隱形導彈

隱形導彈

所謂隱形導彈,是改變己方武器裝備等目標的各種可探測信息特徵,從而降低目標被對方探測系統發現概率的導彈。可分為:隱形遠程空空導彈,隱形巡航導彈,隱形紅外照明彈。

時代背景


隱形導彈
隱形導彈
21世紀的軍事對抗中保持優勢或避免被動,目前許多國家都在想方設法對大批現役和在研的兵器儘可能地採用隱形措施,真是從天到地、從地到水,隱形可謂無所不在。在太空戰兵器中,有隱形間諜衛星;在空中作戰兵器中,有隱形偵察機、隱形戰鬥機、隱形轟炸機、隱形運輸機和隱形直升機等;在陸戰隱形兵器中,有隱形坦克、隱形裝甲車、隱形地雷、隱形大炮;在海戰隱形兵器中,有隱形航空母艦、隱形驅逐艦、隱形巡洋艦、隱形快艇、隱形潛艇、隱形水雷、隱形魚雷等。而近期,尤其隱形導彈的發展格外引人注目。不難看出,未來的兵器世界將成為隱形的世界,隱形兵器正在成為21世紀的主戰兵器,並將對未來作戰產生重大影響。
在隱形兵器大家族中,隱形飛機是最早使用隱形技術的兵器之一,也是隱形技術使用最廣的兵器;而且,也是最早投入作戰使用的兵器,先後參加過巴拿馬、海灣戰爭、科索沃戰爭等行動。很快,隱形飛機成了世界各國航空兵進入21世紀的理想選擇,目前各種隱形飛機已像雨後春筍般在世界幾大洲面世,包括隱形偵察機、隱形戰鬥機、隱形攻擊機、隱形轟炸機、隱形運輸機、隱形直升機等等。這些飛機中,有的已經部署,有的已研製成功,有的正在醞釀,它們將在21世紀中競相爭雄,各展風采。
21世紀的戰爭十分引人注目,一些國家的軍艦、飛機、基地等,尚未發現來襲目標便可能已遭到殺身之禍;沒有告警,沒有防備,只有血與火,因為空中飛來的是無形殺手———隱形導彈。
隱形技術已廣泛運用於各種導彈,大有“無隱形不成導彈”之勢。從作戰性質來看,有空戰格鬥導彈、海戰反艦導彈、對地攻擊導彈等;從隱形導彈的作戰距離看,從幾十公里到幾千公里不等。

具體分類


隱形導彈
隱形導彈
隱形遠程空空導彈,由吸波複合材料構成其外層,可以吸收導彈的紅外線,不易被對手發現。導彈在飛機上掛載時,將置於機體內,進一步控制導彈的紅外特徵。作戰時,它可攻擊100公里遠的對方飛機。目前,美空軍還在發展一種近距空中格鬥用的隱形導彈,代號為AIM—9X,屬於“響尾蛇”空空導彈的最新發展。
隱形巡航導彈,在隱形巡航導彈方面,較為突出的是AGM-129,其翼面和方向舵等,均由複合材料構成,制導系統沒有用雷達高度表,而是用激光雷達,輻射面更小,輻射源較大的動力系統加裝了紅外控制系統、紅外冷卻裝置等。
隱形紅外照明彈,是指在夜間增加目標的紅外光,減少可見光,使己方夜戰人員通過紅外夜視系統看得更清和更准,而對方毫無察覺。據稱,美國人於20世紀80年代後期便開始這方面的研製工作,並很快獲得了成功。美國在海灣戰爭嘗到甜頭后,更加重視隱形照明彈的發展,現正向火炮發射、飛機發射等發展。照明彈滯空時間由二三分鐘向6分鐘方向努力,照明距離由100多米,向數千米發展。
火炮具有較強的殺傷力和較大破壞力,因此,它仍將是地面戰場上十分重要的火力武器。在這種情況下,許多國家十分重視隱形火炮製導的研製。美國等國已將隱形制導技術運用於21世紀火炮的設計上。據稱,從瑞典軍方所透露的情況來看,隱形火炮為降低自身的紅外輻射,將對輻射極強的傳統炮塔材料進行改革,改用不易輻射紅外的塑料等複合材料。尤其是,如果這種火炮一旦裝備上制導炮彈,將如虎添翼。
世界海軍不得不思考這樣一個問題:21世紀的海軍走向何方?有人稱,21世紀是海洋的世界,正因為如此,世界上許許多多國家都在大力發展隱形艦隻等海戰隱形殺傷兵器。隱形潛艇具有極強的隱蔽作戰能力、較大的自給力、較長的水下續航能力和較高的機動能力。因此,它仍將是人類用於21世紀極為重要的海戰兵器,有關國家對其隱形化極為重視。一些核大國更想盡辦法發展隱形制導技術,讓核潛艇在大海的深處呆得更隱蔽一些,作用發揮得更大一些。
目前,世界海軍正將隱形技術運用於各種武器上,包括隱形火炮、隱形魚雷和隱形水雷等,美、俄、英、法等國都十分重視隱形魚雷的研製。從發展情況來看,隱形魚雷的研製雖處於初級階段,但一些具有隱形功能的魚雷已在世界的太平洋、地中海、大西洋等地部署。在水雷方面,由於水雷可在海中長期封鎖航道,阻止敵艦行動,因此已成為廉價而有效的隱形殺手。

