隐身，这个词很容易让人误解。其实，常说的飞机隐身不完全是视觉隐身，首先是雷达隐身，其次是红外隐身，也包括听觉隐身、视觉隐身等。再者，隐身也不是完全“看不见”，只是低可探测，或者说难以探测。当然，约定俗成，“隐身”一词也不是毫无可取，与低可探测相比较，更简洁、更形象、更生动。

一、飞机雷达隐身问题的由来

空袭与防空，是空中战场攻防对抗的基本形态。空中战场攻易守难，适于进攻。即便是防御，也强调攻势防御。第二次世界大战以后，随着防空导弹的出现、自动化指挥控制系统的普及以及大区域防空作战思想的确立，空中战场攻防对抗的天平一度向有利于防空的方向倾斜。20世纪70年代，面对苏联日益严密的防空体系，美国空军迫切希望在空袭手段上有质的飞跃。这就提出了隐身飞机的问题。

飞机隐身，重点是雷达隐身。雷达的基本原理是回波定位，雷达隐身就是通过透波、吸波和电磁波偏转等措施，消除或减弱雷达回波，达到降低雷达发现概率的目的。其中，电磁波偏转主要依赖于飞机外形的隐身设计。

研究飞机外形雷达隐身，通常假设雷达波来自飞机正前方。这是因为飞机雷达隐身需求主要来自于空中突防，即突破敌方的防空火力网。当突防飞机与敌方雷达阵地的距离足够远时，可以忽略突防飞机与敌方雷达天线的高度差，认为雷达波来自飞机正前方。这是研究飞机外形雷达隐身问题时的基本假设。

二、飞机雷达隐身外形设计的思路与方法

雷达探测，遵循镜面反射原理，反射角等于入射角。当，且只当入射角等于零时，雷达波才会沿原路返回。因此，只要适当改变飞机外形，让来自于飞机正前方的雷达波的入射角不等于零，就可以达到预期的隐身效果。这就是飞机外形雷达隐身的基本原理。在技术实现上，飞机外形雷达隐身大致经历了三个阶段，对应于美国的三个飞机型号。

（一）F-117采用“宝石状”多面体外形隐身

F-117，作为世界上第一款隐身战斗机，扮演了探路者的角色。1975年，美国国防部先进研究规划局（DARPA）启动了“海弗兰”计划，任务是验证飞机隐身的技术可行性，测试评估其适用外形。

F-117隐身战斗机

F-117的怪异外形，给人们留下了深刻印象。着眼于隐身，F-117的最大特点是采用了类似于钻石表面的复杂的多面体设计，通过机体表面连续向不同方向弯折倾斜的多个小平面，将雷达波偏转到机头正向以外的若干个方向，从而大幅减小了机头正向的雷达回波。为了追求更好的隐身效果，F-117不惜牺牲一切可以牺牲的飞机性能，连机翼、尾翼等升力部件都放弃了传统的连续光滑曲面，采用了之前从未使用过的菱形剖面。结果表明，采用多面体设计的“海弗兰”飞机具有极好的外形隐身效果。洛克希德公司著名的“臭鼬工厂”的第二代掌门人、被誉为“隐身飞机之父”的本·里奇透露，验证机测试时，飞机飞过头顶，肉眼已经清晰可见，但是配合测试的“霍克”防空导弹系统的雷达屏幕上依然是一片寂静，毫无反应。正当人们准备欢呼雀跃时，突然雷达屏上出现了飞机，现场顿时紧张了起来。很快查明，是伴飞的T-38飞机进入了雷达。

1977年，洛克希德公司赢得了原型机竞争合同。1978年，“海弗兰”计划转入工程研制，定名为F-117。1982年，开始交付美国空军。1989年，首次参战，参加了美军入侵巴拿马的军事行动。1991年，F-117打响了海湾战争的第一枪，并在随后的作战行动中出尽了风头。以占总数2.5%的任务出动架次和3%的弹药用量，完成了目标清单中40%的攻击任务，投弹命中率高于80%，摧毁了伊拉克85%以上的防空火力。战争期间，F-117出入巴格达上空，如入无人之境，无一损伤。

