離子云上的雷達(dá)波一部分被吸收,一部分改變傳播方向,因而返回到雷達(dá)接收機(jī)的能量很少,使敵方難以探測,達(dá)到隱身的目的;還能通過改變反射信號(hào)的頻率,使敵雷達(dá)測出錯(cuò)誤的飛機(jī)位置和速度數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)隱身。據(jù)報(bào)道,采用該技術(shù)的飛行器被敵方發(fā)現(xiàn)的概率可降低99%。
(2)等離子體隱身技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
等離子體隱身技術(shù)與已廣泛應(yīng)用的外形和材料隱身技術(shù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn):吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好、使用簡便、使用時(shí)間長、價(jià)格便宜;無須改變飛機(jī)的外形設(shè)計(jì),不影響飛行器的飛行性能;由于沒有吸波材料和涂層,大大降低了維護(hù)費(fèi)用。此外,俄羅斯進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)表明,利用等離子體隱身技術(shù)還可以減少飛行器飛行阻力30%以上。
但是,利用等離子體技術(shù)實(shí)現(xiàn)兵器隱身也存在著相當(dāng)?shù)碾y度和問題。這是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程,包括大氣等離子體技術(shù)、電磁理論與工程、空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械與電氣工程等學(xué)科,研究此項(xiàng)技術(shù)必須首先做好各學(xué)科之間的交叉、配合的研究。存在的主要問題是:兵器安裝等離于體發(fā)生器的部位無法隱身,所需電源功率很高,設(shè)備龐大。因此,在滿足對等離子體包層厚度的要求下,必須降低等離子體發(fā)生器的電源功率和減少設(shè)備體積。
(3)發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景
自60年代以來,美國、前蘇聯(lián)等軍事強(qiáng)國就開始研究等離子體吸收電磁波的性能。80年代初,前蘇聯(lián)最早開始進(jìn)行等離子體實(shí)驗(yàn),研究的重點(diǎn)是等離子體在高空超音速飛行器上的潛在應(yīng)用;90年代初,美國休斯實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的一項(xiàng)為期兩年、投資65萬美元的實(shí)驗(yàn)表明,應(yīng)用等離子體技術(shù),可使一個(gè)13厘米長的微波反射器的雷達(dá)截面能夠在4-14吉赫茲頻率范圍內(nèi)平均降低20分貝,即雷達(dá)獲取回波的信號(hào)強(qiáng)度減小到原來的1%。1997年,美國海軍委托田納西大學(xué)等單位發(fā)展等離子體隱身天線。其機(jī)理是;將等離子體放電管作為天線元件,當(dāng)放電管通電時(shí)就成為導(dǎo)體,能發(fā)射和接收無線電信號(hào);當(dāng)斷電時(shí)便成為絕緣體,基本不反射敵探測信號(hào)。初步的演示已顯示了這種天線的發(fā)射接收功能和隱身特性。
近年來,等離子體隱身技術(shù)在俄羅斯取得了突破性進(jìn)展,其研究領(lǐng)先于美國。據(jù)報(bào)道,去年早些時(shí)候,俄羅斯克爾德什研究中心開發(fā)出第一代和第二代等離子體發(fā)生器,并在飛機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn),獲得了成功。第一代產(chǎn)品是等離子體發(fā)生片,其厚度為0.5-0.7毫米,電壓為幾千伏,電流為零點(diǎn)幾毫安,將該發(fā)生片貼在飛行器的強(qiáng)散射部位,電離空氣即可產(chǎn)生等離子體。第二代產(chǎn)品是等離子體發(fā)生器,在等離子體發(fā)生器中加入易電離的氣體,經(jīng)過“脈沖電暈”,氣體由高溫轉(zhuǎn)為低溫,即可產(chǎn)生等離子體。第二代產(chǎn)品的重量不到100公斤,已經(jīng)全面進(jìn)行了地面和飛行試驗(yàn),它不僅能減弱雷達(dá)反射信號(hào),還能通過改變反射信號(hào)的頻率以實(shí)現(xiàn)隱身。目前,克爾德什研究中心正在應(yīng)用新的物理知識(shí)研制效果更好的第三代產(chǎn)品,據(jù)預(yù)測,第三代產(chǎn)品可能利用飛行器周圍的靜電能量來減小飛行器的雷達(dá)截面。