史上第一


世上第一種隱形導彈“風暴之影”,2002年3月01日,法國將開發新型巡航導彈“風暴之影”,並從2011年開始裝備法國海軍所有17艘新型多任務護衛艦。法國國防部先期計劃投入經費達7.85億歐元,試製250枚該導彈。
“風暴之影”被視為美國“戰斧”巡航導彈的替代品。“風暴之影”的突破能力和機動性更強。而且,“風暴之影”巡航導彈系統內大量採用人工智慧技術,可以自動識別目標,自行飛行200多公里。為避開雷達的探測,這種導彈還可以進行距地面不到100米的低空飛行。為避免打擊錯誤目標,造成不必要的損失,“風暴之影”巡航導彈採用了先進的制導方式,即運用景象匹配方式來取代數字地圖的地形匹配方式,這將使巡航導彈的攻擊精度進一步提高。這種導彈存儲了打擊目標的照片,依靠衛星系統,沿著預定軌道飛行,接近目標時,它會把打擊目標同存儲照片進行比較,如果圖像不一致,它就將中止打擊。新的制導方式還能夠適應地形起伏不太大的地域,並可使巡航導彈在制導過程中不再過多地依賴全球衛星定位系統。即使全球衛星定位系統受到干擾或收到虛假信息時,導彈仍具有足夠的精確度和可靠性。此外,景象匹配製導的運用,還能有效提高導彈的反應時間。空氣動力學家蘭•加伍德說:“風暴之影”巡航導彈是“世界上第一種隱形巡航導彈,也是世界上最聰明的巡航導彈”。

物理實質


隱形導彈
隱形導彈
隱藏形技術的物理實質。所謂隱形技術,是改變己方武器裝備等目標的各種可探測信息特徵,從而降低目標被對方探測系統發現概率的各種技術的統稱。利用各種偵察技術獲取的目標信息,其物理實質都可看成電磁波。根據工作波段,偵察技術可以分為雷達波偵察、紅外偵察、激光偵察等。雷達波偵察及激光偵察分別是從偵察發射雷達波和激光來實現的,通過分析由目標反射回來的雷達波或激光的特性,判斷目標的類型、距離、方位、速度等。因此這兩種偵察技術稱為有源偵察。而紅外偵察技術不需從偵察點發射紅外光波,而是直接接收由目標輻射出的紅外,進行偵察,因此這種偵察技術稱為無源偵察。相應地,隱形技術根據工作波段也可分為雷達波隱形、紅外隱形、激光隱形等。根據隱形的工作方式,隱形技術又可分為有源隱形和無源隱形。
雷達波隱形技術,雷達是迄今為止最為有效的遠程電子探測設備,它根據雷達目標對雷達波的散射能量來判定目標的存在並確定目標的位置。要實現雷達波隱形,其核心問題就是使目標的雷達回波無法被偵察雷達探測到,對這一核心問題,軍事上有個專門術語,即降低目標的雷達散射截面(RadarCrossSection,縮寫為RCS),所謂目標的雷達散射截面就是定量表徵目標散射強弱的物理量,目標的RCS越小,雷達接收能量越小,因而就越難對目標作出正確判斷。減少RCS通常有二種途徑:(1)材料技術;(2)外形技術。這兩種技術常常綜合運用。

