战机“隐身”的秘密
2023-10-31飞羽社
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如果要问目前最先进的战机有哪些,那么答案一定是第五代隐身战机。相较于第四代战机,这里说的“隐身”并非肉眼不可见,而是让探测设备——主要是雷达“看不见”。
如何让雷达“看不见”?
飞机如果要对雷达“隐身”,那就需要在受到雷达电磁波照射时,尽量让更少的电磁波被反射回雷达的方向。
想要实现这个目标,首先要给战机穿上一层特殊的衣服,也就是隐身涂层。
这种特殊的涂层中含有大量铁氧体——也就是生活中常见的磁铁。电磁波照射隐身涂层时,其中含有的磁性材料就会利用磁损耗效应吸收电磁波并转换为热能。
但隐身涂层往往只能吸收掉一小部分雷达所发射的电磁波,如果想要达到较好的隐身效果,主要还得依靠外形设计。
在隐身外形设计中,最常见的办法就是将飞机上的表面和棱边都设计得尽量平直,且要相互平行,我们将其称为“平行原则”。
我们以美国F-22“猛禽”战机为例,它机身前部的大部分棱边都与机身对称线有约132°的夹角,这样雷达从战斗机正面射来的雷达波,大部分就会被反射到侧面约84°的方向。
只有在飞机转向,使得棱边与电磁波射入方向垂直时,才会有大量回波被反射回雷达的方向,但在战机不断机动的过程中,出现这种情况的概率非常小,故而可以忽略不计。
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雷达是一种靠电磁波确定目标位置的探测设备,它通常包括一个发射机和一个接收机。发射机会向天空中发射电磁波,当飞行中的目标碰上电磁波时,会把电磁波反射向不同的方向,而和电磁波飞来的方向垂直的机体表面,就会把电磁波沿着原路反射回去,从而被接收机接收到。根据回波的方向和飞行的时间,雷达就可以得到目标的位置。
① 龙勃透镜
是一种内部结构经过特殊设计的电磁波透镜,它可以将单一方向射入的雷达电磁波反射向各个方向,放大电波。这与隐身外形设计起到相反的作用。
打个比方,你可以把飞机想象成一面镜子,而雷达则是一个手电筒。不隐身的飞机,就像一个形状不规则的哈哈镜,当你用手电筒照射它时,总会有一部分和光束垂直的镜面,把刺眼的光芒反射回你的眼睛。而隐身飞机,就像一个斜着放置的平面镜子,当你用手电筒照射它时,几乎所有的光都会被反射到其他方向。这就是战斗机对敌军雷达实现“隐身”的原理。
但我们要注意,经过隐身设计的战机并不是完全不会被发现,只是大大缩短了被雷达发现的距离,因此“隐身”实际上是“低可探测性”。
战机“隐身”了,但己方可见
除了需要避免被雷达发现外,隐身战机还需要小心红外探测系统和被动电子战系统。前者能探测到战机发动机喷出的尾焰热量以及蒙皮与空气摩擦产生的热量,后者则能探测到战机通讯系统发出的信号。
目前并没有特别好的方法来降低战机的红外信号,因此即便是第五代战机,也无法做到对红外探测系统“隐身”。而对付被动电子战系统的方法则是使用定向数据链系统,这一系统只会向友军的方位發送一个角度非常窄的通讯波束,大大降低了通讯信号被截获的概率。
除此之外,你有没有好奇过,“隐身”后的战机平时如何与己方联系呢?
在和平时期,战机可以通过挂载龙勃透镜①,使得己方的雷达能够发现自己。
从外形设计、“隐身”涂层到龙勃透镜、定向数据链系统……这些技术加在一起,就能让第五代隐身战机在敌军面前“隐身”,在友军面前“显形”,从而形成态势感知优势。而掌握了态势感知优势的一方,就有机会抢占先机,先发制人!