胡薇 發表於 2018-06-11 16:47:11
21 世紀後，隱身技術的發展促進了各國武器裝備競爭的加劇，發展隱身技術，提高武器系統生存、空防和縱深打擊能力，已經成為集陸、海、空、天、電磁五位一體的立體化現代戰爭的迫切需要。隱身技術與星球大戰、核技術被美國列為國防的三大高科技領域。而實現對雷達波的隱身，使敵方雷達降低或失去探測能力更是引起了各國的高度關注。雷達隱身的本質就是使敵方雷達無法準確地探測到目標的回波信號。目標的雷達散射截面積(RCS) 表徵目標返回到雷達的回波信號幅度。所以，要實現雷達隱身，核心就是降低目標RCS。
雷達最大作用距離方程:
由公式可知，雷達的探測距離Rmax的四次方與目標的散射截面積σ 成正比。若要減少雷達的探測距離，必須降低目標自身RCS。降低目標ＲCS 實質就是降低目標的回波功率或散射波電場強度。RCS與照射功率、飛行器離雷達距離遠近無關，只與目標表面導電特性、結構、材料、形體和姿態角等有關。所以，雷達隱身可以通過改變目標的外形、材料結構和電磁特徵來實現。實現方法通常有兩種:一是採用外形設計、吸波或透波材料等，降低反射功率; 二是產生與散射場相干但相位相反的場，實現有( 無) 源對消。
雷達隱身技術
雷達隱身技術是通過降低目標RCS實現隱身的技術，常用手段有外形隱身技術、材料隱身技術、電子幹擾和欺騙技術、阻抗加載技術等。
1、外形隱身技術
外形設計是實現武器裝備隱身的最直接、最有效的方法。外形隱身技術的實質是將目標的強反射源轉換為弱反射源，即通過改變目標的外形設計，在一定角度內增強目標的反射或折射效應，減小RCS。常見的強反射源有飛機邊緣、尖端，機體上的凸出物、外掛物; 飛彈的頭部、尾部和翼面不連接處; 艦艇的船體和甲板邊緣等。美國AGM-129 隱身巡航飛彈通過採用特殊隱身外形和隱身結構消除了強反射源，減弱了雷達波的散射強度。
2、材料隱身技術
由於目標受到空氣動力等因素限制，外形設計也只能實現裝備一定程度上的隱身，材料隱身技術能有效彌補其不足。材料隱身技術按工作原理可分為三種類型: 一是材料吸收雷達波後，以能量損耗的方式使電磁能轉換為熱能而散發; 二是使雷達波迅速分散到裝備全身，降低目標散射的電場強度;三是通過材料上下表面的反射波迭加幹涉，實現無源對消。吸波材料通常分為塗料型和結構型: 塗料型塗於目標表面形成吸波塗層，結構型是參與結構承力的、有吸收能力的複合材料。透波材料幾乎能完全透射雷達波，進而降低目標ＲCS。據報導，F-117A隱身戰機大量使用了多面體外形設計和雷達吸波材料等隱身手段，其ＲCS 比常規戰機減少了23 dB，使常規雷達作用距離縮減73%
3、 電子幹擾和欺騙技術
電子幹擾技術實質是產生與目標或敵方雷達相似的特徵信號，使其無法做出正確判斷而實現目標隱身。常見的技術手段有: 向空中投放箔條等幹擾物形成幹擾層以遮蓋真實目標; 利用電子幹擾設備發射噪聲或類似噪聲的幹擾信號，使敵方雷達無法檢測目標信息; 由偵察設備偵測出敵方雷達頻率，並以該頻率發射回波脈衝，使敵方雷達無法做出正確判決; 採用假目標或雷達誘餌技術，發送虛假信號誤導敵方等。據報導，美國正在研究一種能發射高頻( VHF) 、特高頻( UHF) 和微波信號的新型誘餌，該誘餌也可模仿隱身飛機目標。
4、阻抗加載技術
阻抗加載可以分為無源阻抗加載和有源阻抗加載。無源阻抗加載是指通過在飛行器表面形成縫隙、腔體或加周期結構無源陣列等方法改變蒙皮表面的電流分布，從而降低一定角度範圍內的電磁散射。有源阻抗加載是指在飛行器上安裝轉發器等信號處理元件，使其可發射與入射雷達波幅度相近而相位相反的電磁波，實現目標散射場和雷達輻射場在敵方雷達探測方向上相干對消。
雷達隱身技術性能分析
雷達隱身技術的巨大價值引發了雷達反隱身技術的出現和發展，認識並改進雷達隱身平臺的性能缺陷已成為各國隱身武器發展的主要方向。不同的雷達探測角度所觀測到的目標RCS值差距很大: 飛機、飛彈的機頭或彈頭方向RCS 最小，原因是優化了外形設計和應用了新型材料; 兩側和尾部RCS較大，原因是側面機翼或彈翼稜邊的散射增強和垂尾的鏡面反射、紅外輻射等; 其RCS 最大差距達到30 dB，說明了隱身平臺只能實現部分空域隱身。
