什么是雷達(dá)隱身技術(shù) 雷達(dá)隱身技術(shù)發(fā)展趨勢

21世紀(jì)后，隱身技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了各國武器裝備競爭的加劇，發(fā)展隱身技術(shù)，提高武器系統(tǒng)生存、空防和縱深打擊能力，已經(jīng)成為集陸、海、空、天、電磁五位一體的立體化現(xiàn)代戰(zhàn)爭的迫切需要。隱身技術(shù)與星球大戰(zhàn)、核技術(shù)被美國列為國防的三大高科技領(lǐng)域。而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)波的隱身，使敵方雷達(dá)降低或失去探測能力更是引起了各國的高度關(guān)注。雷達(dá)隱身的本質(zhì)就是使敵方雷達(dá)無法準(zhǔn)確地探測到目標(biāo)的回波信號(hào)。目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積(RCS) 表征目標(biāo)返回到雷達(dá)的回波信號(hào)幅度。所以，要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身，核心就是降低目標(biāo)RCS。

雷達(dá)最大作用距離方程:

由公式可知，雷達(dá)的探測距離Rmax的四次方與目標(biāo)的散射截面積σ 成正比。若要減少雷達(dá)的探測距離，必須降低目標(biāo)自身RCS。降低目標(biāo)ＲCS實(shí)質(zhì)就是降低目標(biāo)的回波功率或散射波電場強(qiáng)度。RCS與照射功率、飛行器離雷達(dá)距離遠(yuǎn)近無關(guān)，只與目標(biāo)表面導(dǎo)電特性、結(jié)構(gòu)、材料、形體和姿態(tài)角等有關(guān)。所以，雷達(dá)隱身可以通過改變目標(biāo)的外形、材料結(jié)構(gòu)和電磁特征來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)方法通常有兩種:一是采用外形設(shè)計(jì)、吸波或透波材料等，降低反射功率; 二是產(chǎn)生與散射場相干但相位相反的場，實(shí)現(xiàn)有( 無) 源對(duì)消。

雷達(dá)隱身技術(shù)

雷達(dá)隱身技術(shù)是通過降低目標(biāo)RCS實(shí)現(xiàn)隱身的技術(shù)，常用手段有外形隱身技術(shù)、材料隱身技術(shù)、電子干擾和欺騙技術(shù)、阻抗加載技術(shù)等。

1、外形隱身技術(shù)

外形設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)武器裝備隱身的最直接、最有效的方法。外形隱身技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將目標(biāo)的強(qiáng)反射源轉(zhuǎn)換為弱反射源，即通過改變目標(biāo)的外形設(shè)計(jì)，在一定角度內(nèi)增強(qiáng)目標(biāo)的反射或折射效應(yīng)，減小RCS。常見的強(qiáng)反射源有飛機(jī)邊緣、尖端，機(jī)體上的凸出物、外掛物; 導(dǎo)彈的頭部、尾部和翼面不連接處; 艦艇的船體和甲板邊緣等。美國AGM-129隱身巡航導(dǎo)彈通過采用特殊隱身外形和隱身結(jié)構(gòu)消除了強(qiáng)反射源，減弱了雷達(dá)波的散射強(qiáng)度。

2、材料隱身技術(shù)

由于目標(biāo)受到空氣動(dòng)力等因素限制，外形設(shè)計(jì)也只能實(shí)現(xiàn)裝備一定程度上的隱身，材料隱身技術(shù)能有效彌補(bǔ)其不足。材料隱身技術(shù)按工作原理可分為三種類型: 一是材料吸收雷達(dá)波后，以能量損耗的方式使電磁能轉(zhuǎn)換為熱能而散發(fā); 二是使雷達(dá)波迅速分散到裝備全身，降低目標(biāo)散射的電場強(qiáng)度;三是通過材料上下表面的反射波迭加干涉，實(shí)現(xiàn)無源對(duì)消。吸波材料通常分為涂料型和結(jié)構(gòu)型: 涂料型涂于目標(biāo)表面形成吸波涂層，結(jié)構(gòu)型是參與結(jié)構(gòu)承力的、有吸收能力的復(fù)合材料。透波材料幾乎能完全透射雷達(dá)波，進(jìn)而降低目標(biāo)ＲCS。據(jù)報(bào)道，F(xiàn)-117A隱身戰(zhàn)機(jī)大量使用了多面體外形設(shè)計(jì)和雷達(dá)吸波材料等隱身手段，其ＲCS比常規(guī)戰(zhàn)機(jī)減少了23 dB，使常規(guī)雷達(dá)作用距離縮減73%

