教学材料《车辆》-第6章

隐身技术是一种研究如何减小目标的可探测性，使目标不易被探测器发现的技术。任何武器装备，在一定的光照下，都会“原形毕露”，在运动和使用过程中，会发出热、声、光或电磁波等表明其特征的信号。为此，在武器系统研制过程中应设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击，从而提高武器系统的生存能力和作战效率。隐身技术的本质:分析设计对象的目标特征信号并加以控制，降低或改变目标的特征信号，使之相对敌方的侦察系统成为难以探测目标；目标的特征信号是一个广泛的概念，包括视觉、听觉、红外、无线电等等，因此也就有针对各种不同探测手段的隐身技术。当前的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。隐身技术的主要技术领域(1)特征信号分析分析目标的可探测性特征，包括无线电、红外、光学、声学等，考查其在各种条件下的可观测水平，为设计过程提供评估和优化的基础。6.1隐身技术概述下一页返回(2)低可探测技术即目标特征信号控制技术，针对与武器系统面临的威胁环境来有效地控制自身的目标特征信号，使被敌方探测到的概率降到很低水平。目标特征信号控制技术的核心是降低雷达散射截面(RCS)。其技术途径主要包括外形技术、雷达吸波材料技术(RAM技术)和等离子吸收衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换为热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的技术；等离子体技术是一种近几年才开始发展的新兴隐身手段，它是通过一些技术途径在飞行器表面形成等离子体包层，利用等离子体对雷达波的吸收、耗损作用来达到减小突防武器系统的目的。6.1.1低RCS外形技术外形技术是实现武器系统高性能隐身的最直接有效的手段。如导弹弹头低RCS设计时，相同投影面积的光卵形、拱形及球形弹头的前视后向RCS相差高达200dB以上，而在对飞行器侧面进行低RCS外形设计时，外形技术更是其他技术无法匹比的。6.1隐身技术概述上一页下一页返回外形技术的应用原则是，在保证导弹总体技术要求的前提下，将目标强散射中心转化为次散射中心，或将强散射中心移出受雷达威胁的主要方位区域。多棱面外形和融合外形技术是低RCS外形技术的两个重要方面。前者是将弹体设计成多棱面体，使得整个弹体沿弹身周向只呈现出几个有限的窄散射峰值，而在其他宽方位角内的RCS则很小。6.1.2RAM技术RAM的研制和应用极大地推动隐身事业的发展，RAM技术作为雷达隐身措施的重要技术之一，按其功能可分为结构型和涂覆型。结构型RAM通常是将吸收剂分散在特种纤维(如玻璃纤维、石英纤维等)增强的结构材料中所形成的结构复合材料，其典型特点是既能承载同时又可减小目标RCS；而涂覆型RAM是将吸收剂与钻结剂混合后涂覆于目标表面形成吸波涂层。涂覆型RAM以其涂覆方便灵活、可调节、吸收性能好等优点而受到世界许多国家的重视，几乎所有隐身武器系统上都使用了涂覆型RAM。6.1隐身技术概述上一页下一页返回随着未来战场的日趋恶劣和隐身技术研究的不断深化拓广。现在RAM需要从其吸波性能、带宽特性、质量、环境适应性等方面进行改进，新的RAM、新的吸波机理的研制与开发日益受到世界各国的高度重视，纳米材料、手性材料、智能材料、多频谱RAM等新型RAM的研究已在世界范围内得到展开，并已初见成效。纳米材料是指材料组分的特征尺寸处于纳米量级((1～100nm)的材料，结构独特使其具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应，从而呈现出奇特的电磁、光热以及化学等特性，已受到美、德、日等国的高度重视。目前被称作“‘超黑色”纳米材料的雷达吸收波率高达99%。法国最近研制成一种宽频微波吸收涂层，其厚度约为8nm,磁导率的实部与虚部在0.1～18GHz频率范围内均大于6，与钻结剂复合而成的RAM的电阻率大于5Ω·cm，在50MHz～50Hz频率范围内吸波性能较好。6.1隐身技术概述上一页下一页返回手性是指物体与其镜像不存在几何对称性，而且不能使用任何方法使物体与镜像相重合。目前的研究表明，手性材料能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。与其他RAM相比，手性材料具有两个优势:一是调整手性参数比调节介电常数和磁导率更容易，绝大多数RAM的介电常数和磁导率很难满足宽频带的低反射要求；二是手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小，易于拓宽频带。