为什么开发隐形飞机这么难？(图)
美国 F-22 （图片来源: 美国乔州国民警卫队/CC BY 2.0）
【看中国2021年12月27日讯】（看中国记者凌远山编译) 第五代战机最重要的特点之一就是隐身，但当人们在讨论飞机的隐身性能时，往往会简单的把隐身说成是战斗机或轰炸机具有或不具备的某种单一的东西。但事实上，隐身技术要比人们想像的要复杂的多。更准确的说法是：隐身是一系列技术、设计和生产方法以及战斗战术的结合，用以推迟或限制被敌方探测，以从而提高飞机的生存能力。
真的隐身吗？
像B-2"幽灵"或F-35联合攻击战斗机这样的隐身飞机确实采取了一些措施来限制它们的视觉特征，或者说让它们在天空中不容易被发现，但可以肯定的是，它们并不真正的隐形。
与流行的误解相反，隐身不是使飞机在雷达面前完全遁形--事实上，许多隐身飞机在某些较低频率如VHF和UHF波段的雷达上是明显可见的。那么也就是说，隐身的目的并不总是为了达到一点都不被发现......而是为了避免被击落，因为发现一架飞机并不等于获得一个武器级的锁定。
对于隐身性，最常见的理解是，如何击败、防止或推迟在地面和战斗机上敌方雷达阵列的探测。现代隐身计划对此采取了多种多样的方法，包括利用先进的设计，通过数字建模使雷达波偏离飞机，以及利用雷达吸收材料来捕捉没有被安全偏转的雷达波的能量。
机身设计
拥有一个特别适合将雷达波从飞机上偏转开来的设计是第五代战斗机的一个固有特色，但这一特点却是在已退役的F-117"夜鹰"上最能得到淋漓尽致的体现。"夜鹰"有棱有角不同寻常的外观代表了当时计算机在计算雷达偏转方面所能达到的最高水平。尽管今天的F-35战斗机拥有更多的曲线而不是硬角，这充分展示了美国军方在计算能力上的长足进步，但二者的设计思路仍然是一脉相承的。
"飞机的形状旨在将雷达能量偏离源头，就像一面倾斜的镜子一般，"哈罗德-卡特在谈到F-35时说。卡特曾是洛克希德-马丁公司具有传奇色彩的臭鼬工厂的高级研究科学经理。"它的平滑的表面使雷达能量能够顺利地‘流’过—就像水在光滑表面上的流动。"
雷达吸收
但仅靠这种外形上的隐身设计无法根本解决问题。一架飞机的机翼前缘、喷气口、垂直尾翼以及战斗机的其他部分都容易产生雷达回波，却无法通过先进的设计来消除。因此，你会经常看到在飞机的这些部分进行雷达吸收边缘处理。更多的雷达吸收材料（RAM）被纳入涡轮风扇进气口内的蜂窝状结构中。
阿德里安-穆里茨在学术教科书《航空航天材料简介》中写道：RAM的工作原理是飞机吸收电磁波能量，以尽量减少反射信号的强度，通过隐身技术的最优化设计和应用，有可能将战斗机的雷达反射截面减少到一只中型鸟类的大小。
现代美国战斗机所使用的雷达吸收材料（RAM）的重要性不言而喻，据测试，可以吸收高达70-80%以上的入射电磁能量。但同时它也很昂贵，维护起来也非常耗时（这也是维护F-22和F-35的巨大开支的一部分）。飞行过程中产生的材料高温也是RAM的一个难于解决的问题，这甚至被认为限制了一些隐形战斗机维持超音速而不受损的能力。
生产公差
使隐身战斗机或轰炸机投入实际使用如此困难的，不仅仅是数学的复杂性和RAM的费用。还有一个很少被提及但却是异常重要的因素，就是以极其严格的生产公差大量建造飞机的工业能力。隐身战斗机的机身面板之间哪怕只是一个微小的缝隙，都能使其在雷达上更容易被捕捉到。所以，隐身飞机的组装过程是一个极其艰苦的过程，需要大量的专业知识和相当昂贵的专业设备。
"如果飞机外部结构件被精确地加工到一起，公差特别小，那么隐身要求就可以更容易满足，"罗伯特-琼斯在制造工程师协会发表的一篇文章中写道，"也就是说，在实现飞机的隐身特性方面，减少以致几乎消除结构件之间的间隙是非常必要的。"
以令人难以置信的严格公差制造飞机的能力也正是美国保持其在隐身方面优势的原因之一，即使国家级的竞争对手已经纷纷投入使用他们各自的隐身飞机。
隐蔽性能非常好的F-22猛禽即是一个很好的例子。F-22猛禽的制造公差仅为1/10,000英吋，这在建造该机型的20世纪90年代和2000年代，简直就是不可思议的，尽管缝隙処仍然必须用胶带、填缝剂和RAM来处理，以保持飞机的隐身外形。据称，F-35在组装时的生产公差还要再小"几个数量级"，但即使这样，在雷达吸收材料RAM覆盖的飞机上，缝隙仍然是可能发生的。
隐形的红外和电磁
现代隐身飞机要面对的不仅仅是敌人的雷达，因此，现代隐身计划也努力限制喷气机的红外和电磁信号。
简单来说，飞机的红外信号就是飞机产生的热量。东西越热，就越容易被看到、追踪到，从而被击落。问题是，隐形飞机通过将空气与燃料混合并产生爆炸来提供动力......而爆炸的温度往往是相当高的。
为了减少所有这些热量，隐形飞机通常将其发动机安置在机身深处，在排气口周围有护罩，以便在其释放时扩散热量。这种方法也有助于管理飞机的声学和视觉特征（换句话说，它的声音有多大，以及在天空中用肉眼多么容易发现）。
"无人驾驶战斗机的排气系统不仅影响其空气动力特性和红外特征，而且还影响其尾部和侧面的电磁散射特性，"北京的周泽洋和黄俊（音译）在今年早些时候发表于《科学报告》的一篇同行评审论文中写道。"研究排气系统的综合设计对飞机的红外/雷达隐身性能具有重要意义"。
并不是所有的"隐身"飞机都能有效地遮蔽其发动机。当然，这并不意味着这些无人机和战斗机一定"不隐身"，只是缺乏这些隐身元素。
这仍然不是隐身故事的结束，因为现代隐身飞机还利用了电子战套件，旨在干扰附近的探测手段甚至是通信。因为即使是"隐身"战斗机，在不同的情况下仍然可以被探测到，所谓隐身不过是为了提高生存能力而采取的一种主动的应对方式罢了。
隐身战术
最后，即使你把所有的隐身材料塞进飞机，任务仍然没有完成。美国的飞行员花费无数的时间来计划他们的作战行动，以确保他们在各种可能的情况下保持优势地位。
这意味着利用地形图、已知的敌人阵地和设备，以及对飞机性能的了如指掌来规划一条路线，以尽量减少暴露在可能有机会发现或与你交战的敌人防御系统下。这也意味着需要制定计划，在出现问题时如何摆脱困境，而不至于驾驶着价值1亿美元的隐形战斗机直接飞到另一个威胁之中。
"第五代飞机从五个主要方面获得“低可见度”属性：雷达横截面、红外光谱、视觉光谱、声学发射和无线电频率发射，"F-35A情报正式培训单位的教官和课程主管斯蒂芬妮弗拉奥利空军上尉解释说。"由于技术的进步，这些机体更加依赖任务规划来实现有效的隐身。"
毕竟，正如著名的F-14雷达拦截军官沃德-卡罗尔曾经指出的那样，对于F-35战斗机，在进行视距内缠斗时，"隐形对子弹是无能为力的"。