等離子體隱形

熱等離子體温度可達幾千、幾萬、甚至上億攝氏度。冷等離子體的温度則接近於常温；從成因上看等離子體又何分為天然或者人造二種形式。地球環境中的等離子體主要是閃電、隕星再入所致。而在地球之外等離子體則大量存在，距地表幾百公里的電離層就是一個等離子體層，太陽之類的恆星也是一個大等離子體，據稱宇宙中97%的物質都是以等離子體的形式存在； 人類製造的等離子體也是多種多樣，核彈爆炸會產生大量高温等離子體。而日常生活中的霓虹燈、燈棒、等離子電視等也會產生等離子體。只是這些等離子體都是低温等離子體，主要是能過電離某些惰性氣體而產生；所以，切莫以為等離子體距離我們很遙遠，其實它是無處不在，甚至每天都存在於我們的身邊；

等離子體為什麼具有隱形功能呢？這主要是因為等離子體對無線電波具有折射與吸收作用。對此可以引述一下相關的材料給予説明：“等離子體是一種特殊的濾波器，當雷達頻率低於等離子體頻率時，雷達波被全反射，等離子體能以電磁波反射體的形式對雷達進行電子干擾，即通過雷達波往返傳播途徑彎曲，雷達顯示屏上出現的是攻擊武器的虛像，而不是武器的真實位置。當雷達頻率高於等離子體頻率時，雷達波能進入等離子體被吸收，從而使雷達接受到的攻擊武器的信號大為減弱。以上這些功能，使等離子體成為新型電子干擾和隱身物質，其中應用隱身技術是最有發展前景的一項技術。”

關於等離子體對於無線電波的吸收作用可以從衞星/飛船回收過程中所經歷的“黑障區”有個直觀的認識：當衞星/飛船以極高的速度返回大氣層時，其表面的温度會因劇烈的空氣摩擦急速上升到幾千、上萬攝氏度，此時衞星與飛船的表面空氣會因為温度升高而變成等離子體並將衞星/飛船嚴密包裹起來；由於等離子體對無線電有強烈的吸收作用，因此地面跟蹤雷達將會因為沒有回波信號丟失目標，無線通信也因等離子氣團的包裹而無法進行。此時衞星/飛船與地面之間的一切聯繫將中斷，即形成所謂的“黑障區”。只有等衞星/飛船速度下降、表面空氣温度降低，等離子體消失之後雷達才能重新跟蹤，通信也才能恢復正常。正是基於等離子體這種奇妙的電波吸收與屏蔽作用，軍事強國都對等離子體隱形抱有極大的興趣，試想：如果在己方的飛機、軍艦、導彈等主戰裝備上也都包裹一層等離子體，那敵方的雷達豈不都成了睜眼瞎？

關於等離子體隱形技術的應用，以俄羅斯為先。俄羅斯發展等離子體隱形的主要思路是在飛機等主戰裝備表面形成等離子體氣團，從而達到吸收、折射對方雷達波之目的；其具體思路是：利用等離子體發生器、發生片、放射性同位素在主戰裝備表面形成一層等離子云，並設計等離子的特徵參數（能量、電離度、振盪頻率和碰撞頻率等）滿足特定要求。

俄羅斯及別的國家理論研究表明，等離子體隱形有幾個突出的優點：

（1） 隱形效率高。

首先，等離子體可以達到99%的吸收或折射效果，這樣的效率遠遠超過現有吸波材料，接近完全吸收；其次，等離子體具有很寬的吸收波段，基本可以對所有波段的雷達波進行吸收和干擾。而美國的隱形技術只對短波雷達有效，對於長波雷達效果卻不甚理想。

（2） 不改變裝備的外形結構。

傳統吸波材料效率不是很高，所以要實現隱形主要是寄希望於外形設計，因此美國的隱形飛機與導彈都特別強調隱身外形，這對飛行器的飛行性能必然會產生不良影響；等離子體由於具有極高的吸波效率，根本就不需要對裝備有什麼特別的外形要求，只要能在裝備表面形成一層等離子體就完全可以達到目的。所以等離子體隱形可以保留裝備的原有外形及戰術、技術性能。

