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簡(jiǎn)述雷達(dá)隱形手段和雷達(dá)反隱形技術(shù)

2020-11-20 23:40 作者:冰封之龍  | 我要投稿

自從雷達(dá)這雙“千里眼”誕生以后,為了在高速掃描下的雷達(dá)下隱身,隱形技術(shù)就不斷和反隱形技術(shù)呈現(xiàn)著螺旋相互上升的趨勢(shì)。在如今隱形四代戰(zhàn)斗機(jī)成為高端空軍的標(biāo)配的情況下,反隱形雷達(dá)也成為了日前熱門的高端產(chǎn)品,一款不具備反隱形能力的雷達(dá),是無(wú)法勝任未來(lái)防空需求的。那么,我們就來(lái)從歷史發(fā)展的角度上,來(lái)看一看隱形技術(shù)和反隱形技術(shù)的“軍備競(jìng)賽”吧。

預(yù)備知識(shí):雷達(dá)隱形技術(shù)的基本原理

一臺(tái)拋物面雷達(dá),位于焦點(diǎn)的是它的發(fā)射/接收機(jī),根據(jù)凹面鏡原理,后方的拋物面會(huì)讓雷達(dá)波束呈現(xiàn)平行線射向遠(yuǎn)方

我們知道,雷達(dá)是一種主動(dòng)式的電磁波探測(cè)系統(tǒng),它就像一個(gè)發(fā)射著看不見的微波的大型“探照燈”,不斷向著遠(yuǎn)方發(fā)射雷達(dá)波,遇上目標(biāo)就會(huì)產(chǎn)生反射。當(dāng)目標(biāo)反射的雷達(dá)波被雷達(dá)接收機(jī)接受后,通過分析發(fā)射和接受的時(shí)間差,以及目標(biāo)回波所顯示的方位,即可推算出回波點(diǎn)位距離本方雷達(dá)的距離,并在地圖上予以標(biāo)定。

雷達(dá)接受功率公式

現(xiàn)實(shí)中,由于雷達(dá)系統(tǒng)需要有一定強(qiáng)度的回波才能確認(rèn)目標(biāo),因此在其他條件都相同(尤其是雷達(dá)濾波能力和計(jì)算機(jī)處理能力)的情況下,雷達(dá)回波會(huì)服從上圖公式,即雷達(dá)接收功率和雷達(dá)發(fā)射功率、雷達(dá)波長(zhǎng)的平方、天線增益的平方、目標(biāo)散射率和目標(biāo)面積(我們常說(shuō)的RCS就是雷達(dá)有效反射面積)成正比,而和距離的四次方成反比,用通俗的語(yǔ)言就是“距離越近,回波越強(qiáng);功率越大,波長(zhǎng)越長(zhǎng),增益越高,目標(biāo)有效反射面積越大,回波也越強(qiáng)”。

同時(shí),雷達(dá)也不是只要捕捉到信號(hào)就會(huì)發(fā)出預(yù)警。由于大氣中有各種各樣的反射源(如飛鳥)和自然輻射源(如太陽(yáng)風(fēng)打在高層大氣層形成的射電輻射),雷達(dá)也會(huì)經(jīng)常捕捉到和自己發(fā)射雷達(dá)波一樣的信號(hào),這點(diǎn)就和老式電視機(jī)顯示出的“雪花點(diǎn)”是一個(gè)道理。而且,隨著電子戰(zhàn)技術(shù)的改善,敵方也可能用各種電子戰(zhàn)手段干擾雷達(dá)信號(hào)的接收,因此,雷達(dá)必須得配備有效的濾波和檢波系統(tǒng),配合計(jì)算機(jī)分析技術(shù),在確保足夠的警惕性同時(shí),盡最大可能降低虛警率,在現(xiàn)實(shí)中就體現(xiàn)為雷達(dá)必須得重復(fù)獲得多個(gè)相同的回波信號(hào)進(jìn)行分析,排除掉自然干擾和人為干擾,并和系統(tǒng)預(yù)存的敵人特征信號(hào)進(jìn)行匹配,剔除自己人的信號(hào)可能后,才會(huì)正式將其標(biāo)記為敵方目標(biāo)。

