陳杰

在不少文學(xué)和影視作品中，隱身往往是主角的一項(xiàng)重要能力?！豆げㄌ嘏c死亡圣器》中三大圣器之一的隱身衣，是哈利·波特最終擊敗伏地魔的重要助力。在現(xiàn)實(shí)中，隱身技術(shù)通常被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，其專業(yè)定義是指在武器裝備研制過程中設(shè)法降低其可探測(cè)性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊的專門技術(shù)。既然有了“矛”，那勢(shì)必就會(huì)有“盾”。隨著隱身技術(shù)的發(fā)展，反隱身技術(shù)也在飛速進(jìn)步，出現(xiàn)了隱身與反隱身技術(shù)比拼而循環(huán)上升的局面。

“隱身衣”的奧秘

在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的首次空襲中，F(xiàn)-117A隱身戰(zhàn)機(jī)出動(dòng)的數(shù)量?jī)H占多國(guó)部隊(duì)出動(dòng)飛機(jī)總數(shù)的2%，但它們卻完成了空襲總?cè)蝿?wù)的40%且無一損失，原因就在于當(dāng)時(shí)伊拉克軍隊(duì)的雷達(dá)根本發(fā)現(xiàn)不了它們。那么，F(xiàn)-117A是怎樣做到如入無人之境的呢？讓我們來揭開隱身技術(shù)的神秘面紗。

隱身技術(shù)運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，就是通過在總體設(shè)計(jì)中減少聲響、雷達(dá)、紅外線、光電等觀測(cè)特征。應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)的武器裝備，不僅可“隱真”保存自己，而且還能“示假”迷惑對(duì)方。隱身技術(shù)的出現(xiàn)是提高作戰(zhàn)武器生存能力的作戰(zhàn)需求和電磁理論、電子技術(shù)發(fā)展的共同作用的結(jié)果。

目前，實(shí)現(xiàn)隱身的技術(shù)主要包括雷達(dá)隱身技術(shù)、紅外隱身技術(shù)、電子隱身技術(shù)、可見光隱身技術(shù)和聲波隱身技術(shù)等，其中，雷達(dá)隱身技術(shù)、紅外隱身技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)。

欺騙雷達(dá)“千里眼”

雷達(dá)隱身技術(shù)采取多種措施降低目標(biāo)對(duì)雷達(dá)電磁波的反射特性，使雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)能量大幅度減少，從而對(duì)目標(biāo)的探測(cè)距離大大縮小。武器的雷達(dá)散射截面與其外形、材料、雷達(dá)波入射角等因素有關(guān)。隱身措施之一是設(shè)計(jì)隱身外形。利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段和制造工藝，在一定限制條件下，優(yōu)化裝備及其外形設(shè)計(jì)，使其雷達(dá)散射截面最小，同時(shí)保持一定的性能。較為經(jīng)典的隱身外形是美國(guó)F-117A隱身戰(zhàn)機(jī)的“鉆石形”布局和B-2隱身轟炸機(jī)的“飛翼式”布局。措施之二是利用隱身材料。通過使用能吸收或透過雷達(dá)波的涂料或復(fù)合材料，使敵方發(fā)射的雷達(dá)波有來無回、多來少回，從而達(dá)到難以探測(cè)的目的。B-2隱身轟炸機(jī)同時(shí)利用隱身涂料與隱身布局，使其雷達(dá)散射截面積僅有一扇窗戶大小。措施之三是采用等離子體隱身。利用等離子體發(fā)生器，或者放射性同位素在武器表面形成一層等離子云，通過設(shè)計(jì)等離子體的特征參數(shù)，使照射到等離子云上的一部分雷達(dá)波被吸收，另一部分雷達(dá)波改變傳播方向，從而使得返回到雷達(dá)接收機(jī)的能量很少，達(dá)到隱身的目的。有關(guān)報(bào)道稱，采用等離子體隱身技術(shù)的飛行器被敵方發(fā)現(xiàn)的概率可降低99%。措施之四是通過電子手段隱身。自適應(yīng)加載技術(shù)、電子對(duì)抗措施、有源對(duì)消技術(shù)等都可以降低武器的雷達(dá)散射截面，從而抑制雷達(dá)對(duì)目標(biāo)反射波的接收。

