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[原创] 盾与矛:浅析隐身技术之1——盾篇[SIS军版首发]

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盾与矛:浅析隐身技术之1——盾篇[SIS军版首发]

说起隐身技术,大家第一个想到的可能是美国的隐身战斗机,对大多数军友来说,最耳熟能详的应当是F-117,到现在的F-22。
其实,无论是F-22或者F-117,都仅仅是隐身技术在战斗机隐形上的一种运用而己。
那么,那底什么是隐身技术?

一、起源
    说到隐身就不得不说说德国,二战中的德国。现在军事上的多种技术、战术包括先进武器平台的雏形都来源于二战中的德国,比如突击步枪,比如喷气式战斗机,比如导弹,比如……隐身技术。
    第二次世界大战时,德军在飞翼式喷气机(注:此为试验机)的特殊设计方式和潜艇上涂装的吸波材涂层,可以说是现代对雷达隐身技术中外形隐身和材料隐身的开端。

    二战后的隐身技术,以得到德国大批专家的美国为中心,开始研究隐身技术在军事上运用。
初期,隐身技术研究不是作为一个单独的体系来进行的,在很长时间内它从属于电子战,还没有上升到隐身机理或者说是作为一个系统的原理来进行,所以这一时期发展缓慢。
    一直到1975年,美国DARPA(注:美国国防高级研究计划局)才开始把隐身计技术正式列入开发性研究的计划。

    美军对隐身技术的运用,在开始阶段主用运用于“ACM计划[注:ACM-先进巡航导弹]”中,这说明,美军已经认识到在突防性武器上运用隐身投术的重要性,这是1980年。

二、隐身技术的定义
    我们一般称使用了隐身技术的战斗机为“隐形飞机”,其实从实际上来分析,飞机并没有“隐形”,而是采用了相应的技术对侦察技术形成欺骗的效果。使对方的探测装备失效。

    所以对隐身技术的一般定义是:通过降低武器装备等目标的信号特征,使其难以被发现,识别,跟踪和攻击的技术。
    这里所说的“信号特征”,个人理解为所有侦察用器材和装备对目标侦测后产生的一般反应。通过降低特征,达到隐身效果。
    用通俗的话来概括,就是“我还是我,只是你看不到我”,这个“看”就是侦察技术。

三、隐身技术的类型
对应不同的侦察手段,隐身技术包括:
1、雷达隐身技术
    雷达探测时主要依靠反射波,对使用隐身技术的装备来说,就是使用改变常规设计形状、构成装备的材料、吸波涂层等方法,并考虑雷达在探测时产生的目标视角、雷达的频率、电波的极化等因素,以减小本体在雷达上的反射面积和反射强度,加大雷达波的散射,以达到被雷达忽视甚至无视的目的。

2、红外隐身技术
    很多的军用装备在运动过程中都会产生高热,比如导弹和飞机的喷气口,利用红外辐射特征的探测技术(红处探测器),就可以发现、制导跟踪、近距定位最后摧毁目标。那么,隐身技术在发展和运用到武器平台的过程中,必须与红外探测技术相对抗。
以飞机为例,活塞式就不提了,喷气式战斗机的热源来自于飞机自身产生的辐射(发动机、尾喷气体、机身的气动加热等)和机身反射的外届辐射(阳光反射等)。
    对红外探测技术隐身,主要集中在降低或隐蔽(这里是动词)目标(目标指使用隐身技术的作战平台)的相对辐射能级、红外辐射特征及强度、辐射波段。
    红外隐身技术从手段上说,可分为:
    1)、改变红外辐射波段:就是通过一定的技术或手段将目标的辐射波段处于常用红外探测器的可侦测波段之外,以达到隐身的目的。
    2)、降低红外辐射强度:这是主要的技术手段。
    3)、调节红外辐射的传输过程:比如直升机上的红外抑制器[*注1]

