軍用飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)發(fā)展研究

王鐘毓，段卓毅，耿建中，董強(qiáng)

航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710089

人類(lèi)航空發(fā)展至今已逾百年，飛機(jī)設(shè)計(jì)制造水平早已今非昔比。涂裝承擔(dān)著文化展示、美觀美化、視覺(jué)偽裝等諸多任務(wù)，也經(jīng)歷著巨大變化。本文將主要從軍用飛機(jī)方面介紹百年來(lái)航空涂裝設(shè)計(jì)的發(fā)展演變，為未來(lái)的涂裝設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

1 飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)的起源與初步發(fā)展

世界上第一架軍用飛機(jī)萊特A型于1909年裝備美國(guó)空軍，執(zhí)行偵察任務(wù)。戰(zhàn)爭(zhēng)需求是飛機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)力之一。第一次世界大戰(zhàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)一戰(zhàn)）期間，飛機(jī)便開(kāi)始作為重要的戰(zhàn)術(shù)工具參與戰(zhàn)爭(zhēng)。為達(dá)到從上俯視時(shí)與地面的植被融為一體以降低敵機(jī)的發(fā)現(xiàn)概率、提高敵機(jī)的瞄準(zhǔn)難度的目的，多數(shù)參戰(zhàn)國(guó)將參戰(zhàn)飛機(jī)的上表面涂上橄欖綠色的漆裝，成為了最早期的涂裝設(shè)計(jì)。

由于技術(shù)水平和戰(zhàn)爭(zhēng)理論等的限制，一戰(zhàn)時(shí)飛機(jī)仍主要從事偵察等輔助任務(wù)。到了第二次世界大戰(zhàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)二戰(zhàn)）期間，飛機(jī)的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)價(jià)值更加地凸顯出來(lái)。作為提高飛機(jī)生存性的重要手段，軍用飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)開(kāi)始得到重視和系統(tǒng)性的研究。軍用飛機(jī)涂裝迷彩的基本理論初步奠定。機(jī)種、季節(jié)、作戰(zhàn)地域和任務(wù)類(lèi)別都是影響迷彩涂裝方案的重要因素。如夜間任務(wù)飛機(jī)多采用黑色涂裝；艦載機(jī)下部涂為淺灰白色、上部涂為深灰色；轟炸機(jī)上表面涂為軍綠色，下表面涂為天藍(lán)色等。這些涂裝設(shè)計(jì)都旨在提高目視隱身性，提高敵我識(shí)別區(qū)分度。

美空軍P-51野馬經(jīng)典的機(jī)頭鯊魚(yú)頭圖案涂裝體現(xiàn)了極具侵略性的尚武精神，提高了士氣，震懾了敵軍，如圖1所示。

圖1 美軍P-51“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)Fig.1 USAF P-51 Mustang fighter

日本零式戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身采用與日軍軍服顏色相近的墨綠色，如圖2所示。在機(jī)身中部涂裝對(duì)比鮮明的血紅色“太陽(yáng)”圖案，反映了日本人的武士道風(fēng)格。

