所谓隐形
导弹,是改变己方武器装备等目标的各种可探测信息特征,从而降低目标被对方探测系统发现概率的导弹。可分为:隐形远程
空空导弹,隐形巡航导弹,隐形红外
照明弹。
时代背景
21世纪的军事对抗中保持优势或避免被动,目前许多国家都在想方设法对大批现役和在研的兵器尽可能地采用隐形措施,真是从天到地、从地到水,隐形可谓无所不在。在太空战兵器中,有隐形间谍卫星;在空中作战兵器中,有隐形
侦察机、
隐形战斗机、
隐形轰炸机、隐形
战略运输机和
隐形直升机等;在陆战隐形兵器中,有隐形坦克、隐形装甲车、隐形
地雷、隐形
火炮;在
南沙海战隐形兵器中,有隐形
航空母舰、隐形
驱逐舰、隐形巡洋舰、隐形
快艇、隐形潜艇、隐形
水雷、隐形
鱼雷等。而近期,尤其隐形导弹的发展格外引人注目。不难看出,未来的兵器世界将成为隐形的世界,隐形兵器正在成为21世纪的主战兵器,并将对未来作战产生重大影响。
在隐形兵器大家族中,
隐形飞机是最早使用隐形技术的兵器之一,也是隐形技术使用最广的兵器;而且,也是最早投入作战使用的兵器,先后参加过
巴拿马共和国、
海湾战争、
科索沃战争等行动。很快,隐形飞机成了世界各国
航空兵进入21世纪的理想选择,目前各种隐形飞机已像雨后春笋般在世界几大洲面世,包括隐形侦察机、
隐形战斗机、隐形攻击机、
隐形轰炸机、隐形运输机、
隐形直升机等等。这些飞机中,有的已经部署,有的已研制成功,有的正在酝酿,它们将在21世纪中竞相争雄,各展风采。
21世纪的战争十分引人注目,一些国家的军舰、飞机、基地等,尚未发现来袭目标便可能已遭到杀身之祸;没有告警,没有防备,只有血与火,因为空中飞来的是无形杀手———隐形导弹。
隐形技术已广泛运用于各种
导弹,大有“无隐形不成导弹”之势。从作战性质来看,有空战
格斗导弹、
南沙海战反舰导弹、对地攻击导弹等;从隐形导弹的作战距离看,从几十公里到几千公里不等。
具体分类
隐形远程
空空导弹,由吸波
复合材料构成其外层,可以吸收导弹的
红外线,不易被对手发现。导弹在飞机上挂载时,将置于机体内,进一步控制导弹的红外特征。作战时,它可攻击100公里远的对方飞机。目前,美空军还在发展一种近距空中格斗用的隐形导弹,代号为AIM—9X,属于“响尾蛇”空空导弹的最新发展。
隐形巡航导弹,在隐形巡航导弹方面,较为突出的是AGM-129,其翼面和
方向舵等,均由复合材料构成,制导系统没有用雷达
高度表,而是用
激光雷达,辐射面更小,辐射源较大的动力系统加装了红外控制系统、红外冷却装置等。
隐形红外
照明弹,是指在夜间增加目标的
远红外线,减少
可见光,使己方夜战人员通过红外夜视系统看得更清和更准,而对方毫无察觉。据称,美国人于20世纪80年代后期便开始这方面的研制工作,并很快获得了成功。
美国在
海湾战争尝到甜头后,更加重视隐形照明弹的发展,现正向火炮发射、飞机发射等发展。照明弹滞空时间由二三分钟向6分钟方向努力,照明距离由100多米,向数千米发展。
火炮具有较强的杀伤力和较大破坏力,因此,它仍将是地面战场上十分重要的火力武器。在这种情况下,许多国家十分重视隐形火炮制导的研制。美国等国已将隐形制导技术运用于21世纪火炮的设计上。据称,从
瑞典军方所透露的情况来看,隐形火炮为降低自身的红外辐射,将对辐射极强的传统
炮塔材料进行改革,改用不易辐射红外的塑料等
复合材料。尤其是,如果这种火炮一旦装备上
制导炮弹,将如虎添翼。
世界海军不得不思考这样一个问题:21世纪的海军走向何方?有人称,21世纪是海洋的世界,正因为如此,世界上许许多多国家都在大力发展隐形舰只等
南沙海战隐形杀伤兵器。隐形潜艇具有极强的隐蔽作战能力、较大的自给力、较长的水下续航能力和较高的机动能力。因此,它仍将是人类用于21世纪极为重要的海战兵器,有关国家对其隐形化极为重视。一些
核大国更想尽办法发展隐形制导技术,让
核潜艇在大海的深处呆得更隐蔽一些,作用发挥得更大一些。
目前,世界海军正将隐形技术运用于各种武器上,包括隐形火炮、隐形
鱼雷和隐形
