现在的战机已经完全进入到了隐身时代，目前世界上已经服役的隐身战斗机只有三款，就是美军的F-22、F-35和我军的歼20，俄罗斯的苏-57按照最新计划将会在2019年底服役。而有些国家的五代机目前还正在研制中，个别的等不及的想直接跳过五代机研制六代机，但是学生个人认为这种想法有点不切实际，连五代机都还没有接触没有摸透就想直接搞六代机哪有那么容易呢，况且六代机的具体标准也都还没有个最终定论，这其中的难度肯定会比较大。
当今世界隐身战机四强
五代机的指标虽然是4S能力，但是隐身性能仍然是其最大也是最根本的特色。而随着隐身技术的高速发展，隐身术不仅是出现在战机上，舰船、坦克、导弹等能够采用隐身设计的武器装备也都在考虑往隐身性能上面发展。而不久的将来将会出现的六代机更是将会进一步发展拓宽隐身技术。所以，不管怎样，未来战场隐身技术一定不会缺席，而未来空战恐怕更会是隐身战机为主力。那么，本文中学生就来给大家详细讲解一下隐身时代隐身战机的隐身原理以及隐身方法。文章内容较多，阅读时间较长，时间不够的话可以收藏起来待空闲再看。
未来六代机想象图
隐身战机虽然是采用隐身术，但是并不就意味着该战机完全不会被雷达探测到，而完全隐身目前其实是不可能的。但是采取隐身术的战机会使得敌方探测器材只能在很短的距离上发现目标，而这就已经达到了采取隐身术的目的，因为当探测雷达在隐身战机来临上空的时候才探测到的话这个时候防空武器基本已经失去作用了。所以隐身技术又称为低可探测技术或是目标特征控制技术。
而现代战场上针对隐身战机的探测系统主要有雷达探测、电子探测、红外光探测、可见光探测以及声波探测等，而现在的隐身技术综合运用减弱雷达、红外、目视以及声学信号特征技术，再加上有源和无源电子干扰手段等几个方面入手，以此来保证战机具备不被探测或者降低其被探测的隐身能力。那下面我们就来具体看看这些隐身手段。
雷达显示屏模拟图
最为重要的隐身手段：缩小雷达反射截面（RCS）" 重要的是懂得，一个给定目标的截面积不仅取决于波长，也取决于雷达观测目标的角度,雷达截面积随目标方位的变化是由目标各个部分的反射波间干扰引起的……只有在一些特殊的情况下才能粗略计算出雷达截面积，对于大多数目标来说，雷达截面积必须从雷达数据推导出来。"
这是1947 年 E.M.铂赛尔在《辐射实验室》丛书雷达系统工程卷中的一段话，这是有据可查的，对于隐身战机雷达截面积概念较早和较为系统化的一段描述。
而纵观现代的几场局部战争不难得出地空导弹和空空导弹是作战飞机的最大威胁，那么这些导弹当然是靠各种程式的雷达来制导的。由于雷达侦测范围大可以全天候作业并且可以准确的显示目标的确切方位和距离，因此是目前最广泛采用的防空侦测器材。
反隐身雷达
雷达探测目标的原理大部分是向外发射无线电脉冲波，而电磁波在碰到物体后经过反射有的会原路返回被接收器给接收到，以此来判断目标的方位和距离等。而雷达波在照射到目标后的反射情况也有好几种：
- 直接反射：这种反射遵循的是物理上的光线入射出射与反射原理，垂直平面直接返回，其他平面的根据入射角度依次反射；
未采用隐身设计的普通飞机和采用光学隐身设计的黑鸟侦察机雷达反射对比
2.角隅反射：这种情况发生在战机的两个相互垂直平面之间，当电磁波入射到其中一个平面 后反射波会被另外一个平面反射然后进行原路返回。这种情况一般发生在飞机的垂直尾翼与水平尾翼之间，比如B-52H战略轰炸机机身与主翼之间的位置关系会同时产生直接反射和角隅反射；
