科技發(fā)展：“解密探索”隱身與反隱身
隱身飛機(jī)及其主要隱身方法
隱身飛機(jī)（Stealthy Aircraft）是自 20 世紀(jì) 80 年代以來軍用雷達(dá)面臨的最嚴(yán)重的電子戰(zhàn)威脅。隱身飛機(jī)的特點(diǎn)就是顯著地減小了目標(biāo)的散射截面積（RCS），目前隱身飛機(jī)對(duì)微波雷達(dá)的 RCS 減小了 20～30 dB，下表給出了目前幾種飛機(jī)在微波頻段對(duì)同一雷達(dá)的 RCS。
根據(jù)一些研究資料報(bào)道：隱身目標(biāo)在微波段的 RCS 很小，如美國隱身戰(zhàn)斗機(jī) F-117A 在微波波段的 RCS 僅約 ，而在主諧振區(qū)的散射截面積卻高達(dá) ，提高了近 1000～2000 倍。
雷達(dá)探測入侵飛機(jī)時(shí)主要是依靠飛機(jī)鼻錐方向的 RCS，這時(shí) RCS 主要由大后掠角的機(jī)翼的前沿決定，RCS 值與波長成正比。下圖為不同波長信號(hào)對(duì)飛機(jī)的探測。
由圖可知，戰(zhàn)機(jī)機(jī)翼對(duì)雷達(dá)信號(hào)的反射強(qiáng)度較大（即機(jī)翼的 RCS 較大），且波長越短（頻率越高），其反射強(qiáng)度越大。
根據(jù)國外公布的一些數(shù)據(jù)，在常用雷達(dá)頻段，常規(guī)戰(zhàn)斗機(jī)根據(jù) RCS 按 來推算，隱身飛機(jī)迎頭方向的 RCS 見下表?？梢姡[身飛機(jī)的 RCS 減少了十幾分貝至30 分貝。
對(duì)雷達(dá)截面積減縮的技術(shù)途徑主要有：外形隱身技術(shù)、雷達(dá)吸波材料隱身技術(shù)、無源對(duì)消技術(shù)和有源對(duì)消技術(shù)，其中最常用、最為有效的技術(shù)是前兩種。另外等離子體隱身技術(shù)亦具有較好的應(yīng)用前景，因而不少國家已開始進(jìn)行更深入的研究。
外形隱身技術(shù)
外形隱身技術(shù)是通過改變目標(biāo)的形狀，在一定角域范圍內(nèi)顯著地減小其 RCS 特征，一般是修改目標(biāo)的表面和邊緣，使其強(qiáng)散射的方向偏離單站雷達(dá)入射波的方向。但是它不可能在全部的立體角范圍內(nèi)對(duì)所有的觀察角都達(dá)到這一點(diǎn)，因?yàn)槔走_(dá)入射波總會(huì)在一些觀察角上垂直入射到目標(biāo)的表面，這時(shí)目標(biāo)的 RCS 就很大。
外形隱身的目的就是將這些高 RCS 區(qū)域移至威脅相對(duì)較小的空域中。如對(duì)飛機(jī)采用翼身融合技術(shù)，大部分采用圓滑過渡，從而取消了在寬角范圍內(nèi)有強(qiáng)反射特性的直角反射結(jié)構(gòu)，顯著降低了雷達(dá)的截面積。美國的 F-117A 是世界上第一部由電子工程師設(shè)計(jì)的飛機(jī)外形，如下圖所示，它采用了 66.5° 的大后掠角，其光學(xué)和雷達(dá)的特征最低。
F-117A 由機(jī)翼和機(jī)身以及垂尾和平尾構(gòu)成了強(qiáng)反向源，并采用非直角結(jié)構(gòu)顯著地降低了這些兩面角的反射。如機(jī)身機(jī)翼兩面角約為 130°，在側(cè)向一個(gè)很大的俯仰范圍內(nèi)比直角結(jié)構(gòu)的反射要低 20dB 左右。垂尾采用 V 形外傾結(jié)構(gòu)，與平尾夾角約為 50°，且超出平尾和機(jī)身，向后延伸成菱形尾翼，顯著地減小了角反射器效應(yīng)。
雷達(dá)吸波材料隱身技術(shù)
雷達(dá)吸波材料隱身技術(shù)基于通過吸收電磁波能量來減小反射回波的能量，它是最早實(shí)際應(yīng)用于隱身的技術(shù)。吸波材料主要有表面涂層材料和結(jié)構(gòu)型復(fù)合材料兩類。
目前大量使用的表面涂層材料是鐵氧體吸波材料，其可使一定頻帶內(nèi)的反射回波降低 20～30dB，為了擴(kuò)展吸收頻帶，采用分層結(jié)構(gòu)或參數(shù)漸變結(jié)構(gòu)，如一種優(yōu)化的 4 層磁性吸波材料在 1～15 GHz 范圍內(nèi)具有最小的反射率，而自身厚度不超過 7.5 mm。
還有很多種其它涂層吸收劑，如對(duì)電磁波具有吸收、透波和偏振功能的金屬及其氧化物磁性超細(xì)粉末，吸波性能良好的碳化硅耐高溫陶瓷，能減少入射電磁波的反射及吸收電磁波的屬性材料，能減弱電磁波反射的電子型高聚物材料，對(duì)電磁波具有良好吸收性能的納米材料等。
結(jié)構(gòu)型吸波材料是一種復(fù)合材料，其以環(huán)氧樹脂、熱塑料等為基體，填充了鐵氧體、石墨等吸波材料，并由具有低介電常數(shù)的石英纖維、玻璃纖維等組成。這種材料既能減弱電磁波散射，又比一般金屬材料鋁、鋼等重量輕、剛度強(qiáng)、強(qiáng)度高。
