隱身技術(shù)的起源與早期研究
　　自飛機(jī)發(fā)明以來，在軍事航空領(lǐng)域人們就始終高度關(guān)注低可探測(cè)性技術(shù)和隱身技術(shù)帶來的好處。實(shí)際上在所有軍事領(lǐng)域中，人們都在為降低人員和武器裝備的可視性而努力著。由于飛行器是在三維空間中運(yùn)動(dòng)，完全暴露在空氣中，所以能從低可探測(cè)性技術(shù)中獲取更大的效益。早在第一次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)機(jī)在使用迷彩偽裝色上獲得了成功，甚至在一些極端的例子里，戰(zhàn)機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身甚至使用了透明材料的蒙布。
　　第二次世界大戰(zhàn)期間，雷達(dá)技術(shù)日趨成熟。飛行器由于缺乏地形的掩護(hù)，且機(jī)身大量使用金屬材料，使其成為雷達(dá)照射下的高反射目標(biāo)。對(duì)于交戰(zhàn)各方來說，雷達(dá)在戰(zhàn)爭(zhēng)中已成為一個(gè)嚴(yán)重的威脅。安裝機(jī)載雷達(dá)的轟炸機(jī)可在各種氣象條件下，白天或夜間精確轟炸地面目標(biāo)；裝備雷達(dá)的偵察機(jī)可以在惡劣天氣條件起飛從高空高速接近目標(biāo)，大大降低了任務(wù)的危險(xiǎn)程度。
　　戰(zhàn)爭(zhēng)中出現(xiàn)的第一種對(duì)雷達(dá)的干擾手段看起來笨拙但非常實(shí)用?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)把金屬箔切割成一定長(zhǎng)度(對(duì)應(yīng)相應(yīng)頻率的雷達(dá))，大量散布在空中可以使雷達(dá)暫時(shí)失明，這種方法相當(dāng)有效并一直使用至今。但箔條也有許多缺點(diǎn)，例如滯空時(shí)間短，并且需要根據(jù)敵方雷達(dá)頻率來投放合適的箔條等。于是專家們開始研究更有效的替代手段。受制于二戰(zhàn)的條件限制，航空吸波材料沒有進(jìn)行大規(guī)模研發(fā)，德國(guó)人在幾種飛機(jī)進(jìn)行了降低雷達(dá)反射的嘗試，其中就包括了霍頓Go-229(軍方編號(hào)Ho229)。這種飛翼戰(zhàn)斗機(jī)采用了鋼管加強(qiáng)的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，德國(guó)人在機(jī)翼前緣的膠合板層加入了某種碳類材料。德國(guó)人認(rèn)為碳能吸收雷達(dá)波束的能量，從而明顯降低飛機(jī)的雷達(dá)反射面。但此時(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)已近尾聲，該技術(shù)沒有進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)于二戰(zhàn)后興起的紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈，人們則開發(fā)出了鎂燃燒劑的紅外誘餌彈。
　　戰(zhàn)后的探索
　　1952年美國(guó)空軍約翰·西博格少校提出憑借渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的高空性能可以制造出翼展極長(zhǎng)的高空飛機(jī)，升限將大大超過現(xiàn)有型號(hào)，從而從根本上消除敵機(jī)以及防空火力的威脅。貝爾、費(fèi)爾柴爾德和馬丁公司根據(jù)這個(gè)概念開始研究具體方案，項(xiàng)目代號(hào)“禿鷹”，最后貝爾的X-16方案贏得競(jìng)標(biāo)。但X-16只作了一個(gè)縮比模型后就被洛克希德公司更先進(jìn)的U-2高空偵察機(jī)給拉下了馬。稍后洛克希德開始探索降低飛機(jī)噪聲，他們研制了靜音的X-26B，并在越南執(zhí)行過秘密偵察任務(wù)。