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1、现代隐身技术，又称为低可探测技术，是一门在军事对抗中发展而来、主要服务于军事的综合性尖端学科，其作用是针对现代雷达、光学和声学等主要侦测手段，采取降低雷达散射截面（RCS）、光电对抗、视觉伪装、消音和机动规避等主被动措施，降低被对手发现和跟踪的概率，提高战场生存能力，并藉此获取不对称作战的优势。纵观隐身技术的发展历程，其技术驱动的特性十分明显，所谓“道高一尺，魔高一丈”，探测技术的每一次进步，对应的反侦测、隐身干扰手段也会随之升级换代。设想一下，丛林中浑身迷彩伪装潜伏的神枪手趁敌不察用消声枪械实施阻击，和具备低 RCS 特征的战斗机静默状态下利用敌机雷达信号被动定位悄然逼近发起导弹攻击，从战术
2、思想上来说二者并没有什么本质的不同，区别只在于隐蔽的手段和战斗的方式，一个是视觉伪装和消音，一个是雷达波低可探测性和无源侦测；一个是借助丛林掩护阻击，一个是利用隐身能力空战偷袭。比较相同的是，两个案例中实现隐身所采取的手段均与对应的探测技术紧密相关或属同等类型。本文侧重从主流隐身技术，特别是雷达隐身技术在军事航空领域的发展和应用来对其进行较为全面的分析介绍，相关的依据和结论也可参照用于其他领域。一、可见光隐身和声学隐身可见光领域视觉隐身和声学领域听觉隐身的方法是人类创造最早、适用最广、生命力也最持久的技术。严格来说可见光视觉隐身只是光学隐身技术的一个分支，现代红外隐身技术的重要性更为突出，本文
3、在后续章节中单独论述。潜伏隐蔽、伪装突袭等手段很早就被人类发明创造出来用于战争，从冷兵器时代发展到近代两次世界大战，基本沿袭的都是色彩、外形的视觉伪装和静音消噪这两种路线，从未真正超出声学和可见光的范畴。在这段漫长的时期里，隐身技术的种类和层次还远未达到构成独立学科体系的地步，在整个战争体系中的地位也完全属于配角，作为一种辅助手段被掩盖在各种战略战术和武器威力的光芒之下，声名不显。视觉隐身的典型案例是各国空军战机伪装色的演变。二战期间英国皇家空军从早期的醒目色调改为较为柔和的低可视度伪装色调，如在夜间轰炸机下表面涂上粗糙亚光的黑色 RDM2 漆，空军战机上表面采用绿色、黄褐色和土灰色搭配，下表
4、面天蓝色或浅灰白，海军战机选择深海灰色，其目的是达到从不同视角特别是主要威胁的上下方观察，能够形成与停放地和战场背景混淆掩盖，引发视觉判断模糊或形成错觉的隐身效果，如图1，类似的德、苏、美、日等各参战国战机也都有根据各自本土和外部主战场设计的伪装涂装方案，如图2。为了隐身，人们甚至还设计过用透明材料比如赛璐珞来作为机身蒙皮材料，以减小机身在空中目视可见投影的大小，后来因为反光强烈等各种原因效果不佳才放弃作罢。图 1、英国喷火式战斗机涂装图 2、德国 Bf 109G-6 型战斗机涂装二战后到冷战初期，很多国家空军曾短期放弃过伪装色，改为原装金属银色，原因一是为超音速减阻和去掉多余重量，二是据称这
5、样对核战辐射有一定防御效果，因此只在部分海军战斗机上还保留了深蓝和浅灰等色系的组合涂装。但美国自从 70 年代越战中面临北越空中威胁和战损越来越大以后，就再次恢复了战斗机伪装色涂装，基于越南亚热带丛林地貌的背景特征，在机身上部采用丛林绿、中部绿色褐色混杂，下部浅灰色，以降低视距内被发现的概率，这就是著名的“越战迷彩”。此举后来也带动了其他国家纷纷效仿，一直到现在美国空军都还在持续对低可视度涂装进行研究，以尽可能获取空战和对地攻击时的相对视觉隐身优势。值得一提的是，在较远的距离上，涂装亮度和对比度对视觉感知的影响远大于色彩上的差异，消除高亮度反光和过大的对比度、清除阴影区是低可视度涂装的一个重点