此外，還有不少武器裝備利用多種技術(shù)組合的方式來提升其隱身性能。例如，美國(guó)的F-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)的隱身技術(shù)包括外形優(yōu)化、電磁及熱信號(hào)屏蔽、關(guān)鍵部位覆蓋隱身涂料、加裝電子欺騙、電子干擾等手段。俄羅斯的C-37“金雕”戰(zhàn)斗機(jī)，首次試飛時(shí)間與F-22首次試飛時(shí)間僅差18天，盡管隱身性能比F-22略遜一籌，但采用了類似F-22的平滑流線型外形設(shè)計(jì)，前掠翼幾乎全部采用復(fù)合材料制成，機(jī)體外涂敷雷達(dá)吸波材料，隱身性能位居世界前列。

紅外隱身的秘訣

顧名思義，紅外隱身就是通過降低或者改變物體的紅外輻射特征，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的低可探測(cè)性的技術(shù)。近年來，其主要的技術(shù)措施包含兩項(xiàng)：一是改變物體紅外輻射特征。即通過改變紅外輻射波段，調(diào)節(jié)紅外輻射傳輸過程（包括方向和特征），從而使紅外探測(cè)器失效。如F-117隱形轟炸機(jī)的排氣管轉(zhuǎn)移在飛機(jī)背部。二是降低紅外輻射強(qiáng)度。主要是采取降低物體的溫度和采用有效的涂料，或發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管采用閉合回路冷卻系統(tǒng)來降低目標(biāo)的輻射信號(hào)，提高紅外探測(cè)設(shè)備探測(cè)的難度。但是這其中不少措施并非完美無缺，例如B-2隱身轟炸機(jī)的抗紅外輻射涂料，每一次飛行后都要重新涂刷，且價(jià)格昂貴。

隱于“奇幻之光”

想必不少讀者朋友都看過好萊塢大片《碟中諜4》。劇中主角伊森·亨特（湯姆·克魯斯主演）為完成一項(xiàng)任務(wù)，扮成俄軍將領(lǐng)，在隊(duì)友的配合下潛入克里姆林宮。為欺騙警衛(wèi)，他使用了投影儀，將環(huán)境背景呈現(xiàn)在銀幕上，以假亂真騙過了警衛(wèi)，潛入了密室。盡管這是出現(xiàn)在電影中的“黑科技”，但利用可見光來實(shí)現(xiàn)隱身已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。目前，運(yùn)用最廣泛的就是利用合適的顏色實(shí)現(xiàn)隱身。就飛機(jī)而言，在正常光照條件下，飛機(jī)同天空背景亮度的差別與飛機(jī)的飛行高度密切相關(guān)。飛行高度越高，亮度差別就越大。對(duì)不同飛行高度的飛機(jī)涂以不同的顏色，可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的可見光隱身。例如，B-2隱身轟炸機(jī)的巡航高度在1萬米以上，其底部涂成深灰色，并裝有可見光傳感器，飛行員根據(jù)此傳感器給出的信息，升高或降低到適宜的飛行高度，使飛機(jī)底部顏色與天空背景始終基本保持一致。利用相同原理隱身的還有軍艦。各國(guó)軍艦根據(jù)自身實(shí)際，會(huì)采用灰白色和深灰色。同樣的還有士兵們穿著的迷彩服，也是利用接近環(huán)境的顏色來進(jìn)行制作，起到在一定程度上與周邊的環(huán)境融為一體的效果，以降低可視度。

俄羅斯的巨型雷達(dá)天線陣

上圖為P-12雷達(dá)，下圖為P-18雷達(dá)

P-12/P-18的雷達(dá)顯示控制臺(tái)