3、电子设备隐身技术
    目标自身所装备或携带的电子设备所发出的电滋波信号,在该日标拥有反雷达、反红外技术后,就成了探测方发现目标的可行方式之一。
    可行的隐身方法包括:减少无线电设备(包括整合与替换)、采用新技术改装降低现有装备的截获概率、减少电缆的电磁辐射、对电子设备进行有效屏蔽、避免电子设备(天线部分)的被动反射。

4、对可见光隐身(对成像技术隐身)
    对可见光的隐身应该延伸自一般的军用伪装,大体上,我们所看到的伪装色、迷彩色都属于成像影身技术的范围,即在“可视”的角度出发,利用涂装与可能的背景相融的底色,或者涂装可以扭曲成像的迷彩色,达到影身的目的。另一方面,就是减少目标自身的光源或减少光反射面尤其是可以形成强光反射面的部分。

5、对声波的隐身
    军事目标的运动过程中会产生声音,比如喷气机高速运动时产生的类似于“哨鸣”效果的啸声。可以说,如果一架战机在设技上注意了雷达、红外、电子、可见光的设计,但仍旧会发出巨大的声响,那么整个隐身就是失败的。
对声波的隐身,一是要降低目标本声的噪声,二是要降低目标对环境的噪声(飞机在运动过程中我们听到的空气破空声),三是采用吸波涂层(声音本身也是波的运动),四是减少自身内部之间,内外部之间的谐震,五就是采用隔绝层将无法消减的声源加以屏蔽,以达到隔绝声波的效果。

四、总结
    隐身技术无论与哪一种兵器或投射平台相结合,都可以降低目标被发现的机率或者被远程发现的机率,提高目标的隐蔽接敌的可能和战场生存率。
    在现代军事技术研究的领域中,如何发展隐身技术,如何破解隐身技术,就行为了一对矛与盾的关系。就如同制导与反导,这是一个长时间的话题,也是还有很路要走的新技术。

P.S.
正在搜集隐身兵器的弱点及现有的、正在研究或发展的应对方式,搜集完成后将发布《盾与矛:浅析隐身技术之2——矛篇》。
欢迎各位兄弟补充指正

帖子里的[*注]是发表前最后一次编辑时附加的,如果有兄弟对某个名词不太清楚,请在回帖中说明,我会尽力注释


[*注1]红外抑制器:直升机上的那个红外抑制器是加装在动力排气系统上的,应当是引入冷气流后在内侧近壁管表面形成冷气射流,实际是形成一个隔绝,断开发动机尾焰和壁体的直接接触以防止遮挡罩壁的温度过高,而在气体喷离后再进行混合以降低尾焰温度。实际上,有资料表明,加装了红外抑制器后(可查的最新实验公布数据),外部辐射可下降0.8,而遮挡罩壁接近外温.
[*注*]:雷达波散射效应:12楼
[*注*]:“主动对消技术”及瓶颈:13楼


P.S.这个帖子开的……好累……暂时矛篇先停两天再接着写吧

[ 本帖最后由 ssTory 于 2008-8-3 09:26 编辑 ]
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回复 6楼 的帖子

感谢补充.
你所说的等离子体研究不是太清楚。
美国卡内基.梅隆大学于1987年新发现的"席夫碱基型"机理吸波材料?
这类化合物如果制作成涂装的话,在目标受到雷达波照射时,化合物内原子会进行一种特殊的轻微的、短暂的重新排列,以吸收电磁能量。这类物质对雷达波的吸收有很强的作用。
其最优异的属性在于:重量仅占磁性吸波材料的0.1。属于非常有前景的涂装合成材料。
只是这一类物质的发展应该很秘密。详细资料也不可能公开。

直升机上的那个红外抑制器是加装在动力排气系统上的,应当是引入冷气流后在内侧近壁管表面形成冷气射流,实际是形成一个隔绝,断开发动机尾焰和壁体的直接接触以防止遮挡罩壁的温度过高(升高?),而在气体喷离后再进行混合以降低尾焰温度。

