現代水面艦艇隱身技術淺析

摘要：介紹了目前應用于水面艦艇的主要隱身技術，重點探討了國外幾種比較典型的水面隱身艦艇，分析了新型隱身技術的原理及特點。通過對我國現有隱身艦艇的分析，提出我國在隱身技術方面的發展趨勢，并且對未來水面艦艇采用的隱身技術進行了展望。

關鍵詞：水面艦艇；隱身技術；技術展望

1 引言

被發現等于被消滅——是現代軍事中一條顛撲不破的真理。隨著各種新型探測儀器和攻擊武備的出現，水面艦艇在未來海戰中的生存出現了重大危機，這就使如何有效提高艦艇的隱蔽性成為各海軍大國的研究重點。隱身技術就是研究如何控制、縮減水面艦艇的特征信號，以降低聲納、雷達、磁探儀等探測系統的發現距離、減少以特征信號為引信的制導武器的命中概率，從而提高艦船的生存能力、突防能力及作戰效能的技術[1]。

2 主要的隱身技術

根據偵查探測手段的不同，水面艦艇目前采用的隱身技術主要包括雷達隱身、聲納隱身、紅外隱身、磁場隱身、尾流場隱身、水壓場隱身等技術。

2.1 雷達隱身技術

雷達是目前主要的探測手段，隱身艦艇運用的雷達隱身技術就是雷達散射面縮減技術。即通過各種措施降低艦艇的雷達信號特征值—雷達散射面積（RCS），一般采用外形隱身和吸波材料等手段。外形隱身的基本方法為平坦表面、尖銳邊角、整體過渡等，盡可能將表面設備收進船體內。吸波材料包括反射雷達波較小的復合材料、吸收雷達波的涂料等。

2.2 聲納隱身技術

艦艇的螺旋槳、機械設備在工作時會引起周圍結構的強烈振動，其振動波在傳播的同時不斷向水和空氣中輻射，其引起的噪聲很容易被敵方的聲納探測到。因此聲納隱身的關鍵是減少噪聲，其主要方法包括：把艦艇的發動機放在隔音艙室內；采用低噪聲設備；增加發生設備隔音罩；使用降噪材料；采用計算機仿真設計出預測的艦身反射聲波的程度，做出最佳減噪設計等[2]。

2.3 紅外隱身技術

艦艇紅外隱身技術是對抗紅外探測、跟蹤的一項綜合技術[3]。通過采用一系列技術方法以減少被敵方紅外探測器的發現概率和紅外制導導彈的命中概率。其隱身的基本原則在于設法降低艦艇熱輻射源的溫度，使其輻射能量減少，改變輻射頻率，使其產生的輻射波長偏離紅外探測、跟蹤系統最敏感的窗口。主要方法是：采用有降溫作用的材料以掩蓋艦身的熱點；艦身涂抹能掩蓋熱信號的迷彩等。

2.4 磁場隱身技術

由于水面艦艇船體及設備普遍采用鋼制材料，在地磁場作用下，其建造和航行過程中分別產生固定磁場和感應磁場，可被敵方磁探儀輕松測到，亦有可能誘發敵方磁性水雷。因此磁場隱身就是對艦艇進行“消磁”。消磁的主要任務是設法減小艦艇磁性，力求使艦艇磁性磁場及磁場梯度減小到最低程度，其主動措施是控制艦艇上裝置的磁性材料如鋼、鐵的數量，盡量利用非磁性復合材料制造船身和其上的子系統。被動措施包括測量艦艇本身和所載物體的鐵磁質量和減少磁特征。

2.5 尾流場隱身技術

艦船尾流是由于船體的運動、螺旋槳或噴水推進器對海水的擾動產生的，其特點為范圍大，持續時間長，不易消除，不易偽裝，進行人工干擾檢測則更為困難。但是采取一些措施來減小尾流卻是可能的。例如優化船體型線、設計性能優良的螺旋槳、控制巡航速度等。另外可以應用邊界層控制技術來減低艦船產生的尾流。邊界層控制技術是利用活性覆蓋層、聚合物添加劑、高分子噴射和汽化等方法來抑制尾流的湍流度，也可以通過渦流消除器、減振器和吸除裝置進行渦流控制，從而達到減小尾跡場的目的。