俄羅斯未來的1.42隱身戰(zhàn)斗機(jī)樣機(jī)并沒有像美國那樣的隱身外形設(shè)計(jì),其隱身能力是利用他們稱之為“自己開發(fā)的減少雷達(dá)特征的方法”來實(shí)現(xiàn)的,這很可能包括等離子體隱身技術(shù)。由于等離子體隱身技術(shù)已受到世界軍事強(qiáng)國的關(guān)注,因此它將可能具有廣闊的應(yīng)用前景。
2、實(shí)現(xiàn)有源隱身的技術(shù)途徑
有源隱身技術(shù)又稱主動(dòng)隱身技術(shù),是指利用有源手段使武器裝備規(guī)避聲、光、電、熱等探測設(shè)備探測的一種技術(shù)。
目前人們所說的隱身技術(shù)通常是指無源(被動(dòng))隱身技術(shù),即通過對武器裝備的外形、結(jié)構(gòu)進(jìn)行巧妙設(shè)計(jì)和采用吸波、透波材料等一系列措施,盡量減少對電波、紅外波、聲波、可見光等能量的反射或輻射,從而降低其信號(hào)特征,實(shí)現(xiàn)隱身。近二十多年來,無源隱身技術(shù)盡管發(fā)展迅速,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,但也存在許多弊端。如,隱身外形設(shè)計(jì)在一定程度上對飛行器的氣動(dòng)性能和彈藥的裝載量都有不利影響;吸波涂層使飛行器的重量增加,也不利于提高飛行速度和機(jī)動(dòng)性。
在這種情況下,近年來有源隱身技術(shù)越來越受到專家們的青睞。相對無源隱身來說,有源隱身效果更好,成本更低。其實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)途徑有:
(1)電子欺騙和干擾利用干擾機(jī)可使作戰(zhàn)飛機(jī)的生存能力提高40%以上,主要措施有:用先進(jìn)計(jì)算機(jī)鑒別戰(zhàn)斗機(jī)可能遭到威脅的雷達(dá)工作頻率,用這種頻率發(fā)射脈沖,使敵方雷達(dá)屏幕上出現(xiàn)虛假信號(hào);在兵器上安裝干擾機(jī),不斷發(fā)射干擾信號(hào);采用先進(jìn)的誘餌系統(tǒng),這種誘餌能辨認(rèn)敵方雷達(dá)或紅外探測信號(hào),并能快速產(chǎn)生對抗信號(hào),使敵方誤認(rèn)為誘餌是真目標(biāo)。美軍十分重視在戰(zhàn)斗機(jī)上加裝干擾機(jī),大部分戰(zhàn)斗機(jī)(包括F-15、F-16、F/A-18等)都裝有干擾機(jī)。正在研制的聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)(JSF)和F-22都將加裝小型誘餌系統(tǒng)。美國正在研究一種新型誘餌,它能發(fā)射甚高頻(VHF)、特高頻(UHF)和微波信號(hào),可以模仿隱身飛機(jī)目標(biāo)。
。2)使用低截獲概率雷達(dá)在保證完成任務(wù)的情況下,盡量減少機(jī)載電子設(shè)備電磁信號(hào)被截獲的機(jī)會(huì),如自動(dòng)管理發(fā)射功率,雷達(dá)一旦捕獲到目標(biāo),立即自動(dòng)將輻射能量降低到跟蹤目標(biāo)所需能量的最小值;在時(shí)間、空間和頻譜方面控制雷達(dá)的發(fā)射,并快速改變其發(fā)射頻率等。美國B-2、F-22等隱身飛機(jī)都裝有低截獲概率雷達(dá)。
(3)采取有源對消法采用相干手段使目標(biāo)散射場和人為引入的輻射場在敵方雷達(dá)探測方向相干對消,使敵方雷達(dá)接收機(jī)始終位于合成方向圖的零點(diǎn),從而抑制雷達(dá)對目標(biāo)反射波的接收。美國的B-2隱身轟擊機(jī)所載的ZSR-63電子戰(zhàn)設(shè)備就是一種有源對消系統(tǒng),它主動(dòng)發(fā)射電磁波來消除照射在其機(jī)體上的雷達(dá)能量。
