先進戰(zhàn)機核心技術(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世紀后探測技術(shù)提升，尤其是第二次世界大戰(zhàn)期間雷達投入使用，為了降低可探測性的隱身技術(shù)應運而生。隱身技術(shù)用專業(yè)術(shù)語可稱為低可探測技術(shù)或者目標特征控制技術(shù)，即改變或者減少目

對飛機和導彈探測的需求極大促進了紅外探測發(fā)展。飛機和導彈發(fā)動機溫度高，高溫物體主動向外輻射強烈的紅外線信號，二戰(zhàn)后噴氣式飛機和導彈的發(fā)展促進了紅外探測技術(shù)發(fā)展，紅外探測系統(tǒng)得以在實戰(zhàn)中用于空空導彈和便攜式低空導彈等防空導彈，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80年代時，紅外探測即已近廣泛應用于天基彈道導彈預警、機載艦載紅外搜索跟蹤、機載導彈發(fā)射預警、機載星載對地監(jiān)視偵察、反導反衛(wèi)動能攔截彈、空空導彈、空地導彈、反艦導彈、反裝甲導彈精確制導等領(lǐng)域。
雷達和紅外探測技術(shù)已經(jīng)成為當前各型武器裝備（水下除外，水下環(huán)境不利于電磁波的傳導，本文重點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、交替發(fā)展。

隱身技術(shù)并不能讓目標完全不可被探測，其目的主要是降低可探測性、提升生存能力。伴隨20世紀后探測技術(shù)提升，尤其是第二次世界大戰(zhàn)期間雷達投入使用，為了降低可探測性的隱身技術(shù)應運而生。隱身技術(shù)用專業(yè)術(shù)語可稱為低可探測技術(shù)或者目標特征控制技術(shù)，即改變或者減少目標如飛機、艦艇、導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，雷達和紅外隱身是重點方向。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、紅外、激光、可見光及聲音等特征信號。由于目前雷達和紅外被廣泛用于探測與制導，因此雷達和紅外隱身是重點發(fā)展方向。

隱身技術(shù)具有多種類型，當前以無源隱身技術(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)按不同的標準，可以進行不同的分類，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，當前以無源隱身技術(shù)為主。

雷達波長較長，可用波段范圍較廣，是中遠距離探測的主要手段。雷達散射截面積（RCS）被用來衡量飛機的雷達隱身性能。雷達通過接收并分析目標反射的回波實現(xiàn)探測。雷達散射截面積（radarcrosssection,RCS）是目標在雷達接收方向上反射雷達信號能力的度量。RSC越小，則反射信號越弱，目標越難以被雷達探測到。RCS不僅僅由目標尺寸決定，其與目標結(jié)構(gòu)、目標材料、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)斗機三維重建及氣動、隱身特性分析》（姜浩），美國B-1B轟炸機雖然尺寸大于蘇聯(lián)MiG-29戰(zhàn)斗機，但由于B-1B轟炸機采取了雷達隱身措施，其RCS為0.75m2，反而小于MiG-29戰(zhàn)斗機的3m2。

隱身戰(zhàn)機外形設計遵循基本規(guī)則。隱身是涵蓋多學科技術(shù)的綜合設計，除了使用隱身材料外，飛機本身的外形隱身設計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，對飛機總體及構(gòu)成飛機的主要部件進行合理布局，盡量減弱其受威脅的主要方向上的電磁輻射強度。

雷達、紅外、可見光探測技術(shù)特點不同，應對措施也不盡相同：

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

2)紅外探測一般是被動接收目標發(fā)出的紅外輻射，據(jù)《紅外隱身技術(shù)的應用及發(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）預算報告，2021-2023財年美國主要戰(zhàn)機項目合計預算分別為335、307、328億美元，其中F-35、空軍下一代空中優(yōu)勢戰(zhàn)機、MQ-25、B-21四種隱身戰(zhàn)機合計預算分別為169、168、189億美元，分別占主要戰(zhàn)機項目合計預算的50.42%、54.72%、57.62%，占比呈現(xiàn)上升趨勢。

F-35戰(zhàn)機2021-2023財年項目預算分別為129、119、110億美元，在各型戰(zhàn)機中排首位。B-21是美國新型隱身戰(zhàn)略轟炸機，據(jù)參考消息2022年11月29日援引美國?？怂剐侣劸W(wǎng)報道，諾思羅普-格魯曼公司于2015年獲得了設計并建造B-21“突襲者”隱身轟炸機的合同；該公司相關(guān)負責人介紹稱，“B-21是有史以來建造的最先進的軍用飛機”；建造B-21使用了先進的制造技術(shù)和突破性隱身技術(shù)。2021-2023財年B-21項目預算分別為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)機已經(jīng)獲得16個國際客戶的共計997架訂單，加上美國本土2456架訂單總數(shù)已經(jīng)達到3453架。截至2023年6月，公司已經(jīng)交付逾945架F-35戰(zhàn)機。

F-35戰(zhàn)機成為多國航母艦載機。F-35B已經(jīng)成為美、英、日、意等國航母艦載機。據(jù)環(huán)球網(wǎng)援引美國海軍學會新聞網(wǎng)站報道，2021年10月3日，日本海上自衛(wèi)隊2架F-35B戰(zhàn)斗機在“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。據(jù)環(huán)球網(wǎng)2021年7月30日報道，英國“伊麗莎白女王”號航母進入南海，并開展了F-35B戰(zhàn)機起降飛行訓練。據(jù)新華社援引“防務新聞”網(wǎng)站2021年11月23日報道，意大利海軍和空軍F-35B戰(zhàn)機在意大利海軍“加富爾”號航母上開展聯(lián)合行動。

美國F-35戰(zhàn)機計劃批產(chǎn)周期長達33年，未來年均開發(fā)與采購費用達104億美元/年。據(jù)美國政府問責局報告，美國空軍及海軍規(guī)劃對F-35戰(zhàn)機的開發(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)機下線作為起點，F(xiàn)-35戰(zhàn)機批產(chǎn)時間有望長達34年。預計2018至2044年年均開發(fā)及采購費用達104億美元/年，而且伴隨戰(zhàn)機逐漸開發(fā)成熟，2021年之后基本為采購費用。2021-2030年是F-35戰(zhàn)機采購“高峰期”，期間年采購費用在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，研發(fā)周期長定制化程度高

隱身性能是隱身軍機核心指標。隱身性能是衡量先進武器裝備性能的重要指標，以軍機為例，隱身（Stealth）、超音速巡航（Supersonic）、超視距攻擊（Superior-sensor）和超機動（Super-agility）是第四代戰(zhàn)斗機的四個重要標準。

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)實行嚴格的許可制度，為新進入企業(yè)設立了較高的資質(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)配合其進行同步研發(fā)，從研發(fā)設計、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)吸波材料與飛機結(jié)構(gòu)聯(lián)系更加緊密；隱身設計定制化特點決定了隱身材料供應商的角色更傾向于隱身解決方案提供者，對供應商的功能與結(jié)構(gòu)一體化仿真設計能力提出綜合要求。

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