一、什么叫隐身技术?目前隐身的主要途径有哪些;
隐形技术(stealth technology)俗称隐身技术,准确的术语应该是“低可探测技术”(low observable technology)。即通过研究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。
主要技术
采用独特的外形设计和吸波、透波材料,以降低飞机对雷达波的反射;降低飞机发动机喷气的温度或采取隔热、散热措施,减弱红外辐射。
美国的F-117A隐形战斗轰炸机(现已退役)、B-2隐形轰炸机已经装备部队,正在研制的F-22隐形战斗已于2005年服役。
扩展资料;
隐形技术的迅速发展对战略和战术防御系统提出了严峻挑战,迫使人们考虑如何摧隐形身兵器并研究反隐形技术。
隐身技术与反隐形技术的发展,是相互制约、相互促进的,无论哪一方有新的突破,都将引起另一方的重大变革。反隐形技术的发展方向是:综合运用,系统综合(集成),开发新的反隐形技术理论。
由于隐身技术的研究主要是针对雷达探测系统的,所以,反隐形技术的发展重点也是针对雷达的。雷达实现反隐形的技术途径主要有以下三个方面:1提高雷达本身的探测能力;2利用隐形技术的局限性,削弱隐形兵器的隐形效果;3开发能摧毁隐形兵器的武器。
二、什么是隐身技术?
隐身技术几乎可以说是与1935年英国雷达技术用于防空同时出现的。第二次世界大战期间,德军设计飞翼式喷气试验机和在潜艇上使用吸波材料,是今天雷达隐身技术中隐身外形和隐身材料技术的首次应用。70年代中期,美国提出的各种隐身飞行器方案设想、结构外形已应用了红外抑制技术的研究成果,并开始设计研制F-117A隐身战斗机。70年代末,美国采用系统工程的方法进行隐身技术综合应用研究,缩短了将先进技术转化为先进武器的周期。自80年代以来,隐身技术逐渐成熟并达到了实用化水平,并且其发展势头相当迅猛。
三、隐身技术是怎么回事?
人们或许在科幻小说里阅读过“隐身人”,“隐身人”喝下了一种神奇的药水以后,其他人利用肉眼小能看见他。那是人们的幻想,是不可实现的。
可是在现在,科学家们发明了几种隐身兵器,比如美国的B-1、B-2战略轰炸机以及F-117战斗轰炸机。
具有隐身性能的兵器,并非是指在人的肉眼视线里不可以被看到,“隐身”仅仅是针对雷达等探测系统来讲的。雷达能够探测到扫描范围以内的任何目标,比如飞机、舰艇等。雷达是个“千里眼”,采用隐身技术的隐身兵器能使雷达变为“瞎子”。
隐身技术是20世纪70年代后期兴起的新技术。隐身技术采用各种主动和被动的方法,让飞机、军舰等武器装备不反射或者降低反射雷达的电波,减少红外特征的辐射,达到减少被探测的几率。
隐身技术应用于兵器上,大大提高了兵器的生存能力以及兵器的突然袭击能力。隐身技术主要包括改进武器装备的外形设计来减少雷达波的反射,使用吸波或者透波材料,来吸收或者让电磁波通过等许多方法。
美国研制成功的几种隐形飞机就是利用了隐身外形的技术。为了降低对雷达的反射面,隐形飞机一般有着古怪的外形,从机翼至机身都很平滑,就像一支飞镖一样。大多采用V形尾翼,这样能有效地减少雷达波的反射,而且它的进气口与尾喷管处在机身的背部,降低了雷达波的反射面,同时降低了红外辐射面。
使用了这种外形设计以后,隐形飞机对雷达的散射面积已经很少了。例如,F-117轰炸机在雷达屏幕上显示的信号与一只小鸟在雷达屏幕上所显示的信号差不多,雷达操纵员是难以发现的。因为隐形飞机可以像幽灵一般出没于敌国上空,所以,人们将它们称做“空中幽灵”。