等離子體隱身技術(shù)
利用等離子發(fā)生體在飛機(jī)、導(dǎo)彈等兵器表面形成一層等離子云，通過對(duì)離子體的能量、電離度、振蕩頻率和碰撞頻率等參數(shù)的設(shè)計(jì)，使照射到等離子體上的電磁波部分被吸收，部分被改變傳播方向，從而使直接反射的電磁波大為減小。
等離子體隱身技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：隱身頻帶寬，隱身效果較好，使用簡便，使用時(shí)間長，費(fèi)用較低，維護(hù)費(fèi)用也大大降低，而且不需要改變飛行器的外形設(shè)計(jì)。
但這種技術(shù)也存在一些問題，如在飛行器上所安裝的等離子體發(fā)生器的部位目前尚無法隱身，而且要求的電源功率較大，設(shè)備體積也就顯得過于龐大。
目前這些隱身技術(shù)存在一定的局限性：
當(dāng)被照射物體大小與波長相近時(shí)，從物體反射的反射回波產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，形成較強(qiáng)的反射波
對(duì)于波長較長的雷達(dá)，吸波涂層難以達(dá)到所要求的厚度，吸波效果不明顯
在高頻區(qū)（20GHz 以上），機(jī)體不平滑部位產(chǎn)生角反射，導(dǎo)致 RCS 增大，特別是在某些方向上的 RCS 明顯增大
當(dāng)目標(biāo)散射角大于 130° 時(shí)，RCS 明顯增加
隱身目標(biāo)的 RCS 減小通常是對(duì)單基地的后向散射而言，其側(cè)面、背面、腹部是隱身技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)
隱身飛行器所采用的隱身外形、涂層只在一定的頻率范圍內(nèi)起作用
雷達(dá)反隱身技術(shù)
根據(jù)隱身技術(shù)的局限性，現(xiàn)代雷達(dá)的反隱身手段或措施主要有：
短波超視距雷達(dá)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：超視距雷達(dá)工作在 3～60 MHz，被照射目標(biāo)產(chǎn)生較強(qiáng)的諧振型后向散射；且外形隱身技術(shù)對(duì)該雷達(dá)影響很小
甚高頻（VHF）與超高頻頻段（UHF）雷達(dá)技術(shù)。波長較長的甚高頻（100～300 MHz）和超高頻（300～500 MHz）雷達(dá)，當(dāng)克服了目前存在的抗干擾能力低、測角精度和角分辨能力差等缺陷后，可成為對(duì)中遠(yuǎn)距離飛行的隱身飛機(jī)進(jìn)行警戒的地面雷達(dá)，甚至實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)、攔截飛機(jī)的有效手段，也有希望作為預(yù)警機(jī)上效率較高的雷達(dá)，完成對(duì)超低空飛行的隱身飛機(jī)執(zhí)行警戒和引導(dǎo)飛機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)其攔截的任務(wù)
多基地雷達(dá)技術(shù)。多基地雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是從多個(gè)角度觀察目標(biāo)，降低了隱身目標(biāo)的隱身效能，且生存力強(qiáng)。其缺點(diǎn)是僅能在發(fā)射機(jī)波束與接收機(jī)的作用范圍交叉的區(qū)域發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，需要進(jìn)行空域的同步等
采用空載平臺(tái)雷達(dá)，從空中俯視目標(biāo)的上部，系統(tǒng)裝在空中平臺(tái)上。采用天基測量系統(tǒng)，將系統(tǒng)安裝在衛(wèi)星上
采用超寬帶雷達(dá)。所發(fā)射的極窄脈沖具有很寬的頻率范圍（覆蓋整個(gè)L、C和S波段）；不是利用多普勒效應(yīng)測速，而是利用某種編碼來識(shí)別目標(biāo)
盡管隱身技術(shù)使得一般雷達(dá)難以發(fā)現(xiàn)隱身目標(biāo)，但是現(xiàn)代雷達(dá)可以綜合利用頻率域、空域的技術(shù)手段或措施，空-天-地多基地雷達(dá)和雷達(dá)組網(wǎng)等，以及優(yōu)先發(fā)展低頻段雷達(dá)技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身目標(biāo)的探測。