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多维发展的隐身武器

多维发展的隐身武器

叶菁

美军朱姆沃尔特级驱逐舰

《孙子兵法·虚实篇》云:“形人而我无形。”隐真示假,使敌人暴露而我军不露行迹,一直以来是谋局布势、创造有利战机的上兵之策。历次战争实践中,在战略或战术层面采取各种方法和手段迫使敌方迷失在战争迷雾中,从而获取战场主动、赢得胜利的例子不胜枚举。在陆、海、空、天、电、网全维较量的现代战争战场环境下,隐身技术的作战运用,能最大限度地保存自己,出其不意地消灭敌人,逐渐成为决定战斗力高下的必杀技之一。

说到隐身武器,人们首先想到的就是隐身飞机。20世纪80年代以来,以美军F-117A为代表的系列隐身飞机列装服役并投入实战运用,以极低的战损率和较高的打击效能,成为各国竞相追捧的“杀手锏”。经过不断的技术创新和材料升级,隐身技术在各类型武器平台中融合拓展,多种多样的隐身武器应运而生,在战场的各个维度,将作战能力和战争面貌提升到更高层次。下面我们就来细数隐身飞机以外的各类隐身武器。隐于深蓝—— 隐形舰艇

隐形舰艇的理念与研发脱胎于隐身飞机,主要是通过各种技术手段控制舰艇的射频能量、可见光、红外以及声音等特征,达到使敌方难以发现的目的。舰艇的隐身较之飞机难度更大,因为各项隐身参数性能受到舰艇体积大、航速慢的影响。此外,舰艇的隐身除要考虑与飞机同样的雷达隐身和红外隐身外,还要考虑到声隐身等,以避开声呐探测的捕捉。

雷达隐身   雷达隐身主要是针对雷达只能够对准目标方向接收回波和电磁波信号的特性,采用改变外形与结构设计、使用吸波透波材料、主动干扰电磁回波等措施实现隐身。雷达隐身是达成舰艇隐身的重中之重。改变外形与结构设计,减小雷达散射截面,是最直接有效的雷达隐身办法。苏联基洛夫级巡洋舰算得上是较早考虑隐身性能的舰艇,虽然舰体庞大,但仅通过紧凑的内倾斜外形设计、集中集成的天线布局和前后相对平滑的甲板结构,就使得雷达上捕捉到的影子出乎意料的小。合理的外形设计不仅能减弱雷达回波的强度,而且还能使各个方向的雷达回波相互抵消。现代隐身舰艇的外形,要尽量减少外露和突出部位,消除角反射和镜面反射部位,减少或取消外挂装置,多采用倾斜式或圆弧式设计,使干舷外张、上层建筑内倾,因此现代隐身舰艇多呈现出“简洁”“低趴”“多面体”的面貌,甚至是“无桥楼”设计。

1996年服役的法国拉斐特级护卫舰,满载排水量3600吨,舰体与上层结构外形十分简洁,刻意避免尖锐棱角或复杂造型。舰体表面几乎找不到垂直的部分,而全都采用倾斜式的设计。船舷部分为20度向内倾斜呈V型,接近上层结构时出现转折,变成向外倾斜10度呈倒V型,排烟口被整合至桅杆结构里,大部分栏杆被替换为舷墙,各类设备采用半埋式、嵌入式安装。2000年服役的瑞典维斯比级护卫舰,满载排水量620吨,更是將雷达、通信天线等全部封装,将舰载导弹、反潜武器等设备安装在甲板以下。舰上除锥形指挥台和一门隐身舰炮外,再未布置任何外露设施,整舰雷达散射截面仅相当于2条标准鞭状天线。

此外,大量采用吸波材料和涂料也是实现雷达隐身的重要途径。1985年美国下水试验的“海影号”隐身试验舰,其楔形船体打破了人们对传统舰船外形的认知,全舰黑色的吸波涂装更是给人留下深刻印象。新型吸波材料和涂料,除了能够在目视距离内达成可见光伪装效果,还能够使电磁波尽可能完全穿透材料表面,减少反射或形成漫反射,或者使电磁波进入吸波材料和涂料内部时,将能量转化为热能进而损耗掉,最终达成雷达隐身的效果。拉斐特级和维斯比级护卫舰在独特外形设计、内置隐藏舰炮设备的同时,也都大量采用了吸波材料或涂装吸波涂料,极大地降低了雷达信号特征。

