先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)核心技術(shù)， 隱身材料潛力巨大

• 2023年8月16日 來源：中研網(wǎng) 634 36
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隱身技術(shù)并不能讓目標(biāo)完全不可被探測，其目的主要是降低可探測性、提升生存能力。伴隨20世紀(jì)后探測技術(shù)提升，尤其是第二次世界大戰(zhàn)期間雷達(dá)投入使用，為了降低可探測性的隱身技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隱身技術(shù)用專業(yè)術(shù)語可稱為低可探測技術(shù)或者目標(biāo)特征控制技術(shù)，即改變或者減少目

對飛機(jī)和導(dǎo)彈探測的需求極大促進(jìn)了紅外探測發(fā)展。飛機(jī)和導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高，高溫物體主動(dòng)向外輻射強(qiáng)烈的紅外線信號，二戰(zhàn)后噴氣式飛機(jī)和導(dǎo)彈的發(fā)展促進(jìn)了紅外探測技術(shù)發(fā)展，紅外探測系統(tǒng)得以在實(shí)戰(zhàn)中用于空空導(dǎo)彈和便攜式低空導(dǎo)彈等防空導(dǎo)彈，并在多次戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要的作用。據(jù)《紅外成像探測技術(shù)發(fā)展趨勢分析》（范晉祥,楊建宇），上世紀(jì)80年代時(shí)，紅外探測即已近廣泛應(yīng)用于天基彈道導(dǎo)彈預(yù)警、機(jī)載艦載紅外搜索跟蹤、機(jī)載導(dǎo)彈發(fā)射預(yù)警、機(jī)載星載對地監(jiān)視偵察、反導(dǎo)反衛(wèi)動(dòng)能攔截彈、空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、反裝甲導(dǎo)彈精確制導(dǎo)等領(lǐng)域。
雷達(dá)和紅外探測技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前各型武器裝備（水下除外，水下環(huán)境不利于電磁波的傳導(dǎo)，本文重點(diǎn)討論的是水面以上的海陸空天各型武器裝備的探測與隱身）主要的探測手段；矛與盾相互對立又相互依存，探測技術(shù)與隱身技術(shù)相互促進(jìn)、交替發(fā)展。

隱身技術(shù)并不能讓目標(biāo)完全不可被探測，其目的主要是降低可探測性、提升生存能力。伴隨20世紀(jì)后探測技術(shù)提升，尤其是第二次世界大戰(zhàn)期間雷達(dá)投入使用，為了降低可探測性的隱身技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隱身技術(shù)用專業(yè)術(shù)語可稱為低可探測技術(shù)或者目標(biāo)特征控制技術(shù)，即改變或者減少目標(biāo)如飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈等武器裝備的可探測信息從而降低其被敵方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率。隱身技術(shù)使得武器裝備在戰(zhàn)場中不易被發(fā)現(xiàn)、跟蹤或打擊，提高了裝備在戰(zhàn)場中的生存能力。

隱身技術(shù)涉及多類型信號，雷達(dá)和紅外隱身是重點(diǎn)方向。據(jù)《飛行器隱身技術(shù)研究及發(fā)展》（賀媛媛,周超），為使武器系統(tǒng)難以被發(fā)現(xiàn)，需要盡量降低武器系統(tǒng)雷達(dá)、紅外、激光、可見光及聲音等特征信號。由于目前雷達(dá)和紅外被廣泛用于探測與制導(dǎo)，因此雷達(dá)和紅外隱身是重點(diǎn)發(fā)展方向。

隱身技術(shù)具有多種類型，當(dāng)前以無源隱身技術(shù)為主。據(jù)《飛行器隱身技術(shù)研究及發(fā)展》（賀媛媛,周超），隱身技術(shù)按不同的標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行不同的分類，若按是否需要消耗能量來區(qū)分，可以分為有源隱身技術(shù)和無源隱身技術(shù)。無源隱身技術(shù)可以分為雷達(dá)隱身、紅外隱身、激光隱身、可見光隱身、聲音隱身技術(shù)等。有源隱身技術(shù)需要消耗能量且技術(shù)尚不成熟，當(dāng)前以無源隱身技術(shù)為主。

