美国隐身飞机的发展趋势  

 

 

 

 

 

远望智库开源情报中心  侯 兵  编译

 

几乎从二十世纪中叶美国航空工业、科研组织开始研究减小飞行器和其他目标的雷达暴露特征问题。研究、发展了隐身技术系统，从七八十年代起用于制造新型飞机、直升机和无人机。此时应该指出，新技术的研究工作分为几个阶段，这一过程中存在重要、有意义的发展趋势。

 

 

 

一、早期阶段

 

第一代雷达出现、应用后不久，早在二十世纪四五十年代，美国专家就研究了减小雷达暴露特征的问题。根据最初研究的结果，出现了RCS（有效反射面积）的概念，以及提出了减小这一参数的方式。

 

早期阶段建议通过建立不使用金属部件反射雷达探测信号的透波结构减小RCS。后来使用了木制、塑料和其他材料，可以降低反射的水平或完全没有反射。研究表明，飞行器的类似结构完全能够欺骗最初几代的雷达。

 

但是五角大楼作为甲方对这些思想并不感兴趣。当时航空兵对抗敌人防空的主要手段是飞行速度、高度，减小RCS的问题并不是原则性的。此外，建议使用干扰与敌人的雷达做斗争。最后，非金属材料结构无法以应有的方式提高飞行、战斗性能。

 

结果，长期以来减小RCS领域的研究与战斗航空兵的现实发展没有直接的关系。研究结果并非没有人关注，经常在其他方面得到应用。

 

 

 

二、计算机模拟

 

七十年代初，减小RCS的问题变得十分现实。当时多次冲突表明，先进雷达和地空导弹系统的效能很高，显示有必要采取新的方式防护航空兵。1974年，DARPA向几家主要公司提出建议研究能够防止被雷达发现的战术环节战斗机。为此需要探索、确定一系列隐身技术。

 

一段时间后洛克希德公司加入了这一计划。它在隐身问题上有一些成果，但当时没有达到真正方案的水平。为了发展这一思想，一些“旁观”专家加入了这一工作，在他们的帮助下形成了最小RCS未来飞机面貌的20种方案。

 

借助计算机模拟确定了最佳面貌。洛克希德公司将原始计划称为ECHO1，研究了不同目标反射无线电辐射的过程。当时的计算机效率有限，因此计划只能以相对简单的模型展开工作。结果所有虚拟飞机拥有光滑的表面和尖锐的边缘。

 

根据计算机模拟的结果，依据最佳面貌方案制作了模型，在实验室条件下进行试验。现实研究的结果却与计算并不一致，但很快找到了出路。1962年苏联物理学家乌菲姆采夫发表了一篇论文《衍射物理理论中的边缘波方法》，立即引起了洛克希德公司的重视。ECHO1计划在遭到失败后开始考虑乌菲姆采夫的思想，新的研究没有再遇到之前的问题。

 

基于新的模拟结果，重新选择了最佳的飞机结构，然后进入到真正的方案，代号Have Blue。建造了两架试验样机。参加了飞行试验，展示了“多面体”面貌的优势。

 

为了获得这一结果需要一系列补充技术。例如，不得不研制特殊的控制系统，能够保证特殊气动面貌飞机的飞行。此外，寻找合适的吸波或透波材料。

 

Have Blue项目积累了经验，研制了真正的隐身战斗机，代号F-117A。1981年完成了首飞，1983年列装—— 成为首款列装部队的“隐身飞机”。F-117A进行了有限的量产，服役至二十世纪末。这段时间参加了多次冲突，总体上符合预期。

 

 

 

三、新层次

 

不仅洛克希德研究隐身技术。其他公司也进行了类似研究，建造具备某些特点的试验装备。例如，诺斯罗普·格鲁曼公司在这一方向的发展中做出了突出贡献。

 

通过研究，包括建造飞行实验室，1980年诺斯罗普·格鲁曼获得了研制隐身战略轰炸机的订单，后来代号B-2A。和Have Blue/F-117A一样，确定机体面貌时，运用了计算机模拟，但诺斯罗普·格鲁曼使用了自己的软件。

 

计算机技术的发展、效率的提高对飞机的发展产生了积极影响。不仅能模拟直线机翼，而且能模拟更复杂的表面。结果，B-2A的机体拥有直线机翼和凸起机身和发动机舱。与新一代材料相结合，可以进一步减小RCS。

 

同时启动了研制新一代战斗机ATF的计划。对这一飞机，在隐身性方面提出了更高的要求。此时减小RCS不应像F-117A那样削弱其他性能。在计划的最后阶段有两种方案——洛克希德的YF-22和诺斯罗普·格鲁曼、麦道的YF-23。

 

ATF计划的两种飞机拥有特殊的形状，将弯曲的翼段与直线边缘相结合。这些外形与其他技术珠连璧合可以减小RCS，而且气动性能不恶化。和从前一样，研究时使用了计算机模拟，而计算机性能的提高对总体结果产生了积极影响。先进复合材料的使用进一步改善了性能。

 

洛马公司在研制新型飞机JSF/F-35时，借鉴了ATF/F-22的研究经验。此时，依如从前，使用了先进的计算机技术，新版本的程序系统，更先进的模型等。此外，运用了涉及材料、部件布局的其他隐身技术。可以实现RCS、飞行与战斗性能的最佳结合。

 

 

 

四、下一代

 

目前美国正在研究几个未来隐身航空装备方案。已经展示了B-21轰炸机的首架试验样机，将取代现有的B-2A。也在研制下一代战斗机，如F-X或NGAD。研究新型无人机。

 

雷达在防空中仍具有重要意义，因此未来的飞行器需要减小RCS。和之前一样，上述方案中使用了一系列隐身技术—— 优化了外部轮廓，正确选择材料，减弱红外信号等。

 

此时技术不断完善。此外，预计会出现全新的设备和解决方案。例如，可能给飞机配备等离子发生器和暂时看上去像幻想的其他设备。

 

 

 

五、总体趋势

 

在美国工业部门研制和发展隐身技术过程中，可以发现几个基本阶段和一系列趋势。也应关注：技术的发展经常受到某些因素的限制。当限制消除时，技术向前发展，促进了新装备的研制。

 

例如，早期阶段所有减小RCS的措施旨在放弃结构中的反射材料。没有更先进的解决方案，也没有研究出来。当时主要的限制因素是甲方没有现实的兴趣。当五角大楼意识到减小RCS的价值时，这一方向获得了必要的优先性。

 

研制能够反射、散射雷达辐射的机体是足够复杂的任务。只有在足够高效的计算机出现后，才可能对外廓展开真正的研究。然而这种情况下出现了问题—— 研制的机体无法实现新材料、布局解决方案的潜力。

 

研制者感到幸运的是，计算机性能提高，有可能研制更完善的复杂形状结构。此外，这段时间出现了新材料和技术思想。

 

隐身技术的发展持续至今。这一领域的新成果将在研制未来项目，如B-21或NGAD中，得以运用。此时科研和设计组织并不急于揭示自己的秘密并通报，减小某一型号的RCS时，效果究竟怎样。此类信息可能以后公布，届时会获悉，当代技术已经发展到什么程度。