手性材料在实际应用中主要可分为本征手性材料和结构手性材料，前者自身的几何形状(如螺旋线等)就使其成为手性物体，后者是通过其各向异性的不同部分与其他部分形成一定角度关系而产生手性行为使其成为手性材料。由于手性材料的研究尚处于初始阶段，还有很多技术难点有待于突破，因此目前还不能用于实际中。智能RAM是一种同时具备感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号做出最佳响应功能的材料系统/结构。目前这种新兴的RAM已在隐身飞行器设计中得到越来越广泛的应用。6.1隐身技术概述上一页下一页返回同时，它根据外界环境变化调节自身结构和性能，并对环境做出最佳响应的特点，也为RAM的设计提供了一种全新的思路它将使“智能”隐身目标的实现成为可能6.1.3等离子体技术等离子体技术作为一种目标雷达特征信号控制的新兴技术，其核心是等离子体的生成与适度应用。所谓等离子体就是气体在某种外在因素(如高超音速飞行器的激波；核爆炸、喷气式飞机的射流；放射性同位索的射线等)的激发下，电离生成密度近似相等的自由电子、正离子和少量负离子而形成的第四态物质。理论研究和实验结果表明，等离子体对雷达波具有十分显著的吸收、耗散效果，受到隐身武器设计师们的极大关注。6.1.4红外特征信号控制技术红外隐身技术是隐身技术的重要内容之一。随着红外探测技术，尤其是红外成像技术的飞速发展，使得各种具有高探测精度、6.1隐身技术概述上一页下一页返回高分辨率的红外探测和遥感设备不断涌现出来，常规的红外对抗措施越来越不能满足现代战争的需要，寻求发展新的先进有效的红外隐身技术已成为提高作战武器系统生存和突防能力的当务之急。武器系统的红外特性信号主要由发动机尾喷管、武器系统表面及其相关设备的红外辐射产生的。红外探测系统通过探测目标与其所处背景之间的温差而探测和跟踪目标，其中尤以探测、跟踪目标尾喷管的红外辐射为主，其次是武器系统表面由于气动加热、阳光辐射或地球辐射的反射作用引起的红外辐射。因此，红外隐身技术研究的重点是尾喷管的红外特征信号抑制。主要途径有非常规喷管外形技术、隔热与屏蔽技术、混合/冷却技术、改变燃烧效果等。6.1.5声特征信号控制技术新一代隐身武器应具有低声特征信号的隐身特点，以用来对抗性能和种类日趋完善的防御探测系统。装甲车辆作为主要武器系统之一，它的噪声主要由发动机进气、排气、燃烧的噪声，传动系统、行走系统等声源组成。6.1隐身技术概述上一页下一页返回用于抑制可探测噪声级的常用声响特征信号减缩方法有:降低噪声级和改变噪声特性。具体是指降低声响频率范围内的声功率；修改噪声的频谱特性(幅值和频率)以增加噪声通过大气、大气-水界面和海里时的噪声衰减；对噪声采取遮挡和吸收措施。6.1.6视频特征信号控制技术随着隐身技术研究的不断深化和现代战争对武器提出的全天候作战要求，以往不是很重要的视频隐身也已提到日程上来，并日益得到重视。采用雷达隐身技术的美国F-117战斗轰炸机黑夜隐身性能好，但在白天，用肉眼/光学仪器就能看到这种以天空为背景的黑色飞机，而毋需雷达就能瞄准。为此，美国等发达国家极其重视视频隐身技术的研究，目前正在大力开展特殊照明系统、适宜的涂色、奇异的蒙皮、电致变色材料和烟幕伪装等视频隐身技术的研究工作。6.1隐身技术概述上一页下一页返回6.1.7其他目标特征信号控制技术随着探测技术研究的不断深入、全面多样化，目标的其他特征信号(如磁信号等)的控制也相应受到人们的重视。如舰艇等为避免磁性水雷和鱼雷等威胁武器的攻击，须高度重视利用低磁性材料(如玻璃钢/碳纤维复合材料等)来建造舰艇等的外壳和舰面设备(如塔台、桅杆等)；采用消磁设备等技术来对舱体进行消磁处理，以此实现磁隐身。还有武器装备的紫外、电磁辐射信号等的控制也应随着隐身技术发展的步伐和时间的推移得到重视，因为武器系统的任何一种特征信号的被探测和跟踪都有可能使它至少不能顺利快速地完成其作战任务。6.1隐身技术概述上一页返回下一页6.2.1等离子体隐身技术当今，新型隐身兵器不断问世，新的隐身机理相继出现，等离子体隐身技术的开发就是一个典型例子。1999年5月，俄罗斯科学家称，一种等离子体发生器已经安装在一辆T84装甲车辆上。这表明等离子体隐身技术正向着实用化方向发展。1.等离子体隐身技术的基本概念和基本原理等离子体是尺度大于德拜(Debye，电偶极矩单位)长度的宏观中性电离气体，其运动主要受电磁力的支配，并表现出显著的集体行为。它是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四态物质。在军事上，核爆炸，放射性同位索的射线，高超音速飞行器的激波，燃料中掺有铯、钾、钠等易电离成分的火箭和喷气式飞机的射流，都可以形成弱电离等离子体。