在了解雷達(dá)工作和目標(biāo)識(shí)別原理后,我們就有了對(duì)抗雷達(dá)的手段了。

雷達(dá)VS隱形技術(shù) 第一階段:雷達(dá)吸波涂料的發(fā)展

通過雷達(dá)公式,我們可以認(rèn)識(shí)到,在對(duì)方所有的條件不改變的情況下,我方能夠做的就是讓自己的反射雷達(dá)波功率盡可能低下,從而降低對(duì)方探測(cè)到我方的最大距離,這種有效的降低雷達(dá)波的手段就是涂覆吸波涂料。不過,和一般人以為的“隱形飛機(jī)涂料”不同,世界上第一款進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)的雷達(dá)吸波涂料,反而是另一種急需雷達(dá)隱形的載具使用的——這就是德國(guó)人的21型潛艇。

21型是世界上第一艘現(xiàn)代意義的以水下作戰(zhàn)為主的常規(guī)潛艇


在1942年英國(guó)人將雷達(dá)搬上反潛巡邏機(jī)后,德國(guó)潛艇出航越發(fā)的困難。尤其是在1943年英軍和美軍聯(lián)合反潛力量奪取了比斯開灣到美國(guó)沿海的整個(gè)大西洋的制空權(quán)后,德國(guó)潛艇但凡是浮出水面,就會(huì)很快被反潛巡邏機(jī)雷達(dá)捕捉而遭受攻擊。為了對(duì)抗反潛機(jī),德國(guó)人1943年下旬開始將潛艇配備通氣管,這樣潛艇就能在潛望鏡深度開動(dòng)柴油機(jī),大大增強(qiáng)水下航程。但好景不長(zhǎng),到了1944年時(shí),美英反潛巡邏機(jī)的雷達(dá)已經(jīng)能夠分辨海上的潛望鏡和通氣管目標(biāo),而德國(guó)人由于潛艇潛望鏡視野較窄,探測(cè)距離比水面瞭望更短,加上潛艇由通氣管柴油機(jī)模式轉(zhuǎn)為電池推進(jìn)需要時(shí)間,使得通氣管深度的潛艇一旦被雷達(dá)鎖定,就意味著幾乎無(wú)法發(fā)現(xiàn)敵人的接近,從而面臨必死的下場(chǎng)。在這樣的威脅下,德國(guó)人想到了一個(gè)法子——既然美英可以用雷達(dá)捕捉到水面上的潛望鏡和通氣管,那么我讓他們雷達(dá)找不到這兩個(gè)“桿子”不就得了嘛?所以,德國(guó)人參考自己開發(fā)的吸收聲波的高分子聚合物消聲瓦技術(shù),開發(fā)出一種能夠吸收雷達(dá)波的材料,并將其涂敷在21型潛艇的潛望鏡和通氣管上,但還沒等它用于實(shí)戰(zhàn),德國(guó)人就已經(jīng)戰(zhàn)敗了。

一種吸波材料的細(xì)微結(jié)構(gòu)

在上世紀(jì)60年代,由于美軍對(duì)中國(guó),蘇聯(lián)的空中偵察任務(wù)的需求,美國(guó)再次想到了使用吸波材料涂敷在飛機(jī)表面的方法,從此開創(chuàng)“隱形飛機(jī)”的潮流。目前,世界上有很多種吸波材料,大致分為三類:吸收型吸波材料、漫反射型吸波材料和干涉型吸波材料。

吸收型吸波材料細(xì)微結(jié)構(gòu)可見上圖。這種涂料通過特殊工藝涂敷在飛機(jī)表面后,就會(huì)形成一種復(fù)雜的高分子聚合物,細(xì)微結(jié)構(gòu)和潛艇的消聲瓦,室內(nèi)的隔音墻有些相似,呈現(xiàn)微觀的“蜂窩狀”結(jié)構(gòu)。其微孔大小根據(jù)要吸收的特征雷達(dá)波長(zhǎng)決定。這樣一來(lái),敵方雷達(dá)的雷達(dá)波入射后,就會(huì)在這些“蜂窩狀結(jié)構(gòu)”中反復(fù)反射,轉(zhuǎn)化為熱能散失,最后反射回雷達(dá)的信號(hào)強(qiáng)度就大幅衰減。起到了降低雷達(dá)波回波強(qiáng)度的目的。目前該類吸波材料發(fā)展比較成熟,材質(zhì)以微孔材料配合增強(qiáng)電磁耗損能力較強(qiáng)的材料(如鐵氧體顆粒)為主,雷達(dá)波射入后會(huì)立即在微孔中被鐵氧體材料多次反射轉(zhuǎn)化為熱能消散。

