引言

    隨著世界各國(guó)探測(cè)技術(shù)的不斷提高，防空力量的不斷增強(qiáng)，對(duì)于深入敵后進(jìn)行特殊戰(zhàn)略任務(wù)而又缺乏大規(guī)模火力支援的飛行器來(lái)說(shuō)，良好的隱身能力可提高其戰(zhàn)場(chǎng)生存能力和突防能力。在未來(lái)日趨激烈的空戰(zhàn)中，隱身性能好的飛機(jī)將占據(jù)壓倒性的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)、先敵攻擊、從而首先消滅敵人。在1991 年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍派出了42 架F-117A 隱身戰(zhàn)斗機(jī)，出動(dòng)1 300 余架次，投彈約2 000 t,在僅占2% 架次的戰(zhàn)斗中攻擊了40% 的重要戰(zhàn)略目標(biāo)，自身卻沒(méi)有受到任何損失。從F-117 隱身飛機(jī)的優(yōu)異表現(xiàn)可以看出，隱身武器在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中將發(fā)揮重要的作用。

    進(jìn)入21 世紀(jì)，世界各軍事強(qiáng)國(guó)已研制出自己的隱身飛行器，隱身技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)入了新的階段。美國(guó)在隱身技術(shù)的發(fā)展上起步最早，并處于世界領(lǐng)先水平，其中F-117 戰(zhàn)機(jī)和B-2 轟炸機(jī)已在實(shí)戰(zhàn)中顯示出了優(yōu)良的性能。而緊隨其后，俄羅斯的第五代戰(zhàn)機(jī)也擁有良好的隱身性能。此外，世界各軍事大國(guó)都在進(jìn)行該方面的研究，如法國(guó)研制的幻影戰(zhàn)斗機(jī)，阿帕奇隱身導(dǎo)彈； 日本的ASM-1型，ASM-2 型反艦隱身導(dǎo)彈等。

    隱身技術(shù)有哪些？

    隱身技術(shù)按是否需要消耗能量來(lái)區(qū)分，可以分為有源隱身技術(shù)和無(wú)源隱身技術(shù)。有源隱身技術(shù)，即在進(jìn)行隱身的過(guò)程中需要消耗能量，主動(dòng)采取措施降低武器系統(tǒng)自身的聲音信號(hào)、可見(jiàn)光信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)、紅外信號(hào)等的一種隱身技術(shù)，故也稱為主動(dòng)隱身技術(shù)。是指無(wú)需消耗能量而進(jìn)行武器系統(tǒng)隱身的傳統(tǒng)式隱身技術(shù)，包括雷達(dá)隱身、紅外隱身、可見(jiàn)光隱身和聲音隱身等。材料則在無(wú)源隱身技術(shù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。接下來(lái)，我們一起去看看最新材料隱身技術(shù)都有哪些新動(dòng)向。

（一）仿生技術(shù)

    除了進(jìn)行雷達(dá)隱身外，飛行器的可見(jiàn)光隱身也可以通過(guò)仿生技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如加裝迷彩涂層進(jìn)行偽裝，正是從飛蛾，蝴蝶的偽裝色而得到的啟發(fā)。

    而智能變色材料，則是借鑒了變色龍隨環(huán)境顏色不同而改變自身顏色進(jìn)行偽裝的機(jī)理進(jìn)行研發(fā)的。目前階段，世界各國(guó)進(jìn)行仿生隱身技術(shù)研究，其重點(diǎn)主要是隱身材料的研制。美國(guó)已制出了模擬"變色龍"特點(diǎn)的變色薄膜，其實(shí)是一種電致變色材料，通過(guò)控制電壓的不同，該材料會(huì)發(fā)出藍(lán)、灰、白等不同顏色光，還能出現(xiàn)濃淡不同的色調(diào)。將其制成飛行器蒙皮，只要電壓控制合適，就可以改變飛行器的顏色與背景色相仿，達(dá)到視覺(jué)隱身的效果。

