隐身技术现在是一种时髦,无论是什么,战机、战舰、导弹,都要求具备很强的隐身能力,就连未来的大兵都希望能遁身于无形。为此军事强国在拼命比拼着综合国力,比拼着科技能力,毕竟没钱、没能力、没技术,这“活儿”还是干不了。当然,隐身的目的是为了保存实力,或者“隐真示假”,或者“佯动规避”,最终达到出其不意的战场效果,让敌人防不胜防。
在海湾战争期间,F—117A隐身战机大放异彩,让世人刮目;但不到十年同样的F—117A就在科索沃折戟沉沙,导致这款服役时间不算长的隐身战机全面退役。要知道研制于上世纪50年代的B—52“同温层堡垒”尚健在,已经半个多世纪了。
(第一节)隐身技术无处不在
以前有个电影,里面就有隐形人,一旦穿上隐身服,别人就无法看见他,他也就可以为所欲为了。但严格意义上讲,这种隐身是可见光隐身,能有效欺骗人眼,但无法欺骗探测仪器的“法眼”,如红外探测仪等。我们常说的隐身技术,准确的术语应该是“低可探测技术”,而非真正意义上的隐身。它主要是通过研究并利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征,最大限度地降低对方探测系统发现的概率,使己方目标、己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。我们以前所熟悉的伪装技术其实就是隐身技术之一,无非是针对敌人的眼睛的视觉伪装,如战士头上戴着树叶,身上披着草枝,就是力求与周围丛林环境融合,战术上欺骗敌人的视觉器官。隐身技术是传统伪装技术的一种应用和延伸,它的出现,使伪装技术由防御性走向了进攻,由消极被动变成了积极主动,增强了部队的生存能力,提高了对敌人的战场威胁力。
古希腊传说中的特洛伊木马看似是一种战术,其实也是一种另类隐身技术,无非是借助于木马之身将士兵真身隐藏其中以达到战略战术欺骗的目的。此外,在一战、二战以及其他很多战场上,依靠“夜战”方式赢得无数胜利的战役不胜枚举,其本质也是让每个战士穿上了“夜行服”,借助夜幕和伸手不见五指之气象条件达到隐蔽和潜伏的战术效果。但随着高科技兵器的逐步登场,这类战法俨然已经过时,毕竟夜幕不再是隐身的法宝,通过各类夜视仪就能一目了然。相反,高科技部队还能利用夜视仪的优势,在更加不利的夜间和气候条件下发动奇袭,海湾战争就是在这样的背景下爆发的。因此,从古至今,隐身技术可以说是无处不在,无所不在。
早期的隐身技术主要是针对可见光的隐身,其实在现代技术中的隐身技术远不止如此,还包括雷达隐身、红外隐身、磁性隐身、声隐身等。很多武器装备,如飞机、卫星、导弹、舰船、坦克、战车、水雷、大炮和单兵等,都可以采取隐身技术把自己隐蔽起来。
雷达隐身是指针对雷达探测设备的隐身技术。雷达在工作时会发出电磁波,被探测物体的表面会反射电磁波,这样就使武器装备与它所处的背景形成鲜明对比,容易被敌人发现。通过多种途径,设法尽可能减弱自身的特征信号,降低对外来电磁波、光波和红外线反射,达到与它所处的背景难以区分,从而把自己隐藏起来。这就是雷达隐身。
红外隐身是指针对红外探测设备的隐身技术。红外探测系统是依靠探测目标自身和背景的红外辐射差别,如热源,来发现和识别目标。红外隐身就是针对红外热成像仪的侦察,旨在降低目标和背景的辐射差别,隐藏或掩盖目标在红外热像仪中的形状,降低其被发现和识别的概率。
磁隐身是指针对磁性水雷的隐身技术。该技术出现在第二次世界大战以后,因水雷引信的快速发展,反水雷舰艇自身磁隐身性水平随之提高,全船磁场强度也大幅度降低。因此,上世纪研制的新型反水雷舰艇,除采用无磁材料建造船体外,普遍采用装备了磁隐身技术。在本世纪初的伊拉克战争中,武器装备磁隐身技术得到了很好的应用。伊拉克战争后的欧美等国包括日本都派出了先进的反水雷舰艇,在伊拉克沿岸开展大规模的扫雷作业。这些反水雷舰艇都采用了磁隐身技术来控制装备磁场,能达到在雷区安全航行的水平。同时,装备的低磁化还要与反水雷舰艇消磁系统的整体设计相适应,才能有效地将全船的磁场特征信号强度降到最小,确保装备“磁隐身”性能的最优状态。
“声隐身”主要是指各类舰船武器装备针对自身声波噪音的“隐身技术”。由于声波是在海洋中唯一能够远距离传播的能量辐射形式,在当前以及可预见的未来,对水面舰艇和潜艇的探测仍将依靠探测声场的变化。因此,降低声波噪声,就是水面舰艇,尤其是潜艇的主要隐身措施。
