“隐身”-关于第五代战斗机史诗级皮肤那些事


第五代战斗机是依照军事上对喷气式战斗机的划代标准,世界现役机种最先进的一代战斗机。第五代战斗机的性能特点一般可以用4S来概括,即:Stealth(隐身);Super Sonic Cruise(超音速巡航能力);Super Maneuverability(超机动能力);Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness(超级信息优势)。第五代战斗机较前一代战斗机最大的特点就是第五代航空发动机的使用以及低可侦测性技术的全面运用,并具备高机动性、先进航电系统、高度集成计算机网络,具备优异的战场状况感知能力以及信息融合能力。服役的第五代战斗机有美国洛克希德·马丁公司生产的F-22、F-35,以及中国的成飞设计并生产的歼-20,另外还有俄罗斯联合飞机集团-苏霍伊公司的苏-57战斗机。

Stealth(隐身)是第五代战斗机的重要标准,当然隐身并不是在一些科幻和魔幻小说中不会被任何人看到的一种存在状态。而是指控制目标的可观测性或控制目标特征信号的技巧和技术的结合。第五代战机主要依靠外形实现雷达隐身,包括雷达散射截面积(RCS)等。这是一个物体在电磁场中所散射的电磁能量与同一电磁场内系统可测得相同散射能量的标准球体径向横截面积的比值。对于战斗机来说,具有较低的RCS值是非常重要的,因为这可以使其在敌方雷达系统中更难被探测到,提高其战斗机性能和生存能力。

雷达下的单位截面积

第五代战斗机现代雷达隐身技术采用了多种措施来最大程度地降低威胁方向的RCS值,是当今世界三大军事尖端技术之一,是一门跨学科的综合技术,涉及空气动力学、材料科学、光学、电子学等多种学科,世界军事强国已把隐身技术提升到与电子信息战术同等地位来发展,第五代战机的史诗级皮肤便涉及到隐身材料。在雷达隐身与反隐身对抗中,为了防止漏掉最危险的“目标”,必须对每个识别的可信度和威胁级进行综合考虑,因为这涉及到干扰对象的确定和干扰资源的分配,所以只能给出每个识别的可信度和威胁级,才能不贻误战机。而雷达隐身涂料就要最大限度消除被雷达勘测到的可能性,雷达隐身技术的研究主要集中在结构设计和吸波材料两个方面。

成熟的结构设计不但吸收雷达电波,还能作为战机的结构材料。B-2轰炸机的表面结构,就属于这一类。B-2轰炸机机身机翼大量采用石墨/碳纤维复合材料、蜂窝状结构,表面有吸收波纹的涂层,它既能吸收雷达电波,也是飞机表面,不过这样设计难度大,对于材料工艺要求高,造价比黄金都贵,凭借着单架13亿美元的造价,成为了吉尼斯纪录认证的最贵军用飞机。

B-2隐形战略轰炸机

第五代战机最常用的采用雷达吸波材料,雷达吸波材料制造简单,成本相比结构型成本较低,可以直接喷涂上装备表面,提高装备隐身能力。喷涂型雷达吸波材料又分吸收型和干涉型。吸收型喷涂材料使用不同的材料将雷达电磁波转换成其他形式的能量,例如热能,从而让照射电波无法返回。干涉型主要利用电磁波之间干涉效应来抵消照射电波的能量,从而让照射电波无法返回,提高装备的隐身性能。

电磁波被隐身材料吸收后,转化成了热能

据国际上一些实验室的测试结果显示,隐身涂料和其他更细致的隐身措施可以将战斗机的RCS特征进一步降低到“蜜蜂”级别(0.001平方米级)。现代隐身战机通常采用三种隐身涂料:第一种是在飞机表面涂覆放射性同位素,它放射的高能粒子可以在飞机周围形成等离子屏障,吸收和屏蔽雷达波和红外辐射;第二种是采用各种类型的铁氧体涂层,可以有效地减小飞机的雷达反射面积;第三种是采用先进复合材料和电磁波“吸收材料”组合而成的吸波结构材料,可以更有效地减少飞机的雷达反射面积。

F-35隐身涂层喷涂作业

F-22战斗机曾经使用的涂料并不可靠,而且非常不耐用。如果将F-22战机放在阳光下曝晒较长时间,涂层就会开始龟裂。如果不及时修补,最终会出现大块剥落的情况。美国空军只能将其停放在恒温恒湿的机库中。美国F-35战机采用了洛马公司研制的“HAVEGLASS V”型隐身涂料,这种涂料是深灰色的,并且散发着金属光泽。这种涂料在耐用性和坚固性上要比F-22的上一代隐形涂料更好,大大减少了F-22对低可见性维护的要求,然而F35却经常被爆出隐身涂料不能适应高速、高温、高寒、高盐等环境,而且消耗的速度比预计的要快得多,甚至有可能导致隐形涂料在一次飞行之后就会脱落。

F-35正在进行起降训练

而反观我国歼20战斗机的皮肤则使用了微金属结构的隐身材料,一种复合材料或者人工复合材料超级材料。CCTV高调公开了几款国产雷达吸波材料,即微型金属隐身材料,海绵隐身材料,皮质隐身材料,涂层隐身材料。其中有一种微型的、泛着金色光泽的金属结构非常引人注目,它就是五年前发布的“超材料薄膜”。现在我国已经建立了超级材料的生产线,并实现了超级材料的规模化生产与应用。

国产雷达吸波材料

国产雷达吸波材料

国产雷达吸波材料

从国内外隐身技术发展的现状看,智能化+纳米吸波剂是隐身技术的发展方向。自20世纪90年代初以来,纳米材料和纳米技术的兴起和发展,给隐身涂料带来了突破性进展,已成为当前隐身技术领域研究的热点之一。我国纳米科技研究始于20世纪80年代末,目前的研究主要集中在纳米材料的合成和制备、扫描探针显微学、分子电子学以及极少数纳米技术的应用方面。国内一些研究机构,在隐身方面取得了一定的突破,在某些方面达到了较高水平。相信在不久的将来,新型超级材料将成为舰船、车辆、人员的超级史诗级皮肤。

纳米材料

综合来说,隐身技术这套史诗级皮肤涉及的学科方向众多,包括光学、物理学、材料学、电磁学等,还需要在隐身性能、磁性材料、力学性能、介电常数等领域做出重大突破。是国家经济实力、科学研究及多部门通力合作的产物,绝不是某家公司或某个个人能够玩明白的东西。网络上的梗就当“战忽局”的宣传吧。

(最后,码字不易,语法及错字望大家见谅。数据参数来源网上,如有侵权请及时告知。)

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页面更新:2024-04-27

标签:战斗机   电磁波   电波   涂层   史诗   战机   涂料   飞机   皮肤   能力   材料   技术

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