艦船隱身技術的出現和應用,是海上資訊戰領域中的一大突破。隨著軍事資訊技術、精確制導技術的迅猛發展以及遠距離對艦攻擊武器的出現,各種作戰平臺對海上艦船的探測、跟蹤、攻擊能力越來越強,海上艦船的生存能力日益受到嚴重威脅。因此,發展和應用隱身技術,成為提高海上艦船生存力的重要手段。
隱身是用於描述“減少目標特徵信號”的一個專用術語,艦船隱身主要是減少目標的雷達散射截面和降低艦體特別是熱點的紅外輻射,以及降低其聲學特徵等,它不僅決定了艦船的生存能力,而且還是確保戰爭中先敵發現、先敵攻擊的重要條件。現代海上艦船隱身技術以雷達、紅外、聲學隱身為主要研究方向,目前世界上許多國家都在適應各自國情著力發展艦船“隱身術”。
瞞過雷達的“眼睛”
隱身艦船的外形設計是雷達隱身的主要措施。現代隱身艦船的外形設計主要通過多棱面外形和融合外形技術來降低有效的雷達散射截面積,使艦體各個部位均由不規則的傾斜多面體組成,各個相交面做成圓弧狀,從而在很大程度上降低了雷達的信號特徵;改變以往艦艇甲板上炮塔、艦橋、桅桿、天線、煙囪林立的傳統設計方法,將艦上的排煙排氣裝置、衛星通信天線、各種電子設備天線等,封裝在能透過艦載電子設備頻率、用新材料製成的多棱形或錐形塔臺內,使艦面顯得十分光潔平整;艦載火炮也為隱身火炮;防空、反艦導彈等武器系統則採用垂直髮射方式,均安裝在甲板以下部位,並加有井蓋,達到了極好的雷達隱身效果。
雷達吸波材料的應用是實現艦船隱身的主要技術措施之一。可以通過在艦船外部某些大面積散射雷達波的部位上,採用雷達吸波材料來吸收雷達波,從而減少雷達散射截面積。雷達吸波材料主要有兩種:涂敷型雷達吸波材料和雷達吸波結構材料。涂敷型吸波材料一般有塗料型和貼片型兩種。塗料型就是把電磁波吸收劑同粘合劑混合後按塗料的方法加以使用;貼片型就是把吸收劑和基料混合後做成薄片,使用時把貼片粘貼于金屬表面。雷達吸波結構材料是將非金屬蜂窩結構表面用碳或其他耗電磁能材料加以處理,然後再把金屬蒙皮粘結在其表面而製成的鋼性材料,它既能吸收高頻雷達波,又能吸收低頻雷達波,有良好的隱身性能。
利用電子對抗來改變艦船雷達特徵可以欺騙敵方的探測系統和武器制導系統,從而也達到了隱身的效果。其手段主要有無源干擾和有源干擾兩種方式:無源干擾主要通過欺騙式和遮蔽式的方法來對艦體實施隱身。欺騙式是在目標周圍製造假的目標信號,增大對方的識別難度和時間,以及使其出現識別錯誤,最終丟失目標。目前,欺騙式無源干擾主要是箔條干擾,它在射頻對抗特別是釐米波干擾中起著極為重要的作用。另外,新型箔條材料對毫米波也具有良好的干擾作用。遮蔽式是在目標信號的傳輸途徑上施放干擾介質,使目標信號受到衰減或壓制,從而使對方無法發現或無法分辨目標,以致丟失目標。目前由於毫米波技術的飛速發展,毫米波無源干擾技術的研究日益受到重視。有源干擾技術採用的主要措施,是設法測出敵方雷達威脅的工作頻率,然後發射相同頻率的電磁波、使敵方雷達螢幕上出現虛假信號,從而保護己方海上艦船的生存。
騙過聲納的“耳朵”
聲納是通過對聲波的探測來發現目標的,艦船的聲波隱身現在主要通過三個途徑來實現。一是選用噴水推進器作為艦艇的推進裝置,用來代替傳統的螺旋槳推進系統,這種推進器對於抑制空泡、降低艦艇的空氣噪聲和振動均具有很好的效果;二是在關鍵部位敷設吸波和透波材料、使用複合材料隔熱吸音來降低發動機的噪音;三是同時裝備燃氣輪機和電動機對艦船進行驅動,在需要隱蔽時,採用電動機驅動來大幅降低艦船的聲學特徵,從而達到隱身目的。
讓“紅外眼”無奈何
紅外探測技術和紅外制導系統的迅速發展,對艦船的威脅日益嚴重,所以許多國家都採取了相應的隱身措施。目前,主要的紅外隱身措施有:通過設計穿浪艦首的嶄新船體和在船體上涂敷特殊油漆,或用特殊材料來減少紅外特徵信號。應用比較成功的是英國1996年展出的“海上幽靈”型隱形防衛艦,在艦船上裝備有噴霧自衛系統,在需要時,利用噴霧自衛系統産生細密的水霧,在幾秒鐘之內可將艦艇自身籠罩在一層薄霧之中,並與來自海面和天空的背景光混淆在一起,從而將艦艇通過光反射和紅外輻射遮蓋起來。這樣,不僅使敵人的紅外探測系統失去捕捉目標的能力,而且還會使艦艇不易被肉眼發現;對於艦體上發熱部分,使用熱絕緣材料和玻璃鋼排氣煙囪可以減小紅外特徵信號;對於艦船所排放的熱廢氣,為了降低其紅外輻射,現在一般採用兩種紅外隱身的方法:一是將廢氣通過排氣管中注入海水使之冷卻到60~80℃後,在船尾稍高於水線的部位排放,二是改變煙囪設計,使廢氣從煙囪中排放出來之前,經過冷空氣或者冷水的冷卻,從而降低其廢氣的紅外特徵信號。
未來手段更加多樣
未來海上艦船隱身技術的發展趨勢,首先體現在新型隱身材料的發展上。傳統的隱身材料以強吸收為主要目標,而新型的隱身材料要求滿足多頻譜隱身、環境自適應、耐高溫、耐海洋氣候、抗核輻射等更高要求,以適應未來戰場的需要。其中,相容米波、釐米波、毫米波、紅外、鐳射等多波段電磁隱身的多頻譜隱身材料與具有感知功能、資訊處理功能、自我指令並對信號作出最佳響應功能的智慧型隱身材料,將成為隱身材料的兩個主要發展方向。
其次,利用電漿體對電磁波具有繞射和吸收能力的特性,可以回避對方雷達探測。實驗證明,電漿體隱身技術具備吸波頻頻寬,吸收率高,隱身效果好,使用簡便,使用時間長,性價比高等突出優點。
第三,是應用倣生技術。實驗證明,海鷗雖與燕八哥的形體大小相近,但海鷗的雷達散射截面積約比燕八哥大200倍。蜜蜂的形體小于麻雀,但它的雷達散射截面積要比麻雀大16倍。所以通過研究此類現象,採用先進的倣生技術,便可産生全新的隱身技術。(周尚武 孫勇)
解放軍報 2003年01月29日