反制隱身的秘訣

1991年在伊拉克上空不可一世的F-117A隱身戰(zhàn)機(jī)，1999年卻在東歐上空被南聯(lián)盟老舊的薩姆-3導(dǎo)彈給打下來了，直接導(dǎo)致F-117A粉墨登場(chǎng)不久就黯然退役的慘淡下場(chǎng)。隱身能力超強(qiáng)的F-117A為何神話破滅？就讓我們從反隱身的技術(shù)層面來一探究竟吧。

反隱身技術(shù)主要包括雷達(dá)反隱身技術(shù)和無源探測(cè)技術(shù)。前者主要有兩類：一類是抑制目標(biāo)的隱身技術(shù)，提高目標(biāo)的雷達(dá)散射截面，如采用諧振雷達(dá)技術(shù);另一類是提高雷達(dá)探測(cè)能力，如加大雷達(dá)輻射功率以增強(qiáng)回波信號(hào)強(qiáng)度。

F-117A的天敵? 甚高頻（VHF）雷達(dá)的反隱身能力源于其較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，當(dāng)入射波長(zhǎng)接近目標(biāo)尺寸時(shí)，反射波會(huì)與目標(biāo)上的其他行波（如繞射波）產(chǎn)生諧振，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的回波信號(hào)。甚高頻雷達(dá)的波長(zhǎng)為1.65～1.90米，此時(shí)飛機(jī)上的主要部件都可能產(chǎn)生電磁波諧振，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，利用涂覆型吸波材料達(dá)到隱身目的就越難。

甚高頻雷達(dá)在冷戰(zhàn)時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)已經(jīng)研制出P-14“Tall King”與P-12/P-18B/D型雷達(dá)（代號(hào)“匙架”）。南聯(lián)盟正是憑借蘇聯(lián)的P-12/18系列雷達(dá)和SNR-125 “Low Blow”數(shù)字化升級(jí)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)美軍的F-117A，并將其擊毀。目前，俄羅斯是國(guó)際上甚高頻雷達(dá)技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家。

但甚高頻雷達(dá)也存在諸多如靈敏度較差，跟蹤低空目標(biāo)時(shí)雜亂回波抑制性能較差，易受到電視、調(diào)頻式或便攜式電臺(tái)等信號(hào)的干擾等不足。對(duì)付甚高頻雷達(dá)的最有力的措施是在外形上消除那些尺寸較小的零部件。例如B-2轟炸機(jī)上最小的部件尺寸都以米計(jì)，而對(duì)于機(jī)身上最關(guān)鍵的部位則采用厚截面的多層隱身材料。

長(zhǎng)短結(jié)合總相宜? ?雙基（DB）雷達(dá)，顧名思義就是該雷達(dá)的發(fā)射與接收不在同一地點(diǎn)。即便隱身飛機(jī)通過外形設(shè)計(jì)改變反射角度使反射波偏離發(fā)射源，仍難以避免會(huì)有回波被雙基雷達(dá)接收。

現(xiàn)代隱身飛機(jī)針對(duì)的都是工作于1～20吉赫頻段內(nèi)的常規(guī)厘米波雷達(dá)，在米波和毫米波雷達(dá)面前卻無能為力。米波雷達(dá)的作用原理就是當(dāng)波長(zhǎng)與目標(biāo)尺寸相近時(shí)，會(huì)發(fā)生諧振作用，從而提高回波強(qiáng)度，但缺點(diǎn)是雜波干擾大，探測(cè)精度低，主要用于警戒，但作用距離長(zhǎng)。而毫米波雷達(dá)由于波長(zhǎng)很短，當(dāng)照射至目標(biāo)表面時(shí)，目標(biāo)上的任何不平滑部位都會(huì)起到反射器的作用，形成很強(qiáng)的電磁反射，導(dǎo)致雷達(dá)散射截面增大，從而使隱身性能大打折扣。毫米波雷達(dá)具有分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、低空性能好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合探測(cè)一些小目標(biāo)，可以比較精確地提供目標(biāo)的速度、距離和角度等信息，但缺點(diǎn)是作用距離短。

