基本介紹
- 中文名：隱身機理
- 外文名：Stealth mechanism
- 隱身方法：降低武器裝備的信號特徵
- 實現目標：使武器裝備難以被發現
- 舉例：電漿/紅外隱身技術等
- 套用：精確制導武器
發展背景,紅外隱身機理,反雷達隱身技術,隱身外型技術,吸波材料技術,阻抗載入技術,有源隱身技術,
發展背景
隱身，並非完全隱而不見，而是不易被敵方雷達和紅外、聲波、可見光等探測器發現。隱身技術是現代突防兵器用以降低其信號特徵，使之難以被發現的“低可觀測性”技術的統稱。它是運用系統工程的設計思想，綜合套用各種反探測技術成果，最大限度地降低突防兵器的雷達、紅外、聲學及可見光信號特徵，使敵方各種探測設備難以探測目標，縮小敵方防禦兵器的殺傷範圍，提高突防兵器生存能力的一種綜合反探測技術。
從廣義上說，隱身技術包括反雷達、反紅外、反聲波、反可見光及抑制自身電磁輻射等技術。雷達是探測突防目標的最有效和最可靠的手段，反雷達隱身技術就是突防兵器採用各種無源、有源的技術來降低其雷達散射截面，降低雷達發現隱身兵器的能力，其中反雷達是隱身技術發展的重點。
精確制導武器的大量使用，使殺傷手段向“發現即命中” 方向發展。隨著紅外偵察、制導和熱成像處理技術的發展，反紅外探測技術顯得越來越重要。據統計，在各國使用的精確制導武器中，紅外（含熱尋的）制導占了60 %。套用了紅外隱身原理的隱形飛機與隱形艦船已相繼亮相，全方位的地面目標紅外隱身將是發展的必然。
紅外隱身機理
紅外線是波長比人的視覺敏感波長（0.4~0.78
）更長的一段輻射（0.78~100 ），與物體溫度有密切關係，由於其波長長，穿透大氣煙霧的能力強，能用來揭示常規下的偽裝，因而在軍事上受到特別的關注。大氣的紅外視窗為1.2~2.7 、3~5 、8~14 ，大部分探測器工作波長都集中在這三個波段內，其中，紅外製導用的探測器工作波段在3~5 ，熱成像系統的工作波段則擴展到8~14 。地面的紅外線一部分來自太陽輻射，一部分來自地面自身輻射。室溫物體的輻射光譜，其極大值在10 處，輻射對比度極大值在8 處，太陽輻射的極大值在0.5 處。近紅外波段（0.78~2.7 ）的紅外輻射主要來自於太陽輻射，而3~14 紅外輻射則來自地表（或目標）的自身熱輻射。
實現近紅外波段的紅外隱身，要求目標的紅外反射特性與環境一致；實現3~5 、8~14 的紅外隱身，則是控制目標的紅外輻射，降低與環境的對比度。空中、海上目標，由於處於比較單一的背景中，紅外隱身主要集中在控制並降低目標輻射源的溫度，在外形設計上也大膽創新，減少紅外反射信號。地面目標與環境有不同的輻射特徵，在紅外成像中，這種熱差別容易暴露目標形狀，使目標成為打擊對象。採用紅外反射材料模擬環境的紅外特徵實現近紅外隱身。特別是靜止、常溫目標的防護常採用此法，最典型的是模擬綠色植物背景與砂土背景的紅外隱身技術。
反雷達隱身技術
減小目標的雷達散射截面是增強隱身效果最為有效的方法，對飛行器通過設計合理的氣動外形，採用吸波材料，控制電磁波二次輻射等技術，最大限度的減小電磁波的散射，都可以較好地達到隱身的目的。
隱身外型技術
隱身外型技術是通過合理設計飛機、飛彈及艦船等的幾何外形來減小其雷達散射截面積，它是隱身技術的主要技術之一。
（1）消除角反射器