除了上述被动措施,主动进行电磁回波干扰也逐渐成为雷达隐身发展的趋势。通过发射与射入电波频率、振幅、角度等均相同但相位相反的电波,可以抵消其在船体表面发生的反射,有效实现隐身。美国海军研究委员会的“海上革命”方案,曾提出在船体舷侧安装保形天线,实施主动隐身。

瑞典维斯比级护卫舰

红外隐身   在广阔冰冷的海战战场上,自身较大的排热量成为舰艇鲜明的红外识别特征,使其极容易遭到探测和打击。通过改变舰艇红外辐射特性和降低舰艇红外辐射强度,可以在一定程度上实现红外隐身,提高舰艇战时生存能力。

法国拉斐特级护卫舰

改变舰艇红外辐射特性,即改变舰艇表面各处的辐射率分布。与实现雷达隐身的方法手段相类似,可在结构上进行调整改变,如改变烟囱等红外热源的形状、避免热源的集中、降低主机排气口距水面的高度等;也可使用低发射率的红外隐身材料和涂料,减弱对太阳能的吸收和辐射,尽量使舰艇的红外图像与背景的红外辐射分布状态相协调。而降低舰艇红外辐射强度,则是在内源热排放上下功夫,降低舰艇与背景环境的热对比。如优化舰艇动力设计,减少散热源;在机舱、烟囱等发热部位内部及外围使用隔热材料,阻绝热量的向外传递;改善热废气冷却系统,借助海水或冷空气将废气在完全排放前冷却降温;甚至还可以在舰艇表面或外围构建喷淋、喷雾系统,降低舰艇表面整体温度,在舰艇外围形成低温水雾笼罩等。

声隐身   由于光电、电磁以及热辐射信号在水下传输的折损率极高,声探测和反制一直以来是水下潜艇隐身的重点。随着各项探测技术的不断完善,声隐身也越来越成为水面舰艇发展隐身技术所关注的重要方面。

声呐探测分为被动式和主动式两类。在应对被动式声呐方面,主要是降低舰艇动力机械设备振动引起的机械噪音、水流流过舰艇表面引起的水流噪声,以及舰艇螺旋桨工作产生的螺旋桨噪声。应对主动式声呐方面,则主要是吸收主动声呐发射的探测波、降低探测回波的反射强度。

号称“未来战舰”的美国朱姆沃尔特级驱逐舰在采用特殊造型设计的同时,大量应用吸波材料和涂料,使得这艘1.5万吨排水大舰的雷达散射截面比一条渔船还小。同时,大量采用隔热材料和涂层,以及种种低噪减震设计,使得其在红外抑制、声噪控制等方面也是可圈可点,具有雷达、红外和声呐等全方位的隐身性能。藏于无形—— 隐形战车

在传统的陆战战场上,是否也有隐形武器大展身手的空间呢?各类隐身步战车、隐身坦克给出了肯定的答案。信息化条件下的现代战场,即便是陆战也已发展到视距外发现即打击的新型作战样式。为避免陆航火力的毫米波探测、红外引导打击等,步战车、坦克等地面战车对于雷达、红外等探测防护的需求与日俱增,海空隐形武器的隐身模式在地面战车的改造升级中仍然适用。

号称“世界首款隐身坦克”的波兰PL-01坦克就是将隐身战机的原理复制到坦克上,通过独特的造型和材料减小雷达散射截面实现隐身,可以在一定程度上躲避如AH-64D“长弓阿帕奇”武装直升机、米28NM“夜间猎人”武装直升机等的毫米波搜索雷达。德国KF41“山猫”步兵战车同样具备简洁的外形,尽可能避免突出物,炮管装配隔热冷却的金属护套,车体表面喷涂防红外涂料,在实现良好隐身性能的同时,不削弱自身可靠的防护能力。同时,美国雷神公司也在与德国莱茵金属公司积极开展合作,将KF41原型技术运用于打造美国陆军下一代战车,用以替代老化的“布拉德利”步战车。这款步战车与前几代相比,在防护、承载、火力提升的同时,车体轮廓更小,噪音、排放以及雷达红外指征都进一步削减,可以预见在量产列装后,必将成为新一代履带式步兵战车的佼佼者。