X-26B改裝自瑞士SGS 2-32型滑翔機(jī)，在+IV8wMd0PS+eqLyjuigIQRoYlsWQNvJanzIaEQpnKek=機(jī)背安裝了一臺(tái)O-200A活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，然后通過一根長(zhǎng)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)頭上方的巨大螺旋槳，螺旋槳下方有短梁支撐，在飛行中螺旋槳轉(zhuǎn)速很低以最大限度降低噪聲。
　　繼貝爾X-16之后，中情局又啟動(dòng)了“感光板”(Aquatone)項(xiàng)目，洛克希德提出的Article 341方案被發(fā)展成了著名的U-2。在U-2服役的前三年里，多次深入蘇聯(lián)腹地對(duì)莫斯科進(jìn)行偵察，這引起的蘇軍的高度緊張，在U-2航線附近部署了大量截?fù)魴C(jī)。但U-2飛得太高，截?fù)魴C(jī)無力擊落。由于U-2不是隱身飛機(jī)，所以蘇聯(lián)人可以精確追蹤U-2，為了解決這一問題，洛克希德公司的凱利·約翰遜嘗試了不同的方案，這就是“彩虹”(Rainbow)項(xiàng)目——在機(jī)身上貼吸波材料。
　　這種稱為“壁紙”的材料由林肯實(shí)驗(yàn)室小組和洛克希德公司共同研制，在柔軟的薄片上印刷了導(dǎo)電圖案，然后再貼在飛機(jī)表面?！氨诩垺北挥糜谖崭哳l雷達(dá)波，而為了對(duì)抗低頻雷達(dá)波(70兆赫以下)，約翰遜在U-2的機(jī)翼和水平尾翼前后緣平行布置了導(dǎo)線，并前后連通。為了防止進(jìn)氣口散射雷達(dá)波，從機(jī)頭到兩側(cè)副油箱也連接的導(dǎo)線。所有導(dǎo)線上都串有鐵氧體磁珠，與雷達(dá)波頻率諧振，期望通過“發(fā)射”與雷達(dá)回波波形相同但相位相反的信號(hào)以抵消機(jī)身的雷達(dá)反射。
　　“壁紙”的缺點(diǎn)是阻礙機(jī)身散熱，最早被貼于U-2的全部表面，但由于散熱問題最后只貼在下表面。但散熱問題還是存在，1957年4月2日“彩虹”U-2在試飛中由于過熱造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，導(dǎo)致座艙失壓，飛行員因頭盔面罩脫落，缺氧失去知覺。失控的U-2陷入尾旋，在低空飛行員恢復(fù)了知覺并彈射，但由于高度太低被摔死。導(dǎo)線增加了阻力，使U-2的升限降低了1500米，航程縮減20％。飛行員并不喜歡這種降低性能的U-2，嘲笑其為“掛滿吉他弦的飛機(jī)”。
　　“彩虹”U-2進(jìn)行了實(shí)戰(zhàn)飛行，但最終證明蘇聯(lián)有能力排除這些干擾繼續(xù)跟蹤飛機(jī)。而性能的降低使得飛機(jī)更易受到攔截?！安屎纭表?xiàng)目于1958年取消，洛克希德公司經(jīng)過仔細(xì)分析后得出結(jié)論，唯一可行的辦法是設(shè)計(jì)制造機(jī)體外形對(duì)雷達(dá)隱身的飛機(jī)，并總結(jié)出了幾條經(jīng)驗(yàn)，其中包括：1.發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)內(nèi)一切金屬結(jié)構(gòu)必須屏蔽起來；2.不能被屏蔽的結(jié)構(gòu)必須用透波材料制造；3.為了防止S波段和X波段雷達(dá)的探測(cè)，飛機(jī)的外形必須能把入射波反射到遠(yuǎn)離雷達(dá)的方向；4.為降低反射，飛機(jī)的邊角必須“軟化”，即結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性必須逐漸過渡。
　　但這對(duì)于U-2來說已經(jīng)來不及了，1960年5月1日，鮑爾斯駕駛的U-2被擊落，飛行員被俘。