漫反射型雷達(dá)吸波材料需要配合飛機(jī)的外觀設(shè)計(jì),下面會(huì)詳細(xì)介紹。

干涉型吸波材料

干涉型吸波材料則是一種“反應(yīng)裝甲”式材料。它的結(jié)構(gòu)不再是充滿多層孔洞的“蜂窩狀結(jié)構(gòu)”,而是變成了多個(gè)反射面疊加的復(fù)合材料。這些復(fù)合材料每一層都有一定的雷達(dá)波反射能力和透射能力,能讓一部分雷達(dá)波在自己表面反射,同時(shí)讓一部分進(jìn)入下一層,在下一層或更多層發(fā)生反射。由于每層之間都會(huì)發(fā)生反射,一束雷達(dá)波入射后,會(huì)分解為多個(gè)同向疊加的反射波,由于光程不同,因此這些反射波產(chǎn)生的回波相位也不同,彼此之間就會(huì)產(chǎn)生相位差。學(xué)過波的疊加的朋友們都會(huì)知道,當(dāng)振幅相同,波長(zhǎng)相同,但相位相反的波相互疊加時(shí),波峰和波谷會(huì)相互抵消而能量對(duì)消,這樣一來(lái)雷達(dá)接收到的信號(hào)強(qiáng)度就會(huì)大幅減弱,該原理和“有源對(duì)消耳機(jī)”是非常接近的,只不過它是利用多層材料來(lái)“受激”產(chǎn)生相反的回波相位,所以它并不是“主動(dòng)”式的隱形材料。

在三種材料中,吸收型最為廣泛而成熟,干涉型理論上最為先進(jìn)。不過,它們都有一個(gè)共同缺點(diǎn)——即隱形涂料的精細(xì)結(jié)構(gòu)只適合于一定頻率的雷達(dá)波。

F-35這樣的典型戰(zhàn)斗機(jī)的涂層以削弱敵方戰(zhàn)斗機(jī)、地面火控雷達(dá)的X波段、S波段和C波段微波為主,對(duì)于L波段,Ku等波段相對(duì)較差

由于吸波材料在飛機(jī)上會(huì)形成一薄層復(fù)合材料,會(huì)增加飛機(jī)的重量,而且在高速氣流沖擊下可能會(huì)發(fā)生剝落,因此飛機(jī)的吸波涂層并不會(huì)無(wú)限制增厚。所以,大部分隱形飛機(jī)都會(huì)選擇幾個(gè)相近的重點(diǎn)波段進(jìn)行針對(duì)隱形,如戰(zhàn)斗機(jī)一般對(duì)敵方戰(zhàn)斗機(jī),火控雷達(dá)的X,S,C等波段進(jìn)行針對(duì)隱形,而B-2這樣的轟炸機(jī)會(huì)對(duì)S,L波段的遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)進(jìn)行針對(duì)隱形。同時(shí),隨著雷達(dá)后端處理越來(lái)越強(qiáng),飛機(jī)單純靠吸波材料取得的隱形優(yōu)勢(shì)到了80年代后期就開始力不從心了,因此上世紀(jì)70年代,隱形技術(shù)進(jìn)入了新的時(shí)代,也是目前的主流——外形隱形。

雷達(dá)VS隱形技術(shù) 第二階段:飛機(jī)外形隱身設(shè)計(jì)的發(fā)展

在雷達(dá)的發(fā)射功率和分辨率大幅提升后,單純靠吸波涂料取得降低雷達(dá)發(fā)現(xiàn)距離的手段已不敷使用。因此,美國(guó)開始研究能夠進(jìn)一步削減飛機(jī)反射波的手段。但是同樣令一般人始料未及的是,飛機(jī)外觀隱身技術(shù)的源頭同樣也不是美國(guó),而恰恰來(lái)自于從未發(fā)展過飛機(jī)隱形技術(shù)的另一個(gè)大國(guó)——蘇聯(lián)。

彼得·烏菲莫切夫(俄語(yǔ):Пётр Я?ковлевич Уфи?мцев;英語(yǔ):Pyotr Ufimstev)

在1960年代,莫斯科無(wú)線電工程研究院(Moscow Institute of Radio Engineering)首席科學(xué)家彼得·烏菲莫切夫(Pyotr Ufimstev)開始研究簡(jiǎn)單二維物體的電磁波反射方程。

