隐身飞机,真的看不见吗?

2019年6月6日,伊朗方面对外宣称,伊朗防空部队确认已经连续多日在波斯湾地区利用雷达发现和跟踪到了美国F-35A战斗机。伊朗防空部队官方表示,自己使用S-300ZRS防空导弹雷达和伊朗国产反隐身米波雷达,一起监视到了从阿联酋空军基地起飞的美国空军12架F-35A隐身战斗机。伊朗军方表示,当时美国空军F-35A隐身战斗机是以“野兽模式”战斗模式起飞的。F-35A隐身战斗机全身挂满了导弹、炸弹,“野兽模式”就是发挥F-35A隐身战斗机最大挂载武器量的模式。那么今天我们就来了解一下隐身战机究竟能不能被发现。

首先我们要了解一个概念,那就是隐身飞机是“能看到”的。因为隐身飞机指的雷达隐身,不是视觉隐身。所以在目视范围内隐身战机无所遁形,这就是为什么美军的F-22和F-35,多次在“狗斗”(视距内空战)时被三代战机模拟击落过。

而隐身飞机指的雷达隐身,指的是对某些固定频率的雷达电波隐身。隐身技术即隐形技术,准确的术语应该是“低可探测技术”。即通过研究利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征。由于隐身武器的设计通常是针对厘米波段雷达的,因此将雷达的工作波段向米波段和毫米波段甚至红外波段和激光波段扩展,都将具有一定的反隐形能力,所以说从理论上讲隐身飞机是可以被雷达发现的。当今世界的反隐形雷达主要包括无源雷达(外辐射源雷达)和有源雷达这两类。

无源雷达又称外辐射源雷达,被动探测雷达就是自身不辐射电磁信号,而是借助外部信号源也就是隐形机本身散发的信号源进行探测。无源雷达外辐射源信号有两类和三种,即探测目标如飞机和导弹自身携带的雷达、通信、导航、应答机等辐射源;另一类是自由空间己有的、长期使用的电波辐射源,如电视、调频广播等,后者又包含已方的辐射源,也包含敌方非合作式的辐射源。被动探测雷达的基本原理类似于多普勒雷达的原理,因为现在的空间中遍布各种电磁波,当隐身飞机从电磁波中穿过时,就会对频率造成干扰,被动探测雷达接收机接受到这些被干扰的电磁波,再利用多普勒效应经过计算机计算就能找出隐身非机动的行踪。被动探测雷达由于不发射电磁波,所以雷达本身不易被敌方侦察系统发现,生存能力较强。此外,被动雷达不需要高功率发射机、收发开关等相关电子设备,因此被动探测雷达的成本费用很低。捷克产的“维拉”-E就是此类型的雷达,“维拉”-E,美国先进的B-2隐形轰炸机在250公里开外便被“维拉”-E雷达一举擒获,从而奠定了该雷达在军事装备界的翘楚地位。中国曾希望购买一批“维拉”,但在2004年因美国的干预而流产。

雷达系统的一般规律是,波长越长探测距离越长,但是定位进度不高;波长越短,探测距离越短,定位精度高。所以早期的防空系统利用波长长的雷达进行预警,而利用波长短的雷达进行定位和引导导弹攻击。隐身武器的设计通常是针对厘米波段雷达,防止被雷达精确定位高度,以防被锁定击落。而现代先进的长波(米波)雷达一般用于战役级空中警戒和空战引导。该类雷达集中了微波雷达和长波雷达的部分优点,具有较大的作用距离和较高的定位精度,能够满足战役级对空警戒和引导要求。米波雷达属于长波雷达,它带有自己的发射机,主要用于长距离探测,对战机的威胁相对较小。对于隐形飞行器的探测是通过多批次连续开机扫描来完成的。但是由于其自身有辐射源,很容易被对方发现并实施有效打击。(上图为国产新型米波雷达)

为了弥补米级雷达容易被发现和摧毁的缺点,很多国家把突破口放到了相控阵体制雷达上。因为相控阵雷达发射功率大,探测距离远,所以即使被发现,敌人也很难突破层层防空网进行打击。相控阵雷达雷达一般采用UHF工作频段(即P波段),即分米波雷达,而这米级和分米级雷达波只要辐射功率足够强,就完全可以在F-22的机身等较大的部件上,如垂尾、平尾以及机翼前后缘上产生电谐振,从而形成较强的回波。而且F-22战机表面涂覆的吸波材料涂层对于分米波和米波来说,也是完全无效的。这便是P波段相控阵雷达雷达能够发现F-22A的主要工作原理。相控阵雷达雷达能够对特定空域进行快速扫描搜索,具备时间空间全方位无死角监控能力。(上图为相控阵雷达天线)

在科索沃战争中击落一架F-16战机和一架F-117A型“夜鹰”隐形战斗机的南联盟导弹连指挥官退役后,披露了当时是如何击落F-117A型“夜鹰”隐形战斗机的原因。为了防止哈姆反雷达导弹、电子探测系统和精确制导炸弹的袭击,他下令全部通讯使用传统的有线电话,绝不使动用手机或无线电台,必要时指挥部派通讯员步行或者乘车传令。避免了美军电子侦听系统确定他导弹连的具体位置确保了其导弹连的生存。同时南联盟情报机关向意大利空军基地附近派出了特工以收集战机起飞情报。各导弹连指挥官能够迅速获知飞机的参数,再计算出飞机飞到南斯拉夫大致的时间。因为美国人很相信F-117A的隐身性能,所以航线是不变的,在其必经之路设下埋伏,到这个时间点马上发射萨姆3,从而将其击落。可见利用科学的战略战术,隐身飞机一样无处遁形。(上图为F-117)

既然反隐身技术现在发展的越来越好,隐身技术有没有发展呢?一直以来,大部分战机采取的都是被动隐身,像F-117那样把外形做的很科幻,减少圆滑过渡,减少雷达反射面积;要不就是像B-2一样涂上一层“隐身衣”,吸收雷达波。这些方法都叫被动隐身技术,其实还有一种主动隐身技术。上一篇我们讲高超音速飞行器,讲到了一个“黑障”,也就是一层电离层把机体罩住,隔绝电磁波。雷达波也是电磁波,也可以被电离层隔绝,从而隐身。上图为法国的阵风战机,大家可以看它垂尾上红框画出来的就是主动隐身装置。而俄罗斯也宣称其隐身战机也配备有制造电离层的主动隐身装置。

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