　　1956年初中情局開始著手尋找一種全新的、強(qiáng)調(diào)降低雷達(dá)反射截面積(RCS)的飛機(jī)來取代U-2。極高的飛行高度對(duì)于防范飛機(jī)攔截仍然是有效的，但對(duì)于導(dǎo)彈攔截來說作用就很小了。只有通過降低RCS，才能壓縮雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的反應(yīng)時(shí)間，降低其攔截的成功率。
　　1957年8月中情局開始轉(zhuǎn)向超聲速方案，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的雷達(dá)在跟蹤超聲速飛機(jī)方面存在缺陷。雷達(dá)的陰極射線管顯示器用亮點(diǎn)來代表飛機(jī)，為了從顯示器上消除隨機(jī)噪聲，雷達(dá)操作員會(huì)調(diào)低雷達(dá)信號(hào)的放大倍率，屏蔽掉短暫的回波，只有從真實(shí)目標(biāo)上反射回多個(gè)同一位置的雷達(dá)脈沖迭加后才能在顯示器上以亮點(diǎn)顯示出來。如果飛機(jī)的速度相當(dāng)快，那么雷達(dá)反射信號(hào)就看起來就像隨機(jī)噪聲而被忽視。
　　中情局為此啟動(dòng)了“熱忱”(Gusto)項(xiàng)目，洛克希德、通用動(dòng)力康維爾分部參加了競(jìng)標(biāo)。1957年洛克希德提出了采用切尖三角形上單翼和兩臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的方案，代號(hào)“天使長(zhǎng)”1(Archangel 1)，簡(jiǎn)稱A-1。接著又提出了一種采用與F-104類似的菱形機(jī)翼、中單翼布局、兩臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的方案，代號(hào)“天使長(zhǎng)”3，簡(jiǎn)稱A-3。A-10方案的外形類似于拉長(zhǎng)的米格-25，A-11為類似于B-58的三角翼布局，演進(jìn)為翼身融合的雙垂尾布局，奠定了SR-71的外形基礎(chǔ)。與其競(jìng)爭(zhēng)的是康維爾公司的子母機(jī)方案，子機(jī)采用升力體外形、速度M4一級(jí)，綽號(hào)“魚”，計(jì)劃從B-58“盜賊”載機(jī)上發(fā)射。
　　洛克希德A-12方案最終贏得競(jìng)標(biāo)，該方案是A-11的進(jìn)一步演進(jìn)，代號(hào)“牛車”。A-12是高空高速戰(zhàn)略偵察機(jī)，面臨的最大威脅來自地面防空雷達(dá)，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了隱身技術(shù)。A-12機(jī)體為采用鈦合金材料的硬殼式結(jié)構(gòu)，翼身融合體設(shè)計(jì)以減小RCS，從機(jī)頭兩側(cè)到三角翼翼根前緣有拱形大邊條，發(fā)動(dòng)機(jī)短艙布置在兩翼的半翼展位置，垂尾在發(fā)動(dòng)機(jī)短艙尾部上方，內(nèi)傾25度以避免和機(jī)翼形成角反射。機(jī)翼前后緣都覆蓋了交錯(cuò)三角形蒙皮，有點(diǎn)類似現(xiàn)在的鋸齒設(shè)計(jì)。三角形金屬蒙皮之間的縫隙中填滿了吸波材料(RAM)，當(dāng)雷達(dá)波進(jìn)入到這種迷宮結(jié)構(gòu)中會(huì)在縫隙里來回反射，每反射一次RAM就會(huì)吸收一部分能量，大大減弱雷達(dá)反射波的能量。A-12最大的雷達(dá)反射區(qū)是發(fā)動(dòng)機(jī)艙前端和垂尾，洛克希德最后使用復(fù)合耐火材料蒙皮取代了垂尾原先的鈦蒙皮，這也是首次在飛機(jī)上采用該材料。進(jìn)氣口的圓錐形可移動(dòng)的進(jìn)氣錐遮擋住后方發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，避免從前方照射過來的雷達(dá)波束形成強(qiáng)反射。飛機(jī)表面涂上暗藍(lán)色(趨近黑色)希波涂料，除吸收雷達(dá)波束能量外，還可以加強(qiáng)熱輻射冷卻與高空的偽裝效果。由于該機(jī)飛行高度極高，所以沒有考慮紅外隱身。