圖2 日軍零式戰(zhàn)斗機(jī)Fig.2 Japanese Zeros fighter

2 現(xiàn)代飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)的發(fā)展

科技的進(jìn)步深刻地影響著戰(zhàn)爭(zhēng)的模式和戰(zhàn)法，進(jìn)而決定了武器裝備的發(fā)展要求與方向。雷達(dá)和導(dǎo)彈的應(yīng)用對(duì)空戰(zhàn)模式的影響是顛覆性的，由此空戰(zhàn)開(kāi)始向超視距發(fā)展。涂裝設(shè)計(jì)的重要性曾被設(shè)計(jì)師所懷疑，然而隨后發(fā)生的數(shù)次現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)卻證明即使在新的技術(shù)環(huán)境下，涂裝設(shè)計(jì)仍是重要的設(shè)計(jì)工作。空戰(zhàn)情況瞬息萬(wàn)變，超視距并不能保證發(fā)現(xiàn)及摧毀，視距內(nèi)作戰(zhàn)能力仍是重要要求。好的涂裝設(shè)計(jì)對(duì)于提高軍用飛機(jī)生存力仍有著重要意義。為了降低可視度，打碎飛機(jī)輪廓線使之與背景相融，軍用飛機(jī)常常需要噴繪兩種以上不一樣的色彩。涂裝的不同色彩交接可以以曲線或折線為主，摻雜以條狀色塊、點(diǎn)狀色塊、不定形色塊等。涂料采用低反光率的隱身涂料。迷彩常見(jiàn)以灰色、藍(lán)色為主的雙色或多色混搭，并通過(guò)在亮光處涂裝暗色，在陰影處涂裝亮色的方式減少整機(jī)色差。在飛行實(shí)踐中摸索發(fā)現(xiàn)，不同顏色色調(diào)的差別在5000m以上時(shí)基本無(wú)法分別，目視效果為淺灰色或者深灰色；地表色差從7000m的高度也無(wú)法辨別，看上去呈現(xiàn)灰藍(lán)色效果。飛機(jī)在飛行時(shí)，下表面因背光呈現(xiàn)陰影，與明亮的天空背景對(duì)比鮮明。因此，機(jī)身下表面常涂裝白色等淺色以減小色彩對(duì)比度。

除了從目視隱身角度出發(fā)考慮的色彩搭配設(shè)計(jì)外，不同國(guó)家在涂裝設(shè)計(jì)方面也有著一些不同的傳統(tǒng)樣式。圖3展示了典型的蘇聯(lián)/俄羅斯軍用飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)方案，涂裝方案的迷彩色、俄羅斯國(guó)旗、飛機(jī)編號(hào)、所屬部隊(duì)標(biāo)志及制造商標(biāo)志的布置都有一定的章法。在具體的涂裝迷彩的選擇方面，由于國(guó)土橫跨歐亞，地理地貌種類(lèi)繁多，作戰(zhàn)環(huán)境差異較大，俄羅斯規(guī)定，各地空軍根據(jù)其空軍基地駐地及所負(fù)責(zé)戰(zhàn)略方向制訂不同的涂裝計(jì)劃并采用不同的迷彩方案。

圖3 俄羅斯蘇-33 涂裝示意Fig.3 Russian SU-33’s painting design

與其他種類(lèi)的軍品設(shè)計(jì)流程相似，各國(guó)軍用飛機(jī)涂裝的設(shè)計(jì)都有一整套的軍用標(biāo)準(zhǔn)，包括涂裝顏色、字體、徽章、編號(hào)等都進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。如美軍的《聯(lián)邦色彩標(biāo)準(zhǔn)》，簡(jiǎn)稱(chēng)為FS標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)FS加5位數(shù)字的表示法對(duì)各類(lèi)涂裝顏色進(jìn)行了區(qū)分。FS36081的首數(shù)字3表示這種顏色是亞光類(lèi)，則是這個(gè)顏色的色彩代碼；而FS16081則是6081色的光澤類(lèi)，首數(shù)字1表示光澤顏色。次位數(shù)字則是不同的色系的分類(lèi)，如4為綠色系5為藍(lán)色系等。美軍駐歐洲空軍基地主要的三種迷彩涂裝代號(hào)分別為FS34102淺綠、FS34092綠和FS36081深艦灰。A-10“雷電”II對(duì)地攻擊機(jī)使用的便是這三種顏色的搭配，如圖4所示，另外還有白色為主的雪地迷彩方案[2]。