3、電子干擾和欺騙技術(shù)

電子干擾技術(shù)實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生與目標(biāo)或敵方雷達(dá)相似的特征信號(hào)，使其無法做出正確判斷而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)隱身。常見的技術(shù)手段有：向空中投放箔條等干擾物形成干擾層以遮蓋真實(shí)目標(biāo); 利用電子干擾設(shè)備發(fā)射噪聲或類似噪聲的干擾信號(hào)，使敵方雷達(dá)無法檢測目標(biāo)信息; 由偵察設(shè)備偵測出敵方雷達(dá)頻率，并以該頻率發(fā)射回波脈沖，使敵方雷達(dá)無法做出正確判決; 采用假目標(biāo)或雷達(dá)誘餌技術(shù)，發(fā)送虛假信號(hào)誤導(dǎo)敵方等。據(jù)報(bào)道，美國正在研究一種能發(fā)射高頻( VHF) 、特高頻( UHF) 和微波信號(hào)的新型誘餌，該誘餌也可模仿隱身飛機(jī)目標(biāo)。

4、阻抗加載技術(shù)

阻抗加載可以分為無源阻抗加載和有源阻抗加載。無源阻抗加載是指通過在飛行器表面形成縫隙、腔體或加周期結(jié)構(gòu)無源陣列等方法改變蒙皮表面的電流分布，從而降低一定角度范圍內(nèi)的電磁散射。有源阻抗加載是指在飛行器上安裝轉(zhuǎn)發(fā)器等信號(hào)處理元件，使其可發(fā)射與入射雷達(dá)波幅度相近而相位相反的電磁波，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)散射場和雷達(dá)輻射場在敵方雷達(dá)探測方向上相干對(duì)消。

雷達(dá)隱身技術(shù)性能分析

雷達(dá)隱身技術(shù)的巨大價(jià)值引發(fā)了雷達(dá)反隱身技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，認(rèn)識(shí)并改進(jìn)雷達(dá)隱身平臺(tái)的性能缺陷已成為各國隱身武器發(fā)展的主要方向。不同的雷達(dá)探測角度所觀測到的目標(biāo)RCS值差距很大：飛機(jī)、導(dǎo)彈的機(jī)頭或彈頭方向RCS最小，原因是優(yōu)化了外形設(shè)計(jì)和應(yīng)用了新型材料; 兩側(cè)和尾部RCS較大，原因是側(cè)面機(jī)翼或彈翼棱邊的散射增強(qiáng)和垂尾的鏡面反射、紅外輻射等; 其RCS 最大差距達(dá)到30 dB，說明了隱身平臺(tái)只能實(shí)現(xiàn)部分空域隱身。

F-22 RCS的分布

目前雷達(dá)波隱身武器存在的缺陷和應(yīng)對(duì)的反隱身技術(shù)有：

1、隱身空域小：隱身武器不能實(shí)現(xiàn)全空域、全方位隱身，從不同角度俯視或仰視時(shí)目標(biāo)的RCS相對(duì)較大?？刹捎美走_(dá)組網(wǎng)技術(shù)、預(yù)警機(jī)探測技術(shù)等實(shí)現(xiàn)反隱身。

2、隱身頻段少：一般的隱身武器主要針對(duì)厘米波段雷達(dá)，頻段相對(duì)單一，不可能實(shí)現(xiàn)全頻段上的隱身?？刹捎妹撞ɡ走_(dá)、毫米波雷達(dá)、超視距雷達(dá)等實(shí)現(xiàn)反隱身。 3、紅外輻射高：隱身武器由于高速運(yùn)動(dòng)需要強(qiáng)大的動(dòng)力支持，發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管由于噴射大量的高溫氣流而產(chǎn)生紅外輻射，降低其隱身性能?？刹捎眉す饫走_(dá)實(shí)現(xiàn)反隱身。

4、通信信號(hào)多：隱身武器需要與指揮控制系統(tǒng)、支援裝備等保持通信聯(lián)絡(luò)，大量的通信信號(hào)極易暴露自己?？刹捎脽o源射頻探測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)反隱身。

雷達(dá)隱身技術(shù)發(fā)展趨勢

1、發(fā)展全波段隱身技術(shù)