（3） 相對簡單廉價。等離子體隱形技術如果能投入實際應用，其技術相對簡單、成本也相對較低。比起傳統的隱形技術，更便於大規模使用。

但是，這種在裝備表面形成等離子體進行雷達隱形的思路也存在着一些嚴重的問題與困擾，正是由於這些難以解決的問題限制了等離子體隱形技術的實用化。

（1）難以在裝備表面形成均勻持續的等離子層。

對於飛機/巡航導彈這類高速飛行器而言，很難通過設置若干等離子體排放口的方式對飛行器進行完全屏蔽。這類飛行器的表面氣流很快且非常紊亂，即便在飛機表面象篩子那樣設幾百個等離子體排放口也難以對飛機形成全屏蔽；對於軍艦、坦克這類低速或時常靜止的裝備而言，在其表面形成均勻連續的等離子體層也是很困難的，這不僅需要在裝備表面設置大量的等離子體排放口，還需要相應的鼓風系統，這需要功率極大的等離子體發生器和電源系統；由此可見：等離子體制造技術是成熟的，但是如何在裝備表面連續形成均勻的等離子體層才是確保隱形的關鍵，對於現代高性能雷達而言，只要有一處沒有被屏蔽就會讓裝備馬腳畢現，前功盡棄；即便是俄羅斯人也沒有解決這個難題，所以俄國人所吹噓的等離子體隱身只是“局部使用”：在進氣道這類強反射部位使用等離子體隱形，而在其餘部分則依然使用吸波塗料。這種隱形充其量只能説是混合隱身，不能算是全等離子體隱形，其效果也是有限的。

（2）等離子層在欺騙對方雷達的同時也會對自己屏蔽，從而使己方耳聾眼瞎。

假設未來技術發展能夠在裝備表面形成持續均勻的等子體團，但是這會導致一個嚴重的後果：被等離子體屏蔽的飛機、軍艦、巡航導彈等戰戰裝備的雷達也無法透過等離子體發現目標，無線電信號也無法穿過，其結果是在隱蔽自己的同時也讓自己耳聾眼瞎！這種隱身的意義不大，也非常不利於現代信息化戰爭。

（3） 不利於多軍兵種通用.

對於衞星、彈道導彈這類在外層高真空環境中活動的裝備而言，在其外表形成等離子層的困難很大，或者説是不可能形成連續的等離子體；對於軍艦和戰車這類開放或半開放型裝備而言，在周邊形成連續長時間形成等離子體團對於其上的人員與技術裝備也會有不利的影響；

上述問題表明：以俄羅斯為代表、在主戰裝備外表面製造等離子層實現雷達隱形的思路並不是很完美，因為這種思路所導致的一些問題很難解決或者無法解決！因此有必要尋找新的途徑對等離子體隱形技術補充和完善。

所謂“內封閉等離子體隱形技術”，顧名思義就是將等離子體置於主戰裝備外表內，“內封閉”是與在外表以外製造等離子體相對而言的； 具體技術方案：“透波夾層+等離子體”。就是將傳統飛機/導彈的單層蒙皮改作雙層結構，最為外層採用玻璃鋼透波材料製造。之後將等離子體罐充於雙層蒙皮之間，從而達到雷達隱形之目的； 其隱形原理是：敵方入射的雷達波先穿透外層玻璃鋼，接着進入透波夾層內的等離子層，此時雷達波將會被等離子體大量吸收和散射，從而使雷達難以接收到足夠的回波無法發現目標；

技術要點：

（1） 透波材料

透波材料的技術要求是要有很高的透波率，以保證敵雷達波能儘可能多地穿過並進入夾層中的等離子體被吸收掉。這種透波材料可以使用與雷達整流罩相同的玻璃鋼材料製作，現有技術下這類玻璃鋼可以達到95%-99%的透波率；對於軍艦和戰車而言，還可以用透波材料製成夾層吸波瓦並在內部罐充等離子體達到良好的隱形目的，這在下面另述；

（2） 等離子體的形成

第一種：是用等離子體發生器製造等離子體，即使用高頻電磁能將空氣雪崩成等離子體。如果飛行器採用這種方式產生等離子體，需要有相應的“氣體循環系統”進行支持，其作用是：將等離子體發生器製造的等離子體快速輸送到夾層中，並將夾層中的等離子體再次循環至發生器進行再次生成。因為等離子體離開發生器後會很快恢復到正常的空氣形態，只有反覆經過發生器調製才能保證透波夾層中等離子體形態的穩定，始終維持良好的隱形效果。