    （二）智能隱身技術(shù)

    智能隱身技術(shù)是指隱身目標(biāo)對(duì)環(huán)境具有自動(dòng)感知功能、信息處理功能、自主響應(yīng)，自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)自身特征信號(hào)實(shí)現(xiàn)隱身的一種技術(shù)。目前智能隱身技術(shù)的研究集中在智能隱身材料研制方面，智能隱身材料主要有可見(jiàn)光智能隱身材料，紅外智能隱身材料，智能蒙皮等。

    美國(guó)已研制出多種智能隱身材料，例如一種能吸收雷達(dá)波的聚苯胺基復(fù)合材料，可用于調(diào)節(jié)飛機(jī)蒙皮的亮度和顏色； 采用導(dǎo)電高分子電致變色涂層（ 聚苯胺/聚二苯胺涂層） 能使武器裝備表面涂層呈現(xiàn)不同的可見(jiàn)光迷彩偽裝，同時(shí)也可利用其紅外發(fā)射率不同而達(dá)到夜間或白天紅外偽裝的目的；Clemson 大學(xué)和Geogia 理工學(xué)院等單位研發(fā)了一種利用光導(dǎo)纖維與變色染料相結(jié)合的智能偽裝技術(shù)。

    此外，美國(guó)還研制了多種智能蒙皮，智能變色布料等。除美國(guó)外，英、日、俄等國(guó)都研制出自己的智能材料： 俄羅斯研制了電致變色吸波薄膜，該薄膜對(duì)視頻和雷達(dá)都有隱身作用。英國(guó)科學(xué)家也研制出了一種新型熱敏化學(xué)隱身材料，該材料能在28 ℃時(shí)變成紅色，33 ℃時(shí)變?yōu)樗{(lán)色，低溫時(shí)變?yōu)楹谏?0 ℃ ~ 100 ℃條件下具有色彩的全光譜變化性能，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)智能可見(jiàn)光隱身。

    此外，還研制出自適應(yīng)的雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)雷達(dá)波的吸收。日本使用導(dǎo)電玻璃纖維制成高頻高效吸波涂料，它具有由電阻抗變換層和低阻抗諧振層組成的兩層結(jié)構(gòu)，其中諧振層是由鐵氧體、導(dǎo)電短纖維與樹(shù)脂組成的復(fù)合材料。該材料對(duì)1 GHz ~ 20 GHz 的雷達(dá)波具有智能吸收作用，吸收帶寬達(dá)50%,吸收率達(dá)20 dB以上。

    （三）雷達(dá)隱身材料技術(shù)

    材料隱身技術(shù)是雷達(dá)隱身技術(shù)的重要組成部分，在外形隱身技術(shù)將飛行器的RCS 做到最優(yōu)的情況下，采用雷達(dá)吸波材料（ RAM） 可以進(jìn)一步降低飛行器的RCS.材料隱身技術(shù)的隱身機(jī)理是應(yīng)用吸波材料的某些特性，如電感應(yīng)、磁感應(yīng)、電磁感應(yīng)、電磁散射等，將入射電磁波能量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量而耗散掉，從而減小雷達(dá)回波強(qiáng)度，降低飛行器的RCS.

    從成型工藝區(qū)分，吸波材料可分為涂敷型吸波材料和結(jié)構(gòu)性吸波材料。涂敷型吸波材料通常是在飛行器的外表面制成吸波涂層，不起承載作用； 而結(jié)構(gòu)型吸波材料，不僅具有吸波作用，還具有承載作用。美國(guó)研制的F-117 隱身戰(zhàn)機(jī)、B-2 隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)以及F-22 隱身戰(zhàn)斗機(jī)，法國(guó)的阿帕奇隱身導(dǎo)彈，英法合作研制的風(fēng)暴前兆隱身導(dǎo)彈等，都大量使用了雷達(dá)吸波材料，用來(lái)減小機(jī)體對(duì)雷達(dá)波的反射。

