低可侦测性技术与雷达反射截面积

低可侦测性(Low Observable)技术,最常见的英文说法是Stealth,在台湾一般翻译为匿踪,大陆则以隐身称呼这个技术,香港则称之为隠形。


低可侦测性技术是採用特殊的设计理论或者是装置,降低某个物体被侦测到的机会或者是能够被侦测到的距离。最早使用或者说是具备这种能力的并不是人类,而是存在於大自然中的各种生物,利用背景,光影或者是自身表面的顏色或者是花纹的变化,将外形融入他们所存在的环境当中,避免成为猎物,这可以说是最早的低可侦测性的例子。


技术简介

低可侦测性技术是目前军事研究与装备开发方面的热门项目,著眼点在於:当敌人无法发现或者是发现我方的时机较晚时,也就提高我方达到目的的机会与生存率。低可侦测性不单单是著眼於隐藏自己的行踪,同时也在隐藏的过程当中提高我方的杀伤力与装备的存活能力,因为不容易被发现的时候,成功躲避敌人或者是攻击敌人的机率与效率也可以跟著提高,间接降低我方装备的损毁机率以及需要的数量。


比较常见到有关低可侦测性技术的介绍资料多集中在对付雷达的侦测上面,其实低可侦测性技术包含的范围包括任何可以做为侦测手段的方式,其中又以无线电波段、红外线波段、可见光波段以及声音这四方面的研究为主。



无线电波段

无线电波段侦测手段使用最广的当属雷达,雷达在许多侦测手段上的有效探测距离和追踪的精确度最高,压制雷达的侦测能力是低可侦测性科技研究上的主要项目。


目前公开的技术方面包括:减少反射讯号的强度,改变反射讯号的方向以及降低自身发散的讯号。



减少反射讯号


雷达反射截面积(RCS)的范例减少的方式有两种,一个是将入射的讯号,利用雷达波吸收材料(Radar-Absorbing Material,ARM)与以吸收。另外一个方式是发射相位相反的讯号抵销反射讯号的强度。利用雷达波吸收材料的歷史很早,使用的方式包括飞机结构的材料或者是表面的涂料。发射主动讯号抵销的技术层次相当的高,目前公开拥有这种技术并且有系统实用化的国家只有美国与法国。


俄罗斯另外开发出一种技术,利用电浆吸收电磁波的特性来取代雷达波吸收材料,这个技术的理论基础很早就出现,对於无线电讯号的隔绝现象也早有研究,不过使用在军用装备上,尤其是飞机上面还有许多尚未公开或者是证实的说法。



改变反射讯号方向

主要减少的方式是利用物体的外型将入射的讯号反射到其他方向上,使得雷达无法在该方向上取得足够的讯号强度而达到匿踪的目的。这方面的运用,尤其是在军用航空器上面非常的热门,困难度也比较高。產生困难的地方之一是如何让低可侦测性与飞机的运动性能这两项互相冲突的要求取得良好的妥协。


由於改变反射讯号的方向必须考虑到物体的外型以及入射与反射之间的角度关係,在设计的阶段必须能够计算物体的形状,角度与反射的讯号方向的关联以及加以预测和计算。有关这方面的理论研究来自於苏联的科学家,然而当时研究的目的却与军事一点关係都没有。美国空军在发现相关的论文之后加以翻译,交给洛克希德的臭鼬工作室的两位电脑专家,花了六个星期的时间开发出第一套可以计算与预测的电脑程式。这一套程式的第一个作品就是F-117。



降低自身散发的讯号

除了抵销入射的讯号之外,还必须严格控制自己发出的各种讯号,包括雷达,通讯以及其他电子装备散发出来的杂讯。这方面牵涉到的考虑以及运用方式很广,譬如说雷达在操作时的必须精确的控制发出的能量,以免被其他的侦测系统接收等等。



雷达反射截面积

雷达反射截面积(Radar Cross Section,RCS)是衡量一个物体将讯号反射到雷达讯号接收装置的能力。截面积愈大,表示在该方向上反射的讯号强度愈大,也就愈容易被发现。



红外线波段

机械或者是电子装置在运作的时候都会產生废热,人体本身也会散发能量出来,这些都可以利用红外线波段的侦测装置加以蒐集。目前主要的控制方式包括两类:一种是利用週遭较冷的空气或者是其他的媒体吸收发出的热量,减低散发的讯号强度。另外一种是採用涂料或者是其他的手段,改变產生的红外线讯号的波段到比较容易被大气吸收或者是常见的侦测装置使用的波段以外,以达的遮蔽讯号的目的。



可见光波段

可见光的隐蔽手段可以说是人类向大自然与其他物种学习的一个例子,由其他生物与生据来的能力中得到的啟发来达到隐蔽的目的。最简单的手段就是利用夜间和人类无法在夜间看到远处物体的天生缺陷,其他常见的使用方式包括与环境类似的迷彩或者是可以欺骗眼睛判断能力的图形或者是顏色。


未来的研究方向是将自身週遭的光线加以折射,类似改变雷达波反射方向的概念,使得肉眼或者是可见光侦测装置无法看到目标。



声音

虽然声音的传递距离有限,效果不佳,但是这可以说是各种生物,尤其是动物都具备的侦测能力,人类自然也不例外。降低声音的手段非常的多,譬如利用软性材料加以吸收,改变机械装置的设计减少摩擦或者是碰撞產生的音响讯号等等。







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