。4)采用特殊照明系統(tǒng)和電致變色材料。美國防部預(yù)測,在未來15年內(nèi),有源(主動(dòng))射頻隱身技術(shù)可能取代降低雷達(dá)特征信號(hào)技術(shù);到2015年,武器系統(tǒng)將裝備“一體化欺騙裝備”。美國計(jì)劃在2025年采用有源技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星隱身(即衛(wèi)星偽裝)。偽裝衛(wèi)星將采用納米智能薄膜(RobotFilms),這種薄膜能夠檢測照射在衛(wèi)星上的能量,并能改變自身的結(jié)構(gòu)以吸收這部分能量,使衛(wèi)星不易被發(fā)現(xiàn)。
3、視頻隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑
視頻隱身技術(shù),又稱可見光隱身技術(shù),是使武器裝備不易被人的眼睛或可見光探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)的一種技術(shù)。目前,國際一些國家在繼續(xù)發(fā)展雷達(dá)和紅外隱身技術(shù)的同時(shí),亦在積極探索視頻隱身技術(shù)新途徑。
八十年代以來,國際雷達(dá)隱身技術(shù)已發(fā)展到很高的水平,紅外隱身技術(shù)也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展,使相關(guān)武器裝備的生存能力顯著提高。但是,僅采用雷達(dá)和紅外隱身技術(shù)還不能使武器裝備具備全天時(shí)和全頻譜的隱身能力。如美國采用雷達(dá)隱身技術(shù)的F-117戰(zhàn)斗轟炸機(jī),夜戰(zhàn)時(shí)能避開敵方雷達(dá)的探測,但在白天,這種以天空為背景的黑色飛行物卻逃不過肉眼或光學(xué)設(shè)備的觀察。隨著可見光技術(shù)偵察手段的不斷改進(jìn),視頻隱身技術(shù)必然要有新的發(fā)展。
實(shí)現(xiàn)視頻隱身的關(guān)鍵是使武器或武器平臺(tái)本身具有最低的視頻可探測信號(hào)特征,與所處環(huán)境或背景難以區(qū)分。現(xiàn)已采用的主要技術(shù)途徑有:
。1)特殊照明系統(tǒng)是一種主動(dòng)偽裝手段。沿著機(jī)翼前緣和發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩邊緣安裝一些將光束密封起來的燈,通過控制燈光強(qiáng)度,使飛機(jī)與天空背景渾然一體,以對抗可見光探測設(shè)備。美國海軍早在1943年就秘密進(jìn)行了這方面的試驗(yàn),到80年代才予以公開。侵越戰(zhàn)爭之后,美國防部開始實(shí)施一項(xiàng)稱為“羅盤幽靈”(CompassGhost)的計(jì)劃,通過在F-4戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身上安裝9個(gè)亮度很高的燈,使敵方發(fā)現(xiàn)F-4的距離縮短了30%以上。1976年,洛克希德公司臭鼬工廠在“藍(lán)色富翁”(HaveBlue)合同下承擔(dān)制造隱身飛機(jī),將照明系統(tǒng)付諸使用。目前該公司正在設(shè)計(jì)在飛機(jī)側(cè)面和下表面每隔0.6米設(shè)一個(gè)光孔,用光纖把這些光孔與中央光源相連,光源的亮度由機(jī)背上的傳感器依據(jù)天空背景的亮度加以控制,使機(jī)輪廓模糊,與背景相一致。但是,特殊照明系統(tǒng)能耗較大,據(jù)稱,其數(shù)值相當(dāng)于戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)輸入功率的好幾倍。