等离子体隐身技术是指利用等离子体回避探测系统的一种技术。目前产生隐身等离子体的方法主要有两种:6.2隐身技术的实现途径下一页返回上一页一种是利用等离子体发生器产生等离子体，即在低温下，通过电源以高频和高压的形式提供的高能量产生间隙放电、沿面放电等形式，将气体介质激活、电离形成等离子体；另一种是在兵器特定部位(如强散射区)涂一层放射性同位索，它的辐射剂量应确保它的α射线电离空气所产生的等离子体包层具有足够的电子密度和厚度，以确保对雷达波有最强的吸收。与前者相比，后者比较昂贵且维护困难。等离子体按其热容量大小可分为能等离子体、热等离子体和低温等离子体，目前，国外主要应用低温等离子体。等离子体隐身的基本原理是:利用等离子体发生器、发生片或放射性同位索在兵器表面形成一层等离子石，设计等离子的特征参数(能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等)满足特定要求，使照射到等离子石上的雷达波一部分被吸收，一部分改变传播方向，因而返回到雷达接收机的能量很少，使敌方难以探测，达到隐身的目的；还能通过改变反射信号的频率，使敌雷达测出错误的飞机位置和速度数据以实现隐身。据报道，采用该技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99%。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回2.等离子体隐身技术的优缺点等离子体隐身技术与已广泛应用的外形和材料隐身技术相比具有很多优点:吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好、使用简便、使用时间长；无需改变飞机的外形设计，不影响飞行器的飞行性能；由于没有吸波材料和涂层，大大降低了维护费用。此外，俄罗斯进行的风洞试验表明，利用等离子体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力30%以上。但是，利用等离子体技术实现兵器隐身也存在着相当的难度和问题。这是一项十分复杂的系统工程，包括大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气动力学、机械与电气工程等学科，研究此项技术必须首先做好各学科之间的交叉、配合的研究。存在的主要问题是:兵器安装等离子体发生器的部位无法隐身，所需电源功率很高，设备庞大。因此，在满足对等离子体包层厚度的要求下，必须降低等离子体发生器的电源功率和减少设备体积。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回3.发展现状和应用前景自20世纪60年代以来，美国、苏联等军事强国就开始研究等离子体吸收电磁波的性能。80年代初，苏联最早开始进行等离子体实验，研究的重点是等离子体在高空超音速飞行器上的潜在应用；90年代初，美国休斯实验室进行的一项为期两年、投资65万美元的实验表明，应用等离子体技术，可使一个13cm长的微波反射器的雷达截面能够在4～14GHz频率范围内平均降低20dB.即雷达获取回波的信号强度减小到原来的1%。1997年，美国海军委托田纳西大学等单位发展等离子体隐身天线。其机理是；将等离子体放电管作为天线元件，当放电管通电时就成为导体，能发射和接收无线电信号；当断电时便成为绝缘体，基本不反射敌探测信号。初步的演示显示了这种天线的发射、接收功能和隐身特性。近年来，等离子体隐身技术在俄罗斯取得了突破性进展，其研究领先于美国。据报道，俄罗斯克尔德什研究中心已开发出第一代和第二代等离子体发生器，并在飞机上进行了试验，获得了成功。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回第一代产品是等离子体发生片，其厚度为0.5～0.7mm，电压为几千伏，电流为零点几毫安，将该发生片贴在飞行器的强散射部位，电离空气即可产生等离子体。第二代产品是等离子体发生器，在等离子体发生器中加入易电离的气体，经过“脉冲电晕”，气体由高温转为低温，即可产生等离子体。第二代产品的质量不到l00kg，已经全面进行了地面和飞行试验，它不仅能减弱雷达反射信号，还能通过改变反射信号的频率以实现隐身。目前，克尔德什研究中心正在应用新的物理知识研制效果更好的第三代产品，据预测，第三代产品可能利用飞行器周围的静电能量来减小飞行器的雷达截面。6.2.2有源隐身技术有源隐身技术又称主动隐身技术，是指利用有源手段使武器装备规避声、光、电、热等探测设备探测的一种技术。