3 國外隱身水面艦艇簡介

世界上第一艘完全隱身的“拉斐特”號隱身護衛艦（見圖1）已經正式在法國海軍服役。其隱身技術的特點為造型線條簡潔流暢，艦體頂部向甲板傾斜，結構的連接部分采用傾斜角度圓滑過渡；部分天線設備被流線型桅桿隱蔽；幾乎所有外置設備都放在艦體內；艦橋由吸波合成材料制成并涂有吸波涂料。

“斯麥杰”號水面效應船（見圖2）匯集了瑞典海軍在隱身技術方面的各項成果。其將減小雷達反射面積置于整個隱身性能的首位；船體采用輕型玻璃鋼夾層結構，減少了紅外輻射和磁性等；采用噴水推進系統，使流體動力噪聲大為降低。

圖1 法國“拉斐特”號護衛艦

圖2 瑞典“斯麥杰”號水面效應船

美國在完成一艘用來展示隱身技術的演示船“海影”號（見圖3）研究之后，利用其研究成果將研制隱身航母CVX的計劃提上了議程。CVX的隱身技術包括改變船體形狀、使用復合材料、雷達嵌裝于船體表面內和重新設計上層建筑，其塔臺設計成具有隱身結構的扁平菱形。另外，CVX設計考慮到減輕重量、縮小體積、加快航速，為隱形創造了條件。美國計劃建造的“雙M”型隱身船（見圖4）設計方案是在綜合考慮了“海影”號及其他隱身戰艦的隱身技術后提出的，將成為目前隱身艦船的設計典范。

圖3 美國“海影”號

圖4 美國“雙M”型隱身船

英國“海幽靈”號隱身護衛艦是繼瑞典的“斯麥杰”號、美國的“海影”號之后出現的又一“真正的隱身艦艇”。其隱身特點為：船首部分可大大減弱雷達電波的反射效應，同時也減少了海浪的阻力；艦上裝有特制的噴霧自衛系統，噴出的細密水霧能將艦艇的光反射和紅外輻射迅速遮蓋起來；此外，該艦還通過在關鍵部位敷設吸波和透波材料，使用復合材料隔熱吸音，采用低截獲概率電子設備和對電子設備進行屏蔽，以及改用低磁材料建造艦體等措施進一步提高艦艇的隱身能力。

德國MEKO型護衛艦（見圖5）的第三代采用了隱身技術。該艦采用了最新研制的復合材料，取消了傳統桅桿和雷達天線，使武器裝備、雷達天線等與艦體成為一體，并巧妙地將傳感器內置于一個“烏鴉窩”桅桿內，外表設計成低矮廣順的流線型，上層建筑與艦體成獨特的X型。在紅外隱身方面，該艦采取了冷卻廢氣、水膜和水幕冷卻艦體結構、屏蔽空調裝置的排氣口等一系列措施。該艦是目前世界上隱身技術較好的水面艦艇，據稱現役的探測裝置基本無法探測到。

圖5 德國MEKO型護衛艦

4 新型隱身技術分析

水面艦艇新型隱身技術的發展趨勢大體上可分為三個方向：一是開發新型隱身材料；二是探索新的隱身技術途徑和機理；三是綜合運用多種隱身技術。

4.1 開發新型隱身材料

隨著各項技術的發展，隱身材料逐漸成為隱身技術發展的關鍵，受到各國的重視。典型的隱身材料包括以下幾種：

4.1.1 手性材料

手性是指一種物體與其鏡像不存在幾何對稱性且不能通過任何操作使物體與鏡像相重合的現象。研究表明具有手性特性的材料能夠減少對入射電磁波的反射程度并能吸收電磁波。目前研究的雷達吸波型手性材料是在基體材料中摻雜手性結構物質形成的手性復合材料。

4.1.2 納米隱身材料

近年來納米材料成為各行業研究的重點，其極好的吸波特性使大批研究人員為之癡迷。目前，美、法、德、日、俄羅斯等國家把納米材料作為新的隱身材料進行探索研究。例如，法國研制的一種寬頻帶微波吸收涂層是由粘結劑及納米微屑填充材料構成，美國研制出的“超黑粉”納米吸波材料對雷達波的吸收率達99%。

4.1.3 導電高聚物材料

由于此材料的結構多樣化、密度低和獨特的物理、化學特性受到科學界廣泛重視。將導電高聚物和無機磁損耗物質或超微粒子復合，可發展成為一種新型的輕質寬頻帶微波吸收材料。該吸波材料具有光學透明特性，可鑲涂在甲板艙蓋、精確制導武器和巡航導彈的光學透明窗口上以減弱雷達回波。

