此前網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了一架特殊轟六的照片,它的大量部位均被黑色材質(zhì)覆蓋。飛機隱身設(shè)計的角度來看,這些部位恰好都是反射信號最為強烈的地方,因此它應(yīng)該是一架隱身技術(shù)的驗證飛機。

一:隱身需要多者兼顧,只靠吸波材料不能真正隱身

隱身設(shè)計的本質(zhì)在于自身信號特征的控制。一架飛機要隱身,優(yōu)秀的外形設(shè)計是不可缺少的基礎(chǔ)。只有當(dāng)它能確保多數(shù)照射到本機上的雷達(dá)波,會被反射到對方雷達(dá)接收機所接收不到信號的方向;并且自身在結(jié)構(gòu)外形上,不會形成特別強的反射特征時;吸波材料才能發(fā)揮出用武之地,進一步將反射信號衰減削弱。在這兩個基礎(chǔ)上,還要進一步兼顧飛機雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)等設(shè)備既能正常工作,又能盡量少的暴露信號,才能實現(xiàn)較為完善的電磁隱身。

圖:F117是第一代隱身飛機,由于當(dāng)時計算能力無法支持曲面的信號反射特性計算,因此被設(shè)計成多面體外形。它用金屬網(wǎng)屏蔽了進氣道入口,損失較大進氣效率和發(fā)動機推力的同時,是所有飛機中進氣道信號控制最強的型號——不過超音速飛機不能用這個設(shè)計

圖:B1B,這個項目的上馬其實是當(dāng)時美國總統(tǒng)照顧軍工集團利益和就業(yè)穩(wěn)定的吃飯工程,空軍并不喜歡

從這個角度來說,轟六平臺進行如同題圖中的隱身化修改,確實能在一定程度上減弱自身能被對手探測到的信號特征,但是要變成真正的隱身飛機卻是做不到的。美國的B1B戰(zhàn)略轟炸機、超級大黃蜂戰(zhàn)斗機也是如此,它們在傳統(tǒng)的不隱身飛機基礎(chǔ)上,引入了部分隱身設(shè)計,但和真正的隱身飛機相比有著本質(zhì)性的差別。美國空軍對B1B評價很低的原因之一,就是打弱國它不如B52省錢省心,打強國和傳統(tǒng)飛機又沒有明顯差距,根本不能與B2這樣的真正隱身飛機相提并論。

二:吸波材料有很多限制,并非任意情況下都有高的吸收效率

吸波材料幫助飛機隱身的原理有兩個。首先是它與照射過來的雷達(dá)波之間具備匹配性,這些電磁波會盡可能的照射到材料的內(nèi)部,而不是在涂料表面就被大量反射掉。其次是它必須具備衰減性,照射進涂料的電磁波會非常迅速、而且?guī)缀跏侨糠至康?,都被從電磁能轉(zhuǎn)換成熱能,從而徹底衰減掉。

圖:轟六進氣道和機身之間的附面層隔道,以及進氣道內(nèi)部的直通管狀結(jié)構(gòu),都會使雷達(dá)波形成特別嚴(yán)重的反射特征,因此在驗證機上被重點安排了吸波材料。但是由于本身的角度問題,雷達(dá)波入射進氣道以后,和進氣道內(nèi)壁的夾角非常小,也很難形成多次反射衰減,因此總的效果不會太理想。

理想的吸波材料,要能滿足以下幾個要求。除了反射效應(yīng)要小,吸收率要高以外,能吸收的電磁波頻帶要寬。不然就會出現(xiàn)同一架飛機在這臺雷達(dá)下隱身效果很好,另一臺工作波長不同的雷達(dá)下卻無法隱身的情況了。其次它的工作角度要大,能吸收各個方向上照射過來的電磁波。

圖:隱身涂層破損,F(xiàn)22不那么光鮮亮麗的一面。由于設(shè)計年代較早,F(xiàn)22的吸波材料仍然是涂料形式。對于非常強調(diào)高速飛行的F22,氣流的沖刷效應(yīng)對涂料的破損剝離特別厲害;而在F35上,吸波材料就被換成了類似于塑料薄膜的形式,維護性比原來有大幅度的進步。這些問題必須依靠大量的飛行來暴露、并驗證改進工作,并不能完全在地面完成。

一旦在轟六平臺上徹底摸透了涂料本身在飛機上的實際表現(xiàn),在下一代轟炸機開發(fā)時,在協(xié)調(diào)機身外形、表面結(jié)構(gòu)之間與涂料的匹配問題時,可以極大的減少設(shè)計難度和各種麻煩風(fēng)險。尤其是隱身飛機研制的精力重點,在設(shè)計上其實最多也就占了三成,另外七成都要花在合理、科學(xué)、具備明確工程指導(dǎo)意義的測試過程里。只有把現(xiàn)在轟六平臺隱身改進的測試工作做好了做透了,在開發(fā)下一代轟炸機時,測試工作才能少走彎路,直奔大道。

而且它必須足夠的輕巧,要知道一架飛機表面積很大;如果吸波材料的密度很高,而且要涂很厚一層才有效果,那對飛機的增重將會給飛行性能帶來巨大的損失。最后一點則是涂料必須要有很好的耐受力,能耐雨水紫外線,能耐受高溫,尤其是能耐受高速飛行時的空氣沖刷。