圖4 美軍A-10戰(zhàn)斗機(jī)涂裝示意Fig.4 US air force A-10’s painting design

美國(guó)空軍主力戰(zhàn)斗機(jī)的主流迷彩涂裝主色調(diào)是天灰色。根據(jù)機(jī)型的不同，又有諸多小分支。如F-16的“埃及”I迷彩涂裝、F-4G的“高地”II迷彩等。涂裝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)并非拍腦袋的結(jié)果，而是在長(zhǎng)期實(shí)踐中摸索出來(lái)的。實(shí)際上，美國(guó)人在涂裝設(shè)計(jì)方面也曾經(jīng)走過(guò)不少?gòu)澛贰Ｈ缑绹?guó)空軍曾計(jì)劃在剛剛裝備部隊(duì)的F-15上涂裝“可以與藍(lán)天融為一體，地面目視無(wú)法發(fā)現(xiàn)的天藍(lán)色涂裝”。然而這一“創(chuàng)新性”十足的創(chuàng)意卻沒(méi)能經(jīng)受住實(shí)踐的檢驗(yàn)，它忽視了歐洲經(jīng)常出現(xiàn)的灰霧樣天氣，使得使用天藍(lán)色涂裝的戰(zhàn)機(jī)在天空中反倒“光彩照人”，成了活靶子。最終在一片嘲諷聲中， F-15戰(zhàn)機(jī)又換回了原先的土灰色迷彩涂裝。

美國(guó)空軍的F-16飛機(jī)涂裝在飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)歷史中也非常經(jīng)典，如圖5所示。F-16經(jīng)典涂裝由三種深度的灰色混合搭配，機(jī)翼、后機(jī)身、平尾涂裝為深灰色，前機(jī)身、腹鰭的外表面、垂尾涂裝中灰色，機(jī)身和尾翼的外側(cè)、翼下外掛物都涂淺灰色。從目視隱身的角度講，這種方案“打碎”了飛機(jī)的外形輪廓，無(wú)論是哪個(gè)角度都有著較好的背景相融性，減少了被目視發(fā)現(xiàn)的概率。從美學(xué)角度講，這種涂裝硬朗協(xié)調(diào)，威猛肅殺，也不失藝術(shù)美觀性。

隨著飛行實(shí)踐的增多和人們對(duì)于涂裝設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)的深入，傳統(tǒng)涂裝呈現(xiàn)出體系化、規(guī)范化發(fā)展的趨勢(shì)。與此同時(shí)，有別于傳統(tǒng)思路的新的涂裝設(shè)計(jì)技術(shù)也蓬勃發(fā)展起來(lái)。數(shù)碼迷彩便是其中得到了最多關(guān)注的一種，如圖6所示。“數(shù)碼迷彩”就像電視屏幕那樣，將飛機(jī)劃分為一個(gè)個(gè)的小方格，這些方格類(lèi)似于肉眼可見(jiàn)的最小單位“像素”。相比于四色或六色迷彩，數(shù)碼迷彩將飛機(jī)輪廓更加“碎片化”，更加難以與周?chē)h(huán)境區(qū)分和識(shí)別。不少?lài)?guó)家已經(jīng)開(kāi)始了將這種起源于陸軍裝備的迷彩方式應(yīng)用于空軍的嘗試。