如果將長(zhǎng)波雷達(dá)與短波雷達(dá)相結(jié)合形成雙基雷達(dá)，那么可以大大提高雷達(dá)的探測(cè)能力。但是雙基雷達(dá)并不總是有效的，因?yàn)轱w機(jī)在空中飛行，雷達(dá)波的反射方向隨時(shí)在變，所以雷達(dá)上獲得的信號(hào)總是閃爍的。目前，俄羅斯已經(jīng)研制成功巨型雷達(dá)天線陣。

千里眼中的千里眼? ?超視距（OTH）雷達(dá)也被稱為“超地平線雷達(dá)”，它的探測(cè)頻率完全在標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)波段范圍之外。它通常工作于HF頻段，波長(zhǎng)為5～150米，利用天線傳播機(jī)制，可以探測(cè)距離為900～4000 千米的目標(biāo)。它能克服地球曲率半徑限制，通過地球電離層反射目標(biāo)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)超視距探測(cè)和跟蹤。雷達(dá)波經(jīng)電離層反射一次能探測(cè)距離為5000 千米左右的目標(biāo)。超視距雷達(dá)一般有兩種：一種是利用電離層反射，被稱為“天波超視距雷達(dá)”;另一種是利用地面繞射，被稱為“地波超視距雷達(dá)”。

超視距雷達(dá)的另一個(gè)重要作用是能夠?qū)Ω恫捎梦ㄍ繉拥娘w機(jī)。它的缺點(diǎn)主要包括精度低、只能獲得目標(biāo)的大概方位信息，此外雷達(dá)系統(tǒng)非常龐大，干擾因素多，受氣候變化影響大，在中波、短波波段，頻譜擁擠。

超視距雷達(dá)原理圖

九天之上的掃瞄者? ?天基雷達(dá)，也被稱為“星載雷達(dá)”或“太空雷達(dá)”。它被設(shè)置在3600千米高空的同步衛(wèi)星上，其原理是利用直徑30米左右的天線系統(tǒng)把太陽(yáng)能提供的發(fā)射功率輻射至地面，再由地面的天線陣來接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信號(hào)，構(gòu)成大面積的搜索范圍。

天基雷達(dá)的工作頻段主要有L、C、X三個(gè)波段，具有功能多、分辨率高、全天候和全球覆蓋等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)獲取靜態(tài)和動(dòng)態(tài)目標(biāo)的信息以及精確的三維圖像。近年來，美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、印度和中國(guó)等國(guó)都在發(fā)展天基雷達(dá)系統(tǒng)。

沉默的監(jiān)視者? ?無源探測(cè)技術(shù)已被美國(guó)列為目前最有效的反隱身手段，其最大特點(diǎn)是本身不發(fā)射電磁波，而是依靠被動(dòng)接收目標(biāo)輻射的電磁波來發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)。隱身飛機(jī)在突防過程中，為搜尋目標(biāo)、導(dǎo)航定位、指揮聯(lián)絡(luò)等，必須要使用自身的雷達(dá)來輻射電磁波，由此就恰好能被無源雷達(dá)所發(fā)現(xiàn)。無源探測(cè)技術(shù)具有高度的隱蔽性、廣泛的適應(yīng)性、寬廣的時(shí)域性、精確的目標(biāo)識(shí)別特征。它可以從對(duì)方雷達(dá)中接收到足夠的信息，對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和定位。無源探測(cè)技術(shù)除了受大雨影響外，基本上不受其他氣候條件和戰(zhàn)場(chǎng)煙塵等影響，可以全天候、全天時(shí)工作。

隱身與反隱身技術(shù)，這一對(duì)“矛與盾”，在幾十年的攻防發(fā)展歷程中，不斷進(jìn)步著。隱身與反隱身技術(shù)的發(fā)展，是相互制約、相互促進(jìn)的，無論哪一方有新的突破，都將引起另一方的重大變革。世界各國(guó)還將大力研發(fā)隱身與反隱身技術(shù)，不僅僅用于軍事領(lǐng)域，同樣也會(huì)拓展至其他領(lǐng)域，便利人們的生活。