為了讓你看不到我

飛機誕生不久，就迅速成為戰爭的寵兒。隨著航空器投入戰場，人們便開始想辦法讓它不被敵人輕易發現，從而使己方能迅猛地發動襲擊。航空器的隱身技術幾乎是伴隨其參與軍事活動的同時開始的，目的只有一個——為了讓你看不到我！

今年恰逢人類第一款隱身戰機F-117 服役并形成戰斗力40 周年，特別對隱身技術的研究發展做一個梳理。

縱觀人類航空史，隱身技術主要集中在以下4 個領域。

一、在可見光領域的隱身

這項技術從飛機出現在戰場后就一直在變化、發展，是最悠久、最常見的隱身方式。人們根據仿生學原理為飛機涂上各種偽裝色，力圖在視覺上實現隱身，屬于軍事偽裝學的范疇。這是一門運用光線和彩色圖案的藝術，目的是讓軍用飛機在地面和空中難以被發現，或者即使被發現也讓對手難以確定其速度、距離和高度。

偽裝涂裝的效果高度依賴飛機的運行環境和具體色彩圖案的運用，主要對人類的眼睛起欺騙作用。經過長期實踐，世界各國對武器裝備上偽裝涂裝的色彩和圖案的使用都經過了大量的實驗并被理論化，多數國家對此有明確的規定和獨特的涂裝方案，同時也會隨著新戰爭理論的誕生和作戰要求的改變而不斷變化。

飛機的偽裝涂裝始于第一次世界大戰，并一直沿用至今。那時的飛機是敞開式座艙，飛行和作戰高度不高，背景更多的不是湛藍的天空，而是廣袤的大地，同時出于降低被地面防空火力損傷的要求，機身和機翼的上表面一般會涂上用于模仿大地和森林的顏色，或者綴以黑色或白色斑點的大斑點迷彩，以模擬林間斑駁的樹葉陰影；下表面則涂有模擬天空的淺藍、淺灰或白色，甚至直接用淺色織物蒙布而不做涂裝。

這種偽裝涂裝的設計思想是：從上半球看，飛機上表面會融入地面背景中；而從下半球看，飛機下表面又會變成明亮天空的一部分。其實自然界中的生物，如鳥類、魚類也常常采用這一偽裝策略：背部深灰色、腹部白色。一般而言，只有在交戰雙方一方掌握了制空權后，對飛機的偽裝需求才會減弱，此時會采用較簡單的涂裝或干脆取消涂裝，以降低維護成本，甚至有的王牌飛行員還會采用提升識別度的亮色彩繪，主要是為了提高空中的威懾力，遠遠地就把敵人嚇跑。

第一次世界大戰之前，奧匈帝國曾對一架“鴿式”飛機進行改裝，將本來就輕薄透亮的亞麻布蒙皮換成了幾乎透明的賽璐珞蒙皮（硝酸纖維材質蒙皮）開展飛行實驗。當飛行高度較低時，地面上的人們尚能看到飛機內部的結構，而當它飛得高一些時就完全看不到飛機了。可以說，在航空發展的早期，飛機在可見光隱身方面就已經取得了非常好的成績。但是這種賽璐珞蒙皮易燃、易裂，并未得到大規模推廣，一戰時的飛機依然大多在機身機翼的蒙布上涂刷偽裝迷彩。

一戰和二戰軍機的偽裝涂裝主要針對機體上半球和下半球進行優化，深色和淺色的分界線往往在機身兩側較低的位置。戰機在白天低空飛行時，對于距離較遠的地面防空哨，機身兩側的深色涂裝會使其黑暗輪廓在明亮天空背景中格外醒目。解決方法是提高飛機下半球的淺色覆蓋面積，或將深淺色分界線上移，或干脆將全機涂上接近白色的偽裝色。所以，二戰期間英國和日本的一些飛機采用了全灰白涂裝，但這在戰時并不是一個好主意，防了地面就會漏掉天空中的敵人，這種純色涂裝很容易被高空中的敵機發現。如果是執行夜間轟炸、偵查、滲透任務的飛機則干脆涂成全黑色，甚至連發動機排氣管都會用長長的整流罩加以包裹，以避免排氣管的火焰被對手發現。