然而即使是以美國的隱身技術(shù)水平,也很難同時兼顧這些方面,并且獲得都很滿意的效果。比如在滿足反射小,吸收高,而且對更多波長都有效的要求方面,單一材質(zhì)的涂料是做不到的,必須采用多層復(fù)合設(shè)計。這就要帶來成本工藝的提升,以及重量和維護難度的增加。

圖:B2的進氣道設(shè)計極其巧妙。它將進氣道放在上機翼上表面,下方的地面雷達(dá)波根本照射不到進氣道這個強反射源;而進氣道本身通過下陷的S型設(shè)計,又將正面的來波反射衰減到最低。在除了隱身的效果以外,它通過吸氣、噴氣,極大的強化了機翼上表面的空氣流動速度,實現(xiàn)了極強的升力增加效果,讓飛機載重量和航程都改善非常大。如果不出意外,這一設(shè)計也會被我國下一代隱身轟炸機所吸取。

尤其是在角度問題上,按目前公認(rèn)的規(guī)律來說,一旦雷達(dá)波照射到涂料表面的角度,形成了一個等于、小于30度的銳角;那么涂料本身基本就起不到什么吸收作用,而只是直接反射了。這也是為什么隱身飛機的進氣道一定要做成非常曲折的形狀,就是為了讓涂料能以合適的角度面對雷達(dá)波,并且通過至少六次以上的反射將它衰減殆盡。

三:轟六的隱身化改進,為下一代隱身轟炸機驗證技術(shù)的意義更大

隱身是個極其考究細(xì)節(jié)和耐心的工程,測試和修正繁復(fù)無比。其次是現(xiàn)代軍用飛機的航電和機載設(shè)備特別復(fù)雜,尤其在未來承擔(dān)著穿透敵方防空體系,對地面和海上目標(biāo)進行精確打擊的戰(zhàn)略轟炸機。而這兩個方面又恰恰不是彼此互相獨立的。

圖:殲20的隱身設(shè)計也是一步一步復(fù)雜化、全面化的。比如2016號機上,DSI進氣道的鼓包就變成了灰白色的透波材料,這意味著內(nèi)部又搭載了新的電子作戰(zhàn)設(shè)備。而進氣道涉及到空腔效應(yīng)強反射等問題,是戰(zhàn)斗機正面隱身設(shè)計中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。如果沒有2001號等前面機型做基礎(chǔ),就直接做2016這樣的產(chǎn)品出來測試,會使整個隱身試飛測試難度會急劇加大,排查問題修改設(shè)計的效率會降低的非常厲害,很多問題甚至是無法解決的。

隱身設(shè)計的本質(zhì)在于自身信號特征的控制,外形和涂料是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)但并不是全部,一樣也受到航電系統(tǒng)和機載設(shè)備的影響:比如需要接收和發(fā)射大量信號的電子戰(zhàn)設(shè)備,應(yīng)該以何種方式工作,布置在飛機哪里才是最佳選擇?即使是殲20這樣的原生隱身飛機,這種匹配工作也都是要到了試飛進行到相當(dāng)程度,摸清了基本設(shè)計的優(yōu)劣和特性以后,才具備全面展開的基礎(chǔ)。

圖:僅以目前的隱身設(shè)計理論來看,對于不講求飛行機動性的戰(zhàn)略轟炸機,B2的布局應(yīng)該是最佳的選擇。但如果非要另擇一途,類似英國“火神”轟炸機這種,保留有獨立機身和垂尾的無尾大三角翼布局,也具備進一步發(fā)展成隱身飛機的較好潛力;當(dāng)然在具體的外形上,肯定不能再保留火神的基本設(shè)計。雖然性能上不及B2的純飛翼布局方向,但在飛行控制系統(tǒng)的開發(fā)難度上,又要容易不少。

轟六平臺的隱身化——或者更準(zhǔn)確說是信號特征低可探測化,雖然對于轟六家族本身并沒有太大的實戰(zhàn)性能改進價值,但是對于下一代隱身戰(zhàn)略轟炸機來說,卻是極其寶貴的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。目前在轟六的平臺上,提前對一些反射信號特別強烈的區(qū)域,比如進氣道和附面層隔道、機翼平尾前緣、機翼機身連接處、艙門等最強的雷達(dá)信號反射區(qū)域,以及不連續(xù)面的交界處進行隱身化處理,無疑是掌握涂料本身特性的好辦法。

圖:圖160戰(zhàn)略轟炸機,如果它不是在對方防空區(qū)外投擲遠(yuǎn)程武器,而是試圖穿透防空體系的話,會死的非常慘。無論是F111還是B1系列,又或者是圖22M3與圖160,現(xiàn)在都已經(jīng)不是它們的時代了。在能夠攔截彈道導(dǎo)彈的現(xiàn)代先進防空系統(tǒng)面前,它們與轟六平臺沒有本質(zhì)區(qū)別,要么“遠(yuǎn)遠(yuǎn)的打槍、進村的不要”,要么死。

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