自1991年海湾战争,世界上首款隐身战机F-117以睥睨天下的姿态在实战中亮相,凭借强大的突防能力,几乎颠覆了传统的雷达探测手段,堪称改写空战规则的武器。就好像《三体》小说中,三体人利用强相互作用力材料制造出的水滴,可以无伤团灭人类2000艘恒星级战舰,毁灭你,与你何干。面对威胁,各国不是坐以待毙,而是针对隐身技术的固有缺陷,从雷达探测、光电探测和电子侦察入手,展开与隐身飞机的较量。隐身反隐身领域的交锋风起云涌。那么如今的反隐身技术都有哪些手段?
战机的隐身设计主要指雷达隐身、红外隐身和射频隐身,所以反隐身也主要针对这三点入手。先说雷达反隐身,战机实现雷达隐身主要有两种手段,其一是在机身表面涂上吸波材料,把雷达波吸收掉,让它们尽可能少反射回去;其二是通过特殊设计的气动外形,把射入的雷达波反射到其他方向,从而让雷达接收机收不到回波。
由此,雷达反隐身技术其中之一就是频率反隐身,因为五代机雷达隐身重点,是针对战斗机的机载火控雷达和地面防空武器的制导雷达,这些雷达主要工作在X、S、C波段,在L波段这样的长波下,隐身效果并不好。
长波雷达反隐身的原理,是基于其较长的波长:当入射波长接近目标尺寸时,反射波会与目标上的其他行波产生谐振,从而产生强烈的回波信号。比如无线电波在入射到特定尺寸的金属腔体内,可以形成放大效果,这个特性叫做空腔谐振。五代机内部会不可避免形成大量金属空腔,在米波一级的电磁波入射后,会以最大效率产生谐振现象,所以飞机本身就是一个米波放大器,隐身飞机在反射掉了高频电磁波的同时,放大了低频电磁波。
而且隐身战机的涂层厚度正比于吸收波长的能力:涂层越厚,越能吸收长波雷;因此波长越长,利用吸波材料达到隐身目的就越难。而现实中,隐身战机的涂层都很薄,所以针对隐身战机两大主要设计,米波雷达先天就具备反隐身优势。1999年,南联盟正是凭借P-18 系列米波雷达,发现并击落了美军F-117,打破了隐身战机的不败神话。
近年来,米波雷达在反隐身方面的价值倍受各国关注。据媒体报道,中国电科首席科学家吴剑旗2018年12月在国内某公开报告会上实锤确认:中国在2013年成功用国产米波反隐身雷达在数百公里外精确锁定发现了美军最先进的隐身战机F22,中国反隐身雷达已经处于世界领先水平。
除了频率反隐身,雷达反隐身还包括角度反隐身。五代机主要强调头锥方向雷达隐身,侧视、后视和下视的雷达隐身效果会明显变差。因此,在隐身飞机航线指向±15°~±20°范围内,隐身效果通常比较好,而对部署在这个角域范围以外的雷达,隐身效果就会变差。因此,在部署时可以采取雷达梯次交错配置的方法,形成对隐身飞机进袭方向的多角度探测,采用航迹融合使隐身飞机现形,隐身飞机即使能在一个方向、一段距离上取得比较好的雷达隐身效果,但也会在其他方向、另一段距离上现形,使隐身飞机找不到雷达隐身效果最好的进袭方向。在梯次交错配置雷达时,还可以配置多/多基地雷达,有效防止敌方干扰和反辐射导弹的攻击。此外,五代机存在雷达俯视时隐身效果差的弱点,利用天波超视距雷达电磁波自上而下探测的特殊优势,增大对隐身飞机远距离探测的发现概率。
第二种对抗五代机的有效技术手段是光电反隐身。自然界的一切物体每时每刻都在向外界辐射红外信号,战机高速飞行时与空气摩擦以及尾喷口,都会发出强烈的红外辐射。虽然五代机针对性的进行了红外隐身设计,但并不能完全消除。红外搜索跟踪系统,简称IRST,就是利用五代机的红外特征来实现反隐身。目前红外搜索跟踪系统主要工作在两个波段——中波红外和长波红外。中波红外探测系统主要针对温度较高的目标,比如发动机尾喷口,而长波红外可以探测到战机外挂物、机体蒙皮和尾流的热量。红外搜索跟踪系统可在一定距离上发现隐身飞机,使用两部以上IRST协同探测,就可以定位隐身飞机。
第三种反隐身技术手段就是电子侦察反隐身。具备隐身能力的五代机虽然很难被雷达发现,但本身也会主动辐射电磁波或者被动反射回波。只要隐身飞机使用雷达、敌我识别应答机、无线电数据和话音通信,空基和陆基电子侦察系统就能侦收到,多部电子侦察系统协同侦察,利用各辐射源直达波和散射波的波程差,以及到达角和多普勒频移等信息,就可以定位隐身飞机。这种“只收不发”的原理使得电子侦察反隐身不易被发现,而且可以安装在移动平台上,能够载悄悄发现敌人的同时,具有很强的战场生存性。
总体来看:反隐身不能靠单一手段或单一技术,而是要依靠多手段、多技术的体系,综合利用,就能让隐身飞机现形,反隐身是完全可能的。而就像坦克装甲和火力的攻防竞赛,隐身和反隐身技术也是在竞争中螺旋上升。只有不断地创新与探索,才能在立于不败之地。
出品:科普中国
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主编:杨晓霖
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