继隐形飞机以后,许多国家开始研制隐形军舰、隐形坦克等等;隐身武器已经成了兵器家族里颇受青睐的成员了。
可是,隐身兵器也有其弱点,现在的隐身技术还不可以做到让兵器对雷达完全隐身。并且科学家们还发明了许多反隐身技术,来对付隐形武器巨大的威胁。
由于科学技术的不断发展,隐身与反隐身斗争会愈来愈激烈。
四、什么是隐身技术
隐身技术近十年来得到前所未有的重视,几乎所有的现代军用飞机都要和隐身挂上钩,连阿三拼凑的LCA那破烂儿也要声称有隐身能力。什么是隐身,事实上正确的称呼应当是低雷达反射面 (降低红外特征另谈),radar cross section,俗称RCS,要隐身就要想办法降低RCS让雷达波反射到其他方向,而不是反射到接受机的方向。事实上自雷达发明之后没多久,许多研究人员就注意到了不同形状的物体对雷达有非常不同的反射特征,具体到飞机的外形有以下的现象,在不同的机身截面形状里,头盔形RCS最低,就是象两个U字母对扣一起,或者象把两个钢盔口对口的扣一起,如果你仔细观察以下SR71的机身形状就明白了;机翼的前缘只在某一特定角度有较大的反射量,偏离这个角度,则反射量急剧下降,水平尾翼一样的道理,如果你仔细观察以下F22 或 YF23 的外形就会发现其外形所有有后掠角度的地方,后掠角全部是相同的;垂直尾翼反射量大但如果象内侧或外侧倾斜的话,反射大幅度下降;进气道是个主要反射源,尤其是发动机最外面的风扇或压气机叶片;暴露在外的座舱,飞机的外挂等等;此等研究结果直接导致了SR71的外形,可以说SR71是最早的具有隐身特征的飞机(指投入生产并服役的)。不清楚LOCKHEED公司是如何说服美国政府的,但六十年代臭味小组得到绿灯开始HAVE BLUE的工程研究发展阶段,此项目在极其保密的情况下与1975年首飞,连美国国会的许多参议员都不知道,一直到八十年代李根政府出于政治原因才公开为此军方大为不满。HaveBlue(后来命名为F117)机身上部几乎看不道流线形,全部是反射面,发动机进气道也有网格覆盖,当尾喷口分散成多块出口,降低红外特征当。当初首次试飞时很多人怀疑这黑盒子能不能飞,可以说没有电传操纵系统,F117是无法控制的。之所以搞成如此古怪外形实属无奈,在60-70年代虽然对隐身技术进行了多年研究,但始终无法准确控制RCS反射量,LOCKHEED的计算程序只能处理简单的反射面,这在当时是一道科学难关--雷达波在一连续表面的反射量的计算方法,其计算量理论上是无穷大,更何况当时的计算机技术亦不如当今发达,解决不了这一问题隐身飞机便无法充分采用空气动力学及流体力学的模型(所谓流线型)。NORTHROP在B2的工程研究上也同样堵在这里。然而70年代出一位苏联数学(及物理学)家天才的找到了一种有效的简化算法,可悲的是苏联政府没有意识到这一发现的重要性,只将其列为最低保密等级,在一内部发行的刊物上发表了 (这也说明到70年代苏联还未进行隐身技术的深入研究,可悲可叹可惜),这一文章被CIA的特工没费多大功夫就那到手,而对NORTHROP公司来说无疑是天上调下一块金砖正砸脑袋上,B2的发展自此一帆风顺。那苏联学者在苏联解体后移民到美国如今在加州一大学教数学,为此他对多年后前来采访的记者说,很高兴为隐身技术作了一件大事,当时他自己也没想到那小小的发现会有如此巨大的威力。F117和B2都采用了当时最先进的电传操纵系统,B2的飞翼外形早在50年代出NASA就发现了其优异的飞行特征,大容量,但飞翼在操纵上是典型的非稳定型,所以在搞了一架实验机后边停止了发展。在70年代F14/15/16/18技术技术基本定型之后,许多公司及NASA都在研究下一代技术,在80年代NASA和GRUMMAN联合搞了X29实验机,鸭式布局前掠翼,进行了多年的试飞研究;PW改装了一架F15以实验其矢量推进技术;在欧洲鸭式布局成为共同的选择,法国阵风,英德联合的EFA及瑞典的JAS39,都是鸭式布局,以色列的LAVI也跟随潮流。。。
