漲姿勢隱身，是一種怎樣的飛行體驗？
作為現代飛行器發展的一個重要方向，超聲速飛行器憑藉其速度優勢及軍事應用價值，早已受到世界各國的重視。相比於傳統亞聲速飛行器，這種超聲速飛行器不僅飛得快，打得准，現在還學會一項新技能?——隱身！
今天推出的這篇重磅好文，將為大家詳細講述超聲速飛行器究竟為什麼要隱身，以及未來的超聲速飛行器隱身技術將有哪些發展趨勢。趕緊來一睹為快！??
1超聲速飛行器現在發展得怎麼樣？
二戰結束後，美蘇等國就已開始了對超聲速飛行器的研究，但由於戰略發展方向的偏重有所不同的原因，美蘇等國超聲速飛行器的研製與裝備現狀有著較大的差異。
此外，世界其他軍事大國也都有超聲速飛行器研製計劃，或者已裝備有超聲速飛行器。比如，法國獨立研製的中程超聲速空對地導彈ASMP-A，其飛行速度可達馬赫數3，射程可達600km；在寶石超聲速反艦導彈基礎上，俄印聯合研製的布拉莫斯超聲速反艦導彈，能夠實現從陸、海、艦、空多種平台發射，並能夠實現掠海突防，是一種性能先進的現代超聲速反艦導彈；歐洲MBDA公司2011年對外公布的英仙座超聲速巡航導彈項目，預計將於2030年左右問世。
2飛得快，打得准，為啥還要隱身？
隨著超聲速飛行器技術的發展與日益成熟，超聲速飛行器防禦技術早已受到了各國的重視。經過數十年的發展，世界主要軍事強國特別是美國，已逐步具備了對超聲速飛行器的攔截能力，甚至是對超低空突防超聲速巡航導彈的超視距攔截能力。
比如，美國的THAAD系統、愛國者系列地空導彈、標準系列艦空導彈，俄羅斯的S-400防空導彈系統等，均具有一定的對超聲速飛行器攔截能力。
據新華美通2015年6月17日報道，美國海軍陸上模擬艦發射了1枚雷錫恩公司的標準-6導彈，對一視距之外的超低空突防中程超聲速目標進行攔截，並成功擊中該模擬超視距威脅的目標。
針對現代以及未來防禦系統攔截威脅，如何繼續保持超聲速飛行器突防能力優勢，已成為各國在發展超聲速飛行器過程中共同關注的問題。而隱身技術作為一項重要的突防技術手段，已逐漸應用到超聲速飛航導彈以及超聲速飛機的研製之中，可以大大縮短防禦系統的預警時間，提升其攔截難度，降低其攔截概率。
相比於亞聲速飛行器，超聲速飛行器在受到雷達或者紅外探測器的探測時，其目標特徵信號以及被發現距離、被識別概率、被跟蹤穩定性等存在著不同程度的差異。由於飛行速度快，超聲速飛行器的雷達目標回波信號有著更為明顯的多普勒頻移。同時，較大的飛行速度和較強的機動性也會對探測系統對目標飛行軌跡的預測、穩定跟蹤產生不利影響。但從目前探測技術水平及發展趨勢來看，解決這些探測技術問題的難度並不太大，未來探測器必然能夠具備對非隱身超聲速飛行器足夠的探測、跟蹤能力。
標準-6作戰示意圖
此外，對於高空突防的超聲速飛行器，地面或艦載雷達對其視距較遠，最遠可達數百公里；由於飛行速度快，氣動加熱比較顯著，超聲速飛行器往往會有著比較明顯的紅外輻射特徵，很可能在較遠的距離被紅外探測器捕獲。因此，對於遠程超聲速飛行器，如果不採取隱身措施，在其突防過程中，很可能會受到嚴重的預警探測威脅，在足夠遠的距離被對方探測器發現，從而受到對方防禦系統的攔截威脅。
因此，現代以及未來用於實戰的超聲速飛行器除了足夠快的速度和足夠高的機動性外，很可能還需擁有足夠高的隱身性能。此外，當超聲速飛行器採取隱身措施時，還會使得防禦方的探測、攔截成本大大增加，從而取得更為豐厚的「效益」。總之，隱身技術應用於超聲速飛行器，不僅可以大幅提升飛行器自身突防效能，還能夠增加防禦方的防禦難度和成本，具有很高的軍事應用價值。