1964年,他在《莫斯科學(xué)院無(wú)線電工程學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一篇頗有創(chuàng)意的論文「物理衍射理論中的邊緣波行為」。在這篇文章中,他提出,物體對(duì)雷達(dá)電磁波的反射強(qiáng)度和物體的尺寸大小無(wú)關(guān),而和邊緣布局有比例關(guān)系。烏菲莫切夫說(shuō)明了如何計(jì)算飛機(jī)表面和邊緣的雷達(dá)反射面。從他的理論可以得出一個(gè)結(jié)論,即使一個(gè)很大的飛機(jī),仍然可以被設(shè)計(jì)成能夠「匿蹤」的。

雖然彼得·烏菲莫切夫早在1964年就提出了飛機(jī)外觀隱形技術(shù)的理論,但該理論被蘇聯(lián)長(zhǎng)期忽視。當(dāng)飛機(jī)設(shè)計(jì)局的專家拿到這篇雷達(dá)專家的文章時(shí),他們不屑一顧地說(shuō):“設(shè)計(jì)出符合雷達(dá)隱形外觀的飛機(jī)是不能飛起來(lái)的,就算飛起來(lái),也不具備良好的氣動(dòng)外形,不具備戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)性”,而蘇聯(lián)的飛機(jī)發(fā)展思路,尤其是戰(zhàn)斗機(jī)一直是追求優(yōu)越的近距離格斗能力的,他們顯然不會(huì)為了降低雷達(dá)的探測(cè)距離(尤其是1990年代以前中距離雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈命中率就是個(gè)笑話)而犧牲尤為重要的機(jī)動(dòng)性。但是大洋彼岸的美國(guó)人卻敏銳覺察到了這種理論的戰(zhàn)略意義:雖然當(dāng)時(shí)還設(shè)計(jì)不出來(lái)同時(shí)兼顧隱形和機(jī)動(dòng)性的飛機(jī),但是美國(guó)龐大的空中武器庫(kù)中,應(yīng)當(dāng)具備越過對(duì)方防空雷達(dá)系統(tǒng),對(duì)敵方腹地展開突襲的攻擊機(jī),這背后就是美國(guó)秉承的“空軍決勝論”和蘇聯(lián)秉承的“空軍不過是給陸軍打傘的助手”理論的巨大差異。在美國(guó)的重視之下,具備良好的隱形外形的飛機(jī)首先在洛克希德的臭鼬工廠誕生了,這就是劃時(shí)代的F-117。


F-117是世界上第一種真正意義上實(shí)現(xiàn)了“雷達(dá)隱形”的戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)


F-117在1977年,1982年進(jìn)行交付,但是它在之后的十年內(nèi)都保持高度的機(jī)密。一直到1990年該機(jī)型停產(chǎn)后,它才在公眾面前亮相,使得世人都驚呼為“UFO”。F-117采用多面體棱角反射機(jī)身,能夠?qū)⒉煌较颉绕涫钦胺缴鋪?lái)的雷達(dá)波反射到其他方位,避免被敵方雷達(dá)偵測(cè)到。不過,和蘇聯(lián)專家當(dāng)年判斷的一樣,極端追求隱形外形的F-117機(jī)動(dòng)性確實(shí)是不怎么樣,首批兩架1977年制造的原型機(jī)都以墜毀告終,而且內(nèi)部彈艙也小的可憐——僅能夠容納2枚2000磅激光制導(dǎo)炸彈(或者其他尺寸小于MK84的炸彈),一次公開飛行表演還當(dāng)場(chǎng)機(jī)翼折斷墜毀,似乎表明這種飛機(jī)是個(gè)敗筆。

但是,在1991年沙漠風(fēng)暴戰(zhàn)役中,F(xiàn)-117卻一舉摧毀了世人面前“弱不禁風(fēng)”的形象。在戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)首日,美軍的F-117就利用雷達(dá)隱形能力快速突破伊拉克的數(shù)字化防空網(wǎng),殺入巴格達(dá)炸毀了伊拉克電信電報(bào)大樓,斷了伊拉克的指揮系統(tǒng)。在之后的作戰(zhàn)中,43架F-117居然合計(jì)投放了2000噸炸彈,平均每一架飛機(jī)都執(zhí)行了25次攻擊任務(wù),包辦了40%的戰(zhàn)略目標(biāo),使得伊拉克的防空、指揮、通訊系統(tǒng)全部瓦解。在美國(guó)強(qiáng)大的隱形飛機(jī)、精確制導(dǎo)武器的攻擊下,擁有當(dāng)時(shí)中國(guó)人羨慕不已的機(jī)械化大兵團(tuán)的伊拉克軍隊(duì)土崩瓦解,甚至整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)中伊拉克空軍僅由米格25飛機(jī)擊落一架脫離電子戰(zhàn)飛機(jī)掩護(hù)的F-18飛機(jī),除此之外別無(wú)戰(zhàn)果。從那以后,隱形飛機(jī)仿佛成了美國(guó)空軍的代名詞,一直是信息化時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)的象征。