在戰爭中，英、美等國還進行了許多非常有趣的飛機視覺隱身實驗。比如英國研究發現粉紅色是夕陽西下時的最佳偽裝色，他們還真的使用過這種搞笑的顏色涂刷在北非沙漠戰區的吉普車和飛機上。英國人將一些用于低空作戰的“噴火”偵察機涂成粉紅色，在日出日落的斜陽照射時出動，粉紅色的“噴火”能夠完美融入紫紅色的天空背景中。

美國海軍則在攻擊德國U 型潛艇時發現，在晴朗明亮的天空背景下德國潛艇上的對空觀察員在很遠的距離上就能發現和天空對比呈深色的轟炸機，所以擁有充裕的時間下潛規避。為此，他們啟動了一個秘密項目“耶胡迪”，目標是主動降低飛機的可見度。工程師們在一架 TBM“復仇者”的發動機罩和機翼前緣安裝了許多燈泡，打開燈光后以機頭對準潛艇可以顯著降低飛機與晴朗天空背景間的亮度差，使飛機融入相對明亮的天空。該方法能將潛艇的對空目視觀測距離從20千米降到3 千米，大大縮短了潛艇的反應時間。“耶胡迪”燈利用了人眼在遠距離無法區分兩個距離過近的光源的原理，讓飛機隱藏于明亮的天空。這一實驗屬于高度機密，直到 20 世紀 80 年代才得以解密。

在越南戰爭期間，美國空軍裝備的F-4“鬼怪”戰斗機因體積龐大，在很遠的距離就會被對手發現，于是“耶胡迪”燈的研究被重啟，項目名稱“羅盤幽靈”。參加實驗的F-4在機身和機翼上安裝了9 個“耶胡迪”燈，使目視發現距離降低了30%，但整體效果并不理想，估計是因為該機發動機燃燒不充分，有著黑黑長長的尾煙所致。但這樣的實驗讓美國空軍決定在戰機那明顯的黑洞洞的發動機進氣口上做文章，后來美軍飛機進氣道內壁都被刷成了白色，和“耶胡迪”燈有異曲同工之妙，簡單實用還便宜。

隨著噴氣時代的到來，噴氣式飛機作戰高度大大提高，周圍常見的環境變成了天空、白云和霧霾，不再是地面的綠色植被、海洋和沙漠，于是飛機表面的涂裝方案也有了變化。許多軍事機構和科研單位開始研究噴氣式戰機在高空中的最佳偽裝色，淺灰色被認為是最有效的中高空偽裝色，戰斗機被涂上了被稱為“空優灰”的顏色，與多云和霧霾的天空接近。后來，在這種灰涂裝上又發展出了雙色和三色低可視灰涂裝，飛機上表面灰度較深、側面中灰、下表面較淺，以解決下表面與天空之間的亮度差問題，這也成為當今世界各國空軍和海軍戰斗機的標準涂裝方案。

而對于在同溫層飛行的飛機來說，情況又有所不同。這個高度的天空很暗且沒有云和霧霾，淺灰色飛機的下表面會被下方云層反射的陽光照得雪亮，在暗色天空的映襯下十分醒目。這也是為什么從地面看在同溫層飛行的客機是一個小亮點的原因，所以在此高度飛行的飛機最佳偽裝色是深灰色。而在大氣層邊緣飛行的高空偵察機的涂裝最好是黑色或藍黑色，這樣才能更好地融入黑色的太空背景。

需要特別說明的是，在大規模使用第一代、第二代噴氣式戰斗機時，許多機型并沒有涂迷彩隱藏自己，而選擇了不涂裝的金屬鋁原色，這首先是出于防核戰光輻射的考慮，另外則是金屬蒙皮會倒映出周圍背景的色彩，一定程度上可以使飛機融入背景中。不過，銀光閃閃的飛機反而讓對手在很遠處就能發現，特別是美國最開始測試U-2 高空偵察機時就用了拋光的金屬色，結果在51 區試飛時，來自超高空的莫名閃光讓距離遙遠的普通公眾都能看到，一時間在51 區有外星人飛碟的傳說甚囂塵上，后來才改成了專門的藍黑色或黑色。當大國間彼此的核威懾達到一種微妙的平衡時，銀色機體的戰機很快就消失了。