    目前在雷達(dá)吸波材料研制中，美國(guó)處于領(lǐng)先地位，已研制成多種涂敷型吸波材料和結(jié)構(gòu)型吸波材料，涂敷型吸波材料主要有：

    （1） 鐵氧吸波材料，可以用于制作飛機(jī)、導(dǎo)彈表面的涂料，鐵氧吸波材料包括鋰-鎘氧體、鎳-鎘氧體和陶瓷鐵氧體等；

    （2）非鐵氧體為基底的涂料，該涂料可使飛機(jī)的雷達(dá)散射波衰減80%,而質(zhì)量只有鐵質(zhì)體材料的1 /10;

    （3）"鐵球"涂料，該涂料包含大量極微小的鐵球，能將雷達(dá)波能量分散到整個(gè)飛機(jī)表面，在飛機(jī)蒙皮上產(chǎn)生弱電流，使雷達(dá)接收機(jī)收不到回波，這種鐵球吸波涂料已在多種飛機(jī)上使用；

    （4）"超黑粉"涂料，它具有超強(qiáng)的雷達(dá)吸波能力，可以涂敷在飛行器蒙皮上；

    （5）核放射性同位素涂料，用于形成等離子體。

    結(jié)構(gòu)型吸波材料主要有：

    （1）雷達(dá)波層板材料，是利用新型熱塑性和固性樹(shù)脂及一些陶瓷基材料的介電性能，再添加具有較高電磁透射率的玻璃纖維、芳綸纖維等材料制作而成的吸波層板結(jié)構(gòu)材料。該材料具有透波吸波性能好、強(qiáng)度高和韌性好的特點(diǎn)，主要用在飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼和導(dǎo)彈殼體上。

    （2） 吸波夾層材料，此類材料夾芯層采用透波和吸波性能好的蜂窩、波紋、角錐或其它類型芯材，夾芯壁和夾芯填充各種吸波介質(zhì)，而反射背襯采用碳纖維復(fù)合材料。美國(guó)已成功研制出由七層吸波材料構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)材料，此類材料可用于飛機(jī)蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和排氣管襯里的制造。

    （3）高溫隱身復(fù)合材料，主要用氧化鋁、硼酸鋁、碳化硅和氮化硅纖維制成。目前發(fā)展最快的是碳化硅纖維和陶瓷纖維復(fù)合材料。

    （四）紅外隱身材料技術(shù)

    紅外隱身材料技術(shù)主要分為添加劑技術(shù)和紅外隱身涂料技術(shù)兩個(gè)方面。

    1、添加劑技術(shù)

    添加劑技術(shù)主要是指通過(guò)添加劑或特殊燃料等改變紅外輻射波頻帶。例如可以將含金屬化合物微粒的環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂等可發(fā)泡高分子物質(zhì)隨氣流一起噴出，利用其在空氣中遇冷便物化成懸浮泡沫塑料微粒性質(zhì)，屏蔽尾焰的紅外輻射； 在降溫的設(shè)計(jì)中，還可以主動(dòng)釋放液體氮環(huán)繞尾焰的冷卻霧以達(dá)到快速冷卻的目的； 在排氣口注入吸收劑或懸浮物，可以吸收紅外輻射。添加劑技術(shù)已得到較廣泛的運(yùn)用，如美國(guó)的F-117A 戰(zhàn)斗機(jī)采用的新型燃料，在燃料中加入鈉、鉀、鉛等元素的添加劑，這樣既能高速燃燒，又可急速冷卻，同時(shí)還能抑制和改變尾焰的紅外輻射頻帶，避開(kāi)探測(cè)器的敏感波段。