目前人们所说的隐身技术通常是指无源(被动)隐身技术，即通过对武器装备的外形、结构进行巧妙设计和采用吸波、透波材料等，6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回尽量减少对电波、红外波、声波、可见光等能量的反射或辐射，从而降低其信号特征，实现隐身。近20多年来，无源隐身技术尽管发展迅速，应用范围不断扩大，但也存在许多弊端。如，隐身外形设计在一定程度上对飞行器的气动性能和弹药的装载量都有不利影响；吸波涂层使飞行器的质量增加，也不利于提高飞行速度和机动性。在这种情况下，近年来有源隐身技术越来越受到专家们的青睐。相对无源隐身来说，有源隐身效果更好，成本更低其实现的主要技术途径有:1.电子欺骗和干扰利用干扰机可使作战飞机的生存能力提高40%以上，主要措施有:用先进计算机鉴别战斗机可能遭到威胁的雷达工作频率，用这种频率发射脉冲，使敌方雷达屏幕上出现虚假信号；在兵器上安装干扰机，不断发射干扰信号；采用先进的诱饵系统，这种诱饵能辨认敌方雷达或红外探测信号，并能快速产生对抗信号，使敌方误认为诱饵是真目标。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回2.使用低截获概率雷达在保证完成任务的情况下，尽量减少机载电子设备电磁信号被截获的机会，如自动管理发射功率，雷达一旦_捕获到目标，立即自动将辐射能量降低到跟踪目标所需能量的最小值；在时间、空间和频谱方面控制雷达的发射，并快速改变其发射频率等。美国的斯特瑞克、日本的90式主战坦克都装有低截获概率雷达。3.采取有源对消法采用相关手段使目标散射场和人为引入的辐射场在敌方雷达探测方向相互对消，使敌方雷达接收机始终位于合成方向图的零点，从而抑制雷达对目标反射波的接收。美国的B-2隐身轰击所载的ZSR-63电子战设备就是一种有源对消系统，它主动发射电磁波来消除照射在其机体上的雷达能量。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回4.采用特殊照明系统和电致变色材料美国防部预测，在未来15年内，有源(主动)射频隐身技术可能取代降低雷达特征信号技术；到2015年，武器系统将装备“一体化欺骗装备”。美国计划在2025年采用有源技术实现卫星隐身(即卫星伪装)。伪装卫星将采用纳米智能薄膜(RobotFilms)，这种薄膜能够检测照射在卫星上的能量，并能改变自身的结构以吸收这部分能量，使卫星不易被发现。6.2.3视频隐身技术视频隐身技术，又称可见光隐身技术，是使武器装备不易被人的眼睛或可见光探测设备发现的一种技术。目前，国外一些国家在继续发展雷达和红外隐身技术的同时，也在积极探索视频隐身技术新途径。实现视频隐身的关键是使武器或武器平台本身具有最低的视频可探测信号特征，与所处环境或背景难以区分。现已采用的主要技术途径有:6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回1.特殊照明系统特殊照明系统是一种主动伪装手段。沿着机翼前缘和发动机整流罩边缘安装一些将光束密封起来的灯，通过控制灯光强度，使飞机与天空背景浑然一体，以对抗可见光探测设备。美国海军旱在1943年就秘密进行了这方面的试验，到80年代才予以公开。侵越战争之后，美国国防部开始实施一项称为“罗盘幽灵”(CompassGhost)的计划，通过在F一4战斗机的机翼和机身上安装9个亮度很高的灯，使敌方发现F一4的距离缩短了30%以上。1976年，洛克希德公司臭鼬工厂在“蓝色富翁”(HaveBlue)合同下承担制造隐身飞机，将照明系统付诸使用。目前该公司正在设计在飞机侧面和下表面每隔0.6m设一个光孔，用光纤把这些光孔与中央光源相连，光源的亮度由机背上的传感器依据天空背景的亮度加以控制，使飞机轮廓模糊，与背景相一致。但是，特殊照明系统能耗较大，据称，其数值相当于战斗机雷达输入功率的好几倍。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回2.适宜颜色在正常光照条件下，飞机同天空背景亮度的差别与飞机的飞行高度密切相关。飞行高度越高，亮度差别越大。对于不同飞行高度的飞机涂以不同的颜色，可实现飞机的视频隐身。例如，美国的F一117隐身攻击机的作战高度一般为6000m，其机身下方涂成灰色最好，实际也是涂的灰色；B-2隐身轰炸机的巡航高度在10000m以上，其底部涂成深灰色。B-2飞机上还装有可见光传感器，驾驶员根据此传感器给出的信息，升高或降低到适宜的飞行高度，使飞机底部颜色与天空背景始终保持基本一致。3.奇异蒙皮奇异蒙皮是美空军正在试验的一种亮度和颜色可调的蒙皮，其变化由装在飞机各个侧面的可见光传感器控制。这种蒙皮是用能吸收雷达波的电磁传导性聚苯胺基复合材料制造的，在不充电时，它是透光的，可同时改变亮度和颜色。