雷達(dá)波長較長，可用波段范圍較廣，是中遠(yuǎn)距離探測的主要手段。雷達(dá)散射截面積（RCS）被用來衡量飛機(jī)的雷達(dá)隱身性能。雷達(dá)通過接收并分析目標(biāo)反射的回波實(shí)現(xiàn)探測。雷達(dá)散射截面積（radarcrosssection,RCS）是目標(biāo)在雷達(dá)接收方向上反射雷達(dá)信號能力的度量。RSC越小，則反射信號越弱，目標(biāo)越難以被雷達(dá)探測到。RCS不僅僅由目標(biāo)尺寸決定，其與目標(biāo)結(jié)構(gòu)、目標(biāo)材料、電磁波頻率、電磁波入射角等多因素相關(guān)。

RCS與尺寸大小沒有必然關(guān)系。例如據(jù)《F-35戰(zhàn)斗機(jī)三維重建及氣動(dòng)、隱身特性分析》（姜浩），美國B-1B轟炸機(jī)雖然尺寸大于蘇聯(lián)MiG-29戰(zhàn)斗機(jī)，但由于B-1B轟炸機(jī)采取了雷達(dá)隱身措施，其RCS為0.75m2，反而小于MiG-29戰(zhàn)斗機(jī)的3m2。

隱身戰(zhàn)機(jī)外形設(shè)計(jì)遵循基本規(guī)則。隱身是涵蓋多學(xué)科技術(shù)的綜合設(shè)計(jì)，除了使用隱身材料外，飛機(jī)本身的外形隱身設(shè)計(jì)也能夠有效降低其可探測性。外形隱身技術(shù)主要依據(jù)電磁散射理論，對飛機(jī)總體及構(gòu)成飛機(jī)的主要部件進(jìn)行合理布局，盡量減弱其受威脅的主要方向上的電磁輻射強(qiáng)度。

雷達(dá)、紅外、可見光探測技術(shù)特點(diǎn)不同，應(yīng)對措施也不盡相同：

1)雷達(dá)探測采取主動(dòng)發(fā)射電磁波照射目標(biāo)，接收目標(biāo)的返回波。雷達(dá)波涵蓋頻率寬，雷達(dá)探測體制和技術(shù)多種多樣。因此雷達(dá)隱身材料最為復(fù)雜，手段包括雷達(dá)波吸波涂料和吸波結(jié)構(gòu)等。

2)紅外探測一般是被動(dòng)接收目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射，據(jù)《紅外隱身技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢》（李波），大氣對紅外輻射傳播有衰減，僅1~2.5μm、3~5μm、8~14μm這三個(gè)波段受大氣衰減較少。紅外隱身的主要方式是采用降低紅外發(fā)射率的材料。

3)可見光隱身的主要原理是通過迷彩偽裝或融入背景環(huán)境降低視覺可見度。

據(jù)美國國防部副部長辦公室（OUSD）預(yù)算報(bào)告，2021-2023財(cái)年美國主要戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目合計(jì)預(yù)算分別為335、307、328億美元，其中F-35、空軍下一代空中優(yōu)勢戰(zhàn)機(jī)、MQ-25、B-21四種隱身戰(zhàn)機(jī)合計(jì)預(yù)算分別為169、168、189億美元，分別占主要戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目合計(jì)預(yù)算的50.42%、54.72%、57.62%，占比呈現(xiàn)上升趨勢。

F-35戰(zhàn)機(jī)2021-2023財(cái)年項(xiàng)目預(yù)算分別為129、119、110億美元，在各型戰(zhàn)機(jī)中排首位。B-21是美國新型隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)，據(jù)參考消息2022年11月29日援引美國?？怂剐侣劸W(wǎng)報(bào)道，諾思羅普-格魯曼公司于2015年獲得了設(shè)計(jì)并建造B-21“突襲者”隱身轟炸機(jī)的合同；該公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹稱，“B-21是有史以來建造的最先進(jìn)的軍用飛機(jī)”；建造B-21使用了先進(jìn)的制造技術(shù)和突破性隱身技術(shù)。2021-2023財(cái)年B-21項(xiàng)目預(yù)算分別為28、30、50億美元。

據(jù)洛克希德·馬丁，截至2023年6月，F(xiàn)-35戰(zhàn)機(jī)已經(jīng)獲得16個(gè)國際客戶的共計(jì)997架訂單，加上美國本土2456架訂單總數(shù)已經(jīng)達(dá)到3453架。截至2023年6月，公司已經(jīng)交付逾945架F-35戰(zhàn)機(jī)。