6、设计方向。虽然隐身战机利用低可探测性优势可以在中远距离上获得便利，但也不能排除一旦战场态势复杂化很可能会进入近距离视距作战模式，因此采用低可视度伪装涂装仍然是今后提高战机生存力的一项必要措施。目前美国战机主要伪装涂装已形成几种标准系列，如应用于空军战机的深灰/浅灰色系列组合“幽灵灰”色调，用于欧洲战场的灰/绿/浅绿“1 号方案”，用在海军的灰白涂装和陆战队的蓝灰/灰白涂装方案，以及陆军航空兵的橄榄绿/褐色涂装，见图 3 和 4。图3、F-22和F-15的空优涂装有一定相似性图 4、带不同“假想敌”迷彩涂装的美军战机听觉隐身主要体现在武器、舰艇和飞机等的消声处理措施上，例如用于枪械的消声器、潜艇
7、的发动机减震阀和表面消音瓦、航空发动机和螺旋桨降噪等等，目的也都是为了将听觉/声纳等探测手段效果降到最低实现己方隐蔽。一战时由于飞机速度慢，利用扩音器结构设计出来的声波定位器曾被与探照灯组合广泛用于要地防空警戒，有效距离可以达到十多公里以上，一直到二战期间都还有继续使用。由于声波定位器具备了一定的预警和定位能力，各国于是想方设法降低航空发动机和螺旋桨噪音，缩短飞机被探听发现的距离。图 5、一战、二战期间的声学预警雷达声音定位器消音技术对于枪械和潜艇等的意义不言而喻，对航空也同样具有重要价值。现代的军用航空领域，降低机身各部位因气动、振动等各种原因引发的噪音，特别是发动机和螺旋桨噪音始终是一项持
8、续性的研究课题，对于需要绝对隐蔽性的特种作战行动更是如此。2011 年美国特种部队乘坐经隐身和消音处理的直升机潜入巴基斯坦腹地击毙拉登的行动，过程中因为一架隐身直升机的意外坠毁使得这种神秘装备首次被公之于众。美国人的这次反恐行动震撼了世界，行动过程中不仅巴方雷达防空系统对这些飞机毫无察觉，而且因为消音效果显著，所过之地居民甚至都没有明显感觉。长期以来，人们对隐身手段的关注点一直集中在主流的雷达和红外探测技术领域，声学方面进展更多的是研究水面舰艇、潜艇等应对声纳探测的消音措施方面，对军用航空装备战场消音并未给予足够重视。例如武装直升机等有必要降噪的情况，设计时基本上不会将消除噪音与性能问题等放在
9、同一级别上去对待，降低到可接受的程度也就罢了，然而出乎很多人意料之外，在隐身技术上执牛耳的美国人原来一直也没真正撂下过对这门技术精益求精地投入和研发，在这方面又搞出了登峰造极的作品。这次事件也再一次证明传统隐身技术仍然具有强大的生命力，隐身技术作为一个体系化的学科，必须结合不同场景下的军事需要进行统筹研究和综合运用，存在的即是合理的，研究上不应有厚此薄彼的想法。神秘的隐身“黑鹰”MH-X 已初露端倪二、雷达和红外隐身1、红外探测技术和隐身措施红外线波长位于可见光和电磁波之间，从 0.751000m（分为近、中、远和极远红外四个子波段），除了具备在介质中传导和辐射、反射等基本特性外，还可对一些活
10、跃金属如硒产生光电导效应。在红外光照射下，这类金属的导电性会产生改变，利用这一特性可以把红外辐射强弱转化为流过金属导体的电信号大小变化，经放大后在屏幕上显示出来，或作为信号源用于目标分析。不同类型的物体对近红外线反射特性差别较大，可以据此在转换出的图像上进行区分识别。自然界的任何物体本身都会产生红外辐射，温度越高，波长越短，对于特定温度范围的物体其辐射的红外波长范围也是一定的，因此可以有针对性地选择合适的感应器进行探测。此外，大气中红外线传递有3个主要的传递“窗口”0.752.5m、35m 和 814m，分属于近、中、远红外波段，恰好也是各类导弹、发动机的主要热辐射波段，可以透过大气远距离传导
11、。军事上正是利用了红外线具有的这些特殊效应来实现红外探测，具体实现方式上分为主动和被动两类。上世纪 30 年代首部红外变像管装置诞生，制造红外探测装置变为现实。之后美、德等国二战期间将第一代的主动红外探测装置用在了战场上，通过自带的光源设备主动产生近红外辐射照射目标区域，然后接收目标返回的红外信号，转换为可视图像进行观察分析。例如德国研制的车载主动红外夜视仪可用于夜间无灯光条件下隐蔽行进，并通过这种手段避开同盟国的监视，秘密地把 V-2 导弹运送到前线。美国在太平洋岛屿战中，把一种略嫌笨重的主动式红外瞄准具装在了步兵枪械上，取得了夜战中对日军的优势。由于主动式红外探测器需要携带光源发生装置和电
