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隐身那些事儿(上)——讲述隐身技术发展及应用的故事

发布时间2016-05-02 22:29:57  原作者:   点击数:

  现代隐身技术,又称为低可探测技术,是一门在军事对抗中发展而来、主要服务于军事的综合性尖端学科,其作用是针对现代雷达、光学和声学等主要侦测手段,采取降低雷达散射截面(RCS)、光电对抗、视觉伪装、消音和机动规避等主被动措施,降低被对手发现和跟踪的概率,提高战场生存能力,并藉此获取不对称作战的优势。

  纵观隐身技术的发展历程,其技术驱动的特性十分明显,所谓“道高一尺,魔高一丈”,探测技术的每一次进步,对应的反侦测、隐身干扰手段也会随之升级换代。设想一下,丛林中浑身迷彩伪装潜伏的神枪手趁敌不察用消声枪械实施阻击,和具备低 RCS 特征的战斗机静默状态下利用敌机雷达信号被动定位悄然逼近发起导弹攻击,从战术思想上来说二者并没有什么本质的不同,区别只在于隐蔽的手段和战斗的方式,一个是视觉伪装和消音,一个是雷达波低可探测性和无源侦测;一个是借助丛林掩护阻击,一个是利用隐身能力空战偷袭。比较相同的是,两个案例中实现隐身所采取的手段均与对应的探测技术紧密相关或属同等类型。

  本文侧重从主流隐身技术,特别是雷达隐身技术在军事航空领域的发展和应用来对其进行较为全面的分析介绍,相关的依据和结论也可参照用于其他领域。

一、可见光隐身和声学隐身

  可见光领域视觉隐身和声学领域听觉隐身的方法是人类创造最早、适用最广、生命力也最持久的技术。严格来说可见光视觉隐身只是光学隐身技术的一个分支,现代红外隐身技术的重要性更为突出,本文在后续章节中单独论述。

  潜伏隐蔽、伪装突袭等手段很早就被人类发明创造出来用于战争,从冷兵器时代发展到近代两次世界大战,基本沿袭的都是色彩、外形的视觉伪装和静音消噪这两种路线,从未真正超出声学和可见光的范畴。在这段漫长的时期里,隐身技术的种类和层次还远未达到构成独立学科体系的地步,在整个战争体系中的地位也完全属于配角,作为一种辅助手段被掩盖在各种战略战术和武器威力的光芒之下,声名不显。

  视觉隐身的典型案例是各国空军战机伪装色的演变。二战期间英国皇家空军从早期的醒目色调改为较为柔和的低可视度伪装色调,如在夜间轰炸机下表面涂上粗糙亚光的黑色 RDM2 漆,空军战机上表面采用绿色、黄褐色和土灰色搭配,下表面天蓝色或浅灰白,海军战机选择深海灰色,其目的是达到从不同视角特别是主要威胁的上下方观察,能够形成与停放地和战场背景混淆掩盖,引发视觉判断模糊或形成错觉的隐身效果,如图1,类似的德、苏、美、日等各参战国战机也都有根据各自本土和外部主战场设计的伪装涂装方案,如图2。为了隐身,人们甚至还设计过用透明材料比如赛璐珞来作为机身蒙皮材料,以减小机身在空中目视可见投影的大小,后来因为反光强烈等各种原因效果不佳才放弃作罢。

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图 1、英国喷火式战斗机涂装

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图 2、德国 Bf 109G-6 型战斗机涂装

  二战后到冷战初期,很多国家空军曾短期放弃过伪装色,改为原装金属银色,原因一是为超音速减阻和去掉多余重量,二是据称这样对核战辐射有一定防御效果,因此只在部分海军战斗机上还保留了深蓝和浅灰等色系的组合涂装。但美国自从 70 年代越战中面临北越空中威胁和战损越来越大以后,就再次恢复了战斗机伪装色涂装,基于越南亚热带丛林地貌的背景特征,在机身上部采用丛林绿、中部绿色褐色混杂,下部浅灰色,以降低视距内被发现的概率,这就是著名的“越战迷彩”。此举后来也带动了其他国家纷纷效仿,一直到现在美国空军都还在持续对低可视度涂装进行研究,以尽可能获取空战和对地攻击时的相对视觉隐身优势。值得一提的是,在较远的距离上,涂装亮度和对比度对视觉感知的影响远大于色彩上的差异,消除高亮度反光和过大的对比度、清除阴影区是低可视度涂装的一个重点设计方向。虽然隐身战机利用低可探测性优势可以在中远距离上获得便利,但也不能排除一旦战场态势复杂化很可能会进入近距离视距作战模式,因此采用低可视度伪装涂装仍然是今后提高战机生存力的一项必要措施。目前美国战机主要伪装涂装已形成几种标准系列,如应用于空军战机的深灰/浅灰色系列组合“幽灵灰”色调,用于欧洲战场的灰/绿/浅绿“1 号方案”,用在海军的灰白涂装和陆战队的蓝灰/灰白涂装方案,以及陆军航空兵的橄榄绿/褐色涂装,见图 3 和 4。

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图3、 F-22 和 F-15 的空优涂装有一定相似性

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图 4、带不同“假想敌”迷彩涂装的美军战机

  听觉隐身主要体现在武器、舰艇和飞机等的消声处理措施上,例如用于枪械的消声器、潜艇的发动机减震阀和表面消音瓦、航空发动机和螺旋桨降噪等等,目的也都是为了将听觉/声纳等探测手段效果降到最低实现己方隐蔽。一战时由于飞机速度慢,利用扩音器结构设计出来的声波定位器曾被与探照灯组合广泛用于要地防空警戒,有效距离可以达到十多公里以上,一直到二战期间都还有继续使用。由于声波定位器具备了一定的预警和定位能力,各国于是想方设法降低航空发动机和螺旋桨噪音,缩短飞机被探听发现的距离。

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图 5、一战、二战期间的声学预警雷达——声音定位器

  消音技术对于枪械和潜艇等的意义不言而喻,对航空也同样具有重要价值。现代的军用航空领域,降低机身各部位因气动、振动等各种原因引发的噪音,特别是发动机和螺旋桨噪音始终是一项持续性的研究课题,对于需要绝对隐蔽性的特种作战行动更是如此。2011 年美国特种部队乘坐经隐身和消音处理的直升机潜入巴基斯坦腹地击毙拉登的行动,过程中因为一架隐身直升机的意外坠毁使得这种神秘装备首次被公之于众。美国人的这次反恐行动震撼了世界,行动过程中不仅巴方雷达防空系统对这些飞机毫无察觉,而且因为消音效果显著,所过之地居民甚至都没有明显感觉。长期以来,人们对隐身手段的关注点一直集中在主流的雷达和红外探测技术领域,声学方面进展更多的是研究水面舰艇、潜艇等应对声纳探测的消音措施方面,对军用航空装备战场消音并未给予足够重视。例如武装直升机等有必要降噪的情况,设计时基本上不会将消除噪音与性能问题等放在同一级别上去对待,降低到可接受的程度也就罢了,然而出乎很多人意料之外,在隐身技术上执牛耳的美国人原来一直也没真正撂下过对这门技术精益求精地投入和研发,在这方面又搞出了登峰造极的作品。这次事件也再一次证明传统隐身技术仍然具有强大的生命力,隐身技术作为一个体系化的学科,必须结合不同场景下的军事需要进行统筹研究和综合运用,存在的即是合理的,研究上不应有厚此薄彼的想法。

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神秘的隐身“黑鹰”——MH-X 已初露端倪

标签:隐身技术 

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