关于《隐形战机与反隐形技术的发展》的汉语翻译
2018-08-06易秀
易秀
过去几十年间,在所有的躲避雷达侦测系统中,低可侦测性技术已被证明是最有效的方法之一。尤其是对军用飞机来说,“隐身”技术(又称作低可测性技术)越来越普遍:所有新型战机的设计都会考虑运用低可侦测性原则,利用低可侦测性技术。同时,为减少雷达反射面积,在改良现有的喷气式战斗机时,也会运用低可侦测性技术减少雷达反射面积。较小的雷达反射面积对军用飞机而言意味着它可以飞得离雷达更近的距离才会被发现,被追踪。
然而,低可侦测性不等同于完全不能被侦测到,也就是说,战斗机无法完全从雷达的屏幕上消失。同时,隐形技术价格高昂。除了研发费用较高外,隐形战机的起飞费用和保养维护费用也不可小觑。隐形飞机内部容纳的燃油与武器装备数量有限,不得不采用外部携带的方式,而机身外部所携带的吊舱,油箱,导弹,燃油舱都会增加其雷达可侦测到的面积。
许多国家都已意识到隐形战机非凡的军事作战能力,纷纷开始研发反隐形技术。据报道,无源雷达系统,多元静态雷达系统,低频雷达系统,超远程电离层雷达及感光红外传感仪系统是比较有前景的反隐形方法。另外,人们普遍认为美国在隐形领域的发展独占鳌头。俄罗斯与中国则在反隐形领域较为领先。
本文将以简要概述隐形战机的发展历史作为开始,并简单介绍现今的一些主要的隐形战机。接下来我们将介绍低可侦测原则的基本概念,主要是讨论如何减小雷达散射截面(RCS)这一重要问题。同时,我们还将围绕F-35隐形战机的设计,考虑其机身的雷达散射截面的开源预估,计算一些典型雷达系统对F-35战机预期探测半径。文末将简要介绍据说拥有反隐形能力的系统。根据目前所有的反隐形技术的提案,很明显没有哪个系统可以单独为军机保驾护航。只有将雷达,传感器,武器系统,战术数据链及战术有机结合,才能有效应对反隐形技术威胁。
隐形飞机的历史发展背景
人类总试图降低存在感,从而避开敌人的攻击。过去,人们会留心敌人动向,避开其视线。也就是说,人们往往会考虑敌人的视线范围。雷达系统出现以后,隐身的含义还延伸到电磁波谱的其他频率。现今,所有军事设备都会考虑运用低可侦测性原则,在设计的各方面都小心翼翼,尽量减少军用设备的声音,无线电波辐射,雷达反射面积,红外辐射以及光学可见度,尽可能将其混入周围环境,混淆敌人视听。
历史上,德国Ho-229是首驾具有低可侦测性性能的战斗机。该战机于第二次世界大战结束前一段时间完成,是人类研发低可侦测性战斗机的首次尝试。Ho-229从未投入作战行动中。该战机使用了混入了特殊石墨的涂料,能夠吸收雷达波。Ho-229的特殊飞翼形状为诺斯络谱的设计提供了灵感,他后来设计的B-2隐身轰炸机便以此为雏形。
直至70年代,在一些国际或非国际展览会上展出的低可侦测性战机中,
有三辆战机脱颖而出,一辆是英国的火神战机,另外两辆是由美国洛克希德马丁公司设计的U-2(昵称屠龙女)和SR-71黑鸟。虽然美国一直努力探索改进其所研制的战机,但所有的这些战机都不是很难被雷达探测。
60年代期间,俄罗斯物理学家彼得·乌菲切莫夫,研究了电磁波的散射,提出了如今为人所知的物理绕射论。由于俄当局未把其研究当作机密,该理论才得以发表。乌菲切莫夫研究的主要结论是雷达回波与物体的形状有关,与其大小无关。(该结论在乌菲切莫夫的理论中并未直接陈述)。美国工程师无意中发现乌菲切莫夫的理论,认识到他为雷达反射的有限分析奠定了基础。70年代,计算机的发展使得使用乌菲切莫夫的理论进行电脑仿真运算成为可能。与此同时,电传操作系统问世。电传操作系统对飞行器非空气动力学方面最优化的控制十分关键。1975年,在静态模型“绝望宝石”研发后,洛克希德公司制造了两架代号为海弗兰的验证机。虽然两架飞机在飞行测试中均告失败,但事实上该项目取得了成功,证明雷达隐身战机的理念是可行的。
海弗蓝项目取得积极成效后。1978年,作为奖励,美国与洛克希德马丁公司签订合约,研发F-117A。 F-117A于1981年首飞。1983年,F-117A具备初级战备能力,该公司总共出厂了64架F-117A战机。直至1988年之后,F-117A战机才正式公诸于世,之前它完全是一个保密项目。从那之后,F-117A参与了所有的美国战事。2008年,F-117A战机退役前,在它的作战生涯中,仅有一次被击落的记录。那便是在1999年的科索沃战争中,塞尔维亚防空营利用改良的雷达成功将其击落。
美国决议研发F-117A后不久,便决定研发远程战略轰炸机。于是,B-2幽灵式战略轰炸机随之诞生。B-2 是一辆亚音速隐形战略轰炸机,拥有4个发动机。目前美国仍有20架B-2在投入使用。事实上,使用空中加油技术B-2能够到达世界任何地方而基本不被发现。罗克韦尔B1战机也应用了低可侦测性原则,其型号之一B1-B兰瑟是一款超声速战略轰炸机。相比B1-A战机,B1-B战机雷达反射面较小,在高空的飞行时速也较低。但是B1-B虽然在速度上有所减弱,在其他几项性能上相较A型都有提升。因而B1项目得以重新发展。洛克威尔公司(现为波音的一部分)也藉此获得制造100架飞机的合同。