雖然F-117迄今為止隱形能力仍不落后——但是極糟糕的氣動(dòng)布局使得它完全沒有任何戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)性。在1999年空襲南聯(lián)盟行動(dòng)中,一架F-117自以為高枕無(wú)憂,便啟動(dòng)了雷達(dá)測(cè)高計(jì),這使得它被南聯(lián)盟的被動(dòng)探測(cè)雷達(dá)捕捉,隨后引導(dǎo)S-125導(dǎo)彈發(fā)射。由于F-117機(jī)動(dòng)性奇低無(wú)比,一旦被鎖定就無(wú)法掙脫,所以這架F-117當(dāng)場(chǎng)被S-125擊落,創(chuàng)下迄今為止唯一被擊落的隱形飛機(jī)的記錄。在那之后,F-117逐漸淡出人們視線,2008年解除戰(zhàn)斗任務(wù)進(jìn)入封存。但由于其極高的隱形能力至今無(wú)可匹敵,它退役后仍然被精心保養(yǎng),如今還會(huì)時(shí)不時(shí)拉出來(lái)飛一下保持狀態(tài)。


2016年美國(guó)人拍下的封存中的F117進(jìn)行試飛的畫面

在F-117成功之后,美國(guó)人堅(jiān)信隨著時(shí)代的發(fā)展,他們能夠做出來(lái)既符合飛機(jī)氣動(dòng)學(xué)和隱形能力的先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)。這時(shí)候?yàn)醴颇蟹虻睦碚撘呀?jīng)不敷使用,需要美國(guó)科學(xué)家的理論功底了。幸好,美國(guó)人早在拿到烏菲莫切夫的多面體隱形技術(shù)之前,就已經(jīng)研究過保持氣動(dòng)布局下的隱形能力,這種飛機(jī)就是赫赫有名的SR-71.

SR-71是實(shí)際上第一架使用漫反射隱形技術(shù)的飛機(jī),比烏菲莫切夫的理論還早誕生
SR-71正面看起來(lái)更像UFO,其實(shí)它的理論比起蘇聯(lián)的多面體反射還要先進(jìn),但是1964年首飛時(shí)的技術(shù)所限使得它只能成為平飛的偵察機(jī)

還記得上一段我空著的“漫反射隱形涂層”嗎?這種特殊涂層實(shí)際上是搭配SR-71,B-2這樣的漫反射隱形設(shè)計(jì)飛機(jī)使用的。SR-71設(shè)計(jì)師考慮到3馬赫速度下的平飛穩(wěn)定性,以及突破蘇聯(lián)雷達(dá)的隱身需求,創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)了圓弧形的飛機(jī)下表面,使得SR-71正面看起來(lái)也像個(gè)UFO、它的原理和蘇聯(lián)烏菲莫切夫的鏡面反射原理不同,用的是弧形表面的“漫反射”原理,雖然整體效果并不如后來(lái)的F-117,但由于機(jī)身過度圓潤(rùn),理論上更加能夠適合高速和高機(jī)動(dòng)性飛機(jī)的設(shè)計(jì),而且飛機(jī)的尺寸還可以明顯大于F-117這樣的鏡面反射飛機(jī)。在1980年代末數(shù)字化飛控日益成熟后,美軍推出了兩款至今不落后的隱形飛機(jī),就是如今響當(dāng)當(dāng)?shù)腂-2和F-22。

B-2正面更像UFO了
從尺寸上B-2似乎比B-52小一號(hào),但是實(shí)際上B-2也是一架170噸的大家伙,比中國(guó)轟6K起飛重量足足多了一倍。這是得益于它的飛翼結(jié)構(gòu)在提升隱形能力的同時(shí),極大的提升了機(jī)翼油箱的容積率
F-22是首先將隱形能力與超機(jī)動(dòng)性結(jié)合在一起的四代機(jī),也是迄今為止唯一符合4S標(biāo)準(zhǔn)的四代機(jī)