直到現在，飛機在可見光領域的隱身仍在發展變化，且依然是非常重要的隱蔽自身的方式。

二、在聲波領域的隱身

在對空雷達尚未發明或技術還不成熟的時候，如何發現空中的目標呢？利用聲音！

人類對于聲音并不陌生，聽聲辨物是絕大部分陸地哺乳動物的本能，很多貓科和犬科動物更是將這種本領發揮到了極致。1880 年， 美國物理學教授阿爾弗雷德·邁耶爾設計了專用的地形聽音器，以幫助輪船在起霧的海上安全航行。當年他還為這套裝置申請了專利，專利號224199。這應該是最早的聲音定向裝置，對其稍加改進就能用來確定空中的飛行目標。

飛機的發動機排氣、螺旋槳拍擊空氣、氣流和機體相互作用產生的嘯叫聲，是其噪聲的主要來源。螺旋槳時代的飛機，速度沒有聲音快，聽著隆隆的飛機聲就能有效開展防空預警和指揮對空作戰。

因此飛機必須對發出的噪聲進行控制，這就是聲音領域的隱身，主要是希望降低發動機噪聲以及螺旋槳拍擊空氣的聲音。

對于前者，一般是在排氣管上做文章。活塞發動機通過特別的設計，使排氣管形成諧振腔或消音室來消除噪聲，同時還能提高發動機的工作效率。而渦輪類發動機則要降低排氣速度，通過增加涵道比，讓外涵道的低速氣流包裹核心機的高速氣流以降低噪聲；也可利用花瓣形狀的波瓣氣流混合器減噪，將大的排氣管道細分為許多小的排氣管，以調整噴氣流的流場，使氣流聲波互相抵消從而降低噪聲。

對于后者，主要是在槳葉外形上想辦法，逐漸演化出了高效、低噪聲的馬刀形螺旋槳，彎曲后掠的馬刀槳不僅氣動效率高，旋轉時的噪聲也小。

對于直升機而言，主要在旋翼上做優化。直升機槳葉尺寸比固定翼飛機的螺旋槳大得多，即使轉得慢，旋翼最外側也容易出現局部的超聲速氣流，若不加控制就會出現巨大的“音爆”。現在的直升機旋翼會采用有后掠的槳尖來降低槳尖波阻，避免局部超越聲速產生音爆。直升機的旋翼噪聲還來自于槳渦干擾噪聲，通過下反槳尖、尖削槳尖、雙曲線后掠槳尖、前突后掠槳尖等設計，能有效降低噪聲。此外，采用涵道尾槳或X 形尾槳，也能顯著降低尾槳噪聲，從而實現隱身。

對于機體的噪聲隱身，要用合理的氣動外形設計，避免“空穴效應”，盡量延遲局部超聲速氣流的產生，降低波阻，免得局部微小的激波引發“音爆”。

三、在不可見光領域的隱身

至于不可見光領域，主要是在紅外波段實現隱身，專門針對現代的紅外制導武器。自然界中的物體都會向外輻射包括紅外波段在內的電磁波，紅外非成像制導技術就是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標輻射的紅外能量來實現精確制導的一種技術手段。

紅外探測有兩大優點：一是不論白天黑夜都能正常工作。這是因為紅外探測是基于溫度的探測，只要是絕對零度以上的物體都能被探測感知到。二是不受云層干擾。可見光和激光會受到煙霧云彩等影響，導致觀測性能不佳，而紅外輻射因其波長較長，可以輕松穿透煙霧云彩，且衰減較少，從而使紅外追蹤和制導真正實現全天候。

早在20 世紀20 年代英國就已經開始利用紅外探測技術對空對海搜索目標的嘗試，限于當時的科技發展水平，充其量是對紅外探測技術的驗證。直到二戰后期，德國才成規模地使用紅外探測技術，即使如此僅靠當時的紅外捕捉設備也很難看清目標的紅外特征。解決問題的方式很粗暴——既然目標紅外特征不明顯，那就拿紅外燈照射，增強其紅外特征。由于需要巨大的紅外線探照燈，因此紅外探測設備主要用在裝甲車輛等載具上。而且那時的紅外探測設備過大過重，無法裝在飛機上，甚至還不如機載雷達發展得好。