LAVI是以色列为摆脱对美国武器装备的依赖,自行开发的轻型多用途战斗机,采用一台PW1120涡喷发动机,PW1120事实上是F100的简化版,由于美国政府的干涉此计划中途停止了,以色列在八十年代秘密的将LAVI的一些关键技术转移给中共,许多人认为以色列是因为二战期间国民党执政时的驻欧洲中国大使馆给五万七千多名犹太人与签证,使这些人在战争期间滞留中国而免遭纳粹屠杀,出于感激报恩才向中共提供帮助。事实上中以合作还不只这些。由于当时中共航空技术十分薄弱,此举无疑是雪中送炭,只是山姆大叔拒绝向以色列提供PW1120发动机才使中共不得不转向老毛子。欧洲的军事计划从来都是政治因素大于技术因素,经过多年的折腾终于定下来的EFA计划,法国阵风,还未等到试飞,苏联新一代的SU27在芬兰被北约的侦察机发现了(代价是机身被SU27划了个大口子差点坠机)多年的谣传终于得到了证实,由于苏联很快解体SU27的性能也很快被北约了解,前苏联的专家们将经典的空气动力造诣发挥到了极点,从很多方面看SU27都达到了登峰造极的水平,连前苏联空军都承认其性能无可挑剔。九十年代北约进行的一次模拟分析发现欧洲战斗机或法国的阵风都无法有效的对付SU27及改进型。然而以上所有型号都没有隐身能力,仍然属于传统的造型。1991年底美国空军正式开始下一代战斗机的招标,两个非常明显的要求;1,隐身,2 超音速巡航,
五、什么是隐形技术?
隐形技术是第二次世界大战后新出现的重大技术项目。特别是20世纪70年代以来,美、英等西方大国及前苏联都投入了大量的人力、物力和财力研究隐形技术,并取得了突破性进展,已由基础理论阶段进入实际应用阶段。目前,隐形技术已被应用于研制隐形飞机、隐形导弹等各种隐形武器装备,有的已研制成功并投入使用。例如,美国的洛克希德公司研制的F-117A隐形战斗机,1981年首次试飞成功,已在海湾战争和科索沃战争中大显身手。可以预见,未来战场上,将出现大量的各种隐形武器装备,在战争中将起到举足轻重的作用。
一、隐形技术的物理原理
隐形技术,是改变己方作战目标的可探测信息特征,从而降低目标被对方发现概率的技术统称。
利用各种侦察技术获取的战场目标信息,其物理实质都可看成“波”。根据工作波段,侦察技术可以分为雷达波侦察、红外侦察、激光侦察等。其中雷达波侦察及激光侦察,是从侦察飞机或侦察卫星等侦察平台上,向目标发射雷达波和激光,通过分析由目标反射回来的雷达波或激光的特性来判断目标的类型、距离、方位、速度等。因此雷达波侦察及激光侦察称为“有源”侦察。而红外侦察技术不需从侦察平台发射红外光波,而是侦察平台直接接收由目标辐射出的红外波进行侦察,因此这种侦察技术称为“无源”侦察。相应的隐形技术根据工作波段也可分为雷达波隐形、红外隐形、激光隐形等。根据隐形的工作方式,隐形技术又可分为有源隐形和无源隐形。
1.雷达波隐形技术
雷达是迄今为止最为有效的远程电子探测设备,它根据雷达目标对雷达波的散射能量来判定目标的存在并确定目标的位置。要实现雷达波隐形,其核心问题就是使目标的雷达回波无法被侦察雷达探测到。对这一核心问题,军事上有个专门术语,即降低目标的雷达散射截面。所谓目标的雷达散射截面就是表现目标散射雷达强弱的物理量,目标的雷达散射截面越小,雷达接收能量越小,因而就越难对目标作出正确的判断。减少雷达散射截面通常有两种途径:一是材料隐形技术,二是外形隐形技术。这两种技术常常被综合运用。