有很多人指責(zé)美國(guó)B-2抄襲了德國(guó)人二戰(zhàn)末期的HO-229,聲稱“美國(guó)科技只是建立在剽竊第三帝國(guó)的基礎(chǔ)之上”,實(shí)際上HO229推出時(shí)根本就沒有考慮到雷達(dá)隱形這一點(diǎn)(畢竟那時(shí)候還沒有基礎(chǔ)理論),而且事實(shí)上早在1910年,飛翼結(jié)構(gòu)飛機(jī)就已經(jīng)出現(xiàn)在各國(guó)設(shè)計(jì)師筆下了。而在上世紀(jì)20-30年代,飛翼飛機(jī)還一度成為流行設(shè)計(jì),只不過都因?yàn)殡y以操控而失敗了。實(shí)際上,B-2開發(fā)公司諾斯羅普公司創(chuàng)始人就是世界上最有才華的飛翼飛機(jī)設(shè)計(jì)師之一,1940年便推出了N1M試驗(yàn)機(jī)。

容克斯G38客機(jī),在宮崎駿《起風(fēng)了》也出現(xiàn)過
蘇聯(lián)1930年代設(shè)計(jì)的蝙蝠翅膀型的BICH-17飛機(jī)
B-2開發(fā)公司諾斯羅普1940年設(shè)計(jì)的N1M型飛翼試驗(yàn)機(jī),B-2直接技術(shù)來(lái)源就是他們自己40年前的作品,右側(cè)男子就是諾斯羅普公司創(chuàng)始者杰克·諾斯羅普,他本人也是和容克斯并列的飛翼設(shè)計(jì)大師

最終讓F-22和B-2得以翱翔藍(lán)天的原因還是得益于技術(shù)進(jìn)步,當(dāng)年難以靠人力控制的飛機(jī)已經(jīng)進(jìn)化到了數(shù)字化飛控系統(tǒng),強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和優(yōu)秀的算法設(shè)計(jì),能夠讓重達(dá)170噸的B-2飛機(jī)順利飛行在藍(lán)天之上,也能讓F-22戰(zhàn)斗機(jī)在實(shí)現(xiàn)1.6馬赫超音速巡航之際,實(shí)現(xiàn)9G的高過載機(jī)動(dòng)。F-22也是在MIG25之后,殲20之前唯一一款能夠在2馬赫以上維持5G機(jī)動(dòng)的戰(zhàn)斗機(jī)。正因?yàn)橛袛?shù)控駕駛的加持,很多過去看似不可能的技術(shù)——如飛翼飛機(jī),多軸飛行器等設(shè)計(jì)如今都變得非?!鞍撞嘶薄5钱?dāng)飛機(jī)尺寸放大到100噸級(jí)以上后,飛機(jī)的難度便從設(shè)計(jì)制造轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)理論積累,變得非常難以突破。所以,迄今為止仍然未有人敢全方面挑戰(zhàn)B-2和F-22,連美國(guó)的B-21和F-35都是上述飛機(jī)的“簡(jiǎn)化版”,只在信息化等部分領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化,而非全面突破這兩種1990年設(shè)計(jì)的飛機(jī)。

多軸飛行器早在1920年代就已經(jīng)誕生,但直到2010年后,消費(fèi)級(jí)計(jì)算機(jī)和控制臺(tái)的廣泛使用才讓它變得普及起來(lái)
俄羅斯獵人無(wú)人機(jī),外觀頗似伊朗俘獲的RQ-170。如今因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)突破,中小型飛翼隱形飛機(jī)已經(jīng)不再是什么困難的技術(shù),但B-2等級(jí)170噸重型飛翼飛機(jī)仍然是世界航空的豐碑和最高成就而難以逾越

