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1 # 五嶽掩赤城
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2 # 武研社
自F-117隱身戰機投入使用以來,在隨後的幾十年內,從最早的只有美國一家掌握隱身技術,到如今中俄以及其他軍事強國也已經實現隱身戰機的裝備以及研發,現代隱身技術可謂經歷了飛速發展。然而,世界首型隱身戰機誕生30年後,我們可以注意到,以F-35、殲-20為代表的新時代隱身戰機所依賴的主要隱身手段無非還是設計隱身外形和刷塗隱身塗料這兩種,只是得益於時代的進步,相關的技術應用和設計更先進。
而除了這兩種主流隱身手段,目前,世界主流軍事強國還在開發吸波隱身效果更好的等離子體隱身。相比目前現代隱身戰機採用的低可探測性外形和隱身塗料材料技術,等離子體隱身技術的優點可以說是顯而易見的。等離子體隱身技術的原理是使用直流輝光放電技術或者強電離氣體放電等方式產生等離子體,並透過等離子體發生器使大量等離子體可以覆蓋在戰機以及其他軍事武器上。
由於等離子體在面對雷達無線電波照射時,等離子體幾乎能夠吸收散射全部的探測波,使裝備等離子體發生器的戰機在被雷達探測時的RCS值可以降低至原來的1%水平乃至於更低,甚至於在理想情況下,像P-51這樣的二戰螺旋槳戰機,也能夠在等離子體隱身技術的加持下,實現對現代探測雷達的隱身。
而且,等離子體可以吸收多種頻段波長的雷達波,像最近幾年興起的諧振反隱身雷達、長波反隱身雷達、低頻反隱身雷達對將來應用等離子體隱身技術的戰機基本是無效的。並且,由於等離子體幾乎可以覆蓋整個機體,也就是說無論是從哪個方向的雷達波,應用等離子體隱身技術的戰機都可以免疫,這種全向隱身是現代隱身戰機僅憑藉外形和材料技術很難做到的。
其次,就如上述提到,無論戰機的外形是什麼,哪怕是磚頭上綁了個發動機,只要有等離子體技術,即便目標近在眼前,雷達也不可能發現目標,這意味著,設計師可以將更多的注意力集中在有利於機動和飛行的氣動設計上,而不是氣動和機動向隱身妥協。此外,值得一提的是覆蓋戰機的等離子體在物理上,其重量基本可以忽視,所以說,等離子體完全不會影響戰機飛行。
該隱身技術的發展可以追溯到上世紀60年代,由蘇聯首先引領發展,美國隨後跟進。受到時代技術水平的限制,早期的等離子體隱身技術主要停留於理論驗證階段,直到90年代,美國休斯頓實驗室才完成等離子體技術的室內實驗。實驗證明,在等離子體的覆蓋下,一個長13CM的具備強反射特徵的物體能夠在4~14GHZ頻率的雷達波中,注意不是正面照射,而是被雷達波從各個方面覆蓋,這個長13CM的物體在等離子體的包裹下,驚人的降低了99%的雷達回波訊號,使一個根本不具備任何隱身特徵的物體在雷達上實現了對全方位雷達波的隱身。
隨後,在1997年,美國國防部表示大力支援等離子體技術的發展和在飛機以及衛星上的應用。與此同時,俄羅斯克爾德什研究中心亦在90年代進行了一系列等離子體相關技術的實驗,而目前,中美俄三國據悉都已經完成等離子體制造器產品的一代和二代實驗,但是,在第三代實用型等離子體制造器的研製和發展上,儘管中美俄乃至於法國在相關技術的發展上都已經取得了許多突破並實現了眾多創新,然而,由於等離子體隱身技術目前存在的眾多問題。
比如,等離子體發生器的體積仍然很龐大,而且需要大量的電量。而戰機不同於戰艦,難以獲得類似的綜合電力系統的加持,因此,未來各國如何實現等離子體發生器和機載發電機的的小型化值得觀望。此外,還有種種有待攻克的技術難題。恐怕要很久以後的的將來,我們才能看到等離子體技術實用化在隱身戰機上的實際應用。
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還有蜂窩敷設材料和諧振導線網這兩種隱身方式,但是代價太大,不適合戰鬥機使用
在早期隱身技術探索過程中,特別是隱身塗料未成熟時期,人們也探索過多種不同的隱身原理,但現在大多已經放棄。
蜂窩狀敷設材料是相對比較成功的隱身方式,這種技術也已經成功的在F-117A夜鷹和B-2A幽靈上成功應用。
現在人們測試無線電等電磁裝置時,通常用到一種實驗室叫做“微波暗室”。用尖椎型鐵氧體海綿材料作為房間內背景佈置,他將空氣和機體表面導電率平滑的連線匹配起來,無線電波照射後被逐層吸收,基本上不形成背景反射。
微波暗室
蜂窩狀敷設材料的隱身原理就是把這種“微波暗室”的隱身原理搬到飛機上。他使用重量更輕,吸波能力更強的席夫鹼基鹽類化合物作為材料,製造小型蜂窩狀柱體材料,然後用用凱夫拉透波材料作為表面,這樣就在飛機機體表面製造出“微波暗室”。
1999年,F-117A被南斯拉夫擊落,使的這種複雜的蜂窩狀敷設材料被曝光
不過由於尺寸和體積限制,這種敷設材料只能對付X波段毫米波雷達,B-2A幽靈轟炸機的表面蜂窩狀敷設材料可以吸收毫米波99%的能量,效果可以說是非常顯著。這也是為什麼說F-117A和B-2A的實際隱身效果要遠超過F-22等隱身戰鬥機的原因所在。
維護保養B-2機體表面
但這種隱身材料佔用體積和重量都相當大,對於戰鬥機來說代價太大。不過更大的困難還是維護成本上,蜂窩狀材料必須要定期清理和保養,時刻保持蜂窩結構的空腔內完整和乾淨。像B-2A幽靈轟炸機這樣保養一次就要花掉1100萬美元,這還是十多年前的報價,即使是美國也難堪重負,這也是F-117A和B-2A提前退役的原因所在。
另一種隱身技術,諧振導線網是最早進行探索的隱身技術,早在上世紀50年代初就進行試驗。這種隱身技術是在飛機機體表面佈置一層導線網,在飛機表面產生一層電磁波,用來干擾和對消對方照射過來的雷達波。
U-2高空偵察機在1957年進行的“彩虹”隱身試驗,在飛機機身表面敷設一層導線網
這種隱身技術只能說是可以對付早期的雷達,隨著雷達抗干擾技術的提升,很快就沒有效果。而且這種隱身方式相當耗電,外接的導線層也大大增加飛機的飛行阻力,所以並沒有投入實際使用。
此外,還有一種就是俄羅斯一直吹噓的等離子隱身技術。利用等離子體可以吸收電磁波的特性來實現隱身,這種隱身技術一度被吹的神乎其技。但最大問題在於,要想產生等離子體需要用等離子發生器將空氣電離,加熱到108K以上溫度,耗能會非常厲害。如果普通飛機想要用這種方式實現完全隱身,能耗上完全無法承受。
不過理論上,一些重點部位理論上可以應用這種隱身技術,比如進氣道。此外這種方式也可以應用在彈道導彈上,以增強應對反導攔截能力。
總之,隱身方式雖然不少,但對於戰鬥機來說,依靠外形和隱身塗層還是代價最少,價效比最高,最適合戰鬥機所採用的隱身方式。