(1)材料隐形技术
材料隐形技术就是在目标表面涂上吸波材料或透波材料,使目标不反射或少反射雷达波,降低目标的雷达散射截面。雷达吸波材料是抑制目标反射雷达波的最有效方法,也是最先获得实际应用的隐形技术手段,早在第二次世界大战后期,德国潜艇的潜望镜上就涂敷了吸波材料,这是雷达隐身的初次尝试。
吸波材料技术按其工作原理,可分为三类。
一类是雷达波作用于材料时,材料产生电导损耗等物理反应,使雷达波的电磁能转换为热能而散发。另一类是雷达波能量分散到目标表面的各部分,从而分散反射到雷达天线方向上的电磁能。第三类是使雷达波在材料上、下两面的反射波叠加发生干涉,相互抵消。吸波材料一般采用铅铁金属粉、不锈钢纤维、石墨粉、铁氧体等具有特殊电磁性能的吸波剂物质来制作。
吸波材料按其使用方法可分为涂料型和结构型。
涂料型吸波材料。目前广泛使用的涂料型“铁氧体”吸波材料,就是在“氧化铁”类陶瓷材料中加入少量的锂、镍等过渡金属,可使反射回波降低20到30dB(dB即分贝,是表示声波强度的计量单位),但它存在影响飞行器的气动性能、容易脱落、吸收频带窄等缺点。
结构型吸波材料。将吸波材料与非金属复合材料结合起来,使之既具有良好的吸波性能,又具有复合材料重量轻、强度高的优点,可用来制造隐形飞机的机身机翼等结构部件。
还有一种材料隐形技术是透波材料技术,就是是对雷达波“透明”的材料,它对雷达波的反射性能与空气接近,入射的雷达波几乎完全透射,从而减少目标的雷达散射截面。
(2)外形隐形技术。
外形隐形技术的历史没有材料隐形技术那么长,但它的发展却十分迅速,应用十分广泛,目前已成为隐形技术中最重要、最有效的技术。
所谓外形隐形技术,就是合理地设计武器装备的外形。来达到两个目的:一是降低目标的雷达散射截面,二是使目标的回波偏离侦察雷达的侦察方向。例如:F-117A隐形飞机就是采用以外形技术为主、吸波材料为辅的隐形技术方案。其形状是一个前后边缘不平行的复杂多面体,飞机大部分表面都后倾,与垂直方向呈大于30°角,并采用大后掠角机翼和V形双垂尾。这种奇特外形使F-117A在飞行过程中,对敌人的雷达探测波产生时隐时现的微弱回波,敌人雷达很难探测到这些信号,这就大大降低了F-l17A的雷达散射截面,提高了其隐形效果。在海湾战争中,F-117A隐形攻击型战斗机,大约执行了1270架次空袭任务,摧毁了巴格达许多目标,而自己无一伤亡。
2.红外隐形技术
与雷达探测不同,红外探测是一种无源探测,是直接接收目标辐射的红外波,或者说是探测目标与背景的红外辐射差异。物理学研究表明,任何温度离于绝对零度的物体都能发射红外线,不同温度的物体发射的红外线波长和强度不同。物体温度越高,其红外辐射能力越强。军队武器装备都是很强的红外辐射源,红外探测系统利用军事目标自身的红外辐射或目标与背景之间的温度差异能够发现目标。
红外隐形技术就是要求用多种技术手段,抑制武器装备目标本身的红外辐射来达到隐身目的,当然也可以制造假的红外辐射源来进行红外干扰,从而保护真正的武器装备。所以红外隐形技术同样可以分为两大类:一是红外无源隐形技术;二是红外有源干扰技术。红外无源隐形技术,主要是通过降低和改变目标的红外辐射特征,即采用屏蔽和冷却方法降低目标辐射的红外能量,使敌方探测器难以跟踪。如目标敷以高温隔热材料,飞机遮挡高温尾喷口,降低排气温度等就是基于降低温度,达到隐形的目的。红外有源干扰,是有意识地利用红外装置发射红外辐射,人为地施放干扰。在美国,红外干扰技术发展很快,一般是在战斗机上安装红外干扰装置,依赖从飞机上发射诱饵弹进行红外干扰。一些慢速飞行的低空飞机则装有红外干扰器,使其能逼真地模拟飞机发动机喷管和尾焰的红外辐射特征,从而吸引红外制导导弹。前苏联的红外干扰技术也取得了很大的成就,已研制出红外诱惑系统,能读出敌方红外传感器信号,对敌方进行欺骗和干扰。