波兰PL-01 隐形坦克

德国KF41 山猫步兵战车

AGM-129 隐形导弹

AGM-158 隐形导弹

地面战场的厮杀特性,使得隐身的概念不能局限于雷达和红外探测的层面,可视隐身在地面近战中也是尤其重要的一方面。英国BAE系统公司开展的“未来防卫战车计划”,就包括对“装甲车辆视觉能力”项目即战车隐身的研究。该项目主要是在战车的装甲外壳上加装“电子伪装”系统,该系统布设的大量高精度的电子传感器、小型摄像元件和投影设备,能将周围环境的色彩、线条和形态投射到战车外壳上。投射的影像会随着周围环境的变化而变化,使得车辆时刻与周围环境融为一体,从而达到变色龙般的视觉欺骗和隐身效果,可谓是“真隐身”了。另外,投影成像设备还可以持续发出与周围环境一样的红外图像,以达成类似隐身斗篷一样的红外遮挡,从而使得战车在大波段的可见光和不可见光范围内都实现隐身。目前,这一研究项目仍处在测试研究阶段,未来如果能够运用于实战战场,或将彻底改变陆战的形态。匿于无踪—— 隐形弹药

随着隐身技术在作战全领域的发展运用,从天上到地面,从水面到水下,隐身可谓无所不在。隐身不仅体现在武器平台,而且已经渗透应用于弹药领域。隐身弹药的技术思路,除延续利用外形、材料等改变弹体的电磁、红外、声音指征的技术手段以外,还发展出了自主规划变轨、主动规避探测器可探测范围等方法、手段,最终实现导弹、鱼雷、水雷等弹药的隐蔽突然性,使其难以被发现和拦截,杀敌于无踪。

作为隐身战机的同宗门派,隐身技术早已广泛运用于各类导弹,大有“无隐身不导弹”之势。目前,在役的隐身导弹的型号、数量比隐身战机型号还多。同时,大多数隐身战机所搭配挂载的也都是隐身导弹。隐身导弹已涵盖远程空空导弹、远程反舰导弹、对地攻击导弹等种类。截至目前,世界上比较成熟的隐身导弹型号,主要有挪威的NSW隐身导弹和JSM联合打击导弹,美国的AGM-129隐身巡航导弹、AGM-158B联合防区外空地隐身导弹、AGM-158C远程隐身反舰导弹,俄罗斯的KH-101空射亚音速隐身巡航导弹,法国的“风暴之影”隐身巡航导弹,德国的“金牛座”隐身导弹等。

水雷作为较为古老的水中兵器,结构简单,造价低廉,具有其他水战武器无法比拟的高效费比。在新時代背景下,为了对抗不断发展的扫雷技术,实现水雷的隐身也成为其战场生存和打击效能发挥的重要保证。在实现途径上,除了依靠改变雷体外形、采用特殊材料外壳等传统方式来衰减超声波的反射、规避探测以外,还能采取自掩埋水雷技术,通过水雷电脑控制的电机,从底部抽吸泥沙,将泥沙从双层壳的空隙于顶部排出,以达到掩埋隐蔽的效果。在长期的隐蔽静卧过程中,水雷不断检测周围环境信号,对比存储的敌舰数据,发现敌舰时自主释放,实施隐蔽攻击。

近年来,隐身技术的不断创新发展以及与人工智能技术的融合应用,势必将各类隐形武器的“隐于深蓝、藏于无形、匿于无踪”的优势发挥到极致,也将扩展到太空等更多维的广阔作战领域。围绕“隐”与“察”的争夺,在下一代智能战争中将愈加激烈。

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