一戰和二戰時期，飛機的動力主要由活塞發動機驅動的螺旋槳提供，螺旋槳產生的滑流對發動機本體特別是排氣管能起到很好的降溫作用，而且那時紅外探測設備的應用也不多。但到了二戰末期，德國和英國分別研制出由噴氣式發動機推進的戰機，隨后更是迅速成為世界各國航空器發展的新方向。而渦輪噴氣發動機的尾噴流的紅外特征太明顯了，紅外制導武器也就此應運而生。

1946 年，美國海軍物理學家威廉·麥克萊恩帶領團隊研究對紅外輻射敏感的硫化鉛技術，他認為這種能夠跟蹤熱源信號的技術可以用在導彈制導中，于是就投身到導彈制導系統的研究中。1959 年，他研制的AIM-9“響尾蛇”系列紅外制導空對空近距格斗導彈正式列裝，他也被稱為“響尾蛇”導彈之父。

時至今日，主動或被動紅外探測技術依然是感知敵方目標動向的重要手段，而紅外制導武器則更是在近距離上克制對手的堅矛利刃。一方面要想盡一切辦法降低自己的紅外特征，避免被敵人的紅外探測設備發現，被紅外制導武器攻擊；一方面則要盡可能提升紅外探測技術的精度和顯示效果，強化低能見度條件下的作戰能力，努力提升紅外制導武器的靈敏度和跟蹤精度，做到發現即打擊，發射即擊落。紅外探測制導與紅外隱身技術依然是各國深入研究的矛與盾。

四、在電磁波環境的隱身

這一領域主要針對的是雷達。雷達是一種利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率、方位、高度等信息。其優點是能全天候、全天時工作，探測遠距離的目標，且不受霧、云和雨的阻擋。因此，雷達一出現就成為軍事和民用領域的重要裝備。

1935 年英國人羅伯特·沃特森·瓦特發明了第一臺實用雷達。1936 年1 月瓦特在索夫克海岸架起了英國第一個雷達站，之后英國空軍又增設了多處陸基雷達站。它們在二戰中，特別是抵抗德國空軍入侵的不列顛空戰中發揮了重要的遠程預警作用。

針對雷達的隱身技術就是要實現對雷達波的隱形，使己方目標的雷達回波無法被敵方偵察雷達探測到，這種技術在二戰末期就出現了。其中一種隱身技術是通過特殊的吸波材料涂層吸收雷達波。二戰后期，德國在潛艇的潛望鏡上涂敷吸波材料，這是對雷達隱身的早期嘗試。吸波材料的種類很多，一般采用鉛鐵金屬粉、不銹鋼纖維、石墨粉、鐵氧體等具有特殊電磁性能的物質制成。吸波材料按用法可分為涂料型和結構型兩類，廣泛使用的涂料型鐵氧體吸波材料可大幅降低雷達反射回波。

二戰后，世界迅速進入了冷戰對峙，美國為了獲取蘇聯的情報不惜一切代價，研發出U-2 高空偵察機并迅速投入對社會主義陣營的偵查。美國人自信地認為，蘇聯的雷達技術無法“抓住”22000 米高空的“蛟龍夫人”，但其實U-2 的飛行全過程都被蘇聯防空雷達跟蹤監視，只是當時蘇聯的戰斗機無法企及這個飛行高度。

發現蘇聯的雷達能跟蹤U-2 后，美國人非常焦慮，想方設法降低U-2的雷達反射截面積，使其不易被蘇聯防空雷達發現。科學家們提出了兩種隱身解決方案，代號分別是“秋千”和“壁紙”。“秋千”方案是用支柱在機身和機翼周圍撐起串有精確間隔的鐵氧體磁珠導線，以吸收雷達波。但該方案會增加飛機重量、增大阻力，導致U-2 降低飛行高度，得不償失。而“壁紙”方案則是在機頭、尾翼和機身等部位貼上預制有電路的貼片，其缺點是會導致過熱。1957 年一架貼有“壁紙”的U-2A就因過熱導致發動機熄火，造成試飛員跳傘時身亡。不過那時的U-2 已經被打下來7 架，其中新中國就擊落了5 架！后來美國改變了戰術，采用側視雷達或相機實施偵查，不再讓U-2 飛越目標上空。最終，U-2 的雷達隱身嘗試隨著在全機涂上使用黑色鐵氧體的雷達吸波涂料而告一段落。