F-22 RCS的分布
目前雷達波隱身武器存在的缺陷和應對的反隱身技術有：
1、 隱身空域小: 隱身武器不能實現全空域、全方位隱身，從不同角度俯視或仰視時目標的RCS相對較大。可採用雷達組網技術、預警機探測技術等實現反隱身。
2、隱身頻段少: 一般的隱身武器主要針對釐米波段雷達，頻段相對單一，不可能實現全頻段上的隱身。可採用米波雷達、毫米波雷達、超視距雷達等實現反隱身。
3、紅外輻射高: 隱身武器由於高速運動需要強大的動力支持，發動機的尾噴管由於噴射大量的高溫氣流而產生紅外輻射，降低其隱身性能。可採用雷射雷達實現反隱身。
4、通信信號多: 隱身武器需要與指揮控制系統、支援裝備等保持通信聯絡，大量的通信信號極易暴露自己。可採用無源射頻探測系統實現反隱身。
雷達隱身技術發展趨勢
1、發展全波段隱身技術
全波段隱身是通過不斷增加雷射、可見光、紅外、雷達波等隱身波段逐步實現的。目前，雷達隱身技術主要針對釐米波雷達，但雷達反隱身技術的發展促進了米波雷達、雷射雷達、紅外雷達等多波段雷達的廣泛應用，因此，實現裝備的全波段隱身顯得越發重要。美、德和瑞典等國研製的多波段隱身材料，其研製水平已達到可見光、近紅外、中遠紅外和雷達毫米波四段兼容。據稱，美軍第五代戰鬥機將採用隱身效果更好的全波段隱身技術。
2、研發新型材料
目前，複合型材料、納米材料和智能材料已成為雷達隱身材料研究的一個重要方向。
1) 複合型材料是由多層不同功能的隱身材料疊加而成的新型材料，一般上層為隱身塗層，下層為雷達吸波材料等。近年來，複合型材料繼續朝著實現多層法和均相法二者結合的方向研發。據報導，法國研製成功一種由粘結劑和納米級微屑填充材料複合的寬頻吸波材料，其在50 MHz ～ 50 GHz頻率範圍內吸波性能良好。
2) 納米材料是特徵尺寸處於納米量級的材料。該材料因結構獨特而具有良好的吸波特性，併兼有高吸收、塗層薄、質量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等特點，是一種極具發展前景的隱身材料。目前，該技術已經受到美、法、英等軍事大國的高度重視。據報導，美國研製出的超黑粉納米材料對雷達波吸收率達到99%
3) 智能材料能通過感知和分析敵方雷達探測信號自動調節武器電磁波與光學特性，以實現目標隱身。美國空軍提出將不同導電率的多層薄膜連結在一起，獲得在功能上與分層介質吸波塗層類似的蒙皮結構，並將各種機載電子裝置、傳感器等嵌入蒙皮內以取代傳統的雷達天線，從而構成智能蒙皮。
3、發展等離子體隱身技術
等離子體隱身技術實質是通過入射雷達波作用於等離子體時的反射效應和衰減效應實現目標隱身: 即當雷達頻率小於等離子體頻率時發生反射效應，雷達顯示屏只能顯示虛假目標信息; 當雷達頻率大於等離子體頻率時，雷達波進入等離子體發生吸收衰減效應，進而降低目標ＲCS。據報導，俄羅斯前兩代( 第三代已用於T50 戰機) 等離子體隱身產品已經進行飛行和地面試驗，可將雷達發現概率降低99%。
4 、發展射頻隱身技術
射頻隱身技術是指機載雷達、數據鏈等機載電子對抗設備抵禦敵方射頻無源探測、跟蹤、識別的隱身技術。在現代化戰爭中，敵方電子探測系統能通過截獲我方隱身平臺雷達、通信等發射機的電磁輻射信號，運用測頻測向、定位、信號識別等處理方法獲取我方的身份屬性和地理屬性，如輻射源的有關參數、類型、空間位置等。因此，發展針對敵方射頻探測系統的射頻隱身技術已成為現代隱身武器設計中極為重要的因素。據報導，F-22 裝備了具有良好射頻隱身能力的APG-77 雷達，F-35 應用了具有低截取概率和低探測概率的多功能先進數據鏈系統。
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