4.1.4 多晶鐵纖維吸收劑

由歐洲伽馬（GAMMA）公司研制的一種新型雷達吸波涂層采用了多晶鐵纖維吸收劑。這是一種輕質磁性雷達波吸收劑，可在較寬頻帶內實現高吸收效果，且重量減輕40%-60%，克服了大多數磁性吸收劑比重大的缺點。

4.1.5 智能型隱身材料

智能隱身材料是一種具有感知功能、信息處理功能、自我指令并對信號作出最佳響應的新型隱身材料。此材料廣泛應用于軍事領域。如美國海軍軍械實驗室研制利用智能隱身結構制造發動機罩以減小噪聲，奧本大學和空軍懷特實驗室首先提出直升機旋翼采用智能隱身材料使其隱身能力可提高20倍。

4.2 探索新的隱身技術途徑和機理

目前，各軍事大國除了對各種隱身技術進行較全面、更深入的研究外，還在尋求其他更多更新的技術途徑和隱身機理。主要的研究方向有等離子體隱身技術、仿生技術、微波傳播指示技術等[4]。

4.2.1 等離子體隱身技術

等離子體隱身技術是利用磁化或非磁化的冷等離子體規避雷達探測的一種新技術。其隱身原理是利用等離子氣體對雷達波吸收和折射特性，用等離子氣體層包圍艦艇的表面來吸收雷達波的能量。此技術獨特的優點[5]為吸波頻帶寬、吸收率高、方法簡便、使用時間長、且可通過開關迅速控制等離子體的產生和消失，隱身效果好。其主要方法有兩種：一種是用等離子體把艦船整個包裹起來的全等離子隱身技術；一種是把等離子體隱身技術與外形隱身技術、材料隱身技術結合應用的局部等離子技術。

4.2.2 仿生技術

仿生技術是當前科學領域研究的熱門話題。研究表明，海鷗同燕八哥的體型相近，但前者的雷達散射面積（RCS）是后者的近200倍；眾所周知蜜蜂遠遠小于麻雀，但前者的RCS是后者的16倍。科學家正通過各項研究來尋求真正原因和機理，試圖找到更有效減小RCS的新方法。

4.2.3 波傳播指示技術

此技術是利用計算機來預測雷達波在大氣層中的傳播情況。大氣層溫度、濕度等的變化能使雷達波的作用距離發生變化，使雷達覆蓋范圍產生盲區。同時雷達波在大氣層里傳播時會形成“傳播波道”，其絕大部分能量集中于此。若艦載突防兵器能在盲區和“波道”以外通過，就可順利避開敵方雷達的探測。

4.3 綜合運用多種隱身技術

面對多維探測技術或多種探測系統的探測，現代艦艇隱身技術正向著綜合運用、權衡性能、擴展頻率范圍、降低成本等方向發展。為達到理想的隱身效果，必須綜合運用各種隱身技術實行全方位、多功能隱身，即不僅要綜合運用反雷達、反紅外、反電子、反聲波、反可見光等隱身技術，而且在運用每種隱身技術時也要考慮綜合采用多種技術措施。

5 我國水面艦艇隱身技術應用及發展展望

在水面艦艇隱身技術方面，我國在雷達隱身、紅外隱身和聲隱身等技術的研究和應用方面取得了長足發展。例如，我國自行設計和建造的新型導彈快艇（見圖6）就采用了多種隱身技術。

圖6 我國某型穿浪雙體導彈艇

如何突破隱身技術的瓶頸，如何有效的綜合運用多種隱身技術，實現多功能的隱身要求，這一切還依賴于新材料和新技術的研究。

綜合考慮目前國內各項科學技術的發展與應用，我國隱身技術的發展應從以下幾個方面考慮：一是設計更為獨特的外形以達到最優隱身效果；二是研制新型推進系統以減少船體震動和噪聲；三是采用吸波效能更好的涂敷材料以減少雷達反射面積；四是學習國外較為先進的技術措施（如等離子體技術）等以提高現有技術水平。

6 結語

隨著科學技術的飛速發展，各種新技術、新材料和新工藝的出現，為隱身技術展提供了更為可靠的技術保障。為了在未來海戰中立于不敗之地，為了應對各種探測技術，加快發展隱身技術已成為各軍事大國的首要任務。新型隱身艦艇的不斷出現，新隱身技術的綜合應用為隱身技術的發展奠定了良好的基礎，同時也為隱身技術的研究指明了方向。

參考文獻

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