隱身飛機如何隱身？

F-22飛機室內RCS測量設施。

B-21隱身轟炸機。

冷空氣被吸入B-2發動機進氣口下方的縫隙，與熱廢氣混合。

　　這種「元皮膚」使用一排排小型液態金屬裝置使物體無法被雷達發現。高飛　　隱身飛機能夠深入敵方領土深處，在敵人探測到並進行防禦之前發動打擊。隱身技術研發成本高昂且難度高，但一旦掌握，便會對敵方造成致命打擊。其作戰效能已在多場衝突中得到證實，包括第一次海灣戰爭、阿富汗戰爭、科索沃戰爭、對利比亞軍事干預等等。　　隱身技術的目的是使飛機不被敵方發現。與傳統飛機相比，隱身飛機由於能夠不被敵方雷達發現，躲避地對空和空對空武器系統的攻擊，從而獲得了更高的生存能力。隱身偵察機通過躲避探測，可以不間斷地監視目標。在作戰任務中，隱身作戰飛機能夠獲得突襲優勢，這是一種戰術優勢，使它們能夠選擇交戰時機。　　美國多種軍用飛機都採用了隱身技術，包括諾斯羅普·格魯門公司的B-2「幽靈」轟炸機、洛克希德·馬丁公司的F-22「猛禽」戰鬥機和F-35「閃電」Ⅱ戰鬥機。這些隱身飛機通過精心設計，充分考慮了其作戰、聲學、視覺、熱學和電磁特性，從而實現了低可觀測性。對抗雷達　　無線電探測和測距（雷達）是探測飛機的主要手段。隱身飛機採用多種技術對抗雷達，在飛機表面覆蓋雷達吸波材料是其中一種方法。B-2的表面構造包括一種特殊的碳石墨複合表面材料以及需要頻繁維護的油漆和黏附材料。爲了降低維護成本，諾斯羅普·格魯門公司開發了一種新型雷達吸波噴塗塗層，稱為交變高頻材料（AHFM），由機器人噴塗。　　隱身飛機具有專門設計的外形，旨在最大限度地減少雷達反射截面（RCS），並使入射的雷達無線電波偏離雷達接收器。能反射雷達波的金屬部件，包括發動機、武器裝備和起落架在設計時必須放在飛機內部。　　計算能力的進步使設計師能夠模擬和建模飛機的雷達信號，從而設計出低RCS的飛機。儘管最小化RCS會導致空氣動力學性能不理想，但計算機控制的電傳操縱系統的出現使得保持對飛機的控制成為可能。　　多基地雷達是由分置於不同基地的一部或多部發射機和一部或多部接收機（接收機與發射機的數量不必相等）組成的統一的雷達系統。多基地雷達的接收機位於多個位置，通過多地接收器不同反饋，確認隱身飛機的位置。這種方式旨在對抗隱身飛機的雷達誤導，理論上可以更有效地探測隱身飛機。對於此，減少不同方向雷達波的反射越發重要，B-2的光滑設計使得撞擊平坦頂部和底部表面的入射無線電波被反射回雷達源。飛機的表面採用連續曲率技術成形，以實現相同的目的。F-35的發動機進氣口被稱為無附面層隔道超聲速進氣（DSI），具有將發動機風扇隱藏在雷達之外的凸起部分，旨在最大限度地減少雷達反射。保持隱蔽　　隱身飛機利用好自然環境有助於保持隱蔽。這包括利用天氣模式、一天中的特殊時段、山脈峽谷等地形特徵來躲避偵察。掩蓋飛機的聲學特徵也很重要。亞聲速飛機噪聲的主要來源是發動機。在B-2上，4台渦扇發動機安裝在翼身內部，起到了降低噪聲的作用。　　缺乏先進傳感能力的敵人，最后的手段是目視探測。隱身飛機的設計旨在通過最小化飛機的尺寸和形狀來避免被目視探測。在地平線上低調飛行的飛機很難被發現。在飛機表面塗上深色、不反光的偽裝漆可以幫助它融入夜空。此外，可以通過調整作戰高度或採用技術手段來最大限度地減少凝結尾跡的視覺特徵。　　隱身飛機的設計目標是將熱信號降至最低。發動機廢氣是飛機的主要熱源，熱尋的武器上的紅外傳感器可以追蹤這些廢氣。在B-2上，沒有直接排放發動機的高温廢氣，而是先將發動機高温廢氣與較冷的環境空氣預混合，再從飛機后部的排氣口排出，以避開地面傳感器的探測。　　