    2、紅外隱身涂料

    紅外隱身涂料可以分為三類： 迷彩涂料、隔熱涂料、降溫涂料。紅外隱身涂料由粘合劑和顏料組成。其中，顏料對(duì)紅外輻射的吸收起主要作用，可以分為三類： 金屬顏料，著色顏料和半導(dǎo)體顏料； 而粘合劑可分為紅外透明有機(jī)粘合劑、導(dǎo)電或半導(dǎo)體聚合物、無(wú)機(jī)粘合劑。粘合劑主要起粘合顏料以及隔熱作用。按作用機(jī)理區(qū)分，紅外隱身涂料可分為降溫隔熱型和改變紅外輻射特性型。降溫隔熱型涂料可起到隔熱和降低機(jī)體自身向外輻射的信號(hào)的作用，減少被敵方紅外探測(cè)器發(fā)現(xiàn)的概率。改變紅外輻射特性型涂料主要是通過(guò)改變目標(biāo)紅外輻射波段實(shí)現(xiàn)隱身。紅外隱身涂料通常情況下涂敷在飛行器蒙皮上，由于飛行器各部位紅外輻射不同，所以對(duì)不同部位的隱身涂料紅外發(fā)射率要求也不同。此外還要求紅外隱身涂料與其它隱身技術(shù)兼容，具有較低的陽(yáng)光吸收率，避免過(guò)大的光照加熱等。

    目前已研制出摻有鈦、鐵、鉻等氧化物的氧化鈷涂敷掩飾涂料，該涂料兼有降溫隔熱、改變紅外輻射波段以及減小對(duì)背景輻射反射的作用。美國(guó)在紅外隱身涂料上進(jìn)行了大量的研究，目前，已有美國(guó)學(xué)者將直徑為70 靘 的片狀鋁（ 質(zhì)量比為38%）摻雜到無(wú)機(jī)磷酸鹽粘合劑中，制成在10. 6 靘 頻譜區(qū)發(fā)射率為0. 18 的紅外隱身涂料。在2010 年，又研制出能自動(dòng)對(duì)背景和威脅做出反應(yīng)的自適應(yīng)涂層。此外，世界各大國(guó)都在進(jìn)行紅外隱身涂料的研究。

    （五）可見(jiàn)光隱身技術(shù)

    可見(jiàn)光隱身技術(shù)，又稱為視頻隱身技術(shù)。目前，世界各軍事大國(guó)在視頻隱身方面的研究主要是進(jìn)行視頻隱身材料的研制。在此方面，美國(guó)和俄羅斯處于世界領(lǐng)先水平。新型的視頻隱身材料主要是智能變色材料。智能變色材料可分為三類： 光致變色材料，熱致變色材料和電致變色材料。美國(guó)在這三種材料中均有大量的研究成果，而其余國(guó)家主要是進(jìn)行光致變色材料的研究。

    美國(guó)的食肉鳥(niǎo)隱身戰(zhàn)機(jī)和法國(guó)的海天一色幻影-2000 戰(zhàn)機(jī)都是具有優(yōu)秀視頻隱身性能的飛行器。其中幻影-2000 戰(zhàn)斗機(jī)屬于傳統(tǒng)型視頻隱身，其在飛機(jī)外表面涂裝了迷彩形成偽裝色，飛機(jī)背部迷彩圖案與自然環(huán)境色彩相似，底部色彩與天空背景相似，從而使其在飛行過(guò)程中，不易被光學(xué)設(shè)備觀測(cè)到，如圖3 所示。

    美國(guó)的肉食鳥(niǎo)隱身戰(zhàn)機(jī)屬于新型的視頻隱身戰(zhàn)機(jī)，如圖4 所示。其蒙皮使用光致色變材料制成，同時(shí)在進(jìn)氣道周圍采取了特殊的反陰影設(shè)計(jì)。

    由于光致變色材料的反應(yīng)靈活性，該機(jī)能自動(dòng)感知所處環(huán)境背景色并快速改變自身的顏色，調(diào)節(jié)自身的視覺(jué)色彩達(dá)到與背景顏色自然和諧的融為一體的視覺(jué)效果，減小對(duì)比度，從而降低了被敵方視頻觀察設(shè)備發(fā)現(xiàn)的概率。此外，美國(guó)正在研究一種兼有雷達(dá)隱身和可見(jiàn)光隱身的主動(dòng)反照射復(fù)合材料。它對(duì)雷達(dá)波有一定的衰減作用，同時(shí)還能根據(jù)飛行器所處的環(huán)境自動(dòng)改變自身的色彩，達(dá)到視頻隱身的效果。