材料技術


隱形導彈
隱形導彈
材料隱形技術,就是目標採用吸波材料或透波材料,使目標不反射或少反射雷達波,降低目標的RCS。雷達吸波材料是抑制目標鏡面反射最有效的方法,也是最先獲得實際應用的穩形技術手段,早在第二次世界大戰後期,德國潛艇的潛望鏡上就塗敷了吸收材料,這就是雷達隱身的初次嘗試。按其工作原理,材料技術可分為三類:一類是雷達波作用於材料時,材料產生電導損耗、高頻介質損耗和磁滯損耗等,使電磁能轉換為熱能而散發;二是雷達波能量分散到目標表面的各部分,減少雷達天線方向上散射的電磁能;三是使雷達波在材料上、下兩表面的反射波迭加發生干涉,相互抵消。吸波材料一般採用鉛鐵金屬粉、不鏽鋼纖維、石墨粉、鐵氧體等具有特殊電磁性能的吸波劑物質來製作。
吸波材料按其使用方法可分為塗料型和結構型。目前廣泛使用的塗料型鐵氧體吸波材料就是在氧化鐵類陶瓷材料中加人少量的鋰、鎳等過渡金屬,可使反射回波降低20~30db,但它存在影響飛行器的氣動性能、容易脫落、吸收頻帶窄等缺點。結構型複合材料將吸波材料與非金屬基複合材料結合起來,使之既具有良好的吸波性能,又具有複合材料重量輕、強度高的優點,可用來製造機身機翼等結構部件。
透波材料是對雷達波“透明"的材料,它對雷達波的反射性能與空氣接近,人射的雷達波幾乎完全透射,從而減少目標的RCS,武器中無需金屬的部件,可使用透波材料。
外形技術,外形隱形技術的歷史沒有吸波材料那麼長,但它的發展卻十分迅速,應用十分廣泛,目前已成為隱形技術中最重要和最有效的技術途徑。所謂外形技術,就是合理地設計飛行器的外形,達到兩個目的:(1)降低目標的RCS;(2)使目標的回波偏離偵察雷達的視向。對飛行器而言,最重要的威脅方向通常是在鼻錐方向某一角度範圍內,因此多以減小頭部方向RCS為重點。由於外形技術與飛行器的氣動性能直接相關,有時會影響其飛行速度和機動性等,因此二者必須進行折中處理。例如:F-117A就是採用以外形技術為主、吸波材料為輔的隱形方案。其形狀是一個前後緣不平行的複雜多面體,飛機大部分表面都后傾,與垂直方向呈大於30°角,並採用大後掠角機翼和V形雙垂尾。這種奇特外形使F-117A在飛行過程中,雷達上下散射,產生時隱時現的微弱回波,雷達很難探測到這些信號,這就大大降低了F-117A的霄達散射截面RCS,提高了其隱形效果。在海灣戰爭中,F-117A隱形攻擊型戰鬥機,大約執行了1270架次空襲任務,摧毀了巴格達許多目標,而自己無一損傷。

激光隱形技術


隱形導彈
隱形導彈
70年代起,激光雷達的應用促進了激光隱形的研究。激光雷達與普通雷達工作原理相似,只是激光波長比微波短(通常在1.06μm和10.6μm這兩個波長),因此有更高的解析度和測距離的精度。因為沒有大型的發射、接收天線,易於自身隱蔽,又不怕電子干擾,對於目標的生存帶來了極大的威脅。激光隱形技術和雷達隱形技術相似,其中激光隱形塗料是激光隱形技術的重要組成部分,其主要指標就是盡量降低其反射率,這方面的研究工作剛剛起步。
紅外隱形技術與雷達探測不同,紅外探測是一種無源探測,是直接接收目標輻射的紅外波,或者說是探測目標與背景的紅外輻射差異。物理學研究表明,任何溫度高於絕對零度的物體都能發射紅外線,不同溫度的物體發射的紅外線波長和強度不同。
由斯特藩-玻爾茲曼定律以及發射率的定義,一個物體在全波長範圍內發射的總功率為在這個公式里,假設了發射率是與溫度、波長無關的量,是與物體等溫的黑體發射總功率,為斯-玻常數,T是溫度。為了減少目標的發射,達到隱身效果,降低溫度和發射率是顯而易見的。
具體的說,紅外隱形技術就是要求用多種技術手段,抑制目標本身產生的紅外輻射和製造假目標進行紅外干擾,所以紅外隱形技術同樣可以分為兩大類:(1)紅外無源隱形技術;(2)紅外有源干擾技術。
紅外無源隱形技術,主要是通過降低和改變目標的紅外輻射特徵即採用屏蔽和冷卻方法降低目標紅外輻射能量,使敵方探測器難以跟蹤。如目標敷以高溫隔熱材料,飛機遮擋高溫尾噴口,降低排氣溫度等就是基於降低溫度,達到隱形的目的。
紅外有源干擾,是有意識地利用紅外裝置發射紅外輻射,人為地施放干擾。在美國,紅外干擾技術發展很快,在戰鬥機上安裝了紅外干擾裝置,依賴從飛機上發射誘餌彈進行紅外干擾。一些慢速飛行的低空飛機則裝有紅外干擾器,使其能逼真地模擬飛機發動機噴管和尾焰的紅外輻射特徵,從而吸引紅外製導導彈。前蘇聯的紅外干擾技術也取得了很大的成就,已研製出紅外誘惑系統,能讀出敵方紅外感測器信號,對敵方進行欺騙和干擾。
由於物質對電磁波的吸收、反射、散射等特徵都隨電磁波的頻率不同而不同,又由於雷達、紅外探測方式不同,因而不同隱形波段對目標的電磁特性要求是不同的,甚至是矛盾的。從目前的技術水平來看,採用各種隱形技術,只能降低目標的被探測概率,還不能達到完全隱形。新的更好的隱形技術還有待於物理學工作者、工程技術人員和軍事科學家的進一步努力。