由于物质对电磁波的吸收、反射、散射等特征都随电磁波的频率不同而不同,又由于雷达、红外探测方式不同,因而不同隐形波段对目标的电磁特性要求是不同的,甚至是矛盾的。从目前的技术水平来看,采用各种隐形技术,只能降低目标的被探测概率,还不能达到完全隐形。新的更好的隐形技术还有待于物理学工作者、工程技术人员和军事科学家的进一步努力。
3.激光隐形技术
20世纪70年代起,激光雷达的应用促进了激光隐形的研究。激光雷达与普通雷达工作原理相似,只是激光波长比雷达波短(通常在1.06mm和10.6mm这两个波长),因此有更高的分辨率和测距精度。而且由于没有大型的天线,因而易于自身隐蔽,又不怕电子干扰。激光隐形技术和雷达隐形技术相似,其中激光隐形涂料是激光隐形技术的重要组成部分,其主要指标就是尽量降低其反射率,这方面的研究工作刚刚起步。
4.等离子体隐形技术
等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种物质形态,因而也被称为物质的第四态。以水为例:正常条件下,当温度低于0℃时水呈固态,也就是所谓的冰;当温度超过0℃时,水呈液态,也就是通常所说的水;当温度超过100℃时水呈气态,也就是水蒸气;再将水蒸气继续加热至摄氏几千度,水就进入了第四种形态,也就是等离子态。
等离子体根据温度的高低可分为热等离子体和冷等离子体。热等离子体温度可达几千、几万甚至上亿摄氏度;冷等离子体的温度则接近于常温。从成因上看等离子体又可分为天然人造两种形式。地球环境中的等离子体主要是闪电、陨星侵入所致。而在地球之外等离子体则大量存在,距地表几百公里的电离层就是一个等离子体层,太阳之类的恒星也是一个大等离子体,据称宇宙中97%的物质都是以等离子体的形式存在。人类制造的等离子体也是多种多样,核弹爆炸会产生大量高温等离子体。而日常生活中的霓虹灯、灯棒、等离子电视等也会产生等离子体。只是这些等离子体都是低温等离子体,主要是通过电离某些惰性气体而产生。所以,切莫以为等离子体距离我们很遥远,其实它是无处不在,甚至每天都存在于我们的身边。
等离子体为什么具有隐形功能呢?这主要是因为等离子体对无线电波具有折射与吸收作用。关于等离子体对于无线电波的吸收作用可以从卫星或飞船回收过程中所经历的“黑障区”得到直观的认识:当卫星或飞船以极高的速度返回大气层时,其表面的温度会因剧烈的空气摩擦急速上升到几千、上万摄氏度,此时卫星与飞船的表面空气会因为温度升高而变成等离子体并将卫星或飞船严密包裹起来,由于等离子体对无线电有强烈的吸收作用,因此地面跟踪雷达将会因为没有回波信号而丢失目标,无线通信也因等离子气团的包裹而无法进行。此时卫星或飞船与地面之间的一切联系将中断。即形成所谓的“黑障区”。只有等卫星或飞船速度下降、表面空气温度降低、等离子体消失之后雷达才能重新跟踪,通信也才能恢复正常。正是基于等离子体这种奇妙的电波吸收与屏蔽作用,军事强国都对等离子体隐形技术抱有极大的兴趣,试想:如果在己方的飞机、军舰、导弹等主战装备上也都包裹一层等离子体,那敌方的雷达岂不都成了睁眼瞎?
