另辟蹊径，俄为研究隐形技术，或将引入等离子技术

【军武次位面】 作者：风林火山

自20世纪60年代以来,隐身技术的研究项目,在美国与前苏联这两个超级大国间竟相展开。当时前苏联飞机隐身研究的切入点是重点研究等离子体在高空超音速飞行器上的可能应用。

▲米格1.44

1999年1月,俄罗斯克尔德什研究中心主任透露,他们开发的第一代、第二代等离子体发生器,已在飞机上进行了隐身性能试验,获得成功,并可提供出口。目前正在研制第三代更有效的等离子体隐身系统。1999年5月,俄方又称已有一种等离子体发生器安装在一架米格战斗机上。此间还有报道传出,俄未来的第五代战斗机米格1.44,“可与F-22相媲美”,其隐身能力就是利用他们称之为自己开发的减少雷达特征信号的方法”实现的。

▲F-117

▲B-2

而对美国而言,其隐身技术的突破,开始于20世纪70年代中后期，以此为契机,美国开始了令其扬名的F-117隐身战斗机和B-2隐身轰炸机的研制,并分别于1983年和1994年装备部队。美国的F-117隐身战斗机自装备部队以来,已有3次实战应用。第一次是1989年12月入侵巴拿马,美军共出动了6架F-117,其中2架轰炸了巴拿马的一个军营,打了对方一个措手不及。这次只能说是小试牛刀。第二次是1991年的海湾战争,共参战45架,执行1271架次作战任务,因无一损伤而赢得不少赞誉。第三次就是1999年参与臭名昭著的对南联盟的空袭,而在空袭的第四天,就有一架架F-117被击落,此后又有一架F-117被击伤,这不仅为南联盟赢得了打破神话的美誉,也使整个西方世界为之一震,引起很大轰动。为此,美军还前所未有地第一次将最新式的B-2隐身轰炸机投入了空袭南联盟的战斗。

▲F-117残骸

美国F-117铩羽南联盟的事实,和其后铺天盖地的报道,都令飞机的“隐身问题作为一种武器目标,对它的威胁主要来自两方面:一是来自敌方雷达的探测与跟踪,目的在于发现目标并引导防空武装予以阻击;二是来自敌方光电设备的探测,主要是防空武器(如地空、空空导弹)的红外制导设备。由于飞机形体的特征信号(无线电被与光波)是雷达或光电探测设备的信号源。所以雷达工作时,通过天线发射电磁波束,以光速在空间传播。波束遇到目标时,目标受到激励而生二次辐射,二次辐射中的一小部分返回雷达为天线所接收,称为为回波信号。回波信号通过放大处理后显示出来,就达到了探测目标的目的。

▲内置弹仓

▲DSI进气道

雷达的探测距离,除与雷达本身性能有关外,还与目标的雷达截面积(又称目标有效反射面积)的四次方根成正比。比如,一般战斗机的雷达截面积为1-10平方米;轰炸机为50-150平方米。要想飞机不被探测到,就只有大大减小飞机的雷达截面积,或者说使回波信号大大减弱。对于红外辐射,飞机的红外信号源主要来自发动机的高温排气尾流及有关发热部件。如发动机喷管等。要使飞机不易被光电设备探测到,只有设法减少红外辐射,或者说降低排气尾流及有关发热部件的温度。当然要做到完全没有回波信号或使发动排气温度降至很低,是完全不可能的。所以确切地说,隐身技术是一种“低可观测技术”。

▲F-22尾喷口可有效减小红外辐射

▲B-2进气口的尾喷口放在机身上也可减小红外辐射

由此可知,飞机的外形、结构材料与动力装置决定了它的可探测性。特别是外形,据称90%的特征信号是由其形状产生的。机翼、尾翼、座舱、天线罩、悬挂部件(吊舱、挂架等)与机身的连接处,发动机进、排气口,对于雷达来讲,就如同反射器一样,是产生雷达回波最强之处。飞机结构材料用的是金属材料,而金属材料是无线电波的良反射体。飞机的动力装置发动机,只要飞行,就得工作,就必定会排出高热气体并使有关部件发热升温。这是光电探测设备的主要信号源。