通過飛機(jī)外形設(shè)計(jì)和隱形涂料的聯(lián)合使用,如今四代戰(zhàn)斗機(jī),B-2為代表的隱形戰(zhàn)斗機(jī)正面RCS(有效雷達(dá)反射面積)在常用波段下已經(jīng)降低到0.01平方米以下,發(fā)現(xiàn)距離足足比F-18,殲10這樣的第三代戰(zhàn)斗機(jī)短了四分之三。原本能夠在80-100公里發(fā)現(xiàn)殲10的雷達(dá),如今需要接近到20公里才能探測(cè)到殲20和F-22,這無(wú)疑是大幅增加了四代機(jī)對(duì)三代機(jī)的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)。這樣一來(lái),就需要雷達(dá)技術(shù)再次進(jìn)行突破了,比較典型的技術(shù)就是使用米波雷達(dá)和大功率高分辨率雷達(dá)進(jìn)行對(duì)空搜索。

國(guó)產(chǎn)米波相控陣?yán)走_(dá)結(jié)合了米波波段和大功率雷達(dá)兩個(gè)反隱形優(yōu)勢(shì)

看過上面的朋友應(yīng)該會(huì)明白為何米波相控陣?yán)走_(dá)是不錯(cuò)的反隱形雷達(dá)。首先,根據(jù)雷達(dá)公式,波長(zhǎng)較長(zhǎng),功率較大的雷達(dá)會(huì)獲得較高的回波功率;第二,由于隱形涂料波段有限,通常只對(duì)常用波段X,S,C等厘米波進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)米波削減程度不高;最后就是雷達(dá)波的“波長(zhǎng)障礙物反射原理”。

所謂的波長(zhǎng)障礙物反射原理,是指無(wú)線電波遇上大于自己1/4波長(zhǎng)障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生較為明顯的反射效應(yīng),對(duì)于飛機(jī)這樣的大型飛行目標(biāo),其機(jī)翼、機(jī)身和垂尾(B-2無(wú)垂尾飛機(jī)不算)顯然尺度要大于1米以上。這樣一來(lái),當(dāng)波長(zhǎng)位于米級(jí)的電波遇上這樣的飛機(jī)時(shí),就會(huì)因?yàn)轱w機(jī)整體的尺寸而產(chǎn)生回波,而這樣的波長(zhǎng)因?yàn)轱@著大于吸波材料和散射外形(如隱形飛機(jī)彈倉(cāng)鋸齒結(jié)構(gòu))而不會(huì)被它們反射到其他方位上 ,因此隱形飛機(jī)會(huì)在雷達(dá)屏幕上顯示為一個(gè)整體的光斑。雖然米波雷達(dá)的成像精度不高,但它回波很明顯,空氣衰減也不如毫米波那樣嚴(yán)重,因此適合遠(yuǎn)程預(yù)警。在使用有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)后,米波雷達(dá)自重大、掃描速度慢的問題也會(huì)緩解,成像精度也大大提高。所以目前的米波相控陣?yán)走_(dá)除了重量大和耗電量大以外,還是能夠勝任反隱形技術(shù)的。所以,這逼得飛機(jī)進(jìn)入了第三個(gè)隱形技術(shù)階段——主動(dòng)隱形技術(shù)。

雷達(dá)VS隱形技術(shù) 第三階段:主動(dòng)隱身技術(shù)的發(fā)展

還記得隱形涂料篇“相位隱形”技術(shù)嗎?其實(shí),主動(dòng)隱形技術(shù)是該技術(shù)的“主動(dòng)版本”。

主動(dòng)隱形的原理可以追溯到二戰(zhàn)開始的電子干擾技術(shù),并在冷戰(zhàn)和現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中不斷強(qiáng)化升級(jí)。一開始,該技術(shù)體現(xiàn)為“電子壓制”,即使用大功率干擾機(jī)不斷釋放“噪聲信號(hào)”,干擾雷達(dá)接受自己的信號(hào),使得近在咫尺的飛機(jī)也無(wú)法被鎖定。這個(gè)技術(shù),就好比是武術(shù)格斗中突然抓起一把沙子扔向?qū)Ψ窖劬Φ拇蚍ā?/p>

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,多國(guó)聯(lián)軍的電子戰(zhàn)飛機(jī)是他們?nèi)〉貌㈧柟讨瓶諜?quán)最重要的“法寶”。強(qiáng)大的全頻道阻塞式干擾讓伊拉克的雷達(dá)就算開機(jī)也都是密密麻麻的雪花點(diǎn),再配合電子戰(zhàn)飛機(jī)持有的反輻射導(dǎo)彈,讓雷達(dá)開機(jī)不僅發(fā)現(xiàn)不了目標(biāo),還有可能隨時(shí)被摧毀。在96臺(tái)海危機(jī)中,解放軍也確實(shí)是身臨其境感受到了美國(guó)全頻道干擾的可怕威力,在2001年意外從中美撞機(jī)事件取得美國(guó)電子戰(zhàn)飛機(jī)實(shí)物后,我國(guó)在該方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