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回使用这种蒙皮的飞机，在飞行中从上往下看它，其上部颜色与它下面地表的主体颜色相近；从下往上看它，其底部颜色与天空背景一致；蒙皮充电时，能散射雷达波，使跟踪雷达的探测距离缩短一半。美空军正在试验的另一种蒙皮称为“闪烁蒙皮”，它利用一种特殊涂料，可使飞机反射的可见光和自身辐射的红外光产生闪烁，以此干扰来袭导弹的可见光和红外寻的器。4.电致变色薄膜电致变色薄膜是一种通电后能变色的聚合物薄膜，在不同的电压下会发出蓝、灰、白等不同颜色的光，还可显现出浓淡不同的色调。把这种薄膜贴在飞机表面，通过控制电压大小，便能使飞机的颜色与天空背景一致。美国正在研制的“联合攻击战斗机”将采用这种隐身措施。6.2隐身技术的实现途径上一页下一页返回5.烟幕遮蔽烟幕遮蔽是利用烟幕遮蔽目标的一种伪装方法，已有多年的应用历史。实践表明，对目标实施烟幕伪装，可使借助光学瞄准具进行射击的效果降低80%；用烟幕迷盲敌方发射阵地，可使其射击效果降低90%以上。在海湾战争中，伊拉克油井燃烧生成的浓烟使所在地域的能见度大大降低，致使多国部队飞行员无法进行轰炸和射击。烟幕遮蔽技术曾一度受到冷落，但随着精确制导、智能等武器飞速发展，烟幕遮蔽重新受到重视。烟幕不仅对可见光探测设备有遮蔽作用，而且对红外、激光、雷达等探测设备也有很好的干扰效果，是未来战场上的遮蔽“多面手”。6.2隐身技术的实现途径上一页返回下一页装甲车辆作为现代战争地面战场的主要突击兵器，是陆军战斗力的象征。但是随着无线电探测技术和探测手段的发展以及其他非可见光探测技术和各种反伪装技术的逐渐完善和应用，原有的各种机械式伪装方法已基本上丧失效能，特别是20世纪70年代以来，随着导弹技术水平的发展和先进反坦克武装直升机的发展，传统的坦克装甲车辆的生存受到严峻的挑战。因此，国外发达国家对坦克装甲车辆用隐身技术的研究和发展给予了高度的重视。6.3.1雷达隐身雷达隐身技术是采取多种措施降低目标对雷达电磁波的反射特性，使雷达接收到的目标回波信号能量大幅度减少，雷达对目标的探测距离大大缩短的技术。试验证明，通过多种减弱雷达信号的办法，坦克装甲车辆的雷达信号可减少90%～99%。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用下一页返回上一页1.采用新的外形设计目前大部分设计观点认为，通过减小坦克装甲车辆的外形尺寸、降低车高和炮塔尺寸，可以减小暴露给敌人的目标面积，从而缩小被敌人探测器发现的距离，以此来实现雷达隐身。例如，博福斯公司为瑞典陆军生产的坦克车体呈船形、外形低矮、采用顶置式火炮，至车体顶部1.9m高，至指挥塔顶部2.14m高。这种设计使坦克正面面积减少50%以上，降低了中弹率，具有较高的战场生存能力。但是，在坦克装甲车辆传统结构形式下，要使坦克装甲车辆的尺寸有较大幅度缩小是不可能的。只有突破坦克装甲车辆的传统结构形式，提出新的总体方案才可能解决问题。如美国首先提出了先进整体式推进系统的研制规划。这种推进系统是将发动机、传动装置和其他辅助系统设计和制造成为一个整体，同时又满足原来推进系统的各种要求。据预测，采用该系统的主战坦克与采用普通推进系统的主战坦克相比，车长将缩短1.5m以上，质量下降4～5t。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回2.使用吸波材料隐身外形设计只能散射30%左右的雷达波，要进一步提高雷达隐身效果，应在坦克装甲车辆的设计制造中使用吸波材料。目前国外广泛应用的吸波材料主要有铁氧体、石墨和碳黑等。使用吸波材料可显著提高坦克装甲车辆的雷达隐身效果。美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率高达99%；正在开发的吸波材料有视黄基席夫碱盐、含氰酸盐、晶须和导电聚苯胺透明吸波材料、新型吸波塑料、等离子体吸波涂料等涂层型吸波材料。6.3.2红外隐身红外隐身技术是通过改进目标结构设计和在目标表面涂敷红外吸波材料来衰减、吸收目标的热辐射能量，使红外探测设备难以发现目标的技术。现代主战坦克装甲车辆的发动机功率大、产热多，是主要的红外辐射源。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回目前改进的措施主要有:研制并采用效率高、热损耗小的发动机(如绝热陶瓷发动机)；改进燃烧室结构，减少排气中的红外辐射成分；在燃油中加入添加剂，使排气中的红外频谱大部分处于大气窗口之外；改进通风和冷却系统，降低坦克温度；降低发动机排气的温度，并用挡板改变其辐射方向等。其中，坦克装甲车辆安装冷却装置是降低排气温度的有效措施。