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主题:【原创】给猪装上翅膀(一)(完) -- 晨枫

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家园 【原创】给猪装上翅膀(六)

无数研究表明,就现阶段的技术而言,外形是隐身的最重要的手段。除了外形设计外,吸波涂层也可有效地削弱雷达回波。吸波涂层分吸收性和干涉型。吸波型涂层采用电损耗型或磁损耗型材料,将入射的电磁波能量转换为热,和黑色无光漆对光的作用类似。实际上,黑色无光漆并不能完全吸收光线,否则人们也看不见涂黑色无光漆得物体了。同样,吸收型吸波对吸收雷达波的能量的效果也是有限的,这也是单靠吸波材料不能达到隐身的目的的原因。干涉型吸波涂层一般为电磁波长四分之一厚度的涂层。入射的电磁波达到涂层表面时,转成90度垂直射向基体,然后以90度垂直反射回来,以入射角的补角离开涂层表面。理想情况下,涂层不吸收电磁波能量,电磁波在铁氧体层内穿行了半个波长后,波形移了180度,即和入射波波形相同,但正负相反,因此和后续的入射波互相抵销。干涉型吸波涂层对有效波长范围内的雷达波吸波效果很好,但只对很窄的波长范围有效果。实用上,要将多层吸波型和干涉型涂层结合起来,才可满足实战需要。

在光学波段,有一种单向镜子,在镜子的一侧可以看到另一侧,但在另一侧看到的则是镜子的反光。如果可以制成对雷达波的单向镜面材料,将透射的一面面向雷达入射的外面,反射的一面面向非隐身基体材料的一面,中间填充一定的吸波材料,这样尽管吸波材料的吸波作用有限,入射的雷达波还是被陷在单面镜和基体之间,来回反射几次后终于被吸收,而把“泄露”出来的散射回波降到最少。

除了吸波涂层,机身前缘面向敌方雷达的部位也可采用吸波结构,这就是设法将入射的雷达波关进一个“陷阱”,同时在陷阱里填充吸波材料,把团团转的雷达波吸收掉。

除了降低散射和吸收雷达波等被动隐身手段外,还有主动隐身手段,就是向雷达波的入射方向发射波形、频率和功率相同、相位相反的电磁波,就可以达到对消的作用。但是如果相位相同,将把回波强度增加一倍。所以这一招的实现难度极高,只有在敌方雷达采用固定的波形、频率和功率或按已知的固定规律变换这些参数,这一招才比较可靠,否则可能不打自招,反而强化了回波。

各国军方对隐身的要求不一样,美国空军是坚决的隐身派,新的作战飞机非隐身不要;美国海军和欧洲是半隐身派,有那么点意思就行了,其余的靠机载电子战能力来蒙混过关,这也是在现有技术条件下少花钱、多办事的一个有效途径。不管哪门哪派,隐身飞机是各国军用飞机的发展趋势,不正视这个现实是不行的。那么,猪插上了翅膀,飞起来了。怎么把猪的翅膀剁下来,把猪再摁回到案板去呢?

如前所述,以上讨论对波长小于目标尺寸的情况比较有效。雷达波长远远大于目标尺寸时,目标的形状不再对散射有重大影响。民用的空中交通管制雷达大多在米波段,这也许是航展时F-117和B-2屡屡被民用雷达发现的重要原因。不过发现目标而不能精确地实时跟踪,还是不能击落目标。长波雷达的距离和方位分辨率差,信号更新慢,不能跟踪快速机动的目标,这也是当初为什么火控雷达选用短波长的一个原因。以上讨论也集中在削弱向发射雷达波的方向的回波,对于其他方向的散射,控制手段要差很多。这就是双基或多基雷达的可乘之机。双基或多基雷达有一部发射机,但接收机可以有两部或多部,部署在不同的方位,专门用来捕捉在入射方向之外的回波。双基和多基雷达的技术难点是如何达成发射机和所有接收机之间的同步和在瞬时内实现数据交换,毕竟雷达波和通信电缆里的电磁波都以同样的速度传输,等同步信号到了,回波也到了。要是有更快地信号传播方式倒也罢了,但爱因斯坦早就说了,没有东西比电磁波传播得更快了。目标在收到雷达波的照射时,除了直接的回波外,目标的结构本身会因为波动而诱发振动,产生二次谐波。这是谐波雷达的可乘之机,但是谐波的特性很难预测,如何在貌似杂乱无章的谐波里取出有用的信号,这是一个很大的难题。隐身手段对各个波长的雷达波的效果不一样,这是宽频带或白噪声雷达的可乘之机。在宽频带或白噪声雷达的照射下,不同频率的回波还是能显示出足够的反差,把隐身目标照出原形。这也是在日光下,人眼仍然能够辨识出伪装色的道理,毕竟伪装色只对某一波段特别有效。但雷达波的功率在宽大的频谱内铺开,落在每一个特定的频率上的功率就很有限,过低的功率密度将大大影响探测距离,信号处理和天线设计也大大复杂化。理想隐身可比作一个电磁“黑洞”,因此也可通过观察在散乱天波下的“剪影”而不是“反光”来捕捉隐身目标,不过这要求到处布设接收天线,对实时信号处理和数据交换也有很高的要求,这种“事后诸葛亮”的探测方式对预警很有用,但同样不能用于火控瞄准。最后,飞机发动机的高温使排气部份极化,加力燃烧时尤其如此,形成雷达可探测到的尾迹,排气中的碳化物微粒也可被雷达观察到。

隐身战斗机的使用很像潜艇,为了不暴露自己,互相之间不能通话协调,所以要么采取区域联防打游击,要么由后方的预警机“广播”战场态势,由各架隐身战斗机自主作战,因为预警机也无法确切知道隐身战斗机的位置。对于零星入侵的隐身目标,有效的预警可以引导我方战斗机到隐身目标的附近,然后用机载雷达烧穿隐身的烟幕,引导攻击。对于大批入侵的隐身目标,主要的办法是设法打乱敌人的部署,争取打乱仗;或者迫使敌人互相联系,暴露自己。比如对一个隐身目标围攻,迫使其他隐身战斗机前来救援;或者施放强烈电子干扰,大家一起做聋子和瞎子,摸黑打。

隐身不是无敌的,但确实是难对付的。

这里讨论的只是雷达隐身,对于红外和光学探测手段,也有隐身问题,这超出本文的范围了。

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