3.空洞反射：机身上的空洞比如发动机进气口和驾驶舱等地方的空洞会对发射过来的电磁波进行多次反射使得部分电磁波被反射回接收器，因此机身正面的进气口和驾驶舱是正面雷达波的主要反射源。而依据空洞反射原理我们结合俄罗斯的苏-57在驾驶舱和进气口方面的设计也可以知道其对隐身性能并没有进行过多关注；
苏-57战机暴露在外面的发动机叶片
4.散射：在主机翼前缘的尖锐面上回波现象更为复杂，此时除了反射外还有更致命的散射。这个时候反射波的向量将不再是单一的方向，而是会以反射线为轴、顶角为入射角两倍的角度向圆锥区域集合。除了反射角度更大外尖端的电波反射强度也会很大。所以战机主翼前缘的雷达反射强度与侧面几乎是一样的，有时甚至会比其他部位更强；
5.表面波：雷达波在贴着机身表面前进时有部分会形成表面波，这些表面波在碰到机身上一些小的缝隙的时候也会很容易产生反射现象，进而增大整架战机的雷达截面。因此战机上的一些小地方比如空速管和电子天线以及机身缝隙都需要进行高精度的加工，减少接缝的设计，使用隐身材料处理等；
表面波在物理学中是沿不同介质之间的界面传播的机械波 一个常见的例子是沿着液体表面的重力波，如海浪。 在具有不同密度的两种流体之间的界面处，重力波也可能发生在液体内。 弹性表面波可以沿固体表面行进，如瑞利或爱波浪。电磁波 也可以作为“表面波”传播，因为它们可以沿着折射率梯度或沿着具有不同介电常数的两种介质之间的界面被引导。 在无线电传输中，地面波是靠近地球表面传播的导波。
以上这些就是战机在进行隐身设计时必须考虑到的问题。那么，到底应该怎么减小雷达截面积，也就是通常所说的RCS值呢？
我们首先来看一个公式：
Rt² = Pt · Gt² · λ² · Q / （4 π）^3 · Prmin
这其中 Rt为雷达探测距离，Pt为雷达发射功率，Gt为雷达天线增益，λ为雷达工作波长，Q即为战机的RCS值，Prmin为雷达最小接收功率。
因此，从公式的正反比我们可以看出想要缩短对方的雷达探测距离那我们就要减小己方战机的雷达反射截面，也可以说是降低雷达的回波强度。
现代战机隐身技术的奠基人——苏联科学家：乌菲姆谢夫
缩小RCS值的主要措施：
一.注重外形设计。外形设计是重中之中，因此结合以上雷达波反射及散射原理可以对外形做如下措施：
- 消除能够产生角反射器效应的外形组合，避免出现任何边缘和棱角以及尖端缺口等垂直相交的接面
- 消除镜面反射的表面设计，避免出现较大平面，用边缘衍射替代镜面反射
- 降低雷达波后向散射强度，比如增加机翼前缘后掠角和前缘圆滑度等
- 采用内置弹仓，对武器进行内置挂载，取消掉武器外挂架以此来减少散射源数量
- 发动机安装在机翼内侧或者是机背上，对发动机短舱进行遮挡，采用平齐进气口，使用较长的弯曲进气管和使用吸波材料制造的二元喷管等。
内置弹仓已经成为隐身战机的标配
二.使用隐身材料
目前隐身战机所使用的隐身材料分为两类：
第一类是雷达吸波材料：这是根据能量守恒定律将电磁能进行吸收进而转化成为热能而散发，或者是使雷达波的能量分散到目标表面的各个部位，从而使得雷达波消失；
第二类是雷达透波材料：它的原理是让雷达波穿过该材料并消散在材料里，这其中现有的碳钎维玻璃钢就是一种很好的透波材料
而这两种材料按照使用方法又分为涂料型和结改型。涂料型隐身材料是由各种铁氧体材料组成，即氧化铁类陶瓷材料中加入少量的锂，镍等过渡元素的金属。如美国研制的锂铬铁氧体、锂锌铁氧体和陶瓷铁氧体等一系列涂料。结改型材料通常是采用环氧树脂和热塑性材料为基体。填充铁氧体、石墨、碳墨等吸波改进材料。它比一般的金属轻，强度高、韧性好，可被用来制造机身和机翼以及导弹壳体等。目前这种各式各样的复合型材料已经获得了广泛的应用。比如波音公司负责用热塑材料来制造F-22隐身战机的主辅构件，这些构件占到该战机结构重量的百分之六十，并且使得战机的总重量比常用材料少了百分之三十。