圖5 美軍F-16戰(zhàn)斗機(jī)涂裝示意Fig.5 USA F-16’s painting design

圖6 數(shù)碼迷彩Fig.6 Digital camouflage

可以說(shuō)，戰(zhàn)斗機(jī)轟炸機(jī)等前線作戰(zhàn)飛機(jī)的涂裝設(shè)計(jì)從誕生開(kāi)始就一直在千方百計(jì)地降低可視度，提高飛機(jī)與環(huán)境的相容性。然而還有一類(lèi)特殊飛機(jī)的涂裝發(fā)展方向卻是反其道而行，一直在追求更大的色差和更大的背景對(duì)比度。它就是教練類(lèi)及救援、表演類(lèi)軍用飛機(jī)，如俄羅斯雅克-130教練機(jī)，如圖7所示。紅色光波長(zhǎng)，穿透力強(qiáng)，醒目易引起人的注意力；白色反射率高，與灰色的天空、大地背景反差大；搜索救援及醫(yī)療類(lèi)飛機(jī)偏愛(ài)采用可視度高的橙色和白色搭配；靶機(jī)常常采用紅色作為主色調(diào)；教練機(jī)及表演類(lèi)飛機(jī)普遍采用上白、下紅的機(jī)身涂裝，翼尖涂紅色等醒目色方便指揮員或觀眾觀察飛機(jī)起飛和著陸或在空中作特技時(shí)飛機(jī)的飛行姿態(tài)。在飛行坡度過(guò)大時(shí)，教練員可以通過(guò)觀察翼尖的位置及時(shí)地指導(dǎo)學(xué)員調(diào)整姿態(tài)，避免事故的發(fā)生。

圖7 俄羅斯雅克-130教練機(jī)Fig.7 Russian Yak-130

3 軍用飛機(jī)涂裝功能及設(shè)計(jì)宗旨

軍用飛機(jī)的涂裝設(shè)計(jì)經(jīng)歷百年發(fā)展歷程，其發(fā)展脈絡(luò)大致可梳理出一張路線圖：1900—1920年，沒(méi)有系統(tǒng)的涂裝理論，涂裝全憑飛行員喜好；1920—1950年，開(kāi)始認(rèn)識(shí)到飛機(jī)涂裝對(duì)增加生存率的重要性，產(chǎn)生系統(tǒng)的涂裝設(shè)計(jì)理論；1950—1990年，針對(duì)不同使用環(huán)境，提出更加細(xì)化的涂裝方案，涂裝設(shè)計(jì)精細(xì)化、規(guī)范化；1990年至今，在涂裝設(shè)計(jì)方面進(jìn)行大膽嘗試，提出“數(shù)碼迷彩”“模塊化迷彩”等新概念。不同國(guó)家因?yàn)椴煌牡乩憝h(huán)境、使用需求和文化傳統(tǒng)發(fā)展出了不同的設(shè)計(jì)理念和標(biāo)準(zhǔn)。但萬(wàn)變不離其宗，總的來(lái)說(shuō)，軍用飛機(jī)的涂裝主要有以下六大功能[3]。

（1）隱身示假，提高生存力

隱身和示假可以有效地提高軍用飛機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存力。軍用飛機(jī)的迷彩涂裝可以打破飛機(jī)輪廓線，模糊飛機(jī)與背景環(huán)境，增加敵方辨識(shí)難度，在激烈的空戰(zhàn)或空襲任務(wù)中占得先機(jī)。

（2）區(qū)別機(jī)種任務(wù)

現(xiàn)代空軍的任務(wù)日益多元化、復(fù)雜化，執(zhí)行不同任務(wù)的飛機(jī)對(duì)涂裝有著不同的需求。對(duì)于空中優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)斗機(jī)（如米格-29、F-16、F-22）來(lái)說(shuō)，近距格斗是重要的空戰(zhàn)任務(wù)之一，因此，常常使用不同深度灰色進(jìn)行搭配涂裝。高空高速截?fù)魴C(jī)如F-15和蘇-27的核心使用要求是在高空截?fù)糇鲬?zhàn)，高空背景色較灰暗但陽(yáng)光在機(jī)身的反射散射卻非常強(qiáng)，因此，此類(lèi)飛機(jī)常采用暗灰色的涂裝設(shè)計(jì)。強(qiáng)擊機(jī)、攻擊機(jī)如A-10、強(qiáng)5飛機(jī)擔(dān)負(fù)低空對(duì)地搜索攻擊任務(wù)，常采用與地表環(huán)境相近的深綠、土黃、土灰等顏色。高空高速偵察機(jī)及其他主要在夜間執(zhí)行任務(wù)的轟炸機(jī)如SR-71、B-2等機(jī)型常常采用具有吸收雷達(dá)波能力的黑色吸波材料。執(zhí)行投放核彈任務(wù)及進(jìn)行核爆試驗(yàn)觀測(cè)任務(wù)的飛機(jī)為減少飛行員所受輻射量，需要增強(qiáng)反射，因此，多采用銀色的涂裝。另外，在執(zhí)行一些特殊任務(wù)或在特殊環(huán)境下使用時(shí)，也可進(jìn)行臨時(shí)地特殊涂裝處理。