（二）B-2采用翼身融合体与边缘平行的外形隐身

几乎与“海弗兰”计划同步，美国空军提出了“军刀穿透者”计划，目的是发展一型隐身战略轰炸机，用于突破苏联防空网，摧毁其战略导弹发射阵地和其它战略目标，要求突防概率大于80%。

得益于F-117的成功，1979年美国国会批准了空军的请求。1980年，美国空军启动了“先进技术轰炸机”（ATB）项目。1981年转入工程研制，诺斯罗普公司赢得合同，定名为B-2。1989年首飞,1997年首批交付，2000年完成采购计划，生产线关闭，累计交付21架。

1999年5月7日，科索沃战争，B-2轰炸机首次参战，轰炸了中国大使馆，造成人员死伤和建筑损毁。最近一次执行作战任务是2025年6月22日，美国出动了7架B-2轰炸机，不远万里袭击了伊朗福尔多核设施。

B-2隐身轰炸机

着眼雷达隐身，B-2飞机的外形有三大特点：一是采用飞翼布局，取消了飞机尾翼，减少了飞机的反射源。二是用光滑曲面取代了F-117的复杂多面体，这得益于超级计算机的诞生和隐身计算能力的提升。可以想象，随着机体表面小平面数目的增多，复杂多面体就趋向于光滑曲面。但是，这也带来了隐身计算量的爆炸式增长。回过头来，当初F-117之所以采用复杂多面体设计，一个很重要的客观原因就是计算能力不足。三是机翼前后缘采用了平行边缘设计，将雷达回波限制在一定方向内。

相比于F-117，B-2采用的隐身技术更复杂、更先进，也更成熟。数据显示，F-117的翼展约13米，雷达反射截面积大约是0.01平方米；B-2的翼展约54米，雷达反射截面积不足0.1平方米。

（三）F-22采用隐身与机动性相平衡的外形隐身

20世纪70年代是美国隐身飞机大爆发的年代，F-22也孕育于这一时期。相比于F-117和B-2，F-22起步最早，交付最晚。F-117与B-2后来居上，反倒为F-22提供了借鉴。

1971年，美国空军启动了先进战术战斗机（ATF）计划，目标是针对苏联，研制适应21世纪初期空中战场环境的空中优势战斗机。美国空军将隐身列入了ATF计划的四大跨代技术特征之首，即隐身、超声速巡航、过失速机动和先进态势感知。1991年，洛克希德公司在原型机竞争中胜出，型号定名为F-22。1997年首飞，2005年形成初始作战能力，2011年在完成了187架采购任务后生产线关闭。

在六代机服役之前，F-22在美国空军打击体系中定位于“踹门”和“临门一脚”的重要角色。2014年，在空袭叙利亚境内“伊斯兰国”的作战行动中，F-22首次参战，担负了对地打击任务，美军拒绝透露这次作战行动的细节。这是迄今为止，F-22参加的唯一战争行动。

F-22隐身战斗机

F-22作为第五代战斗机的开山之作，对于各国五代机的发展都起到了“风向标”的导向作用。F-22没有简单重复F-117或B-2的隐身思路，而是走出了一条适合战斗机的隐身与机动相平衡、继承与创新相统一的发展之路。就隐身而言，F-22继承了B-2以光滑曲面取代复杂多面体的外形设计和机翼前后缘的平行边缘设计，并将后者扩展至V形尾翼，进气道也沿用了大S弯设计，但在座舱盖上则采用了增强透波能力的金属镀膜，机体表面也采用了吸波能力更强的新型隐身涂料。为了保证飞机的机动性，F-22主动放弃了一些有利于隐身的技术选择。比如，飞翼布局有利于隐身，十字形尾翼有利于机动性，F-22做了折中，继承了F-117的V形尾翼设计；机翼大后掠角有利于隐身，小后略角有利于机动性，F-117采用了67.5度的机翼大后掠角，F-22采用了42度的中等后掠角。当然，翼身融合体设计既有利于隐身，也有利于提高机动能力。在型号上首次采用的二元矢量推力喷管也是既有利于红外隐身，更有利于提高飞机的机动性。