3未來超聲速飛行器隱身技術趨勢有哪些？
隨著超聲速飛行器的發展及其對隱身技術需求的提出，超聲速飛行器隱身技術已成為隱身技術發展的一大重要方向。近年來，國外雖然已開展了超聲速飛行器隱身技術的研究，並取得了一定的研究成果，但仍然存在著很多問題有待解決。根據超聲速飛行器本身特點、隱身技術體系以及隱身設計需求，可應用於未來超聲速飛行器的隱身技術很可能會包含以下幾個方向。
隱身外形技術
隱身外形技術在很大程度上決定了超聲速飛行器的隱身性能。隱身外形設計的難點主要在於解決與氣動、結構、動力等之間的矛盾，需要予以必要的取捨並進行必要的綜合優化設計。
對於超聲速飛行器乃至高超聲速飛行器，簡潔、流暢的氣動外形設計，機翼以及彈翼的大後掠角設計，翼身融合、邊條翼布局設計，為減小氣動阻力而採取的尖劈或者尖錐外形設計等，剛好與隱身外形設計「不謀而合」，而隱身外形技術中合理的非圓截面設計也並不會對氣動性能產生嚴重的不利影響。因此，在超聲速飛行器上應用隱身外形技術是存在很大可行性的，並有取得優異隱身性能的潛能。
SR-72外形
但需要指出的是，超聲速飛行器的進氣道設計將會是氣動設計與隱身外形設計過程中需要重點解決的一大難題。超聲速飛行器一般多採用外露式進氣道，以保證足夠的進氣效率，而外露式進氣道往往會在前向產生很強的散射波峰，必須要對其採取隱身設計。但由於超聲速飛行器的流場特徵以及較為苛刻的推力要求，採用隱身外形設計中的埋入式進氣道或者S型進氣道的技術難度較大，因此，超聲速隱身進氣道設計很可能將會是超聲速飛行器隱身外形設計技術中的一個重要研究方向。
耐高溫吸波材料與吸波結構技術
吸波材料和吸波結構是隱身設計技術中的另一種重要技術手段，常常是在隱身外形設計的基礎上進一步降低RCS散射強度的必要措施，也是對一些強散射源的必要控制手段。
由於超聲速飛行器的表面溫度很高，甚至可達到600℃以上，且氣動載荷相對較大，因此除了要求吸波材料與吸波結構必須具備良好的吸波性能之外，還需擁有足夠的耐高溫性能和力學性能，以保證不被高溫氣體燒蝕，以及在高溫條件下良好的吸波性能。
應用陶瓷基耐高溫吸波材料的F-35尾噴管
國外對耐高溫吸波材料與吸波結構的研究起步較早，發展較為成熟，已在多型飛機和導彈上進行了應用，且RCS減縮效果良好。比如美國研製的隱身/防熱/承載一體化功能的陶瓷基雷達吸波材料，在8GHz～18GHz頻段內材料反射率可達-10dB，並可耐受1000℃高溫。
耐高溫隱身天線罩技術
無論是對於亞聲速還是超聲速飛行器，雷達艙都是一個十分重要的散射源，很可能會對飛行器的前向RCS產生十分顯著的影響。一方面，由於雷達天線收發電磁波的需求，要求天線罩必須具有良好的透波性能；另一方面，為避免防禦方雷達發射的電磁波透過天線罩進入雷達艙，產生明顯的後向回波散射，要求天線罩能夠儘可能地屏蔽或者吸收電磁波。
某頻率選擇表面
目前國外相對比較成熟的一項先進隱身天線罩技術是在天線罩結構中應用頻率選擇表面，比如F-22戰鬥機的雷達天線罩等。頻率選擇表面是具有空間濾波特性的新型功能薄膜材料，在雷達工作頻帶內高效透過雷達波，實現雷達的正常探測、制導功能；在工作頻帶外反射雷達波，利用雷達頭罩的外形特徵將雷達波偏離主要威脅方向，實現雷達艙帶外隱身。
另外一種實現天線罩隱身的技術途徑是可控天線罩技術，即通過一定的控制手段，使得天線罩能夠在透波狀態和屏蔽或吸收電磁波狀態之間自由轉換，從而實現在雷達不工作情況下的雷達艙隱身。
等離子體隱身技術