水雷等,美、俄、英、法等国都十分重视隐形鱼雷的研制。从发展情况来看,隐形鱼雷的研制虽处于初级阶段,但一些具有隐形功能的鱼雷已在世界的
太平洋、
地中海、
大西洋等地部署。在水雷方面,由于水雷可在海中长期封锁航道,阻止敌舰行动,因此已成为廉价而有效的隐形杀手。
史上第一
世上第一种隐形导弹“风暴之影”,2002年3月01日,
法国将开发新型巡航导弹“风暴之影”,并从2011年开始装备法国海军所有17艘新型多任务护卫舰。法国国防部先期计划投入经费达7.85亿欧元,试制250枚该
导弹。
“风暴之影”被视为
美国BGM-109巡航导弹的
替代品。“风暴之影”的突破能力和机动性更强。而且,“风暴之影”巡航导弹系统内大量采用人工智能技术,可以自动识别目标,自行飞行200多公里。为避开雷达的探测,这种导弹还可以进行距地面不到100米的低空飞行。为避免打击错误目标,造成不必要的损失,“风暴之影”巡航导弹采用了先进的制导方式,即运用景象匹配方式来取代数字地图的地形匹配方式,这将使巡航导弹的攻击精度进一步提高。这种
导弹存储了打击目标的照片,依靠
卫星系统,沿着预定轨道飞行,接近目标时,它会把打击目标同存储照片进行比较,如果图像不一致,它就将中止打击。新的制导方式还能够适应地形起伏不太大的地域,并可使巡航导弹在制导过程中不再过多地依赖全球卫星定位系统。即使全球卫星定位系统受到干扰或收到虚假信息时,导弹仍具有足够的精确度和可靠性。此外,景象匹配制导的运用,还能有效提高导弹的反应时间。
空气动力学家兰•加伍德说:“风暴之影”巡航
导弹是“世界上第一种隐形巡航导弹,也是世界上最聪明的巡航导弹”。
物理实质
隐藏形技术的物理实质。所谓隐形技术,是改变己方武器装备等目标的各种可探测信息特征,从而降低目标被对方探测系统发现概率的各种技术的统称。利用各种侦察技术获取的目标信息,其物理实质都可看成
电磁波。根据工作
波段,侦察技术可以分为雷达波侦察、红外侦察、
激光侦察等。雷达波侦察及激光侦察分别是从侦察发射雷达波和激光来实现的,通过分析由目标反射回来的雷达波或激光的特性,判断目标的类型、距离、方位、速度等。因此这两种侦察技术称为有源侦察。而红外侦察技术不需从侦察点发射红外光波,而是直接接收由目标辐射出的红外,进行侦察,因此这种侦察技术称为无源侦察。相应地,隐形技术根据工作波段也可分为雷达波隐形、红外隐形、激光隐形等。根据隐形的工作方式,隐形技术又可分为有源隐形和无源隐形。
雷达波隐形技术,雷达是迄今为止最为有效的远程
电子探测设备,它根据雷达目标对雷达波的散射能量来判定目标的存在并确定目标的位置。要实现雷达波隐形,其核心问题就是使目标的雷达回波无法被侦察雷达探测到,对这一核心问题,军事上有个专门术语,即降低目标的雷达散射截面(RadarCrossSection,缩写为RCS),所谓目标的雷达散射截面就是定量
表征目标散射强弱的
物理量,目标的RCS越小,雷达接收能量越小,因而就越难对目标作出正确判断。减少RCS通常有二种途径:(1)材料技术;(2)外形技术。这两种技术常常综合运用。
材料技术
材料隐形技术,就是目标采用吸波材料或透波材料,使目标不反射或少反射雷达波,降低目标的RCS。雷达吸波材料是抑制目标镜面反射最有效的方法,也是最先获得实际应用的稳形技术手段,早在
第二次世界大战后期,
德国潜艇的
潜望镜上就涂敷了吸收材料,这就是雷达隐身的初次尝试。按其工作原理,材料技术可分为三类:一类是雷达波作用于材料时,材料产生电导损耗、高频介质损耗和磁滞损耗等,使电磁能转换为
热能而散发;二是雷达波能量分散到目标表面的各部分,减少
雷达天线方向上散射的电磁能;三是使雷达波在材料上、下两表面的反射波迭加发生干涉,相互抵消。吸波材料一般采用铅铁金属粉、
不锈钢纤维、石墨粉、
铁氧体等具有特殊电磁性能的吸波剂物质来制作。
吸波材料按其使用方法可分为涂料型和结构型。目前广泛使用的涂料型铁氧体吸波材料就是在
氧化铁类