B-2被設計為亞聲速飛機，因為以超聲速飛行會產生音爆，並因氣動摩擦使飛機蒙皮升溫，從而增加其聲學和熱信號。能夠持續超聲速飛行的F-22依靠先進的表面塗料和前緣冷卻等特殊技術來減輕大氣摩擦升溫。　　通過將隱身飛機的航空電子設備產生的電磁能量限制在飛機內部，可以最大限度地減少隱身飛機的電磁特徵。無線電靜默是避免敵方探測外部傳輸的主要作戰策略。無源接收機接收戰術和導航信息，以保持作戰感知。如果需要主動傳輸或掃描，雷達脈衝範圍會根據目標進行限制，無線電和雷達則使用跳頻技術。　　隱身飛機還採用多種其他措施來避免被發現。威脅告警系統可以幫助躲避雷達探測，干擾裝置發出虛假的熱信號或電磁信號以掩蓋飛機特徵，誘餌可以讓隱身飛機擺脫雷達追蹤。　　隱身飛機可以由具備電子干擾和電子戰能力的電子支援飛機護航，電子支援飛機會搭載高速反輻射導彈或先進反輻射制導炸彈，電子支援飛機的機載干擾系統可以攔截、處理和干擾各種頻率，以阻止敵方通信和信號情報。反輻射導彈可以追蹤雷達信號並摧毀敵方的雷達。下一代隱身技術　　目前，美國的下一代隱身飛機面世的只有諾斯羅普·格魯門公司B-21「突襲者」隱身轟炸機。B-21的設計將使其能夠躲避多種雷達頻率的探測，包括特高頻（UHF）、甚高頻（VHF）和X波段。與其他隱身飛機一樣，它將被設計成最大限度地降低其視覺、熱和電磁特徵。它還將採用開放式系統架構，以便在新技術開發過程中進行集成。其隱身能力的細節仍未公開，但它將採用新的隱身技術來對抗敵方尖端防禦系統。　　至於是什麼樣的新隱身技術，筆者查閲了相關資料，發現了一些蛛絲馬跡。愛荷華州立大學的工程師們在2016年研發出一種柔性、可拉伸且可調節的「元皮膚」，它利用一排排小型液態金屬器件，使物體在雷達探測中隱身。　　這種「元皮膚」的名稱源於超材料，超材料是一種複合材料，具有自然界中不存在的特性，可以操控電磁波。通過拉伸和彎曲這種聚合物元皮膚，可以對其進行調節，以減少多種雷達頻率的反射。　　愛荷華州立大學的研究人員希望證明一個想法：電磁波，甚至是可見光中較短的波長可以通過柔性、可調諧的液態金屬技術進行抑制。於是他們設計出了一種嵌入硅膠片層內的一排排開口環諧振器。電諧振器中填充了鎵銦錫合金，這是一種室温下呈液態的金屬合金，其毒性低於汞等其他液態金屬。　　這些諧振器是一些外半徑為2.5毫米、厚度為半毫米的小環。它們之間有一個1毫米的間隙，本質上形成了一個小型彎曲的液態金屬線段。這些環構成電感器，間隙構成電容器。它們共同組成了一個諧振器，可以捕獲並抑制特定頻率的雷達波。拉伸超材料皮會改變內部液態金屬環的尺寸，從而改變器件抑制的頻率。測試表明，在8至10千兆赫的頻率範圍內，雷達波抑制率約為75%。當物體被超材料包裹時，雷達波在所有入射方向和反射角度都會　　受到抑制。　　據研究人員介紹，超材料蒙皮技術不同於傳統的隱身技術，傳統技術通常只減少后向散射，即反射回探測雷達的能量。雖然這需要先進的納米制造技術和適當的結構修改，但這項研究證明了頻率調諧和展寬的概念，以及利用蒙皮型超材料進行多向波抑制的可行性。顯然，這種超材料蒙皮適合作為下一代隱身飛機的表面材料。　　躲避探測的能力既能帶來戰術優勢，也能帶來戰略優勢。隱身飛機在不被發現的情況下部署，可以摧毀或削弱敵方防禦，以便其他部隊進一步發動攻擊。此外，敵人必須投入大量資源研發應對隱身威脅的對策，否則將面臨巨大的風險。隱身飛機技術帶來的競爭優勢將確保其在未來的可預見發展中依然具有重要意義。