▲菱形机头

▲外倾双垂尾

为了降低飞机的这些特征信号,达到“隐身”效果,美国釆取的措施有:一是改变外形设计,这是最主要的,就是使飞机各部分做成一体,磨去凸显物,尽量消除可以产生角反射效应的部位。二是飞机构件尽量采用非金属材料,并在某些敏感部位涂以吸波涂料。三是把外部冷空气引入喷管与发动机高热排气混合降低排气温度,或改变排气流方向,使之避守红外探测方向等等。采取这些措施后,飞机的雷达截面积确实大大降低了。如B-2轰炸机为0.5平方米,仅为B-52轰炸机的1/200;F-117A为0.1平方米,仅为F15战斗机的1/100。反映到雷达探测距离上,假定一部雷达对B-52的探测距离为100公里,探探测B-2则要待它飞至距雷达25公里处才能探测到。也就是说当你发现敌机来袭时,敌机已快飞到你头顶上,来不及采取防御措施了。

▲F-117并无空战能力

美国的这种隐身途径,隐身效果确实不赖,但却是以牺牲相当的战术技术性能换来的。比如F-117A的速度仅为亚音速,机动性亦较差等。同时研制费用巨大,造价高昂。F-117研制费用20亿美元,单价4500万美元;B-2研制费用高达208亿美元,单价22亿美元。另外,像F-117,飞行条件很苛刻,不宜白天作战,恶劣气象条件亦不宜飞行,且后勤保障特别费力,给飞机的实战应用带来了很多问题。

▲苏-57并未采用类似F-22的灰色吸收雷达波材料

对于飞机的“隐身”,俄罗斯人可谓独辟蹊径。从目前透露的情况来看,俄罗斯与美国的飞机“隐身”途径就大相径庭。俄罗斯的设计思想认为,战斗机的优点在于机动性。因此,他们是在不影响响飞机行性能的条件下,考虑隐身性能的。从现在公布的据称具有隐身性能的苏-57战斗机的外形来看,武器采用内挂式,外倾双立尾,座舱盖可能有散射雷达波的黄金膜等。仅仅这些措施,隐身效果是有限的。但他们声称,这种飞机具有与美国最新型型F-22战斗机相似的隐身能力。这是怎么回事呢?

▲苏-57正面发动机雷达发射较大

据已有的材料证实,目前俄罗斯在等离子体隐身技术上的突破,是使其飞机“隐身”功能强大的秘诀。而所谓的等离子,就是宇宙空间普遍存在的一种物质状态,是与物质的固态、液态、气态相并列的第四态。实质上就是一种大量正离子与电子组成的集合体,正负电荷的体积密度基本相等，而电离粒子密度相当高的电离气体。等离子体一方面能通过电磁波与带电粒子的相相互作用,使电磁波能量逐渐衰

减,形成吸收电磁波的作用;另一方面迫使电磁波绕过等离体而改变传播方向,使雷达回波减少。利用这两个特点,假若能在飞机四周的表

面形成一层等离子体云,则照射到等离子体云的雷达波就会被吸收,或改变传播方向,从而使雷达回波大大减少而达到飞机隐身的目的。

▲等离子隐身设想

近年来,在等离子技术上已取得突破性进展的俄罗斯克尔德什研究中心,其研制开发的第一代产品,被称为等离子体发生片。如果将它贴在飞机的强散射部位,则数千伏的高压电,就会电离空气形成等离子体。而其第二代产品,等离子体发生器,因其中加有易电离的气体在强电场作用下产生等离子体,并盖于飞机四周表面。第二代新产品已经过地面和飞行试验,它重量不足100公斤,耗电不超过几十千瓦,从而达到了实用量度。而更好的第三代产品,俄罗斯正在研究中,它是通过飞机周的静电能来雷达回波的。

与美国主要依赖改变飞机外形须采用吸波材料的隐身技术相比,等离子体隐身技术的最大特点是不影响飞机的飞行性能,且费用较低。另外还有吸波频带宽、吸收率高、维护方便、使用简便等优点。同时,从原理上来说,它也应该可以在其它兵器上,如导弹、舰艇、装甲车辆等。如果这个设想能成立,那么这种通用性对经费的节省将是十分有意义的。当然,这种隐身技术因其涉及的学科领域较多,因而难度相当的大。此外,还有设备较大、耗电能较大等问题。但与美国的隐身途径相比,仍不失为一种价廉物美、且通用性好的一种隐身办法。

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