(2)適宜顏色在正常光照條件下,飛機(jī)同天空背景亮度的差別與飛機(jī)的飛行高度密切相關(guān)。飛行高度越高,亮度差別越大。對于不同飛行高度的飛機(jī)涂以不同的顏色,可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的視頻隱身。例如,美國的F-117隱身攻擊機(jī)的作戰(zhàn)高度一般為6000米,其機(jī)身下方涂成灰色最好,實(shí)際也是涂的灰色;B-2隱身轟炸機(jī)的巡航高度在1萬米以上,其底部涂成深灰色。B-2飛機(jī)上還裝有可見光傳感器,駕駛員根據(jù)此傳感器給出的信息,升高或降低到適宜的飛行高度,使飛機(jī)底部顏色與天空背景始終保持基本一致。
。3)奇異蒙皮美空軍正在試驗(yàn)一種亮度和顏色可調(diào)的蒙皮,其變化由裝在飛機(jī)各個(gè)側(cè)面的可見光傳感器控制。這種蒙皮是用能吸收雷達(dá)波的電磁傳導(dǎo)性聚苯胺基復(fù)合材料制造的,在不充電時(shí),它是透光的,可同時(shí)改變亮度和顏色。使用這種蒙皮的飛機(jī),在飛行中從上往下看它,其上部顏色與它下面地表的主體顏色相近;從下往上看它,其底部顏色與天空背景一致;蒙皮充電時(shí),能散射雷達(dá)波,使跟蹤雷達(dá)的探測距離縮短一半。美空軍正在試驗(yàn)的另一種蒙皮稱為“閃爍蒙皮”,它利用一種特殊涂料,可使飛機(jī)反射的可見光和自身輻射的紅外光產(chǎn)生閃爍,以此干擾來襲導(dǎo)彈的可見光和紅外尋的器。
。4)電致變色薄膜是一種通電后能變色的聚合物薄膜,在不同的電壓下會(huì)發(fā)出藍(lán)、灰、白等不同顏色的光,還可顯現(xiàn)出濃淡不同的色調(diào)。把這種薄膜貼在飛機(jī)表面,通過控制電壓大小,便能使飛機(jī)的顏色與天空背景一致。美國正在研制的“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)”將采用這種隱身措施。電致變色材料的主要技術(shù)障礙目前尚不清楚,但這種材料必須接收陽光和惡劣氣象的考驗(yàn),還必須與現(xiàn)有雷達(dá)和紅外隱身技術(shù)兼容。
。5)煙幕遮蔽是利用煙幕遮蔽目標(biāo)的一種偽裝方法,已有多年的應(yīng)用歷史。實(shí)踐表明,對目標(biāo)實(shí)施煙幕偽裝,可使借助光學(xué)瞄準(zhǔn)具進(jìn)行射擊的效果降低80%;用煙幕迷盲敵方發(fā)射陣地,可使其射擊效果降低90%以上。在海灣戰(zhàn)爭中,伊拉克油井燃燒生成的濃煙使所在地域的能見度大大降低,致使多國部隊(duì)飛行員無法進(jìn)行轟炸和射擊。煙幕遮蔽技術(shù)曾一度受到冷落,但隨著精確制導(dǎo)、智能等武器飛速發(fā)展,煙幕遮蔽重新受到重視。煙幕不僅對可見光探測設(shè)備有遮蔽作用,而且對紅外、激光、雷達(dá)等探測設(shè)備也有很好的干擾效果,是未來戰(zhàn)場上的遮蔽“多面手”。
五、反隱身技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
在1991年的海灣戰(zhàn)爭中,美國空軍的F-117A隱身攻擊機(jī)顯示了伊拉克防空體系難以抵御的強(qiáng)大優(yōu)勢。此后,武器裝備的隱身化成為重要的發(fā)展趨勢。從早期隱身研究時(shí)起,規(guī)劃人員和設(shè)計(jì)師們也在思考著如何反隱身。
1、反隱身技術(shù)的機(jī)理
目前,國際對飛機(jī)隱身技術(shù)的研究主要把力量放在雷達(dá)波隱身和紅外線隱身上。在雷達(dá)波隱身中,飛機(jī)主要是靠調(diào)整外形來縮減雷達(dá)散射截面(RCS)(占RCS縮減總量的70%~80%),其次則是應(yīng)用吸收雷達(dá)波的材料(RAM)。探索或研究反隱身技術(shù),要從當(dāng)前隱身技術(shù)的局限性或明顯弱點(diǎn)入手:
。1)現(xiàn)役或在研隱身飛機(jī)以單站雷達(dá)為對抗目標(biāo)
雷達(dá)是通過接收被照射目標(biāo)的散射電磁波來判斷有無目標(biāo)存在并測出目標(biāo)所在的空間角度及空間距離。當(dāng)前正在使用的雷達(dá)絕大多數(shù)是單站雷達(dá),它的接收天線和發(fā)射天線靠得很近或接收功能及發(fā)射功能共用一個(gè)天線完成。對于單站雷達(dá),接收機(jī)接收到的目標(biāo)散射電磁波是沿入射電磁波路線返回的回波。調(diào)整飛機(jī)外形只能優(yōu)選雷達(dá)照射角度范圍,使回波集中到極少數(shù)方向上并偏離發(fā)射源。若設(shè)法從別的方向上接收回波,或同時(shí)從多個(gè)角度進(jìn)行探測,可以作為探測隱身飛機(jī)的措施及手段。