第二種：通過給惰性氣體充電的方式形成等離子體。這與電棒、霓紅燈的原理一樣：即將惰性氣體充入透波夾層中，當給惰性氣體通電時就形成等離子體狀態，從而對入射的雷達波進行吸收和散射；這種方式具有很好的靈活性：需要隱形時只要通電就能將透波夾層中的惰性氣體電離為等離子體，使之達到隱形目的。當斷開電路時雷達又能發現目標。這種靈活的隱形選擇既有利於戰時隱身又有利於平時的航行管制；當然這種等離子體生成方式儘管在原理上電棒、霓紅燈相同 ，但畢竟是以反雷達為目標而不是為了照明，因此可以採用措施防止生成等離子體的同時向外輻射可見光，比如可以在玻璃鋼外殼上塗非透明油漆；

“內封閉等離子體隱形技術”的優點：

（1） 更易於等離子體隱形技術的應用、降低技術難度。

大家都知道，普通空氣是不良導電體，否則人會被空氣傳導的電流擊死。普通空氣除了被“高温化”之外很難通過通電的方式使之等離子體化，所以俄羅斯的等離子體隱形技術也是自帶特種氣體源，一旦特種氣體用完了也就沒法生成等離子了，這具有很大的侷限性；“內封閉等離子體隱形技術”是在封閉的透波夾層中存放電性良好的特種氣體，通過充電或者高頻電磁能的作用非常容易生成等離子體。而且由於特種氣體是存放於密封的透波夾層中，不存在氣體泄露，因而也就不存在特種氣體消耗殆盡的問題，有利於保證連續形成等離子體。也就是説，“內封閉等離子體隱形技術”在技術上更加簡單易行，更能長時間維持隱形狀態；而且“內封閉等離子體隱形技術”更能對等離子體參數（能量、電離度、振盪頻率和碰撞頻率等）靈活調製使之對不同的雷達進行最佳欺騙與干擾。

（2） 解決等離子體表面分布不均地難題。

對於飛機、巡航導彈這類高速飛行器而言，“內封閉等離子體隱形”是將等離子體放置在透波層的內部，無論飛行器表面氣流如何迅疾與紊亂，都不可能對夾層內的等離子體造成什麼妨礙，無論在什麼情況下夾層內的等離子體都可以形成均勻連續的等離子層，對裝備形成完全的屏蔽；對於軍艦、坦克這些低速或時常靜止的裝備而言，可以使用透波材料製造的、內部充有惰性氣體的夾層吸波瓦在裝備表面密集的鋪設，當給這些吸波瓦通電時惰性氣體就會形成等離子體並對軍艦與戰車表面形成密集的屏蔽從而躲過對方的雷達偵察。

（3） 不會對己方形成屏蔽和干擾。

由於等離子體全部在透波殼的內部，飛機、軍艦、戰車上的通信天線將不會被等離子體屏蔽，既隱藏了自己又不會堵塞了自己的耳朵；同時可以將飛機、巡航導彈的玻璃鋼雷達罩設計成雙層結構，內部充滿惰性氣體，當需要隱身時給雷達罩夾層中的惰性氣體充電製造等離子體，需要開動雷達時就斷開電源讓雷達罩夾層中的等離子體消失，以利於己方雷達的探測。

（4） 有利於多軍兵種使用。

對於彈道導彈、衞星這些在真空環境中運動的裝備而言，在其外表面製造並維持等離子層是不可能的。但是“內封閉等離子體隱形”則完全可以做到：在彈頭或衞星表面先設置相應的透波夾層，在其內部充上惰性氣體，通過通電控制隨時製造等離子層讓對方雷達失去目標。 這種技術的應用將會讓美國正在發展的NMD/TMD完會失去效能，因為美國的各種導彈預警和跟蹤雷達都將無法發現和跟蹤被等離子體屏蔽的導彈彈頭，而且這種技術比彈道變軌還要簡單便宜；對於軍艦、戰車來説，傳統的外表面製造等離子體的方法會對開放、並開放的空間中的人員及裝備形成影響，但是“內封閉等離子體隱形技術”不存在等離子體外泄，因而不會對人員與設備造成影響，有利於多軍兵種的廣泛應用。

（5） 維持等離子體隱形技術的既有優點。

“內封閉型等離子體隱形”在具有獨特優勢的同時，也將等離子體隱形技術的既有優點給予保持。如吸波頻帶寬，吸收率高，隱形效果好，不改變裝備的外形、使用簡便，使用時間長，價格便宜等等。

綜上所述：等離子體隱形具有獨特的優勢及廣闊的應用前景。但是由於發展的思路是在裝備表面製造並維持等離子層，因此也導致的一些困難與不足，限制了等離子體隱形技術的早日實用化；“內封閉等離子體隱形”則從一種全新的思路進行了探討，它在保持等離子體隱形技術原有優點的同時又避免其不足。