三、飞机雷达隐身面临的挑战与对策

从“海弗兰”计划算起，隐身飞机问题已经有半个世纪。到目前为止，飞机雷达隐身的一个共同特点就是“两个特定”：一是特定方向，也就是本文第一个问题提到的基本假设，主要针对来自飞机正前方的雷达波。如果雷达波来自飞机侧面、尾后和上方，飞机的隐身性能就要大打折扣。二是特定频段，指目前的隐身材料主要针对毫米波和厘米波，一旦跳出这些频段，飞机的隐身性能也要大打折扣。1999年，南联盟击落F-117，使用的就是米波雷达。

毫无疑问，打破“两个特定”，实现全向、宽频隐身是隐身飞机发展面临的挑战与方向。纳米材料、超材料和等离子体等技术有望拓展思路、带来新的希望。

科学家们发现，物体在纳米尺度（1～100nm）会表现出一些新颖的、奇异的理化特性，展示了纳米材料的诱人前景。纳米材料用于雷达隐身，是利用纳米材料某些特殊的理化特性实现对雷达波的有效调控，从而达到降低目标雷达发射截面积的目的。主要基于四大原理：一是电磁损耗，利用具有特殊电磁特性的纳米材料将入射电磁波的能量转化为热能而耗散掉。二是干涉相消，通过设计多层结构，使入射波与从不同界面反射回来的电磁波在特定频率和角度上发生相位相消，降低雷达波整体反射强度。三是阻抗渐变与匹配，雷达波在空气与目标表面结合部会发生强烈反射，纳米材料可用于构造阻抗渐变层，减少结合部的直接反射，并引导雷达波进入吸波层转变为热能而被耗散掉。四是以纳米材料为基础，研制超材料，用于雷达隐身。目前，以碳基纳米材料（包括石墨烯）、磁性纳米材料、陶瓷基纳米材料以及它们的复合材料为代表，纳米材料在雷达隐身领域已经有了一些实际应用，使用表明纳米材料有着广阔的运用前景，有望影响甚至改变未来军事装备的发展。

超材料，是超越自然，按照人们主观意愿“创造”出来的新材料，可以具备天然材料所不具备的某些“反常”特性，成为雷达隐身领域的新热点。超材料用于雷达隐身主要基于三大机制：一是负折射偏转，在目标表面覆盖梯度折射超材料，使入射雷达波连续产生负折射，从而避开目标区域，将非目标区域的回波反射回去。二是干涉对消，设计超材料的单元结构，使反射波与入射波产生反相干涉，从而消除反射波。三是波前重构，设计各向异性的超材料，使雷达波沿目标表面平滑绕过，重构原始波前，隐真示假，让真实目标形同“消失”。目前，在实验室条件下超材料的运用已经取得一些重大突破，在尖端装备上也有局部应用，不久后有望推出超材料隐身作战平台。

等离子体是电离态的空气，由自由电子、离子和中性粒子组成，整体呈中性。等离子体隐身，依赖于等离子体与电磁波的相互作用。等离子体对电磁波的响应频率是关键，通过调节自由电子密度可以控制响应频率。当响应频率小于电磁波的入射频率时，电磁波可穿透等离子体，视如空气；当响应频率大于电磁波的入射频率时，电磁波被反射或吸收。通过调节等离子体云的空间分布，可以将反射波导向期望方向。电磁波的吸收，主要是等离子体中的自由电子在电磁波电场的作用下加速获得动量，自由电子再与离子/中子碰撞，把电磁波的能量转换为粒子无规则运动的动能，也即热能，从而实现吸收衰减。等离子体隐身的最大好处是只要加装等离子体发生器，而不用改变飞行器外形，既可以用于新研飞行器，也可以用于在役飞行器。其次响应频率动态可调，通过调节等离子体参数可以对不同的雷达频率做出响应。相比之下，等离子体隐身由来已久，进展缓慢，目前仍处于实验室阶段，还有许多工程化问题有待解决，不妨假以时日。

技术发展史一再表明，只要有明确、充分的现实需求，技术问题总是能够解决的，差别只在于付出了多少金钱成本和时间成本。大国竞争对隐身技术有着强烈的现实需求，一定会投入更多的资金，从而加快相关技术的发展。预测未来的最好方法，就是创造未来！