全波段隱身是通過不斷增加激光、可見光、紅外、雷達(dá)波等隱身波段逐步實(shí)現(xiàn)的。目前，雷達(dá)隱身技術(shù)主要針對(duì)厘米波雷達(dá)，但雷達(dá)反隱身技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、紅外雷達(dá)等多波段雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，因此，實(shí)現(xiàn)裝備的全波段隱身顯得越發(fā)重要。美、德和瑞典等國研制的多波段隱身材料，其研制水平已達(dá)到可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四段兼容。據(jù)稱，美軍第五代戰(zhàn)斗機(jī)將采用隱身效果更好的全波段隱身技術(shù)。

2、研發(fā)新型材料

目前，復(fù)合型材料、納米材料和智能材料已成為雷達(dá)隱身材料研究的一個(gè)重要方向。 1)?復(fù)合型材料是由多層不同功能的隱身材料疊加而成的新型材料，一般上層為隱身涂層，下層為雷達(dá)吸波材料等。近年來，復(fù)合型材料繼續(xù)朝著實(shí)現(xiàn)多層法和均相法二者結(jié)合的方向研發(fā)。據(jù)報(bào)道，法國研制成功一種由粘結(jié)劑和納米級(jí)微屑填充材料復(fù)合的寬頻吸波材料，其在50 MHz ～ 50 GHz頻率范圍內(nèi)吸波性能良好。 2)?納米材料是特征尺寸處于納米量級(jí)的材料。該材料因結(jié)構(gòu)獨(dú)特而具有良好的吸波特性，并兼有高吸收、涂層薄、質(zhì)量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展前景的隱身材料。目前，該技術(shù)已經(jīng)受到美、法、英等軍事大國的高度重視。據(jù)報(bào)道，美國研制出的超黑粉納米材料對(duì)雷達(dá)波吸收率達(dá)到99% 3)?智能材料能通過感知和分析敵方雷達(dá)探測信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)武器電磁波與光學(xué)特性，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)隱身。美國空軍提出將不同導(dǎo)電率的多層薄膜連結(jié)在一起，獲得在功能上與分層介質(zhì)吸波涂層類似的蒙皮結(jié)構(gòu)，并將各種機(jī)載電子裝置、傳感器等嵌入蒙皮內(nèi)以取代傳統(tǒng)的雷達(dá)天線，從而構(gòu)成智能蒙皮。

3、發(fā)展等離子體隱身技術(shù)

等離子體隱身技術(shù)實(shí)質(zhì)是通過入射雷達(dá)波作用于等離子體時(shí)的反射效應(yīng)和衰減效應(yīng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)隱身: 即當(dāng)雷達(dá)頻率小于等離子體頻率時(shí)發(fā)生反射效應(yīng)，雷達(dá)顯示屏只能顯示虛假目標(biāo)信息; 當(dāng)雷達(dá)頻率大于等離子體頻率時(shí)，雷達(dá)波進(jìn)入等離子體發(fā)生吸收衰減效應(yīng)，進(jìn)而降低目標(biāo)ＲCS。據(jù)報(bào)道，俄羅斯前兩代( 第三代已用于T50 戰(zhàn)機(jī)) 等離子體隱身產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行飛行和地面試驗(yàn)，可將雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率降低99%。

4、發(fā)展射頻隱身技術(shù)

射頻隱身技術(shù)是指機(jī)載雷達(dá)、數(shù)據(jù)鏈等機(jī)載電子對(duì)抗設(shè)備抵御敵方射頻無源探測、跟蹤、識(shí)別的隱身技術(shù)。在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，敵方電子探測系統(tǒng)能通過截獲我方隱身平臺(tái)雷達(dá)、通信等發(fā)射機(jī)的電磁輻射信號(hào)，運(yùn)用測頻測向、定位、信號(hào)識(shí)別等處理方法獲取我方的身份屬性和地理屬性，如輻射源的有關(guān)參數(shù)、類型、空間位置等。因此，發(fā)展針對(duì)敵方射頻探測系統(tǒng)的射頻隱身技術(shù)已成為現(xiàn)代隱身武器設(shè)計(jì)中極為重要的因素。據(jù)報(bào)道，F(xiàn)-22裝備了具有良好射頻隱身能力的APG-77 雷達(dá)，F(xiàn)-35應(yīng)用了具有低截取概率和低探測概率的多功能先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。

編輯：黃飛

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