[ 本帖最后由 ssTory 于 2008-8-2 20:25 编辑 ]
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说说雷达的寻的特征吧。
雷达的主动寻的效果和波散射面积有极大联系。决定雷达寻地效果的主要因素有:
1、探测目标的大小和形状
理论上来说,目标的尺寸越大,其雷达散射截面积越大。但在实验证明,目标的形状设计对雷达散射面积大小影响更大。
例如:同样投影面积的平面体和球状体,雷达散射面积相差四个数量级。因此,在兵器设计中,外形上的合理设计有决定性作用。
2、雷达的波长
当目标长度为为雷达波长的一半时,其雷达散射面积将达到最大峰值。
现代对空跟踪雷达的波长在2.42——11.54cm,轻型战机长度14m左右,巡航导弹6-7m之间。基本在雷达波长10倍以上。
3、目标在雷达探测范围内的观测角度(被测面/波运动方向夹角)
实验数据显示,不同的观测角之间雷达散射面积差最大可相差1,000,000倍。
4、最重要的一点,散射
散射的情况可归纳为以下几点:
1)镜面反射:这个跟初中物理里的那个“光的镜面反射”一个道理。
2)绕射:
绕射发生在雷达波到达被测目标边缘、尖梢、突出锥体等非成面部位时产生。这个是雷达寻的的重要因素。
3)表面波:表面波包括表面爬行波和表面行波。
我们知道波是有散射性的,属于能量的振动。那么照射到圆柱形结构上的波沿目标表面爬行的波就叫“爬行波”。
表面行波则是当雷达波入射角较小时,在细长的形状目标上产生的。
4)角反射器效应
这个效应的产生取决于目标形状和入射角度,比如飞机尾翼的水平翼和垂直翼构成的两面体,当雷达波斜切进入时,会产生二次反射,加上三个表面可能形成的三次反射,这种反射有一种类似聚焦的效果,往往会造成非常强烈的雷达投影。
飞机行的驾驶仓也是典形的角反射器。
5)腔体效应
这个效应发生在目标的空腔体,当雷达波进入时会产生非常强烈的散射。

这就是为什么我们看到F-117和F-22看上去很奇怪(尤其F117),且武器舱在非战斗状态下全封密的原因了。
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回复 11楼 的帖子

这位兄弟说的是“对消技术”。
就是通过目标自主产生与来波反射同频率、同振幅但方向相反的电磁波,与来波发生相消干涉效应,从而消除散射效果。

这个前景很好,但有几点问题
1、对来波的效应必须是即时的,即主动对消的波必须与来波一致,否则不但不能消除来波反而可能会产生叠加效果,加大回波强度。
2、这就必须要在机体表面增加探测器与主动波源,考虑到目标表面不是一个平面,那么探测器和主动波源就不可能只有一两个。这在一定呈度上会造成目标自重增加。
3、即使增加了相应的主动波源,也必段考虑到来波的频率、振辐相异,如果每一个主动波源都是可变波源,那么其设计精密度和集成度必须够高,否则体积就成了大问题。
而在高度集成以后,我们知道,过于精密的家伙在飞行器这种高振环境下运动的物体来说,性能稳定性和使用寿命又成为问题。
4、如果飞行器的主动波源一直开着或者不及时关闭,那就成了被动寻的雷达的菜了。

[ 本帖最后由 ssTory 于 2008-8-3 09:12 编辑 ]
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回复 14楼 的帖子

感谢指正,说真的我是不知道现在测频器和主动波源已经装上去了.