EA-6B電子干擾機(jī),美國(guó)陸戰(zhàn)隊(duì)一直用到2018年才退役

當(dāng)然,隨著先進(jìn)防空導(dǎo)彈和空對(duì)空中距導(dǎo)彈的發(fā)展,單純的“無(wú)線電壓制干擾”已經(jīng)不再有效。在對(duì)方擁有高強(qiáng)干擾的飛機(jī)時(shí),另一方可以運(yùn)用裝載反輻射導(dǎo)引頭的空對(duì)空導(dǎo)彈或反輻射導(dǎo)彈直接射擊對(duì)方,迫使對(duì)方關(guān)閉干擾機(jī)或者直接被摧毀。

AGM-88G反輻射導(dǎo)彈具備250公里射程,不僅可以對(duì)地射擊,同樣也可對(duì)預(yù)警機(jī)、干擾機(jī)射擊
J-16的遠(yuǎn)程空對(duì)空導(dǎo)彈也可以使用反輻射模式打擊預(yù)警機(jī)和干擾機(jī)

因此,為了避免全頻道阻塞干擾被對(duì)方反制,美國(guó)人又在1990年代末期推出了有源相位對(duì)消技術(shù)。該技術(shù)原理和相位式隱形涂層差不多,只不過他使用先進(jìn)的數(shù)控計(jì)算機(jī)和無(wú)線電發(fā)射系統(tǒng)代替了夾層的被動(dòng)反射模式,就好比坦克的主動(dòng)防御系統(tǒng)替代了被動(dòng)爆炸反應(yīng)裝甲一樣。在作戰(zhàn)時(shí),有源對(duì)消干擾機(jī)會(huì)像有源對(duì)消耳機(jī)一樣先錄制一段對(duì)方雷達(dá)波的特征信號(hào),然后立即發(fā)射相位相反的信號(hào)予以抵消。這樣一來(lái),敵方的雷達(dá)波發(fā)射后會(huì)被這個(gè)反制波束完全“抵消”,從而根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。而對(duì)方想關(guān)閉雷達(dá)只依賴被動(dòng)探測(cè)的時(shí)候,這套系統(tǒng)也會(huì)因來(lái)襲信號(hào)的消失而停止工作,讓對(duì)方難以發(fā)現(xiàn)。隨著電子系統(tǒng)的日趨小型化,該系統(tǒng)未來(lái)的推廣空間也是非常大的,而且它不僅可用于一般的隱形飛機(jī),還可以用于大型非隱形飛機(jī)的有源對(duì)消。倘若轟6K使用這種技術(shù),它也可以把自己的被發(fā)現(xiàn)距離降低到之前幾分之一,從而實(shí)現(xiàn)高速突防。而且大型轟炸機(jī)由于發(fā)電機(jī)功率高,有效空間大,可以搭載的干擾機(jī)功率和效能也高,就算被防空導(dǎo)彈和中距導(dǎo)彈鎖定,也可以用自身高效的干擾機(jī)加以反制,這也是如今B-52,H-6K之類亞音速非隱形轟炸機(jī)繼續(xù)服役的原因之一。

H-6K雖然并不是傳統(tǒng)意義隱形飛機(jī),但通過電子戰(zhàn)技術(shù)的加強(qiáng),實(shí)際上生存能力并不低

結(jié)語(yǔ) 矛盾之爭(zhēng)是一個(gè)復(fù)雜的螺旋式上升的過程

正如同生物的“捕食者·被捕食者”的博弈使得二者都不斷進(jìn)化一樣,進(jìn)攻性武器和防御性武器也是一樣的在競(jìng)爭(zhēng)中彼此都得到了強(qiáng)化和升級(jí)。實(shí)踐告訴我們,沒有什么東西是永恒不變的真理,任何一種武器,停下腳步發(fā)展就必然會(huì)被敵人所超越。只有不怕競(jìng)爭(zhēng),正面競(jìng)爭(zhēng),才有可能超越敵人,戰(zhàn)勝敵人。

簡(jiǎn)述雷達(dá)隱形手段和雷達(dá)反隱形技術(shù)的評(píng)論 (共 條)

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