当然,除了这些传统的隐身技术之外,随着科技的发展,更多的新型隐身技术也在酝酿和诞生,这些新技术的诞生将更多从“实现渠道”上改变隐身手段和方式。
如比较新颖的等离子体隐身技术就是雷达隐身的升级版。实验证明,用等离子气体层包围诸如飞机、舰船、卫星等的表面,当雷达波碰到这层特殊气体时,由于等离子气体层对雷达波有特殊的吸收和折射特性,使反射回雷达接收机的能量很少。据美国休斯实验室的研究得出的结论,应用等离子体技术可使一个13厘米长的微波反射器的雷达平均截面在4~14吉赫频率范围内平均减小20分贝,即“雷达获取的回波能量减少到原来的1%”。我们在“神舟”飞船多次返回时总是听到“黑障”,其实就是高速飞船进入了等离子体包围的空域,这个阶段任何电磁信号都无法交互导致出现飞船深陷“不可控”的通讯盲区,这也恰恰说明了飞船进入到不可探测的隐身阶段。
如今,美国和俄罗斯在等离子体隐身技术领域已经具备了很强的技术研究基础,并开始走向实际工程应用阶段。尤其是俄罗斯在这方面取得了较大进展,某些研究成果甚至领先于美国。据报道,俄罗斯克尔德什研究中心已经开发出第一代和第二代等离子体发生器,通过在地面模拟设备、自然条件下以及飞机上进行试验充分证明了这种隐身技术的可行性和实用性。俄罗斯公开的“米格1.42”战机据说就是试验了这项先进技术。目前,克尔德什研究中心正在研制更有效的新一代产品。据推测,第三代产品可能是利用飞行器周围的静电能量来减小飞行器的雷达反射截面。其最新试验表明,应用新一代等离子体隐身技术,可以使试验飞机的RCS值减少到原来的1%。但遗憾的是俄罗斯综合国力大不如前,国防和预研经费投入不足或导致更多先进武器研发项目进展过于缓慢。
自然界的动物也都是我们人类学习的榜样,应用仿生学之一就是要向动物们拜师学艺。据国外专家试验证明,海鸥虽与八哥的形体大小相近,但海鸥的雷达反射截面比燕八哥的大200倍。蜜蜂的体积小于麻雀,但它的雷达反射截面反而比麻雀大16倍。人类是否能从麻雀和燕八哥身上找点隐身灵感,通过采用仿生技术,寻求新的隐身思路,这也一直是科技人员孜孜以求的新目标。
这些年来,随着科技人员对纳米技术研究的不断深入,实践证明纳米材料本身具有极好的吸波特性。一旦将纳米材料作为武器涂层覆盖,势必会极大增强雷达隐身能力。如今,美国、法国、德国、日本、俄罗斯等先进国家已经把纳米材料作为新一代隐身材料进行探索和研究了。
(第二节)战机隐身技术攻防战
在空中隐身武器中,美军的F—117A、B—2A、F—22A、F—35等隐身飞机代表当今世界隐身兵器的最先进水平。其中F—117A隐身攻击机已投入实战,在局部战争中发挥了重要作用。第一架B—2隐身轰炸机已于1993年12月开始服役,如今已经具备十分强悍的精确打击作战能力。第一架F—22战机已于1997年9月首次试飞成功,其“4S”设计兼顾了超声速机动和隐身特性。F—35战机作为多国联合研制的多用途战机,更是将隐身特性、垂直短距起飞特性融为一身,如今即将在驻日美军基地实战部署。F/A—18E/F战机尽管外形增大,但外观变化不大,为了实现隐身性能采用了具有抗蚀性的吸波材料,这也是隐身领域实现突破的一种有效渠道。
美国“51区”研制的第一种隐身利器F—117A的问世和应用,是具有划时代意义的。它是第一种按低可探测性技术设计原则研制的实用隐身战斗机,它的雷达散射截面积仅为0.01~0.1米,较一般飞机的雷达散射截面积缩小2~3个数量级,其红外特征和噪声也显著减小。为最大可能地达到隐身效果,该机采用多面体飞机外形设计。由于雷达探测范围一般在飞机水平面上下30°的角度内,因此F—117A的大多数表面与垂直面的夹角均大于30°,可以把雷达波上下偏转出去,力求避开辐射源。F—117A的隐身效果确实不错,它可以在敌防空火力上空任何高度飞行,不必采用地形跟踪来躲避敌方雷达的探测,也可以在高空借助战机激光照射器指示目标并进行精确打击,其武器投放一般在水平飞行时进行,演习中对红外目标的攻击精度达到了1米的量级。但“魔高一尺,道高一丈”,F—117A在科索沃折戟沉沙也恰恰说明其技术亟待完善和继续提高。