关于后面的几点猜想,是我根据"对消技术的"的特点所作的猜想.
因为考虑到雷达波照射目标本体后,从产生复杂的表面波和爬行波,再加上绕射、和镜面效应,其强度又各异,如果只用一个主动波源的话如何抵消这么复杂的散射状态?
抵消的原理出于反向同属性同能量级相互抵消,如果只有一个源的话应当中心辐射,如果以测频器感应为开机干挠时间,那么只能向波源方向加以对消,如果以此种开机方式,那么对消以后的探测器是无法跟踪对消效果的,也就很难即时关闭主动波源。
再者,现在的雷达阵地都是多波段群队配置,单一配置已经被证明存在巨大盲区。在些情况下一个源如何应对多种波源的叠加效应?
如果侦测方采用接队式扫描,也就是轮流照射,再加上被动源雷达和(或?)无源雷达混合使用,那么现有的“对消技术”是否能满足对雷达照射波的对消要求?
所以我认为这种技术依旧来日方长。

说“主动对消”其实是个人为了方便理解作的一个说明性称谓,从本质上说,“对消技术”的确应当是“主动”的。

关于干挠箔条,还有类似作用的红外诱饵弹,都属于战术欺骗性质,个人认为其本身并不属于“隐身技术”范围。而且如果是在被锁定时投放这些干挠源,无论从投放动作还是器材本身作为“源”来说,都应当属于“主动干挠”才对。

请兄弟指正。
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回复 17楼 的帖子

没错,时刻保持动态平衡是不太可能的,所以我在写原帖的时候没有提这个技术,或者叫正在研究的理论.事实上,这个理论确实有科研机构在研究.
按照我搜集的证据,这即是一个不成熟的理论,也是一个可研究的方向.其出处和原文限于某些可以考证的原因我不能发到网上,请兄弟谅解.

以我个人的观点,这项技术完全做遮断是不可能的,现在不行,将来很长时间也不行,涂料科学的进步在很大呈度上使得这一技术没有相对的紧迫性.
就这门理论本身而言,它可以在有限的部位做小范围对冲还是有相当潜力的,比如飞机尾翼部门的镜面反射部分,这是涂料和形状所无法消弥的,如果能够在这个部位加装控测器和可变源干挠,对镜面反射的雷达反射波作以对消或者减弱,还是很有发展前景的一门技术.
——当然,这只我个人的推论。也正因为这只是我个人的推论,所以不在主帖中阐述。
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  • oskarlre 金币 +16 回复认真,鼓励! 2008-8-3 21:10

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说到飞机的气动外形设计,综合下来,最能体现气动设计,在同等推重下实现最大爬升机动性能我认为是俄制S-37金雕,采用前掠翼布局的S-37空中机动性的优异性能是现有的后掠翼飞机所不能比的.
之所以不能量产,个人认为就是前掠翼与机身的夹角造成的反射区,这一点如果不能很好的解决,至少目前为止,一个时期以内根本不可能量产.
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  • 周郎 金币 +4 回复认真,鼓励! 2008-8-5 20:58

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本来这个是准备在矛篇里讨论的,简单说一下吧.
现在雷达是群队配置,长波,警戒,跟踪等等是混编的.
跟踪雷达普通功率常规巡察目标时,对隐形飞机发现率很低,但是如果有长波雷达对目标指向,再由跟踪雷达对目标采用大功率照射,就可以获得比较好的指引效果,
这就是那架F117被揍下来的过程.
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  • wxdqq 金币 +4 加分鼓励 2008-8-7 11:12

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回复 27楼 的帖子

胡扯,揍下F117的如果我没记错应该是萨姆,什么型号来着的忘了.
妈的,火箭弹盲射能打下隐形飞机?七你跟我开玩笑呢?
未发现的情况下用火箭弹盲射,他南联盟一天二十四小时对空乱射?
算上概率,火箭弹得有多大密度?一平方米一枚?五平方米一枚?
他南联盟有那么多货没有.
当步兵阵地试探炮火呢,晕.

[ 本帖最后由 ssTory 于 2008-8-6 09:03 编辑 ]

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回复 28楼 的帖子

所以才是群队配置,长波雷达为毫米波雷达提供探测指向,
毫米波雷达瞬间开机,多台接力开机,为地空导弹作指引.

至于你说的反辐射弹,对瞬间开机是没用的,再加上南联盟布置了N多的三角发射器
晕,这个属于伪装与欺骗的范畴了.

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