陶瓷材料中加人少量的锂、等过渡金属,可使反射回波降低20~30db,但它存在影响飞行器的
气动性能、容易脱落、吸收频带窄等缺点。结构型
复合材料将吸波材料与非金属基复合材料结合起来,使之既具有良好的吸波性能,又具有复合材料重量轻、强度高的优点,可用来制造机身机翼等结构部件。
透波材料是对雷达波“透明"的材料,它对雷达波的反射性能与空气接近,人射的雷达波几乎完全透射,从而减少目标的RCS,武器中无需金属的部件,可使用透波材料。
外形技术,外形隐形技术的历史没有吸波材料那么长,但它的发展却十分迅速,应用十分广泛,目前已成为隐形技术中最重要和最有效的技术途径。所谓外形技术,就是合理地设计飞行器的外形,达到两个目的:(1)降低目标的RCS;(2)使目标的回波偏离侦察雷达的视向。对飞行器而言,最重要的威胁方向通常是在鼻锥方向某一角度范围内,因此多以减小头部方向RCS为重点。由于外形技术与飞行器的
气动性能直接相关,有时会影响其飞行速度和机动性等,因此二者必须进行折中处理。例如:F-117A就是采用以外形技术为主、吸波材料为辅的隐形方案。其形状是一个前后缘不平行的复杂
多面体,飞机大部分表面都后倾,与垂直方向呈大于30°角,并采用大后
掠角机翼和V形双垂尾。这种奇特外形使F-117A在飞行过程中,雷达上下散射,产生时隐时现的微弱回波,雷达很难探测到这些信号,这就大大降低了F-117A的霄达散射截面RCS,提高了其隐形效果。在
海湾战争中,F-117A隐形攻击型战斗机,大约执行了1270架次空袭任务,摧毁了
巴格达许多目标,而自己无一损伤。
激光隐形技术
70年代起,
激光雷达的应用促进了激光隐形的研究。激光雷达与普通雷达工作原理相似,只是激光波长比
微波短(通常在1.06μm和10.6μm这两个波长),因此有更高的
分辨率和测距离的精度。因为没有大型的发射、接收天线,易于自身隐蔽,又不怕
电子干扰,对于目标的生存带来了极大的威胁。激光隐形技术和雷达隐形技术相似,其中激光隐形涂料是激光隐形技术的重要组成部分,其主要指标就是尽量降低其
反射率,这方面的研究工作刚刚起步。
红外隐形技术与雷达探测不同,红外探测是一种无源探测,是直接接收目标辐射的红外波,或者说是探测目标与背景的红外辐射差异。物理学研究表明,任何温度高于
绝对零度的物体都能发射
红外线,不同温度的物体发射的红外线波长和强度不同。
由斯特藩-玻尔兹曼定律以及发射率的定义,一个物体在全波长范围内发射的总功率为在这个公式里,假设了发射率是与温度、波长无关的量,是与物体等温的黑体发射总功率,为斯-玻
常数,T是温度。为了减少目标的发射,达到隐身效果,降低温度和发射率是显而易见的。
具体的说,红外隐形技术就是要求用多种技术手段,抑制目标本身产生的红外辐射和制造假目标进行红外干扰,所以红外隐形技术同样可以分为两大类:(1)红外无源隐形技术;(2)红外有源干扰技术。
红外无源隐形技术,主要是通过降低和改变目标的红外辐射特征即采用屏蔽和冷却方法降低目标红外辐射能量,使敌方
探测器难以跟踪。如目标敷以高温
隔热材料,飞机遮挡高温尾喷口,降低排气温度等就是基于降低温度,达到隐形的目的。
红外有源干扰,是有意识地利用红外装置发射红外辐射,人为地施放干扰。在美国,红外干扰技术发展很快,在战斗机上安装了红外干扰装置,依赖从飞机上发射
热诱饵弹进行红外干扰。一些慢速飞行的低空飞机则装有红外干扰器,使其能逼真地模拟飞机
发动机喷管和尾焰的红外辐射特征,从而吸引红外
精确制导导弹。
苏联的红外干扰技术也取得了很大的成就,已研制出红外诱惑系统,能读出敌方
红外传感器信号,对敌方进行欺骗和干扰。
由于物质对
电磁波的吸收、反射、散射等特征都随电磁波的频率不同而不同,又由于雷达、红外探测方式不同,因而不同隐形
波段对目标的电磁特性要求是不同的,甚至是矛盾的。从目前的技术水平来看,采用各种隐形技术,只能降低目标的被探测概率,还不能达到完全隐形。新的更好的隐形技术还有待于物理学工作者、
工程技术人员和军事科学家的进一步努力。