    （六）聲音隱身技術(shù)

    聲音隱身技術(shù)采用吸聲材料、聲阻尼材料，如發(fā)動(dòng)機(jī)外壁使用陶瓷復(fù)合材料、吸聲材料等，對(duì)飛行器產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行吸收；通常需要進(jìn)行聲音隱身的主要是艦艇，尤其是潛艇。

    （七）等離子隱身技術(shù)

    等離子體可以通過(guò)核放射性元素法和等離子體發(fā)生器形成。通過(guò)核放射性同位素方法形成等離子體較易實(shí)現(xiàn)。由于雷達(dá)隱身設(shè)計(jì)主要是降低飛行器前向和側(cè)向強(qiáng)散射源的RCS, 等離子體對(duì)入射的電磁波有吸收、衰減和折射的作用，所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以在強(qiáng)散射源部位形成等離子體層而實(shí)現(xiàn)隱身。

    目前，俄羅斯的47 金雕隱身戰(zhàn)機(jī)，主要運(yùn)用等離子隱身和材料隱身的復(fù)合隱身技術(shù)。而其外型上并未進(jìn)行特殊的隱身設(shè)計(jì)，這樣保證了其優(yōu)良的氣動(dòng)隱身性能。此外，美國(guó)在20 世紀(jì)末也研制出了等離子隱身天線。鑒于等離子隱身技術(shù)的潛在優(yōu)良性能，英、日、法、德等國(guó)在20 世紀(jì)初也開(kāi)始大力研究等離子隱身技術(shù)。

    （八）全頻譜隱身技術(shù)

    全頻譜隱身技術(shù)是指飛行器同時(shí)具有雷達(dá)隱身、紅外隱身、視頻隱身等多種隱身性能的一種技術(shù)，目前，研究的重點(diǎn)是全頻譜隱身材料的研制。

    美國(guó)是開(kāi)展全頻譜隱身技術(shù)研究最早的國(guó)家，已制出一種新型涂層，該涂層由三種不同的吸波材料組成，底層為雷達(dá)吸波材料，中層為紅外吸波材料，外層為可見(jiàn)光迷彩涂料。該涂層在整個(gè)電磁波段都具有良好的吸波作用，這樣使飛行器在電磁波段、紅外波段、可見(jiàn)光波段都具有良好的隱身性能，實(shí)現(xiàn)飛行器的全頻譜隱身。要做到全頻譜隱身其實(shí)不易，但是目前已研制出兼顧多種隱身的隱身材料，如前所述的電致變色材料，是兼有紅外隱身和可見(jiàn)光隱身的隱身材料。

    有理論分析認(rèn)為，納米復(fù)合材料隱身性能覆蓋厘米波、毫米波、紅外線、可見(jiàn)光等波段。摻雜半導(dǎo)體在紅外波段有較低的紅外發(fā)射率，在微波和毫米波段有較高的吸收率，同時(shí)也不防礙可見(jiàn)光偽裝，是今后研究的重點(diǎn)。目前，美、德、瑞典等國(guó)正在積極研制多波段隱身材料，可實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四個(gè)波段兼容的隱身。

    
    延伸閱讀

    隱身技術(shù)也稱隱形技術(shù)或低可探測(cè)技術(shù)。其目的是通過(guò)各種隱身手段，降低武器系統(tǒng)的雷達(dá)、紅外、激光、電視、可見(jiàn)光及聲音等己方目標(biāo)的各種可探測(cè)特征信號(hào)，從而降低目標(biāo)被敵方探測(cè)系統(tǒng)偵查、跟蹤的概率，降低被敵方武器擊中的概率，提高飛行器的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。