据乌克铸哈尔科夫莫罗机械制造设计局的设计人员透露，T-84坦克通过在动力舱顶部装甲板上安装绝热材料，用冷空气给动力舱通风等措施减少了动力舱红外辐射。其改进型的热信号特征是原来的1/7～1/5。战车行动装置中的橡胶元件与其他零部件的摩擦会产生热量，提高温度，这也是一个重要的热辐射源。为了减少橡胶元件的红外辐射，越来越多的车辆开始安装一种活动的附加裙边，以遮挡装甲裙板遮挡不到的轮胎或履带、负重轮。但是附加裙边离地越近，在起伏地形就越容易损坏。因此不可能低到完全遮挡住负重轮的程度。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回行动装置橡胶元件的冷却技术还处于研究阶段，迄今尚末有明显进展。然而就履带式车辆而言，有一个解决问题的基本方法，即限制甚至避免使用橡胶元件。如以色列在其最新型的“梅卡瓦3”主战坦克上就采用了全钢履带和负重轮，这一技术也应用到最新展不的“梅卡瓦4”坦克上。英国“维克斯”F型主战坦克对抗被动红外探测的隐形材料有聚苯乙烯和聚氨酯泡沫塑料。这种泡沫塑料质量轻，使用方便，隔热性能优良，而且易于着色；将泡沫塑料喷涂、刷涂或胶粘到车体表面，可使车体表面与背景的热辐射特性接近甚至一致。这种材料的隔热效果随其厚薄而变化，因此可根据各部位温度高低的不同而涂敷不同的厚度，在一般情况下为1～4mm。另据报道，美国正在大力研究坦克装甲车辆防红外热像仪的红外低辐射材料，且在实验研究中取得了很大进展。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回6.3.3可见光隐身目前世界各国的主战坦克装甲车均在表面涂敷了迷彩。试验证明，用微光夜视仪观察1000m处坦克的发现概率，无迷彩时为77.5%，有迷彩时只有33%。现代迷彩兼有吸波作用，不仅可降低坦克的目视发现概率，还可减弱坦克的红外辐射，并且可随时更换以适应复杂多变的作战环境。典型的涂料是英国考陶尔兹航宇公司研制的“临时伪装涂料”(TCC)，它可以迅速喷涂、覆盖在现有油漆的上面，形成牢固的表面，一旦需要又可以借助与核生化洗消相同的方法，用核生化洗消液将它冲刷掉。挂伪装网也有较好的伪装效果，不但可以使对方看不清坦克的外形，还能遮蔽处于窗口的0.3～1.1m、3～5m和8～14m的红外辐射波。传统的伪装网基本上只适用于固定不动的静止车辆；对于运动中的坦克装甲车辆只能用变形迷彩来伪装。目前新研制的伪装网使用范围已扩展至行进的车辆上。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回例如瑞典“萨博”公司制造的“移动性伪装系统”(MCS),可以明显地减小坦克装甲车辆被发现的可能性。但是伪装网容易被树枝等障碍物刮破，其作用将受到很大影响。6.3.4声波隐身装甲车辆在运动中发出的噪声不仅强，而且波幅大、频率低、传播声较远，并可绕过山丘或障碍物传播，非常容易被对方的传感器探测到。研究表明，声级降低6dB，可使侦听距离缩小1/2。所以降低坦克装甲车辆的噪声对坦克装甲车辆的隐身具有非常重要的意义。1.采用噪声小的发动机美国M1A1坦克采用燃气轮机，而不是柴油机作为动力装置这种燃气轮机的体积小、噪声低，可以在-18℃～50℃的环境下正常工作。2.结构设计采用先进的隔音、消音技术M-2“布雷德利”步兵战车车体采用复合材料后，车内的噪声比原来降低5～10dB。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回3.采用挂胶负重轮和装热橡胶的履带采用挂胶负重轮和装热橡胶的履带固然能降低坦克装甲车辆的噪声，但是随着与其他零件的摩擦，这些橡胶元件的温度会升高，从而成为重要的红外辐射源。6.3.5隐身技术的新思路1.隐身防护设计随着红外技术和热成像技术的发展，减弱坦克装甲车辆的红外和热像特征，提高其防护能力已成为总体设计的重要部分。过去，隐身防护设计主要体现在将发动机排气引到车体尾部，减少车体侧面排气的红外和热像特征，但由于动力舱温度较高，整车的红外和热像特征仍不能减弱，而且车尾扬起的粉尘被发动机排气加热后，使车辆运动轨迹的热像特征更加明显。近年来，新的总体设计观点是将冷却系统散热器排出的空气引入动力舱，冷却发动机排烟管，并与发动机排烟混合后排出车外。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回一般散热器出口的空气温度不高于100℃，而发动机排气管的表面温度即使经过隔离处理也要有200℃，发动机排气温度一般在500℃以上，因此用散热器出口的空气冷却发动机排气管，并与发动机排气混合以降低发动机排气温度的设计，对降低整车的红外和热像特征、提高防护能力将起到明显的作用。