F-22猛禽
降低战机的红外信号特征任何物体只要是高于绝对零度，就会释放出电磁波。而对于地球上的物体来说，大部分物体所释放出的电磁波的频率主要都在红外线波段以内，且温度越高强度越大。但是由于大气层也会对红外线进行吸收，所以只有某些频谱可以被用来在大气层中搜索打击目标。目前军事上使用的红外线频率波段主要有两个：
第一个是3~5微米的波长，比如飞机发动机排出的热量为绝对温度的500°~1000°K就会发出此波长的红外线辐射，虽然此波段不容易被干扰非常适合远程侦察，但是它也有一个极大的缺点：那就是这个波段容易被水汽给吸收，因此当战机躲在云雾后面或者通过使用大量冷气与热气混合的方式也是可以对付此波长的红外搜寻装置的。
第二个是处于8~14微米波长，此范围内的主要温度由处在250°~400°K之间的黑体辐射放出来。这个温度基本是战机在高速飞行时与空气摩擦所产生的机体温度。而大气又是不吸收这个波段的红外线的。所以大部分红外探测与跟踪装置是使用这个波段来进行探测。
而当今世界的红外侦察和探测以及制导和热成像处理技术都在飞速发展；另外据权威数据分析当今世界上爆发的几场局部现代化战争中近90%的战机是被采用红外制导技术的导弹给击落的，而现在的先进战机装载的红外探测与跟踪装置可以在探测到130公里外的香烟辐射。此前就有俄罗斯苏-35战机使用其最新装载的红外探测与跟踪装置锁定美军F-22的消息。而先进的红外制导武器可以打击一切带有可被红外系统探测到红外辐射的物体；所以，对战机采取反红外探测措施已经成为战机隐身技术的重要内容之一。
采用红外制导的导弹
目标的红外辐射源，主要来自战机发动机本身的热辐射，当战机在飞行的时候会从尾后喷口喷出热气流，这个时候战机的红外信号特征就特别明显，这也正是红外制导导弹要追踪的信号，导弹寻着这个红外信号就可以追寻战机将其击落。而在这里也有一个小故事：
在1958年台海空战中，我国的一架歼5在受到偷袭后返回机场，降落后才发现在战机的尾喷管部位竟然夹着一颗美军的“响尾蛇”导弹，由于该导弹没有爆炸所以被歼5完整的带回了基地。事后苏联专家将这颗导弹运回国内研究并据此研制出了第一种苏制红外制导导弹AA-2空空导弹。
机载红外探测与跟踪装置
而具体到战机该如何减少发动机的红外信号特征，主要有以下几个方面：
- 减少发动机本身的热辐射量；其主要措施是在发动机舱内部，使用光洁度极其高的金属薄片来反射红外辐射。用高密度的碳纤维泡沫或者是颗粒夹层材料来隔热；在发动机外表敷设陶瓷材料等；
- 改进发动机的尾喷口设计，减少红外辐射。采用冷热气混合的方式来对发动机尾气进行降温，因此可以在发动机的尾喷口安装导流片和排气扩散装置，以及采用二元矩形矢量喷管来过滤掉部分的红外辐射；这一点可以参考美军F-22的F119发动机的尾喷管设计，此发动机的二元矢量收敛-扩张尾喷管是一个经典案例，这种二元适量喷管采用相应的边缘导向设计，与机身边缘平行，不仅降低了喷管系统的雷达特征，还使得喷流核心区域的温度明显减小，降低了发动机的红外特征。另外F-22的矢量喷管在外形上完美融合了机身曲线，内部小孔能够加强发动机旁通气流对尾喷管的冷却。
F-22的二元矢量收敛-扩张喷管成为隐身战机的一个经典设计
3.使用特殊燃料以降低发动机尾气的红外辐射
4.采用吸热、隔热材料和涂料，以此方式来消除或者是减弱红外辐射
