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隐身战机是如何实现“隐身”的?

2019-03-16 10:34 来源:科普中国-军事科技前沿 

  【现代军用飞机的“新设计”】

  编者按:

  纵观历史,战争是人类科技进步的重要推动力,这一点在航空工业的发展上体现尤为明显。从两次世界大战至今,各国迫于军事的压力,不断对军用飞机提出更高的要求。在高速迭代中,产生了许多“新设计”。即日起,《科普中国-军事科技前沿》推出系列作品,立足当下,展望未来,和大家一起聊聊未来军用飞机可能出现的“新设计”,欢迎关注。

  出品:科普中国

  作者:李小白(中国航空学会会员)

  策划:毕孝斌

  监制:光明网科普事业部

  人类第一款隐身战机是美国F-117“夜鹰”攻击机,F-117是军用航空史上的一次伟大革新。凭借隐身性能所带来的优势,F-117可以轻易突破敌防空火力网,悄无声息地飞至作战区域,将精确制导武器准确投放、摧毁目标。等到敌人反应过来时,F-117早已成功飞离,整个作战过程安全、高效,几乎不会遇到有效的阻拦。作为人类首架投放于战场的隐身战机,F-117在作战行动中展现出了空前高效的作战效益,隐身性能的强大威力也深深震撼到了世界各国。

F-117隐身战机

  向隐身空战迈进

  为了获取良好的隐身性能,F-117牺牲了机动性与探测性。这就注定F-117基本只可以担负精确打击任务,是一架具备隐身性能的攻击机,而并非战斗机。人类第一款专注空中优势的隐身战机是美国F-22“猛禽”战斗机。也是世界首款第五代战斗机,至今仍位居世界战斗机的头把交椅。F-22的出现标志着人类开始进入隐身空战时代,从此,隐身性能便成为了各国新一代战斗机最关键的性能指标。

  隐身战斗机能通过各种技术大幅度削弱敌方的探测效果,利用隐身性能,隐身战斗机可以对非隐身战机形成压倒性的绝对优势,能轻松突破敌防空火力网遂行精确打击任务。隐身战斗机最为关键的隐身是雷达隐身,除此之外还有红外隐身与射频隐身。总体而言,战机隐身技术是一个庞大又复杂的系统工程,目前世界上成功研发隐身战斗机的也仅有美国、中国、俄罗斯三个国家。

F-22隐身战斗机

  雷达探测隐身最为关键

  雷达探测是最常用的探测手段,隐身战机要通过精心设计的外形和特殊的隐身涂料来降低自身的雷达散射截面积(RCS),即减小反射回敌方雷达波的强度。首先,隐身飞机要最大程度地将雷达波反射至其他方向,采用翼身融合的结构,放缓机身结构的过渡,减小飞机机身易反射雷达波的尖角和平面。采用向外倾斜的垂尾、腹鳍,传统的天线、传感器要尽可能内置,保证机身表面的平整。相比非隐身战机,隐身战斗机具有专门设计的弹舱,将弹药内置挂载,弹舱与起落架舱采用锯齿状设计。除了飞机外形,隐身飞机还会使用S形进气道,遮挡发动机叶片,削弱进气道对雷达波的反射。

F-22的内置弹舱

  根据能量守恒原理可知,雷达波的能量并不会消失。降低隐身战机一个方向的雷达波反射强度,势必会增强其他方向的反射强度,同时,一些机身过渡的部位也是较强的雷达波反射源。仅依靠外形设计达到预期的隐身效果是不现实的,隐身飞机还需要特殊的隐身涂料来削弱雷达波的反射。隐身材料的种类有很多,基本是将雷达波的能量转化为其他形式的能量消耗掉,或者对雷达波通过干涉的方式降低其强度。

维护人员正在维护B-2隐身轰炸机的隐身涂层

  系统综合化的隐身

  除了降低雷达探测的隐身设计,隐身战机还要注重红外隐身与射频隐身。红外探测技术的发展今非昔比,降低飞机的红外辐射越来越关键。隐身飞机一般会将尾气进行冷却处理后再排出,同时在结构设计上对发动机喷口的热量采取屏蔽处理,另外,一些红外隐身涂料也能够抑制飞机整体的红外辐射。

  相比雷达隐身与红外隐身,射频隐身技术目前还处于发展阶段。飞机在执行作战任务的过程中会向外辐射电磁信号,射频隐身目的即是降低这些电磁信号被敌方截获的概率。射频辐射涉及了机载雷达、通讯导航设备、电子对抗设备等所有具有主动辐射电磁信号的设备,同时面临着作战任务离不开电磁辐射的矛盾问题。由此可见,射频隐身技术难度大,需要多种技术的共同运用,离不开深厚的技术积累。随着科技的发展,射频隐身也将对隐身战机起到越来越关键的作用。

  需要说明的是,不同的国家对于隐身战机技术也会有着不同的理解。例如苏-57战斗机就是一款颇具俄罗斯特色的隐身战斗机,并不具备F-22级别的隐身性能。但苏-57的设计思路与F-22不同,虽然隐身性能差,在探测能力上却十分突出,足以削弱F-22等隐身战机的隐身优势。对于俄罗斯来说,苏-57的隐身性能只要优于非隐身战机即可,这种需求是自身独特的作战体系所决定的。

俄罗斯苏-57隐身战斗机

  隐身战斗机改变了传统的空战模式,使得非隐身战机的优势一夜之间荡然无存。隐身战斗机的技术难度较大,目前仅美、俄、中三国具备研发能力,欧洲国家、日本、韩国、土耳其也在着手进行自己的隐身战斗机研发。虽然无法预知隐身战斗机被广泛使用的时间周期,但无疑的是,未来是属于隐身战机的时代。

日本“心神”隐身技术验证机

  划重点:

  1、隐身战斗机的作战效益远远高于非隐身机,隐身战机的出现标志着人类开始进入隐身空战。

  2、隐身飞机技术主要是雷达隐身,主要通过飞机外形与隐身涂料降低飞机的RCS。除此之外还有红外隐身、射频隐身。

  3、射频隐身仍处于发展阶段,技术复杂,对系统要求强。随着科技的发展,射频隐身的重要性将越来越突出。

  4、不同国家对于隐身战机的要求存在差异,这是自己的作战体系所决定的。

  5、隐身战斗机技术门槛高,仅有少数国家掌握,真正的普及使用还需要一定的时间。毫无疑问,未来的空战属于隐身战机。

[责任编辑:赵清建]

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