2.综合运用多种隐身技术一种探测技术无论水平再高，性能再好，也只能对某一种隐身技术有用，而对目标采用的其他隐身技术将“无能为力”。因此现代侦察系统一般都是综合应用多种探测技术，同时从其相反的方向来看，隐身武器要想达到十分理想的隐身效果，只依靠某一单项隐身技术或仅在某一方向实施隐身是远远不够的，必须综合应用多种隐身技术进行全方位、多功能的隐身，即不但要综合应用雷达、红外、电子、声波、磁、可见光等隐身技术，而且在应用每项隐身技术时也要综合采用多项技术措施。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回3.探索新的隐身机理在自然界中，许多动物都有天生的隐身本领，为隐身研究提出了一些有趣的课题。比如，为什么变色龙能根据背景环境而变化颜色?燕八哥与海鸥的大小相近，为什么雷达截面只是海鸥的1/2007?为什么蜜蜂的体积远小于麻雀，但雷达截面反而比麻雀大16倍?科学家们正在研究这些现象，以寻求新的隐身机理和技术。实验证明，飞机、舰船、卫星等兵器的表面形成等离子体层后，雷达波会被吸收或折射，从而使反射到雷达接收机的能量减少。例如，应用该隐身机理研制的13cm长的微波反射器，在4～12GHz范围内，可使雷达接收的回波能量减少到原来的1/100。等离子体还能吸收红外辐射，具有吸收频带宽、吸收率高、使用简单、寿命长等优点。等离子体隐身技术已在俄罗斯部分战斗机上使用，隐身效果可与美军目前的隐身战斗机相媲美，并且不影响飞机的气动性能，为飞机隐身开辟了一条新途径，也为坦克装甲车的隐身提供了新思路。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回坦克装甲车辆采用这种等离子体技术无需改变其外形，也无需喷涂吸波材料和涂层，对现有的坦克装甲车辆的隐身有重要的意义。这种技术是利用计算机预测雷达波在不同大气中的传播特点来实现的。大气层的温度、湿度等环境因素的变化能够改变雷达波的作用距离，使雷达波在传播过程中发生畸变，以致在雷达覆盖范围内产生“空隙”，即盲区。同时，雷达波在大气中以“波道”形式传播，能量集中于“波道”内，“波道”外几乎没有能量。如果掌握了不同气候条件下的微波传输规律，通过计算和预测，使突防兵器在空隙内或波道外通过，就可以避开敌方雷达的探测，达到隐身目的。现代战争以信息为依托，战场通信频繁、信息量大，电磁波极易被发现和跟踪，因此微波传输指示技术对坦克装甲车辆的隐身具有重要的意义。F-117A战斗机采用多面体结构，整体呈楔状，由多个平面构成，大多数表面与垂直面的夹角大于30°。能有效地把雷达波散射出去。实战中，该机取得了辉煌的战果。如果把这种技术应用到坦克装甲车辆上，6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回如采用紧凑、矮小、平滑的外形设计或将坦克装甲车辆用多个平面拼接起来，那么在传感器无孔不入的现代战场上，坦克装甲车辆的生存能力便又增加了几分。4.新概念坦克装甲车辆英国正在研制一种用增强塑料做车体的塑料坦克。这种坦克质量轻、噪声小、用电池驱动。由于改变了传统的用料和驱动模式，使坦克具有很强的隐身功能，不易被探测。该坦克周围有强电磁场环绕，可使来袭导弹的电子系统失效或提前将导弹引爆，使其完全丧失攻击性。坦克的车体表面还有一层聚合物涂层，大多数雷达都无法探测到它，涂层的颜色能根据外部环境随时改变，在近距离上肉眼也不易被发现。单人坦克需要众多高科技领域的成果来支持，目前只能进行各系统的研究，实现难度很大。“尼尼亚”单人坦克是美国国防部高级研究计划局和战术技术委员会倡议的“机器人或武器系统”的研究课题之一。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回这项研究得到了美国兰德公司的资助，“尼尼亚”单人坦克在火力方面，具有昼夜、全天候作战能力，可对付广泛的战术目标；在可运输方面，体积小、质量轻，可用大型运输机或直升机进行空运；隐身方面，正面和侧面投影面积均不到现代主战坦克的一半，使被命中率降低一半以上；机动能力方面，它的加速性极好，从静止状态转移到200m外的地方，只需要17s或更短的时间。据世界各地的统计资料表明，一般地形上，在200m的地段内总可以找到坦克隐蔽的地貌。由于冲击时间短，缩短了“尼尼亚”单人坦克在敌炮火下的暴露时间，使敌人的火炮不易瞄准，导弹跟踪困难。全电坦克的能量全部来源于电能，采用电炮、电传动和电防护技术实施作战。全电坦克的电磁炮威力大、潜力大、发射时无噪声、无炮口火焰，隐身能力极强且火控系统简单，易于实现自动装填，炮弹数量充足。美国电磁炮坦克的研究工作，已取得了相当进展。