隐形武器的原理和特点
第二节 隐形武器的原理和特点
1．隐形武器的原理
每一种隐形武器都采用了一种或几种隐身技术，概括起来可以分为以下几个方面:
(1) 殚精竭虑地减小雷达散射截面积
任何一种现代武器装备，上至太空里的卫星，空中的飞机、导弹，下到水中的潜艇、鱼雷……它们都存在一个如何减小雷达散射截面积的问题。
众所周知，一个目标的雷达散射截面积(RCS)的物理含义是:目标的单位立体角内散射回雷达接收机的功率与雷达入射到目标上的功率之比。这个比值与目标本身的几何尺寸、形状、材料、目标视角，以及雷达频率等因素有关。一般来说，目标的几何尺寸越大，它的雷达散射截面积就越大。通常，目标的几何形状对散射面积大小的影响十分明显，如投影面积完全相同的平板和球体，前者的散射截面积竟比后者大四个数量级。美军B-52“同温层堡垒”远程战略轰炸机由于尺寸大、重量重，因而雷达散射截面积为100平方米;而美军最新的B-2隐身轰炸机虽然翼展为52.43米，最大起飞重量181吨多，但是经过全新构思和精心设计，它的雷达散射截面积骤然减小，只有0.1平方米。两者相差极为悬殊(近1000倍)。由此不难看出:几何形状优劣对降低雷达散射截面积起到至关重要的作用。换句话说，精心设计或明显改进过的外形设计是实现雷达隐身最关键的步骤;只要把这个关键抓住，再辅以其他措施，隐身于雷达就可以收到奇效。
(2) 最大限度地隐匿红外辐射
科学研究早已证明:世界上的任何物体，只要它的温度高于绝对零度(即-273℃)便无时无刻不在向外发出红外辐射;而且随着温度的增加，其红外辐射也就越强。推算给出，物体的热辐射的能量与温度成4次方关系。显而易见，解决红外辐射的最根本的原则:第一毫无疑问是降低温度;第二是改变其几何形状和结构布局，使红外辐射方向得以改变;第三是在目标上涂敷红外吸波涂料。
目前，现役的舰艇、飞机、导弹等武备都是能发出强红外辐射的目标，所以各国都对之采取了许多具体的对策与“遮拦”于段。以水面舰艇为例，现今其上的主要红外辐射源有:排气烟流、烟囱壁、辅助的排气道、排气烟道附近表面的暖流区域，主推进系统的热冷端部件和机舱区。基于排气烟流和可见烟道表面的辐射能在中红外区域占全舰辐射信号的99%，在远红外区域占全舰辐射信号的48%。而烟道表面和排气烟流的投影面积还不到上层建筑和主船体的2%。因此，红外抑制的主要任务在于冷却上升烟道的可见部分，可通过注入红外接收剂来改进排气温度;其次是冷排烟，使它们尽可能接近于环境温度。加拿大的新型护卫舰“哈利法克斯”级在其推进主机的排气管中装设了DRES球形红外抑制系统，当冷却空气与排出气体在末端部件混合后烟流被大量冷却，其光屏蔽中央体可屏蔽从咽喉道往下的视线，消除了高温金属表面暴露于视线的机会。经3微米～5微米和8微米～14微米的红外线测试，其抑制红外辐射达90%～95%。“无畏”驱逐舰和英国“公爵”级护卫舰的烟囱内也都装有较为独特的红外抑制系统。也可适当选择材料，用它来吸收3微米～5微米波段的辐射。美海军实验室正在开发一种太阳能吸收率低的干舷部搪瓷船漆。这种漆能充分反射太阳辐射，从而减弱舰艇的红外信号特征。漆的功能是通过混合红、黄、蓝色颜料，产生一种对红外光谱区是透明的灰色，取代可吸收太阳能的炭黑色而获得的。这种漆保留了一种可视度低的雾灰色，在红外光谱区它反射的能量比炭黑色的多好几倍。还可采用绝缘材料限制机舱、排气管道及舱内外结构的发热部位。当今的最新方法是采用一种隔热垫，降低导热率，将热量控制在结构内部，从而减小热反差;而且利用这种隔热垫也能减少雷达波信号。利用特殊的涂料可以改进水面舰艇表面的辐射和反辐射特性;特别是上层建筑，若采用特殊的涂料处理。可使反射光减少到70%。美国报道了两种改进水面舰艇表面辐射和反射特性的特殊涂料。—种是利用自然界中叶绿素对红外线反射率影响突出的特别研制的仿生涂料．另一种舰艇使用的镀铬涂层，通过镀铬方法制备一种有稳定散射的灰色表面，对红外线具有散射作用，所以具有良好的防红外辐射特性。镀铬涂层具有目视伪装性能，在红外光范围还是一种低的辐射体，只辐射约10%的红外线。有关的设计专家还在烟囱四周采用加大外罩的方法来降低3微米～5微米波段的红外辐射，这样烟囱口上盖板和烟囱口高温废气就不会露在敌导弹红外探测范围内。除此之外，各国还采取了其他降低红外辐射的方法，如使用红外诱饵和红外烟幕等实施欺骗;采用舷侧排气的方式，在排气管道口处设置喷水系统，采用双层烟囱等等。实际上，舰艇一般都是综合应用几种红外抑制措施来减少红外辐射特征的。
(3) 千方百计地降低辐射噪声
铁甲轰鸣的坦克在运动中发出的噪声不仅强，而且波幅大、频率低、传播较远，并可绕过山丘或障碍物传播，往往在很远的距离就可以听到，因而被称为“自杀的死声”。其实，又岂止是坦克，舰艇、飞机、尤其是水面舰艇和潜艇所发出的噪声比之前者有过之而无不及，而且噪声传播的方式也要奇特得多。所以，消除它们的噪声更需要特殊的措施和独到的方法。