　　在隱身技術(shù)發(fā)展史上占據(jù)重要地位的另一家廠商是諾斯羅普公司，他們自20世紀(jì)30年代初就開始致力于研究飛翼飛行器。約翰·K·“杰克”·諾斯羅普設(shè)計(jì)過眾多常規(guī)布局的飛機(jī)，但他始終著迷于飛翼飛行器，認(rèn)為飛翼具有最高的升力效率，同時(shí)也沒有機(jī)身和尾翼產(chǎn)生的廢阻，制造費(fèi)用也更低。二戰(zhàn)期間諾斯羅普研制了XP-56飛翼戰(zhàn)斗機(jī)，拜推進(jìn)式飛翼布局所賜該機(jī)機(jī)長(zhǎng)很短。隨后諾斯羅普又研制了XB-35和YB-49噴氣式飛翼轟炸機(jī)。在試飛中機(jī)場(chǎng)控制塔的雷達(dá)無法有效跟蹤它們，設(shè)計(jì)師于是意識(shí)到到飛翼具有天然的隱身外形，上隆下平的鍋蓋外形可使雷達(dá)波的能量從邊緣發(fā)散。但由于技術(shù)的限制無法解決飛翼的飛行控制問題，直到80年代線傳增穩(wěn)飛控技術(shù)的出現(xiàn)，才成功地研制實(shí)用化的B-2“幽靈”飛翼轟炸機(jī)。
　　光學(xué)隱身
　　現(xiàn)在提及隱身技術(shù)，多數(shù)人都認(rèn)為是雷達(dá)隱身，但這只是隱身8wmqAIRcdr1HDR3RgWSF1NupmrfWv4Tahlt7+k8mgHQ=技術(shù)的一個(gè)方面。在光學(xué)隱身方面人們也作了許多有趣的嘗試。1942年初美國(guó)海軍的反潛轟炸機(jī)在攻擊德國(guó)U艇時(shí)碰到了問題，在晴朗的天空背景下，潛艇上的對(duì)空觀察員在很遠(yuǎn)的距離上就能發(fā)現(xiàn)美軍轟炸機(jī)，潛艇有充裕的時(shí)間下潛規(guī)避。美國(guó)海軍對(duì)此深感頭痛，并啟動(dòng)了一個(gè)秘密項(xiàng)目，代號(hào)“耶胡迪”(Yehudi)，目標(biāo)是降低飛機(jī)的光學(xué)可見度。在進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)之后，工程師們找到了獨(dú)特的解決方案。他們?cè)谵Z炸機(jī)機(jī)頭前方和機(jī)翼前緣安裝了許多燈泡，打開燈光后可以顯著降低飛機(jī)與晴朗天空背景之間的亮度差，能使飛機(jī)融入地平線上的天空中。在理想情況下能將潛艇的對(duì)空目視觀測(cè)距離從20千米降低到3千米，大大縮短了敵方反應(yīng)時(shí)間。
　　“耶胡迪”燈利用了人眼無法區(qū)分兩個(gè)發(fā)光強(qiáng)度和顏色相同物體的現(xiàn)象。有一些TBM-3D“復(fù)仇者”魚雷轟炸機(jī)和B-24“解放者”轟炸機(jī)也進(jìn)行了“耶胡迪”燈的改裝。該項(xiàng)目一直持續(xù)到1942年底，此時(shí)美國(guó)海軍已經(jīng)裝備了完善的機(jī)載反潛雷達(dá)，可在視距外發(fā)現(xiàn)海面目標(biāo)，“耶胡迪”燈于是停止的進(jìn)一步發(fā)展。
　　越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美軍發(fā)現(xiàn)體積龐大的F-4“鬼怪”II與米格-21相比，被目視發(fā)現(xiàn)的距離要大得多。為此五角大樓開始“羅盤幽靈”項(xiàng)目，參加實(shí)驗(yàn)的F-4采用了上籃下白的涂裝，并在機(jī)身兩側(cè)和下表面安裝了9個(gè)“耶胡迪”燈，使目視發(fā)現(xiàn)距離降低了30％?！肮砉帧睓C(jī)身兩側(cè)黑洞洞的進(jìn)氣口也是光學(xué)隱身要注意的地方，但進(jìn)氣道內(nèi)沒有安裝“耶胡迪”燈，只是將進(jìn)氣道內(nèi)壁刷成了白色。在F-4上采用“耶胡迪”燈的效果并不是很理想，這些高亮度的燈泡很耗電，并使飛機(jī)的紅外特征加大。從此之后“耶胡迪”燈技術(shù)被束之高閣直到80年代才解