(2)難以在整個(gè)電磁和紅外頻譜達(dá)到相同的低可探測性
飛機(jī)調(diào)整外形以及現(xiàn)用RAM,只能有效對抗工作頻率在0.2~29GHz的厘米波雷達(dá)。當(dāng)雷達(dá)波長與被照射目標(biāo)特征尺寸相近時(shí),在目標(biāo)反射波與爬行波之間產(chǎn)生諧振現(xiàn)象,盡管沒有直接的鏡面反射也會(huì)造成強(qiáng)烈的信號(hào)特征。例如,某些陸基雷達(dá)的長波(米級(jí)波)輻射能在飛機(jī)較大的部件(平尾或機(jī)翼前緣)上引起諧振。在波長很短(毫米波)的雷達(dá)照射下,則飛機(jī)的不平滑部位相對波長來說顯然增多,而任何不平滑部位都會(huì)產(chǎn)生角反射并導(dǎo)致RCS增大。大多數(shù)RAM都含有“活性成分”,經(jīng)雷達(dá)波照射后其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生電子重新排列,分子振蕩的慣性會(huì)吸收一部分入射能量。但是,照射波的波長越長,分子振蕩越慢而吸波效果越不明顯。雷達(dá)跳出目前隱身技術(shù)所能對抗的波段,將使飛機(jī)的隱身性能大大降低或失效。另外,目前的雷達(dá)波隱身技術(shù)主要是針對微波雷達(dá)的,飛機(jī)的紅外輻射可以減弱并限制在一定的方位角內(nèi)但卻不能完全消除。發(fā)展可見光或接近可見光波段的探測器,以及提高紅外傳感器的探測性能,也可作為探測隱身飛機(jī)的措施及手段。
與飛機(jī)隱身技術(shù)一樣,反隱身技術(shù)也是綜合性技術(shù),單獨(dú)采用某一種反隱身技術(shù)都不可能獲得好的反隱身效果,必須綜合運(yùn)用各種反隱身技術(shù)才能提高探測隱身飛機(jī)的效能。
2、反隱身措施及手段
目前,正在研究或探索的反隱身措施及手段主要有:
。1)雙(多)站雷達(dá)
雙站雷達(dá)系統(tǒng)是將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分置在兩個(gè)不同的站址,其中包括地面、空中、海上或衛(wèi)星等多種平臺(tái)。利用遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)的接收機(jī)接收隱身飛機(jī)偏轉(zhuǎn)的雷達(dá)波,并因無源而不會(huì)受到反輻射導(dǎo)彈的威脅。多站雷達(dá)是在雙站雷達(dá)基礎(chǔ)上,由多個(gè)分置的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成?梢圆捎靡徊堪l(fā)射機(jī)和多部接收機(jī)或多部發(fā)射機(jī)和多部接收機(jī)的配置,從而組成一個(gè)多元一體化的雷達(dá)網(wǎng)同時(shí)從各個(gè)照射角度對隱身飛機(jī)進(jìn)行探測。不論是雙站還是多站雷達(dá),接收機(jī)都必須在發(fā)射波束的作用范圍之內(nèi)并與發(fā)射機(jī)精確同步。解決這個(gè)問題的一個(gè)辦法是,采用廣角天線并利用全球定位系統(tǒng)(GPS)。廣角天線內(nèi)大量的介電材料,按輸入信號(hào)到達(dá)的角度將其折射到一系列站口中的一個(gè)。通過接收機(jī)在這些站口上“快速轉(zhuǎn)接”,雙(多)站雷達(dá)可以跟蹤發(fā)射機(jī)脈沖。稱為“脈沖追蹤”的這種操作,使得接收機(jī)能夠探測照射波束作用范圍內(nèi)的任何目標(biāo)并確定其方位。GPS可以快速確定發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的相對位置并使兩者精確同步,這使得雙(多)站雷達(dá)易于設(shè)計(jì)并且使用更加靈活。
。2)長波或毫米波雷達(dá)