F-35戰(zhàn)機(jī)成為多國航母艦載機(jī)。F-35B已經(jīng)成為美、英、日、意等國航母艦載機(jī)。據(jù)環(huán)球網(wǎng)援引美國海軍學(xué)會(huì)新聞網(wǎng)站報(bào)道，2021年10月3日，日本海上自衛(wèi)隊(duì)2架F-35B戰(zhàn)斗機(jī)在“出云”號航母上起降，系日本在二戰(zhàn)后首次在艦艇上起降固定翼飛機(jī)。據(jù)環(huán)球網(wǎng)2021年7月30日報(bào)道，英國“伊麗莎白女王”號航母進(jìn)入南海，并開展了F-35B戰(zhàn)機(jī)起降飛行訓(xùn)練。據(jù)新華社援引“防務(wù)新聞”網(wǎng)站2021年11月23日報(bào)道，意大利海軍和空軍F-35B戰(zhàn)機(jī)在意大利海軍“加富爾”號航母上開展聯(lián)合行動(dòng)。

美國F-35戰(zhàn)機(jī)計(jì)劃批產(chǎn)周期長達(dá)33年，未來年均開發(fā)與采購費(fèi)用達(dá)104億美元/年。據(jù)美國政府問責(zé)局報(bào)告，美國空軍及海軍規(guī)劃對F-35戰(zhàn)機(jī)的開發(fā)及采購持續(xù)至2044年。以2011年第一批次量產(chǎn)型F-35戰(zhàn)機(jī)下線作為起點(diǎn)，F(xiàn)-35戰(zhàn)機(jī)批產(chǎn)時(shí)間有望長達(dá)34年。預(yù)計(jì)2018至2044年年均開發(fā)及采購費(fèi)用達(dá)104億美元/年，而且伴隨戰(zhàn)機(jī)逐漸開發(fā)成熟，2021年之后基本為采購費(fèi)用。2021-2030年是F-35戰(zhàn)機(jī)采購“高峰期”，期間年采購費(fèi)用在119億美元/年至140億美元/年之間，年采購數(shù)量在98至105架之間。

高技術(shù)產(chǎn)品關(guān)乎裝備核心指標(biāo)，研發(fā)周期長定制化程度高

隱身性能是隱身軍機(jī)核心指標(biāo)。隱身性能是衡量先進(jìn)武器裝備性能的重要指標(biāo)，以軍機(jī)為例，隱身（Stealth）、超音速巡航（Supersonic）、超視距攻擊（Superior-sensor）和超機(jī)動(dòng)（Super-agility）是第四代戰(zhàn)斗機(jī)的四個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。

隱身材料涉及核心性能，具有資質(zhì)壁壘。由于武器裝備隱身性能是核心性能，因此對其隱身材料供應(yīng)商有較高資質(zhì)要求，中國對相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)行嚴(yán)格的許可制度，為新進(jìn)入企業(yè)設(shè)立了較高的資質(zhì)門檻。

隱身材料技術(shù)壁壘高。由于隱身材料的性能和質(zhì)量在相當(dāng)大的程度上決定著武器裝備關(guān)鍵構(gòu)件的使用性能和服役周期，因此相關(guān)武器裝備對于隱身材料的性能、質(zhì)量的要求非常高，隱身材料因此具有高技術(shù)壁壘。

隱身材料研發(fā)周期長，具有定制化特征。為保障型號裝備特別是預(yù)研、在研裝備的性能，客戶一般要求隱身材料生產(chǎn)企業(yè)配合其進(jìn)行同步研發(fā)，從研發(fā)設(shè)計(jì)、首件試制到產(chǎn)品定型批量生產(chǎn)的周期較長；由于隱身材料應(yīng)用武器裝備部位及種類不斷增加，下游型號眾多、產(chǎn)品需求各異，每種型號的產(chǎn)品在材料、規(guī)格、性能方面均具有特殊性要求，客戶的定制化需求較多，因此產(chǎn)品具有定制化特征。

結(jié)構(gòu)吸波材料對供應(yīng)商提出綜合要求。結(jié)構(gòu)吸波材料兼具電磁吸收和結(jié)構(gòu)承載作用，相較于涂敷吸波材料，結(jié)構(gòu)吸波材料與飛機(jī)結(jié)構(gòu)聯(lián)系更加緊密；隱身設(shè)計(jì)定制化特點(diǎn)決定了隱身材料供應(yīng)商的角色更傾向于隱身解決方案提供者，對供應(yīng)商的功能與結(jié)構(gòu)一體化仿真設(shè)計(jì)能力提出綜合要求。

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