對於飛行器的外形主要是儘可能消除機體結構中的直角和空腔，因為直角連線構成了角反射器，空腔和角反射器能在較寬的扇區內產生高雷達散射面積值。避免長而恆定的曲線，使用組合的曲度和不斷改變的曲線半徑。具體措施有：
機身和機翼融合，其結合部分作成圓滑過渡。座艙和機身融合，座艙蓋和表面金屬化，採取半埋入或全埋入結構。
機頭設計成尖錐形，機身設計成多面體，減小機身上的小縫隙和突起部分的數量。採用低囂平低翼，機翼後掠成三角翼，機翼前緣圓滑。改單垂尾為傾斜（內傾或外傾15度）雙垂尾，或取消垂尾。採用V型尾翼或無尾翼。
發動機採用半埋入或完全機內、翼內、機背安裝形式。s型齊平進氣道，鋸齒型唇口，加裝進氣道禁止網。
採用保型雷達天線或平板相控陣天線，隱身天線罩。採用隱身通訊、電子偵察及電子干擾天線。
取消外掛武器、吊艙和副油箱等一切外掛物及其掛架，採用機內武器艙結構。
（2）消除閃爍點
散射是目標在雷達波作用下，感應的振盪電荷和振盪電流的再輻射引起的。在目標的邊緣、尖頂、拐角等處，由於曲率大、感應電荷密度大，所以散射強。而且在這些地方，幾何光學原理失效，電磁波發生衍射，這樣就有散射到雷達接收方向上的回波。因此，目標上的邊緣、尖頂、拐角和各種突出物構成了強散射源，謂之閃爍點。
在隱身外形設計中要儘可能消除閃爍點，如F-U7A機身無任何外掛裝置，兩枚雷射制導炸彈隱藏在機腹內。座艙蓋框架、起落架艙門邊緣和機身後部邊緣均設計成鋸齒形，使反射信號產生相消干涉。
吸波材料技術
隱身外型對隱身效果的貢獻是有限的，因為飛行器的氣動外型要受空氣動力學的限制。為了達到更好的隱身效果，必須採用雷達波吸收材料。
吸波材料有兩種不同的工作原理：（1）吸收信號，然後使信號衰減，主要用於對付寬頻帶雷達；（2）使入射波產生內部反射，並與外表面的反射信號發生干涉，適用於特定的雷達頻率，在實際的諧振型吸波材料套用中，一般採用多層技術。
材料的吸波原理從微觀上講分為電吸收和磁吸收。電吸收是材料在雷達波作用下，一方面由於材料被反覆極化，分子偶極子隨電場振盪而振盪，將電磁波能量轉化為熱，另一方面由於材料電導率不為零，在材料中形成感應電流，產生焦耳熱。磁吸收是由於磁性材料被反覆磁化，磁疇隨磁場振盪而振盪，將電磁波能量轉化為熱。
阻抗載入技術
阻抗載入是一種控制目標二次輻射性能的技術，又稱為無源對消技術。它是在飛行器表面開槽或孔，設定分布或集中複數阻抗以改變蒙皮表面的電流分布，形成輻射源並在遠區產生一個附加散射場。在某些方向和頻率範圍內，附加散射場和目標本身散射場反向疊加，使合成散射場減小。由於飛機的形體複雜，附加散射場難以控制，阻抗載入實現起來比較困難，據報導，F-22的翼根前沿及水平尾翼根部採用阻抗載入。
有源隱身技術
有源隱身是一種新的雷達對抗技術，可以分為有源對消和建立人為盲區兩種。有源對消是一種靈巧的信號消隱方式，它通過干涉效應使目標的散射場和人為引入的輻射場在雷達方向上相干對消，讓雷達接收機始終位於合成方向圖的零點，從而抑制雷達對目標反射回波的接收，從而達到隱身效果。
人為盲區技術通過相干波的干涉效應，改變雷達等效方向性函式，使天線產生波瓣分裂，在目標區域產生盲區。建立人為盲區的啟迪是多路徑效應所導致的雷達盲區現象，即通過干涉效應改變雷達的等效方向性函式，使波瓣分裂。除了上述幾種技術上比較成熟的反雷達隱身技術外，還有目前投入套用的電漿隱身技術、紅外隱身技術、光電隱身技術等。另外，從戰術上反雷達隱身也是一種有效的方法，例如低空突防、飛機姿態控制等。
