等離子隱形技術

等離子隱形技術飛機(19張)

等離子體(我國台灣地區稱為“電漿”)是宇宙中已知的六種基本物質形態之一，其他五種形態，除了大家熟悉的固態、液態和氣態以外還有超固態(如白矮星物質)、中子態（如中子星物質）。從物理本質上來説，等離子體是一種宏觀上處於電中性、但不是由分子而是由離子組成的氣體，這決定了它具有許多獨特的性質，而對新技術嗅覺比狗還靈敏的軍事家們早已注意到這些獨特性質在軍事上巨大的應用潛力，他們認為等離子體技術為武器的新發展提供了新的強有力的技術途徑，率先掌握實用等離子體技術的國家將獲得軍事上的戰略優勢。現在世界各個軍事大國都在積極展開相關技術研究，但從情況來看，等離子體技術的大部分研究仍然處在概念、理論和試驗的初級發展階段。

人們通過研究發現了等離子體對於電磁波的傳播有這樣的特點：對於某種等離子體，當入射電磁波頻率大於某個臨界數值的時候，它可以進入等離子體傳播，但是在傳播過程中其能量將被等離子體吸收而不斷衰減；而當入射電磁波頻率小於這個數值時，電磁波通常將無法進入等離子層，在其表面即發生全反射，同時等離子體以電磁波反射體的形式對電磁波產生干擾作用，即使電磁波往返途徑彎曲。這個臨界數值的頻率就叫作等離子體的截止頻率。

等離子體的這種獨特的電磁學特性為其應用於雷達隱形展示了奇妙的前景：如果能夠以等離子體層包覆飛行器，那麼，當敵方雷達頻率高於截止頻率時，雷達波進出等離子體層後能量將嚴重衰減，使飛行器自身雷達反射信號大大減弱，而當敵方雷達頻率低於截止頻率時，等離子體層將使雷達波傳播途徑發生彎曲，這將使雷達接收不到反射波，即使接收到了，雷達得到的也將是飛行器的虛像位置而不是實際位置（也不能得到目標真實的速度和尺寸信息），這時敵方如果依據所接收到的信息指揮進行空中攔截，那麼攔截編隊到達預定區域後將很可能找不到目標。這就是飛行器等離子隱形技術的基本原理。與傳統的外形設計加吸波塗料的飛行器隱形設計方法相比較，等離子隱形的突出優越性在於它幾乎不需要飛行器作任何結構和性能上的改變—也就是説，在現代飛行器的設計中可以不再將隱形作為重要的考慮因素，對於戰鬥機而言，就可以將其隱形、速度和機動3方面的設計考慮簡化為速度和機動。此外，等離子體隱形還有吸收頻帶寬、吸收效果好、使用簡便、維護費用低等優點，而且該技術還能用來實現紅外隱形。

發展

於是，隱形技術一個新的分支—等離子體隱形技術（PST）開始發展起來。從已知的資料看，蘇聯和美國在20世紀60年代就已經開始秘密進行飛行器用等離子體隱形技術機理和使用方法的研究。20世紀80年代開始兩國先後進入相關技術的試驗階段，通過對雷達散射特性確定的目標採用等離子隱形措施，證實了該技術具有雷達隱形作用。從已經公開的信息來看，兩國目前的總體研究水平各有特色：俄羅斯在實際研究成果方面可能領先於美國，而美國則在等離子體隱形新的實現途徑的研究方面領先於俄羅斯。西歐和我國也在開展一系列相關研究工作，但總體研究水平都落後於俄羅斯和美國。已經公開報道的實現等離子隱形的方法有獨立式等離子體發生器法和大氣壓局域放電法。

獨立式等離子體發生器

獨立式等離子體發生器是等離子隱形途徑中研究得最早的。它在原理上與現代工業中已經廣泛應用的多種等離子體發生器很相似（但後者無法直接用於飛行器隱形）。這種發生器通常由能夠產生某種放電形式的工質、離子發生器和電源組成。其工作原理是利用電源將工質在離子發生器內電離，然後利用壓力差釋放到飛行器外面形成等離子體層，從而實現飛行器雷達隱形。顯然，這種獨立式離子發生器具有結構簡單、工作可靠、維護便利等優點，但是其缺點也是很明顯的：一是對電源要求高，電源要有較高的功率以電離工質；二是發生器必須根據每種飛行器的使用部位的特點來設計，缺乏足夠的使用靈活性；三是發生器體積、重量和製造要求比較高；四是比較難以產生均勻的等離子體層，且難以在飛行器表面上大面積覆蓋。

研究成果

裝備“等離子”的蘇－27IB“鴨嘴獸”(10張)