研究發現，等離子體具有良好的吸收和偏轉電磁波的性能，可以大幅降低電磁波的後向散射，即大幅降低目標RCS。因此，可以利用等離子體發生器，在超聲速飛行器主要雷達散射源部位產生等離子體，實現RCS的大幅減縮。
等離子體發生器產生的等離子體可以很容易地實現控制，而且可以比較方便地根據實際需求對某些重要散射源RCS進行減縮。但使用等離子體發生器所帶來的重量、體積增加問題，目前還是比較難以接受的，這也是現階段各國在等離子體應用技術研究過程中重點解決的問題。
目前俄羅斯在等離子體隱身技術方面的研究處於相對領先的地位，並已成功的在其戰鬥機上進行了驗證，並取得了很好的RCS減縮效果。
超材料隱身技術
超材料是通過遠小于波長的電磁諧振單元構成具有任意等效電磁參數的人工材料或結構。超材料的電磁屬性可以通過改變基本電磁諧振單元靈活地控制，即可以通過人工設計來決定超材料的電磁特性，具有很多常規隱身材料與結構所無法擁有的性能。
非鏡面反射超材料表面示意圖
超材料隱身技術的研究最先於本世紀初由美國DARPA局啟動，經過十多年的發展，已取得了一定的研究成果，並已初步應用到了現代作戰飛行器上。作為一項新興的且有著巨大發展潛力的隱身技術，超材料技術逐漸受到了各國的重視，其優異的電磁性能可以很好地滿足未來作戰飛行器隱身設計要求。
紅外隱身技術
由於自身氣動熱現象比較明顯，發動機尾焰溫度較高，特別是採取高空突防時，紅外背景相對比較乾淨，超聲速飛行器很可能會受到來自天基或者空基紅外探測器的嚴重探測威脅。如果不對超聲速飛行器的紅外輻射特徵進行控制，那麼很可能會使其在較遠的距離被紅外探測器發現，從而使得雷達隱身設計失去其意義。
超聲速飛行器紅外隱身的實現技術途徑有很多種，比如紅外隱身材料技術、紅外隱身外形技術等。由於超聲速飛行器在突防過程中，面臨的主要紅外探測威脅是前向和上方，也有可能在側向，因此，在超聲速飛行器的紅外隱身設計過程中，可以對發動機尾噴管進行適當的遮擋，以降低噴管對前向及側向紅外輻射強度的影響。
低輻射噴管示意圖和實物圖
綜上所述，超聲速飛行器技術在近些年早已受到各國的重視，取得了迅速發展，形成實戰能力，且性能更為先進的超聲速飛行器也正在研製之中。同時，超聲速飛行器防禦技術的研究也已受到世界主要軍事強國的重視，並逐漸對超聲速飛行器具備了一定的攔截能力，在未來戰場環境下超聲速飛行器必然會受到更為嚴峻的預警探測以及攔截威脅。因此未來超聲速飛行器很可能需要根據實際需求採取一定的隱身措施，以保證並提高其突防能力。
由於超聲速飛行器在飛行參數、飛行環境等方面與亞聲速飛行器有著比較明顯的差異，超聲速飛行器隱身技術與傳統隱身技術有著比較明顯的差異。雖然適用於未來超聲速飛行器隱身技術的研究起步較晚，取得的研究成果並不多，並不能滿足現在及未來超聲速飛行器隱身設計需求，但從目前多方面的技術手段以及超聲速飛行器發展現狀來看，超聲速飛行器隱身技術的實現與廣泛應用並不是不可能的，採取隱身技術也必然會是未來超聲速飛行器發展的一個重要趨勢。
本文轉載自「戰術導彈技術」微信公眾號
《戰術導彈技術》由中國航天科工集團公司主管，中國航天科工飛航技術研究院主辦，北京海鷹科技情報研究所承辦，是為導彈的研究、設計、製造、試驗、使用等服務的學術期刊。刊物創刊於1980年、雙月刊、是「中文核心期刊」，國內外公開發行。刊物主要刊登導彈和導彈武器系統總體技術，任務規劃技術，推進技術，制導、導航與控制技術等方面的學術論文。
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