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页下一页返回空地坦克是西方近来提出的一个新概念，这种概念认为，目前，坦克装甲战斗车辆的越野机动性已到极限，受地形的影响颇大。把直升机的战役机动性与坦克的战术机动性有机结合起来，将是坦克装甲战斗车辆的发展方向。这种空地坦克，全重10t左右，可以全天候实施战略、战役和战术机动，复杂地形，恶劣气候下都不会降低其作战效能。这种坦克将装有“凯芙拉”夹层装甲，可防子弹和炮弹破片；燃油效率高，时速可达500km，行程(航程)可达1000km。生产成本和使用费用相对较低，装有变革性的旋翼推进系统，不用旋翼也能在地面上运动。由于综合了坦克、步兵战车和攻击直升机的特点，所以，现在先进的成熟的隐身技术可尽数应用在空地坦克上。6.3隐身技术在装甲车辆上的应用上一页返回下一页隐身技术自从问世以来，在战斗机、导弹和舰船等主要作战武器系统上的应用都得到较大的发展。在海湾战争中F-117A隐身战斗攻击机的出色表现和令人吃惊的战果(大约执行了1270架次空袭任务，却摧毁了巴格达的95%目标，而自己无一伤亡)启发和刺激下，隐身技术更进一步地受到世界各军事强国的重视。6.4.1美国美国在隐身理论、设计技术、材料技术、测试技术以及应用方面等都处于世界领先地位。在隐身事业的新时期中，该国除了注重开展隐身机理的深入和拓广研究外，还更注重隐身技术的应用技术研究方面，尤其是隐身战斗机、隐身导弹、隐身潜艇和隐身坦克等主要武器。近几年大力开展的隐身无人机研究也已初见成效。据报道，美空军正在研讨一种雷达探测不到的无人驾驶轰炸机，作为2020年任务规划中的一种方案，该机尺寸不到F-117隐身战机的一半。“黑星”隐身无人机作为高空续航航空侦察/监视飞行器，以其独特的高气动性能、6.4隐身技术的发展下一页返回上一页低RCS优化外形(其机身平面图形为细长管形)，使得它可以在敌方高达13.7km的领空完成长达8h甚至更长时间的侦察任务而不被发现；美国海军目前正在研制一种高性能无人作战航空飞行器，这种能从小型水面战舰上和载有弹道导弹的潜艇上发射的航空器预计到2030年能主宰作战空间；他们还在研制集攻击、侦察和电子战于一体的多用途无人航空飞行器“打击星”2025，其传感器舱设备质量只有“黑星”无人机的一半。6.4.2俄罗斯俄罗斯在隐身理论、材料技术和测试技术等方面也已取得很大进展。虽然大型多用途(MFI)一142隐身战斗机研制计划被取消，但它综合雷达、红外和视频的低可探测性(性能与F-22相当)技术可用于其他隐身飞行器的研制中；S-37(或S-32)新型战斗机试飞成功，其独特的前掠机翼格外引人注目；作为第五代战斗机的轻型多用途战斗机LFI已列入研制计划；米格一29的发展型战斗机米格一35正处于研制阶段。6.4隐身技术的发展上一页下一页返回在舰船隐身研制方面，作为核动力导弹隐身巡洋舰的“基洛夫”号目前已投入实际应用，并已经研制出“无畏”级隐身护卫舰。6.4.3隐身技术发展动向目前，国外陆军正积极进行多波段兼容隐身材料技术和隐身结构技术的研究，这两者代表了今后陆军隐身技术的主要发展方向。1.多波段隐身材料技术国外多波段隐身材料技术的研究热点是能防可见光、近红外、中远红外和毫米波的四段兼容隐身材料技术以及红外、激光兼容隐身材料技术。坦克等目标在战场上可能同时面临可见光、红外、激光和雷达等多波段侦察观瞄仪器的威胁，因此，对抗单一频带的隐身材料是远远不够的，能够对抗多种仪器探测的多波段兼容隐身材料才是兵器综合隐身的需要，也是隐身技术发展的重要方向。6.4隐身技术的发展上一页下一页返回目前，美、德和瑞典等国正在积极研制多波段隐身材料，其研制水平已达到可见光、近红外、中远红外和雷达毫米波四段兼容。如瑞典巴拉库达公司在最近研究开发的多波段超轻型伪装网(BMX-ULCAS)就具有防光学、防近红外、防中远红外、防雷达侦察的性能。该伪装网由高强度基网材料加多波段吸收材料制成，而且在设计思想上突破了以往各种伪装网的理论依据，采用新型吸收原理和双面料单层结构设计，不但质量非常轻，而且架设方便，是目前世界上最具开拓性的先进伪装网。德国已取得专利权的多波段隐身材料是将半导体材料掺入热红外、微波、毫米波透明漆、塑料、合成树脂等黏合剂中的一种涂料。其可见光颜色及亮度取决于半导体材料和表面粗糙度。恰当地选择半导体材料的特性参数，可以使该涂料具有可见光及近红外波段的低反射率、热红外波段低发射率、微波和毫米波高吸收率特性。因此，这种多频谱隐身涂料能同时减小坦克等目标被可见光、近红外光、热红外光和雷达波探测器发现的距离和概率。6.4隐身技术的发展上一页下一页返回美国目前已在多波段隐身涂料技术领域取得重大进展。1998年2月，美国国防部防务贸易控制办公室做出一