還有一種針對雷達波的外形隱身技術，即采用特殊的形狀使目標的回波偏離偵察雷達的接收方向，以降低目標的雷達反射截面。外形隱身技術的誕生歷史不長，但發展迅速，應用十分廣泛，已成為隱身技術中最重要和最有效的技術途徑之一。

大家熟知的對雷達隱身的戰機F-117“夜鷹”，其研制是從蘇聯的一篇論文中得到的靈感——1964年，莫斯科無線電工程研究院首席科學家彼得·烏菲莫切夫在《莫斯科學院無線電工程學報》上發表了具有劃時代意義的論文《物理衍射理論中的邊緣波行為》。該論文的發表，讓這位偉大的科學家成為世界公認的隱身技術之父。

烏菲莫切夫在論文中指出，物體在雷達屏幕上顯示的大小，并不是由其本身的大小決定的 ，而是由表面反射雷達波的多少決定的。該結論說明，通過適當的外形設計可以做到盡可能減小飛行器的雷達反射截面積，進而降低被雷達發現的概率。他還創造性地設計了一種計算物體雷達反射截面積的方法。

這篇論文在蘇聯并未引起足夠的重視，卻吸引了美國洛克希德公司的高度關注，于是有了F-117 的前身——“海弗藍”隱身技術驗證機。這款由多個傾斜平面拼接構成的戰機表面沒有任何弧度，其雷達反射截面積非常小。1977 年底，“海弗藍”隱身技術驗證機完成首飛，其外形十分接近后來服役的F-117 量產機型，不同之處是原型機的垂尾安裝角度是朝內的，而且體型比F-117 要小。

F-117 主要采用外形隱身技術，并輔以吸波材料。其形狀是一個前后緣不平行的復雜多面體，大部分表面都后傾或內斜，并采用外傾的V 形雙垂尾，機翼和垂尾均為菱形截面。這種奇特的外形使照射到F-117 上的雷達波上下散射，回波微弱、時隱時現，雷達很難探測到這些信號，大大降低了雷達反射截面積，提高了隱形效果，具有良好的雷達、紅外和目視隱身能力。

甚至F-117 這個編號都有很大的迷惑、欺騙和“隱身”作用，按理美軍對它的編號應該排在F/A-18之后，大概率是F-19 或F-20，但卻從不常用的百系列編號中找了個號碼。對于百系列編號，美國自研戰機中最大的編號是F-111，F-112到F-116 則是美軍從各種渠道淘來的用作假想敵部隊進行對抗測試的蘇制戰機。這個煞有介事的F-117編號，迷惑對手的用意非常明顯，沒想到在編號上都要“隱身”！

除了多面體結構，翼身融合、圓滑過渡的飛翼式機體結構也對雷達隱身有著天然的優勢，美國B-2“幽靈”就是對雷達隱身的遠程戰略轟炸機的代表。研發之初，B-2 也計劃使用傾斜平面拼成的多面體結構，但后來選擇了借助柔和過渡的曲面來分散雷達入射波，降低被雷達發現的概率。這種技術的驗證機被稱為“沉默藍”，外觀看起來像個倒飛的澡盆， 后續的B-2 和最新的B-21 都是這種構型。

提到B-2，還有一項隱身技術值得一說。由于渦輪類發動機的排氣中水分含量較高，會在特定高度拉出尾流凝結云，即使光學、紅外和雷達隱身做得再好，尾流凝結云也會暴露行蹤，因此B-2 還有一項隱身工作就是消除尾跡。為此，B-2在尾氣中摻入氯氟磺酸制劑以減少尾跡的形成，而且其機尾還布置有激光雷達，一旦發現有尾流凝結云會立即提醒駕駛員改變飛行高度。

人類在航空器的探測和反探測上想了很多辦法，這對矛盾體相生相克、相輔相成，在斗爭中發展，在需求中推進，未來還會出現更多更新奇的隱身和探測技術被應用到各種武器裝備甚至單兵穿戴裝備上。

未來已來，讓我們拭目以待。