在科索沃战争中,美军首次使用了B—2A隐身战略轰炸机。虽然这种飞机只出动了6架,飞行49架次,占总攻击架次的1.4%,但它摧毁的目标数却占到总数的10%以上,投掷650枚JDAM炸弹,它能同时发射16枚导弹攻击16个目标,所轰炸的目标多为其他武器系统难以实施有效打击的战略目标或高价值战术目标。美军方人士称,B—2A隐身战略轰炸机在克服巴尔干半岛上的恶劣天气,免受南联盟防空系统的攻击方面起到了核心和关键作用,承担了对南联盟近三分之一重要战略目标的空袭任务。包括对中国在前南斯拉夫大使馆的“精确误炸”也是美军B—2A隐身战略轰炸机有意犯下的滔天罪行。
如今美国研制的各种作战飞机,除了已经全数退役的F—117A战机和遗憾下马的“科曼奇”隐身武装直升机外,包括现役的B—2A隐身轰炸机、F—22A战机、F—35A/B/C多用途隐身战机、“隐身黑鹰”等,隐身技术成为发展空中力量必须懂得一项“基本功”,隐身能力也已经开始成为衡量现代作战飞机及其他航空兵器的一项基本战术技术指标。
除了研制新型武器,美军也不忘对在役的老旧武器不断进行技术改进,除了增强其火力外,增强武器的隐身能力也是升级、改进选择之一。如今美军的F—15、A—10、F—16C/D、F—18E/F、B—1B等战机也都经过隐身性能改进,雷达反射截面都比以前有一定程度的减少。最简单的改进办法就是使用吸波隐身涂料一刷了之,让这些外形不隐身的战机尽可能多吸收点电磁波,减少被敌方雷达发现的概率。当然还有一种方式就是类似于B—52战略轰炸机之类的大家伙,既然隐身很难,那就不要贸然闯入敌方的防空火力圈,可以携带更多的防区外精确制导隐身武器系统,实现超远距离打击以确保自身的绝对安全。
说了这么多,战机究竟如何隐身?
隐身飞机之所以隐身,就是指利用各种技术减弱雷达反射波、红外辐射、自身电磁波辐射等特征信息,使敌方探测系统不易发现。隐身就是一种借喻,并非指飞机在肉眼视距内不能被看到。军用飞机采用隐身技术,主要是专门针对敌方雷达和红外传感探测设备的。飞机要想实现隐身需要综合考虑不同的因素,一是设计合适的机体外形,以减少辐射源或减弱向敌方雷达方向的回波。二是研制用于机体表面的新型涂层材料,通过吸收电磁波来减弱来自敌方雷达波的反射。三是对机体的高温部件加装“冷却外套”、“隔热层”或“红外挡板”,以减少机体自身的红外辐射。尽管美国在早期的“U—2”和“SR—71”高空高速侦察机上已经考虑了隐身技术,但效果并不明显,更多还是依靠高度和速度逃避敌方的打击。上世纪70年代,美国在B—1战略轰炸机、F—16战机,法国在“幻影—2000”战机上都尝试采用了隐身技术。而80年代开始研制的各类作战飞机,在设计之初就已经充分考虑到隐身问题了。如今战机隐身技术的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。简言之,隐身就是使敌方的各种探测系统,如雷达等,发现不了自己的飞机,无法实施拦截和攻击。
为有效对付雷达不被发现,战机除了超低空飞行避开雷达波的探测范围外,还得想办法降低对雷达波的反射,使反射雷达波弱到敌人无法辨别的水平,即尽最大可能降低雷达散射截面积(RCS)。因此,雷达隐身的本质就是采用各种手段来减小飞机的RCS。如美国老态龙钟的B—52战略轰炸机的RCS大于100平方米,很容易被雷达发现,而与其同类型但采用了隐身技术的轰炸机B—2A的RCS只有0.01平方米,地球上很多雷达都很难探测到它。目前用来减小飞机RCS的主要途径有两种,一是改变飞机的外形和结构,降低雷达反射波的散射量;二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料,同样也可以降低散射的雷达电磁波。一旦雷达接收的散射信号弱到不足以判读时,就意味着该战机具备了隐身能力。但具备了很小的RCS值还不等于具备了完全意义上的隐身能力,因为红外雷达照旧能发现战机这个巨大的热辐射源,毕竟巨大航空发动机形成的红外辐射背景是红外雷达的绝佳目标,这也就是为什么隐身必须考虑红外因素。首先要把发动机这个红外源的最大始作俑者包裹好、保护好,尽量减少对外排放红外辐射,其次就是需要采用各类冷却措施,主动降低战机自身包括发动机在内的红外辐射强度。
战机实用隐身技术起源于美国,但其他很多国家也都在潜心研究。德国从1981年开始秘密发展隐身技术,曾研究过类似于F—117A的“萤火虫”飞机模型,后来又发起“增强和未来系统的技术演示器”、“欧洲技术获取计划”,还试图独立研制“LA—2000”隐身攻击机和“AT—2000”隐身战斗机。