水面舰艇在航行过程中产生的噪声既向空中传播也向水下传播。其主要噪声源一是各种机械装置运转产生的机械噪声，二是螺旋桨噪声，三是水动力噪声。潜艇噪声主要来自于机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声;这些噪声在不同的潜艇航速下，对潜艇的辐射噪声有不同的影响。潜艇在电力推进条件下，低速行驶时噪声主要来自机械噪声，而中高速行驶时螺旋桨噪声是主要噪声源。
目前，舰艇采用的降噪措施主要有:采用超低噪声的主机、辅机和转动机械;采用降低振动噪声技术;采用气幕降噪系统;舰体表面采用消声瓦或涂敷吸音涂层;减小螺旋桨的空泡噪声;降低水动力噪声;改进和发展电子技术;采用AIP动力装置。这些措施取得了良好的效果。其实，不光是水面舰艇在降噪方面取得了令人可喜的进展，飞机的降噪设计也有极佳的降噪效果。例如，改进飞机发动机结构采用超低噪声发动机，以使飞机噪声降至最低;利用仿声学原理，采用锯齿形后缘，以降低飞行中的噪声等。
(4) 渐受青睐的可见光隐身(https://www.daowen.com)
所谓“可见光隐身”，就是降低武器本身的目标特征，使对方的可见光像机、电视摄像机等光学探测、跟踪、瞄准系统不易发现目标的可见光信号。
众所周知，可见光探测系统的探测效果主要取决于目标与背景之间的亮度、色度、运动等视觉信号参数的对比特征。其中，目标与背景之间的亮度比是最重要的因素。目标结构体表面的光反射，特别是喷焰、尾迹、尾烟等均为目标的主要亮度源。如果目标亮度和背景亮度反差非常大，两者的颜色相差极为悬殊，就容易被可见光探测系统发现;如果目标与背景的亮度相当，那么它们之间的色度对比就成为目标的重要可视特征。以飞机为例，效果最差的涂色是亮银色和红色，此类色彩过于显眼;在白昼、天气晴好的条件下，飞行员用肉眼就能发现几十千米外银白色的飞机。即使飞机涂了土黄色、草绿色等迷彩，在空战中的效果也不太理想，因为它们与天空的背景色调不协调。以往飞机上部和下部涂敷颜色是浅蓝，这是因为从地面上观察空中的飞机，多数情况下只能看到飞机的腹部。因此，在飞机的下表面涂上浅蓝色较易与天空这个大背景匹配。
(5) 不应忽略的电子隐身
战争史上，电磁信号泄漏，或被对方干扰和掌握信号而导致战争失败的例子不胜枚举。为了防止舰艇、飞机、坦克等各种武器的作战平台所发射的电磁信号及辐射源被对方检测和定位出来，一些国家开始注重在抑制和减弱电磁信号上下工夫。
那么，一艘舰艇究竟是如何进行电子隐身的呢?关键就是隐蔽通信。首先，舰艇应将自己的信号和信号源特征尽可能地隐藏在背景噪声中，以大大降低其可识别性和可检测性;其次，在时间、空间和频谱方面控制无线电设备的电磁波发射，并尽可能多地利用不可破译的密码发射;再次，通信系统应广泛地采用分布式和冗余配置方式，减少关键节点，增加备用链路。
隐身飞机上的电磁辐射主要是其所载的各种电子设备，如雷达、雷达高度表、通信系统、控制系统、电子对抗系统、无线电信标等。通常，它们采用减少无线电设备(用红外设备代替多普勒雷达，用激光高度表代替雷达高度表，用全球定位系统代替无线电导航系统等);采用低截获概率技术改进电子设备(在时间、空间和频谱方面控制无线电设备的电磁波发射，采用频率捷变技术来降低信号被识别的概率，采用多基地/双基地雷达等电子探测系统等);尽量缩短各种电子设备间的距离，用光缆取代电缆连接各种电子设备等;避免电子设备天线的被动发射;对电子设备进行屏蔽(改进武器装备的结构，采用特殊材料和涂料，以减少向外辐射电磁能等)。此外，隐身飞机在执行作战任务过程中，为了防止电磁信号外漏而暴露其行踪，一般都要停止与控制中心进行的不间断的无线电联络，并只能按预定方案飞行。
2．隐形武器的特点
这里就不必多加赘述，通过以上对隐形武器的概念、原理的介绍，我们可以这样归纳隐形武器的特点:
(1) 隐蔽性。这是隐形武器最突出、最显著的特点，名副其实。
(2) 技术含量高。隐形武器为了隐形，采用各种各样的技术，雷达隐身、红外隐身、电子隐身、噪音隐身……为了达到隐身效果可谓是无所不用其极，绞尽脑汁，这就造就了隐身武器技术含量高的特点。
(3) 突防能力强。因为隐身，不易被发现，所以可以突破雷达禁区，出其不意，令敌人防不胜防，一切的屏障、防护、预警都将失去效果，所以突防能力很强。
(4) 造价昂贵。具备这个特点是理所当然的，隐形武器采用高科技新材料，涂敷特质材料，零件众多制造费时，所以隐形武器比普通武器的造价要高很多。比较有代表性的是众所周知的B-2轰炸机，价格是令人咋舌的21亿美元!