12、池等，体积和重量较大，而且近红外波段受大气环境中云雾和烟尘干扰较严重，探测距离较短，适用性上受到较大限制，60 年代后其地位逐步被被动式红外探测器即热成像仪所取代。图 6、红外成像系统原理结构及成像原理1964 年，美国人研制出世界上第一部热成像仪，经过不断完善，并在 70 年代按照通用化、模块化、组件化思路优化生产后开始大规模装备陆、海、空三军。热成像仪可以通过检测物体自身辐射波长的不同，把温差以图像色彩和亮度的差异显示出来，不需要自身携带红外光源，实现了全天候被动式探测。借助温差分辨能力，使用热成像仪可以轻松识别伪装目标，包括隐藏在掩体后的目标，而且还可以结合目标局部温度的动态变化判断其发
13、动机或武器工作状态，尤其适合远距离观察人和装备等常温目标（热辐射波长在 814m，不易受大气环境中云雾和烟尘干扰，传导距离远）。第一代红外热像仪主要采用光机扫描等技术实现热点搜索扫描，效率和精度受到光学部件结构和机械旋转的限制。第二代热像仪则采用了红外 CCD 焦平面凝视技术，能够在几个平方厘米大小的阵面上集成上万个探测器件（例如 128X128、256X256 阵列），以类似人眼视觉的方式进行并发激励，不仅大大减少了活动部件，体积和重量大大减小，而且提高了搜索效率、分辨率和可靠性，探测距离可远达数十公里。图 7、美国 AIM-9 响尾蛇系列导弹（图中型号不全）二战后红外制导导弹和机载红外搜索
14、跟踪系统（IRST）的出现给隐身技术带来了新的挑战。50年代美国率先研制出了著名的响尾蛇导弹（AIM-9 系列），前苏联 1956 年推出了 K-5（北约代号 AA-1），后续各国都陆续研制了类似的近红外波段的空空弹，发展到今天已经历经了四到五代的演进。目前普遍采用了红外成像导引技术，如 AIM-9X、R-73、ASRAAM、IRIS-T、怪蛇-5 等，导引头敏感度和分辨能力大幅提高，性能和命中率得到极大提升。有数据显示现代空战中红外制导弹击落敌机的数量占到空空导弹击落总量的近 9 成，足见其对空军战机的巨大威胁。此外，上世纪 50 年代末 60 年代初，休斯公司研制的红外搜索跟踪系统（IRS
15、T）开始陆续安装在了F-101、F-102、F-106等机型上，探测距离超过 5 公里，与雷达信息结合可以有效解决对方电子干扰和箔条干扰迷惑等问题。后续又研制过几型 IRST 系统，如 AAA-4 等，装备在F-4和F-14等战机的部分型号上。现代的F-117、F-22 和F-35，俄罗斯米格-29、SU-27、T-50和欧亚各国主战战机也都配套开发有新的热成像搜索跟踪系统，并且 IRST 有效探测距离大大增加，基本都已达到或超过 7080 公里以上的水平，F-35 上装备的 EODAS 系统更是实现了 360 度全向搜索跟踪能力。图 8、三、四代战机上普遍安装了前视红外搜索跟踪系统由于红外探
16、测不受电子干扰和箔条丝等技术影响，一般只能采取大过载机动结合红外诱饵的方式对其进行干扰和摆脱。这种方法在对付早期采用位标法等方式搜索跟踪的红外制导弹有一定效果，但在对付后期采用热成像技术，尤其是采用了凝视焦平面阵列导引头，并具备质心分析、轨迹推测等能力的新型导弹时，就显得完全力不从心了。图 9、1974 年一架改装的 QF-4B 无人机在测试中被一枚响尾蛇导弹击毁面对红外搜索系统和红外制导导弹的威胁，必须研究降低战机主要气动热点、发动机和尾焰红外辐射的措施，通过降低自身热辐射水平和与环境温差，尽可能减少红外制导头有效探测距离，同时改进红外诱饵的信号逼真程度，增加导弹识别判断难度。降低本机辐射水平比较常见的解决措施包括采用尾翼或机身遮挡、增加循环冷却系统、增加冷空气混合、涂覆红外变频涂料、在燃料中混入具有降温效果的化合物等。特别