由於獨立式等離子體發生器技術相對簡單，因此其研究成果也最明顯。根據公開報道，俄羅斯克爾德什研究中心已經開發出兩代等離子隱形產品，並經地面模擬試驗和飛機試驗證實了其實用性。其第二代產品是獨立式等離子體發生器，重量不到100公斤，發生器中的工質為具有電暈放電形式的氣體。俄羅斯對該產品的公開描述是“不僅能夠減弱雷達反射信號，而且還能夠向敵方雷達發射一些假信號，使敵方難以正確判斷目標位置和速度”。最近的報道顯示，將成為俄第一種採用等離子體隱形的作戰飛機。不過該機在外形設計上，例如機頭的稜邊也有隱形考慮。此外。美國還認為俄羅斯已在某種空射巡航導彈上採用該技術。

已知的這種產品有俄羅斯克爾德什研究中心公佈的其第一代等離子體隱形產品，即等離子發生片。這種發生片厚度為500～700微米，電壓為數千伏（電流則為幾百微安），貼在飛行器強散射部位使其周圍空氣電離形成等離子體層以實現隱形。該產品同樣可以提供出口，但是其技術細節也沒有詳細透露。此外，法國航空刊物2000年的一篇文章描述了美國諾斯羅普·格魯門公司B－2A“幽靈”戰略轟炸機的電空氣動力學特性。它認為B－2A也採用了這種等離子體隱形技術。報道稱B－2A飛翼前緣與尾噴管之間電位差高達1.5兆伏，從而電離周圍空氣，使整個飛機處於一個等離子體的包覆層內實現隱形。如果B－2A確實採用了這種隱形技術，那麼最值得關注的是它如何做到保持等離子體層的均勻性及如何使自身的電子設備能夠正常地工作。

大氣壓局域放電法

大氣壓局域放電法除了可以以上述在飛行器上設置電極的方法實現外，還可以採用在飛行器表面塗敷放射性塗層的方法來產生等離子體層。其原理是利用放射性元素髮出的射線轟擊空氣分子使之電離，形成具有足夠密度和厚度的等離子層。這種方法的優點是容易實現密度較大、分佈均勻的等離子體層，容易實現，易於控制等。美國20世紀70年代提出這種原理，90年代初已經進入研究高潮時期，但還沒有飛行器實際試驗和使用的報道；而俄羅斯的研究從公開報道看重點是在獨立式等離子體發生器上。20世紀90年代後期以來，美國公開刊物上每年發表的有關等離子體隱形技術的論文遠遠超過包括俄羅斯在內的其他國家。

等離子隱形技術和等離子體雷達天線技術目前是等離子體最受關注的軍事應用方向。不過，儘管這方面已經取得不少研究成果，對等離子隱形技術的價值仍然存在爭議：一些專家認為等離子隱形技術難度太大，並沒有可以預見的實用價值；但另一些專家則支持它的研究與發展，認為它是最有發展前途的隱形技術，最終將帶來飛行器隱形技術的一場革命。

等離子體隱形技術如果説在應用上還存在問題，那麼主要集中在能量和控制方面。除了塗敷放射性塗層，其他等離子體隱形途徑所需要的能量太高，所以形成能包覆整個飛行器的離子層不太現實，只適合對重點強散射部位採用；而如果採用塗敷放射性塗層的方法，則顯而易見這是一種難以控制的主動隱形途徑，存在使用效益和使用安全性等問題。

等離子體隱形技術使用在航空飛行器上，將導致飛機一體化設計朝更高的方向發展：如果採用塗敷放射性塗層的方法，則需要考慮氣動、結構和隱形的綜合設計；採用其他方法還必須考慮全機的電功率問題，與作戰飛機多電、全電化的發展趨勢及採用內置能束武器的發展趨勢對飛機綜合設計提出的要求相吻合。而無論採用哪種等離子體隱形技術，可能都需要對飛行器的電空氣動力學進行研究。

與所有創新的工程技術概念在其研究階段所遭遇的一樣，等離子體隱形技術受到質疑是可以理解的，但從長遠看，等離子隱形技術終將投入廣泛實用。

採用等離子體隱形技術，最重大的意義恐怕並不在於改變作戰方式，而在於它可能極大地改變一些力量對比。法國、英國等歐洲國家都加強了包括該技術在內的多種主動隱形技術的研究力度。如果這些技術能夠成熟並應用到EF2000“颱風”這樣的戰鬥機上，那麼，在雙方作戰體系接近的情況下，從現在開始號稱要統治天空40年的F/A－22“猛禽”在面對“颱風”時，還會有什麼難以逾越的決定性優勢呢？