長波雷達(dá)可以對付隱身飛機(jī)的外形調(diào)整設(shè)計(jì)及現(xiàn)用的RAM,使得隱身飛機(jī)外形設(shè)計(jì)與RAM涂層厚度有難以實(shí)現(xiàn)的過高要求。近年來,一些國家重新重視研制長波雷達(dá)。目前發(fā)展很快的長波雷達(dá)是超地平線雷達(dá)(OTH),其工作波長達(dá)10~60m(頻率為5~28MHz),完全在正常雷達(dá)工作波段范圍之外。這種雷達(dá)靠諧振效應(yīng)探測大多數(shù)目標(biāo),幾乎不受現(xiàn)有RAM的影響。國際還非常重視發(fā)展毫米波雷達(dá),目前已有可供實(shí)用的毫米波雷達(dá)。但是,頻率越低波束越難集中,而頻率越高波束傳播損耗越大。美國空軍曾在1990年有關(guān)反隱身對抗的總結(jié)報(bào)告中稱,甚高頻(VHF)雷達(dá)(頻率160~180MHz、波長1.65~1.90m)在探測低飛目標(biāo)或?qū)Ω度斯じ蓴_時(shí)存在嚴(yán)重問題;OTH雷達(dá)提供的跟蹤和定位數(shù)據(jù)不夠精確;毫米波雷達(dá)(頻率約為94GHz)探測概率不高。
。3)無載頻超寬波段雷達(dá)
無載頻超寬波段雷達(dá)被稱為“反隱身雷達(dá)”,無載頻脈沖可以覆蓋L、S、C等許多波段。產(chǎn)生這種脈沖的小型低功率雷達(dá)已廣泛用于民用,用于混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部成像以檢查空隙和結(jié)構(gòu)缺陷。目前,尚未出現(xiàn)適用于防空的無載頻超寬波段雷達(dá)。發(fā)展無載頻超寬波段雷達(dá)除必須提高雷達(dá)平均功率外,還要解決在沒有載頻引導(dǎo)下保證寬波段接收機(jī)能區(qū)分出噪聲與目標(biāo)回波的問題。
(4)激光雷達(dá)和紅外探測系統(tǒng)
美國自80年代末開始研究激光反隱身探測系統(tǒng)。為了探測從空間發(fā)射的導(dǎo)彈,美國在彈道導(dǎo)彈防御計(jì)劃中試驗(yàn)過激光雷達(dá)。另外,許多公司也在探索將其用作空對面武器的導(dǎo)引頭。相干多普勒激光雷達(dá)已經(jīng)用于飛機(jī)尾流的探測和成像,但是飛機(jī)尾流很小可能使得探測距離較短而無戰(zhàn)術(shù)用途。微波雷達(dá)的工作方式是在金屬物體上產(chǎn)生電磁場,而脈沖激光雷達(dá)能在不可滲透的物體上產(chǎn)生可探測區(qū)分的紅外圖像。但一般頻率的激光大都易被二氧化碳、氧氣和水吸收、難以在極遠(yuǎn)距離上聚焦,所以要想把紅外探測系統(tǒng)用于反隱身,就必須提高其作用距離以及在惡劣環(huán)境下的使用效能。
此外,提出探索或研究的反隱身措施及手段還有很多。例如,提高現(xiàn)有雷達(dá)的探測性能,包括增大發(fā)射功率儲(chǔ)備、改善信息采集和信號(hào)綜合處理能力等;研制單(雙或多)站無源雷達(dá),通過探測隱身飛機(jī)自身的電磁輻射對它進(jìn)行方位跟蹤或定位;發(fā)展諧波雷達(dá),這種雷達(dá)將人造金屬目標(biāo)(如飛機(jī))的極低諧波再輻射能量作為回波;研制被動(dòng)的射頻探測器,用它發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)在飛行時(shí)因氣動(dòng)加熱引起的微弱無線電信號(hào);發(fā)展用于追蹤隱身飛機(jī)的地球磁場變異探測器,以及摧毀隱身飛機(jī)的微波束武器等等。
要想對抗隱身飛機(jī),就必須綜合采取多種措施及手段?煽康姆措[身探測/攻擊系統(tǒng)的關(guān)鍵,是要組成一個(gè)采用不同原理并在不同波長上工作的復(fù)雜傳感器網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分不僅包括傳感器本身,而且包括對不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理、關(guān)聯(lián)及顯示的過程。另外,為了達(dá)到所需的高探測概率并向攔截系統(tǒng)提供精確的目標(biāo)數(shù)據(jù),傳感器所在的位置(不僅沿邊界而且向領(lǐng)土縱深部署,還包括空、天警戒)也很關(guān)鍵。
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