关于等离子体隐形技术的应用,目前以俄罗斯为首。俄罗斯发展等离子体隐形的主要思路是在飞机等主战装备表面形成等离子体气团,从而达到吸收、折射对方雷达波之目的。其具体思路是,利用等离子体发生器、发生片、放射性同位素在主战装备表面形成一层等离子云,并设计等离子的特征参数(能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等)满足特定要求,使敌方难以探测。
俄罗斯及别的国家理论研究表明,等离子体隐形有几个突出的优点:
(1)隐形效率高
首先,等离子体可以达到99%的吸收或折射效果,这样的效率远远超过现有吸波材料,接近完全吸收;其次,等离子体具有很宽的吸收波段,基本可以对所有波段的雷达波进行吸收和干扰。而目前美国的隐形技术只对短波雷达有效,对于长波雷达效果却不甚理想。
(2)不改变装备的外形结构
传统吸波材料效率不是很高,所以要实现隐形主要是寄希望于外形设计,因此美国的隐形飞机与导弹都特别强调隐身外形,这对飞行器的飞行性能必然会产生不良影响;等离子体由于具有极高的吸波效率,根本就不需要对装备有什么特别的外形要求,只要能在装备表面形成一层等离子体就完全可以达到目的。所以等离子体隐形可以保留装备的原有外形及战术、技术性能。
(3)相对简单廉价
等离子体隐形技术如果能投入实际应用,其技术相对简单,成本也相对较低,比起传统的隐形技术,更便于大规模使用。
二、未来的无形战场
随着隐形技术的发展和隐形武器装备的问世,不久的将来将会出现大量性能各异的隐形武器装备,未来的战场将是无形战场,未来的战争将实现隐身化。
通过采用各种先进的隐形技术,各种隐形武器装备竞相登场,目前使用的各种侦察探测仪器根本无法发现它们活动的踪迹,甚至坦克的轰鸣声,也在隐形技术的帮扶下,变得“杳无音讯”。通过精巧的结构设计和采用先进的隐形材料,还能使武器装备和重要设施产生奇妙的视觉效果,和环境融为一体,就像变色龙一样。未来的战场到处都是迷宫,处处埋伏着隐形杀手。
目前,除了研制隐形兵器外,不少国家正在研究具有隐形功能的机场、机库、通信系统和侦察系统等。
未来的镭射弯曲光线折射技术可使人体隐身,士兵穿上由这种技术制成的作战服后,能够变成“隐形人”。隐身服能够随着环境特征相应地改变色彩,穿上隐身服,进入树林的士兵会立刻变成“绿人”,进入雪地的士兵会立刻变成“雪人”,真正实现与大自然浑然一体。如果隐身士兵涂上隐身油,抑制人体热量散发,使红外特征与周围环境保持一致,那么,隐身士兵不但用肉眼看不见,就使用红外探测器也无法看见。一旦服装和武器的隐形涂液研制成功,“来无影,去无踪”将不再是神话。