降低视觉信号特征虽然隐身战机可以避开雷达探测，但是在战场的近距离之内依靠目视光学系统仍然是可以发现目标的，特别是一些星光探测仪和夜视仪以及一些前视红外系统等微光探测装置在一定程度上也是可以探测到隐身战机的，所以，对战机的视觉特征进行隐身也是必须考虑的一个问题。
视觉效果隐身上以下几个方法最为常用：
- 伪装色和光学诱饵是最常用的方法；运用适当的伪装色使战机颜色融入活动背景之中。比如战斗机腹部使用浅灰色，背部使用电石灰色，浅罗盘灰色等；例如美军在越南战争中因为视觉效果也被击落多架而采用"越战迷彩"进行涂装，而现在的b1b和F-15E采用"欧洲1号"的伪装色，我国的歼20也由起初的黑色涂装变为银灰色涂装，并且使用多种涂装方式，比如不规则迷彩涂装和分割几何涂装，这些伪装色和涂装方式都是为了让战机能够很好的融入作战背景中从而使得敌人一时半会难以区分。
我国歼-20的不规则迷彩涂装可以有效降低战机的降低视觉信号特征
2.避免战机反光也是一个难题。战机反光一般是指整个飞机的反射光，但是使用特殊的油漆让战机喷涂后就会使得战机的反光性减弱，因此只要掌握好色度和使用某种偏振片就可以使得座舱的反光性大大减少。例如美军的F-15和F-16战机的座舱盖就使用了偏振片。美军已经退役的F-117A隐身战斗轰炸机的座舱玻璃盖内壁透明处均镀上了金箔，此种目的不仅是为了散射雷达波，也是为了减少反光；
偏振片(polarizer)是指可以使天然光变成偏振光的光学元件，其对入射光具有遮蔽和透过的功能，有黑白和彩色二类，按应用又可分成透射 、透反射及反透射三类。
3.控制战机的尾喷口火焰和轨迹。战机尾迹是战机在飞行过程中发动机排出的废气与周围空气混合凝结成的特殊云，一般会在零下40度及以下出现，也就是我们平常经常见到的战机和客机在飞行的过程中天空中出现的长长的云状物。而战机的尾迹也会暴露战机行踪，所以战机最好是不要进入拉烟层。但是战机在高空飞行进行拉烟也是无可避免，所以战机发动机在设计的时候也要考虑对飞行过程中发动机排出的废气所形成的凝结尾流问题进行解决。
战机拉烟
降低声学信号特征战斗机特别是直升机的发动机在运作的时候都会发出噪音，这很容易被敌方的噪声传感器和声纳等声波探测系统给探测到。因此作为隐身战机降低声学信号特征也是非常有必要的。
在2011年斩首本拉登的行动中，美军使用的两架隐身黑鹰直升机为此次行动的成功奠定了非常重要的基础，在行动的那一晚美军凭借这款隐身性特别是声学信号特征极其隐蔽的直升机抵近了本拉登的藏身之地。也正是因为其出色的声学隐身性能使得本拉登及这整个小镇上的人都不知道美军的到来，只有当第二天人们发现美军炸毁的RUH-60残骸才得知美军在昨天晚上来抓捕了本拉登。
隐身黑鹰RUH-60直升机
而降低战机的声学信号特征也有以下两个方面：
- 在加力燃烧室里使用防噪声吸音层和带内向角锥体的复合材料夹层用来吸收发动机的噪音，在气流噪音部位加装导流片和百叶窗也可以起到减小噪音的作用，同时这也会降低发动机的红外信号特征；
- 减小旋桨运动对介质的扰动噪音，比如增加直升机的旋桨叶数并降低旋转速度。
以上便为学生对现代战争中隐身战机的隐身原理以及几种必备的隐身方法的详细讲解。
而通过这我们也可以得知想要造出一个完全具备4S能力特别是隐身性能的优秀五代机真的是非常难，因为它真的是一个非常庞大的系统工程，需要资金和技术以及时间的多重支持。这也是为什么当今世界上只有中美俄三国能造出隐身战机的原因。而根据歼20总师杨伟曾经的答记者问，我国的六代机项目也即将启动。因此，根据五代机的状况我们完全可以预见在未来我国可能仍将是少数几个掌握六代机技术的国家，届时我国的国防能力必定会更上一层楼。让我们拭目以待吧！