（3）保護(hù)飛行員眼睛

隨著飛機(jī)性能的提升和任務(wù)復(fù)雜度的增加，飛行員執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間和強(qiáng)度都有所增加。在長(zhǎng)時(shí)間飛行狀態(tài)下，光照度和色彩等因素對(duì)推遲飛行員視覺(jué)疲勞時(shí)間，保障飛行員執(zhí)行任務(wù)能力有著關(guān)鍵的影響。因此，座艙蓋前端的飛行員主視區(qū)常常采用低反射率的暗色涂裝。

（4）反射日光輻射

對(duì)于高空長(zhǎng)航時(shí)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，日光的強(qiáng)烈輻射會(huì)對(duì)機(jī)場(chǎng)內(nèi)的電子設(shè)備產(chǎn)生威脅，過(guò)高的溫度也不利于任務(wù)設(shè)備的穩(wěn)定工作。因此，此類(lèi)飛機(jī)可采用高反射率的白色或銀色涂裝。

（5）文化的展示

不同國(guó)家民族有著不盡相同的文化和審美，涂裝就成為了展示本國(guó)空中力量的文化窗口。對(duì)各個(gè)國(guó)家的飛行表演隊(duì)來(lái)說(shuō)，國(guó)旗圖案和原色常常是重要的涂裝設(shè)計(jì)參考要素，如法國(guó)飛行表演隊(duì)紅、白、藍(lán)三色涂裝、意大利飛行表演隊(duì)紅、白、綠三色涂裝。美國(guó)“雷鳥(niǎo)”飛行表演隊(duì)和俄羅斯“雨燕”飛行表演隊(duì)在國(guó)旗基色上繪制了圖案作為標(biāo)志性涂裝。這類(lèi)涂裝設(shè)計(jì)美觀、醒目，具有鮮明的民族特色，在飛行表演中展示了本國(guó)軍事裝備的風(fēng)采，極大地拉近了軍隊(duì)與本國(guó)觀眾的距離。

（6）弘揚(yáng)軍威，鼓舞士氣

二戰(zhàn)時(shí)期，盟軍的王牌飛行員常常會(huì)在飛機(jī)上噴涂飛行員姓名及擊落敵機(jī)的數(shù)量等特殊的標(biāo)記和圖案。中國(guó)戰(zhàn)場(chǎng)著名的“飛虎”隊(duì)曾在P-40上繪制了著名的虎鯊?fù)垦b。這類(lèi)涂裝英氣昂揚(yáng)，弘揚(yáng)了戰(zhàn)斗精神，彰顯了國(guó)威、軍威，既鼓勵(lì)了本國(guó)軍民的戰(zhàn)斗意志，又打擊了敵對(duì)勢(shì)力的囂張氣焰，因此，也成為了軍機(jī)涂裝的傳統(tǒng)之一。

4 結(jié)束語(yǔ)

涂裝設(shè)計(jì)是飛機(jī)生存力、戰(zhàn)斗力的重要保障之一。隨著空戰(zhàn)環(huán)境日新月異地變化和對(duì)軍用飛機(jī)能力要求的復(fù)雜化、深度化發(fā)展，涂裝設(shè)計(jì)也需要與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)響應(yīng)多層次隱身化等更高的要求。作為飛機(jī)設(shè)計(jì)人員，掌握一定的涂裝設(shè)計(jì)知識(shí)很有意義。