核心提示:北京航空航天大学飞行器设计教授黄俊在接受采访时表示,隐形仍是未来军用飞机最重要的发展方向。而实现雷达隐形,最重要的是飞机外形设计,降低RCS值。在现有技术条件下,隐形涂料和等离子隐形技术都无法使歼10实现隐形。


近日,美国诺斯罗普·格鲁门公司为了纪念B2隐形轰炸机首飞20周年,举行了一系列庆祝活动,其中包括制作一辆“B2主题”的摩托车。无独有偶,历史上第一种实用的隐形飞机F-117在去年宣布退役,美国空军近日专门安排了壮观的25架F-117编队飞行欢送这种划时代的飞机。飞机为什么能隐形?隐形技术是昙花一现还是历久弥坚?为什么F-117黯然退役,而B-2仍然可以巡行九天?现在就让我们和专家一起,探索一下隐形飞机的神秘世界。


1 隐形主要避雷达


在“告别飞行中”,F-117的25机编队显得“惊天动地”,说明这种飞机并不是“不可见”的。事实上,“隐形飞机”主要指的是雷达对这架飞机的可探测性低。


雷达是利用无线电波发现目标,并测定其位置的设备,现在雷达是发现敌方军用飞机的主要手段,所以隐形的主要对象就是雷达。当雷达波碰到飞机时,一部分波便会反射回来,根据反射波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。这里有一个衡量飞行器雷达回波强弱的物理量:雷达散射截面(英文名称Radar Cross-Section,缩写为RCS),是指飞机对雷达波的有效反射面积,雷达隐形的方法便是采用各种手段来减小飞机的RCS。例如美国B-52 轰炸机的RCS大于100平方米,很容易被雷达发现,而采用了隐形技术的轰炸机B-2的RCS约为0.01平方米。隐形不是绝对的,北京航空航天大学飞行器设计教授黄俊说,只要离雷达足够近,飞机总是能被发现的,比如有的飞机100公里外就会被发现,有的飞机30公里外才能被发现。


2 三种方法可隐形


那么,飞机是如何对雷达“隐形”的呢?


用雷达寻找飞机有点像在黑夜里用手电筒找人。这个人如果想要不被找到,有三个方法:第一,穿上反射光波能力较差的衣服,比如粗糙的黑布衣服;第二,把身体变得透明;第三,他可以躲在一面和地面呈一定角度的大镜子后面,镜子把手电筒的光反射到“天上”去,拿手电筒的人就看不到了。


飞机要躲避雷达的探测,也主要有三种方法,第一,采用反射雷达波较少的材料涂在飞机的表面。第二,可以采用“透波材料”,也就是对雷达波“透明”的材料。不过飞机的发动机和电子设备不可能用透波材料制作,所以在隐形飞机上透波材料只能用在个别的部位。第三种方法就是躲在“倾斜的镜子”下面,飞机通过特定的外形设计,可以让多数雷达波反射不到雷达接收机的位置。


那么,在三种方法中,哪种是主要的呢?黄俊说,外形隐形是最关键的。


3 外形设计是关键


美国的几种隐形飞机F-117、B-2、F-22和F-35看上去都和以往的飞机有明显不同,这其中凝聚着该国科技人员40余年的努力。


为了达到“隐形”的外形,一些飞机付出了很大的代价。比如B-2隐形轰炸机为了达到隐形的效果取消了垂直尾翼。一般的飞机转向都要靠飞机的倾斜和垂直尾翼上的方向舵的偏转。B-2没有垂直尾翼,当然谈不上方向舵偏转,而且因为没有垂直尾翼的稳定作用,不能做太大角度的倾斜。于是工程师们想出了一个奇怪的方法:利用“一侧刹车”进行转向。它的机翼最外侧后缘的可活动“副翼”是两片的,当两片向一个方向活动时和一般飞机的控制面无异,而有时两片会向相反的方向活动,也就是说“张开”呈一定角度,这时就会产生阻力,“拉”着飞机向这侧转向。这种转向方式很类似前苏联的T-55式坦克的“单侧履带刹车”转向,刹车转向会损失宝贵的动能,对坦克都是一种笨法子,B-2采用这种办法,也实在是无奈。


4 “隐形捷径”未成器


那么,可不可以绕过麻烦的外形设计,用别的方法达到隐形的目的呢?比如说,在中国现役战斗机歼-10身上涂上一种隐形材料,让它达到和F-22类似的隐形水平?黄俊说,涂料涂得薄用处不大,但是涂得厚又要增加很大的重量。可不能小看这薄薄的一层涂料,黄俊说,它可能会给飞机增加超过一吨的重量,这对飞机的飞行性能会产生很大的影响。


还有一种神秘的“等离子隐形技术”在我国军迷中引起热议。等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种特质形态,因而也被称为物质第四态。等离子体对无线电波具有折射与吸收作用。通过在飞行器的某些部位放置一些等离子发生器,飞行过程中释放等离子流,在飞行器周围形成一种等离子电磁屏蔽层,这个屏蔽层可以让雷达所产生的波进入后与等离子相互作用,减弱或者改变返回方向,或者直接绕开,总之把飞行器 “屏蔽”起来,使雷达无法发现。据称,俄罗斯已经能够通过等离子体隐形技术和美国抗衡。黄俊表示,中国也在做等离子隐形技术的相关研究,等离子隐形技术也是中国四代重歼将采用的隐身技术的重要选项。


还是那句话:靠外形设计隐形才是王道。


5 明日隐形仍当道


那么,隐形肯定会造成飞行性能的低下吗?“不是这样的”,黄俊说。美军现役的F-22隐形战斗机同时具有相当好的隐形性能和非常棒的飞行性能。它具有傲视群雄的超音速巡航性能,同时能做出绝不亚于“苏27”的超级机动动作。


当然,隐形飞机并不是“无敌”的。1999年3月27日,一架F-117被塞尔维亚军队击落,说明隐身飞机仍然是有可能被发现和击落的。长波雷达,多基地雷达等手段有可能发现和跟踪隐形飞机。黄俊说,未来很有可能发展出一种技术,让隐形飞机“无所遁形”。


而且“隐形”也并非军用飞机发展的唯一方向。黄俊说,美国正在研制的新一代轰炸机就不强调隐形性能,转而强调高速性。如果敌人追不上,即使能够发现和跟踪它也没有用。


但是,这并不能表示隐形飞机不拥有明天。黄俊说,在可预见的20到30年时间里,隐形仍然将是军用飞机最重要的发展方向。那么,我国的隐形技术的发展水平如何呢?黄俊说:“我国的隐身技术属于高度保密的领域,不过可以告诉你,我们已经对这个领域进行了20到30年的研究工作,难点都已突破,已具备研制隐形战机的能力。”


■ 进退有道F-117为何“出局”


已经宣布退役的F-117就是“外形隐身”的杰作。黄俊认为,1981年首飞的F-117是历史上隐身效果最好的飞机,同时它也是原创性最强的飞机之一,几乎可以和莱特兄弟的第一架飞机相提并论。


那么,F-117为什么会黯然退役呢?


黄俊说,F-117的飞行性能低下,而且因为隐形的需要,它不能在机外携带武器,而它的机内武器舱只有两个挂架,这让它的性能价格比太低了。隐身性能也比较强的F-22战斗机有8个挂架,飞行性能也比F-117强多了,所以F-117在美军中就没有继续存在的必要了。B-2轰炸机的机内武器舱最多能带80枚炸弹,这也是为什么F-117出局,B-2仍然坚挺的原因。


被采访人:黄俊(北京航空航天大学飞行器设计教授)