书城童书无处不在的物理(人生解密)
10564100000052

第52章 隐形飞机如何“看不见”

隐身——我们似乎并不感到陌生,在很多神话和传说中,人类都流露了自己隐身的梦想。很早以前人们一直都在想把自己隐藏起来,让敌人暴露在自己的目光下。随着科学技术的发展,虽然“隐身草”、“土遁术”的神话不可能成为现实,但潜水技术、伪装技术、隐形技术等在军事上的运用,的确大大降低了被作战对方发现的概率,隐形飞机就是其中的典型代表。

出现得最早的隐身——迷彩是一种光学隐身。在视觉上我们很难分清原来的形状,如飞机背上涂迷彩的草绿色,很容易跟草地的颜色混淆;而机腹涂成天蓝色,跟天空的颜色一致,这样无论它在地上还是天上,都很难被看清楚。

迷彩的确可以迷惑敌人的眼睛,但是雷达一出现,它就失去了作用。雷达发射的电磁波像水纹一样遇到障碍物会被反射,反射回来的电磁波会在接收仪器上显示为一个光点,称为雷达反射截面,战场上可以根据雷达反射截面的大小来发现并推测目标大小。B2隐形轰炸机就是通过缩小自己的雷达反射截面来实现隐身的。它的雷达反射截面是目前世界上各种飞机里最小的,大概只有0.01平方米,相当于一只水鸟的雷达反射截面,这是很惊人的。就是说,当B2从头顶飞过,监视雷达的人在雷达的接收仪器上看到了光点,会认为它是一只鸟,而且远距离时可能什么都没看见。要缩小雷达反射截面,就要设计多棱折面的外形。如第一代隐形飞机F117就是最好的例子。它有一个奇怪的外形——多棱折面。当雷达波到达折面后,会向其他方向反射。利用折面的设计,实现对雷达波的反射,达到隐形的目的。

第二代隐形飞机,比如B2,它就不采用这种方式,整个机体是由曲面组成的。为了减少雷达波的反射,B2上面涂了一种能够产生等离子体的涂料。在飞行中,该涂料使周围的空气电离,形成一层带电薄膜(物理上把这层膜叫等离子体鞘)蒙在飞机的周围,使射来的雷达波被散射或者被吸收。由于此涂料是靠它的辐射来产生电离,因而对人体有害,一般用在无人机上。这是一种利用或者人为地制造等离子体的隐身技术。有人驾驶的B2上的人造等离子体是用高压、高温产生的。它的机翼前缘加有高电压,尾喷流里面加有负离子,因而它的机翼前缘到机翼后缘之间能产生几十万伏、甚至是上千万伏的电位差,使它机翼的表面气流电离,产生等离子体。

此时飞机已经不是在空气里飞行,而是在等离子体里飞行。等离子体的密度和空气的密度是不一样的,它的升力、阻力都会发生很大变化,如果设计得好,它的机动性能可以有较大幅度的改善。

雷达技术的应用,使人类视觉大大延伸。为了与之抗衡,隐形技术也逐步发展,隐形的方法五花八门,但它们的原理基本上是相同的,即尽量用各种方法避开敌人的视线。

我们给大家介绍一下目前正在研制和开始装备的有代表性的战斗机AESA雷达。

机载雷达(AN/APG-77):人们常常问什么是第四代战斗机F-22令人印象最深的特性?它在什么领域具有最重要的技术突破?通常的回答是它的隐身和超音速巡航特性。但这些特性实际上在以前的战斗机F-117和SR-71上已经实现了,谈不上突破。业内人士和F-22飞行员们则普遍认为F-22最大的突破是它的航空电子系统实现了更高程度的综合,AESA雷达首次在战斗机上采用。它使飞机具有更为锐利的眼睛、更为丰富的作战功能。对战斗机目标的作用距离超过200千米,可以实现“先敌发现、先敌发射、先敌命中”。

雷达可以进行脉间变频、快速扫描,敌方很难检测和定位,同时还可以用时分的方法进行电子情报搜集、实施干扰、监视或通信。这些是以前战斗机雷达所无法实现的。

雷达采用AESA体制,它由美国诺·格公司(Northrop Grumman Corp)和雷神公司(Raytheon Systems Company)共同研制。该雷达将用于21世纪初在美国空军服役的F-22先进战术战斗机,目前F-22是世界最先进的战斗机。F-22能在多种危险环境下,以低可观测性、高机动性和高灵活性对超视距敌机进行攻击,也能进行近距格斗空战。1998年4月,诺·格公司已交付第一套APG-77雷达硬件和软件给波音飞机公司F-22航空电子综合实验室,对F-22的航空电子设备进行系统综合测试和鉴定试验。作为APG-77计划的工程发展(EMD)阶段的首批11部雷达已交付给诺·格公司马里兰州测试实验室进行系统级综合与测试。全尺寸雷达自1999年开始生产,预计到2004年11月具备初步作战能力(IOC),2005年开始服役。AN/APG-77雷达是一部典型的多功能和多工作方式的雷达,其主要的功能有·远距搜索·远距提示区搜索·全向中距搜索(速度距离搜索·单目标和多目标跟踪·AMRAAM数传方式)向先进中距空空导弹发送制导修正指令·目标识别·群目标分离(入侵判断·气象探测)