雷达、红外、声学隐身:大洋中的舰船“隐身术”

舰船隐身技术的出现和应用,是海上信息战领域中的一大突破。随着军事信息技术、精确制导技术的迅猛发展以及远距离对舰攻击武器的出现,各种作战平台对海上舰船的探测、跟踪、攻击能力越来越强,海上舰船的生存能力日益受到严重威胁。因此,发展和应用隐身技术,成为提高海上舰船生存力的重要手段。    隐身是用于描述“减少目标特征信号”的一个专用术语,舰船隐身主要是减少目标的雷达散射截面和降低舰体特别是热点的红外辐射,以及降低其声学特征等,它不仅决定了舰船的生存能力,而且还是确保战争中先敌发现、先敌攻击的重要条件。现代海上舰船隐身技术以雷达、红外、声学隐身为主要研究方向,目前世界上许多国家都在适应各自国情着力发展舰船“隐身术”。
    瞒过雷达的“眼睛”
    隐身舰船的外形设计是雷达隐身的主要措施。现代隐身舰船的外形设计主要通过多棱面外形和融合外形技术来降低有效的雷达散射截面积,使舰体各个部位均由不规则的倾斜多面体组成,各个相交面做成圆弧状,从而在很大程度上降低了雷达的信号特征;改变以往舰艇甲板上炮塔、舰桥、桅杆、天线、烟囱林立的传统设计方法,将舰上的排烟排气装置、卫星通信天线、各种电子设备天线等,封装在能透过舰载电子设备频率、用新材料制成的多棱形或锥形塔台内,使舰面显得十分光洁平整;舰载火炮也为隐身火炮;防空、反舰导弹等武器系统则采用垂直发射方式,均安装在甲板以下部位,并加有井盖,达到了极好的雷达隐身效果。
    雷达吸波材料的应用是实现舰船隐身的主要技术措施之一。可以通过在舰船外部某些大面积散射雷达波的部位上,采用雷达吸波材料来吸收雷达波,从而减少雷达散射截面积。雷达吸波材料主要有两种:涂敷型雷达吸波材料和雷达吸波结构材料。涂敷型吸波材料一般有涂料型和贴片型两种。涂料型就是把电磁波吸收剂同粘合剂混合后按涂料的方法加以使用;贴片型就是把吸收剂和基料混合后做成薄片,使用时把贴片粘贴于金属表面。雷达吸波结构材料是将非金属蜂窝结构表面用碳或其它耗电磁能材料加以处理,然后再把金属蒙皮粘结在其表面而制成的钢性材料,它既能吸收高频雷达波,又能吸收低频雷达波,有良好的隐身性能。
    利用电子对抗来改变舰船雷达特征可以欺骗敌方的探测系统和武器制导系统,从而也达到了隐身的效果。其手段主要有无源干扰和有源干扰两种方式:无源干扰主要通过欺骗式和遮蔽式的方法来对舰体实施隐身。欺骗式是在目标周围制造假的目标信号,增大对方的识别难度和时间,以及使其出现识别错误,最终丢失目标。目前,欺骗式无源干扰主要是箔条干扰,它在射频对抗特别是厘米波干扰中起着极为重要的作用。另外,新型箔条材料对毫米波也具有良好的干扰作用。遮蔽式是在目标信号的传输途径上施放干扰介质,使目标信号受到衰减或压制,从而使对方无法发现或无法分辨目标,以致丢失目标。目前由于毫米波技术的飞速发展,毫米波无源干扰技术的研究日益受到重视。有源干扰技术采用的主要措施,是设法测出敌方雷达威胁的工作频率,然后发射相同频率的电磁波、使敌方雷达屏幕上出现虚假信号,从而保护己方海上舰船的生存。
    骗过声纳的“耳朵”
    声纳是通过对声波的探测来发现目标的,舰船的声波隐身现在主要通过三个途径来实现。一是选用喷水推进器作为舰艇的推进装置,用来代替传统的螺旋桨推进系统,这种推进器对于抑制空泡、降低舰艇的空气噪声和振动均具有很好的效果;二是在关键部位敷设吸波和透波材料、使用复合材料隔热吸音来降低发动机的噪音;三是同时装备燃气轮机和电动机对舰船进行驱动,在需要隐蔽时,采用电动机驱动来大幅降低舰船的声学特征,从而达到隐身目的。
    让“红外眼”无奈何
    红外探测技术和红外制导系统的迅速发展,对舰船的威胁日益严重,所以许多国家都采取了相应的隐身措施。目前,主要的红外隐身措施有:通过设计穿浪舰首的崭新船体和在船体上涂敷特殊油漆,或用特殊材料来减少红外特征信号。应用比较成功的是英国1996年展出的“海上幽灵”型隐形防卫舰,在舰船上装备有喷雾自卫系统,在需要时,利用喷雾自卫系统产生细密的水雾,在几秒钟之内可将舰艇自身笼罩在一层薄雾之中,并与来自海面和天空的背景光混淆在一起,从而将舰艇通过光反射和红外辐射遮盖起来。这样,不仅使敌人的红外探测系统失去捕捉目标的能力,而且还会使舰艇不易被肉眼发现;对于舰体上发热部分,使用热绝缘材料和玻璃钢排气烟囱可以减小红外特征信号;对于舰船所排放的热废气,为了降低其红外辐射,现在一般采用两种红外隐身的方法:一是将废气通过排气管中注入海水使之冷却到60~80℃后,在船尾稍高于水线的部位排放,二是改变烟囱设计,使废气从烟囱中排放出来之前,经过冷空气或者
冷水的冷却,从而降低其废气的红外特征信号。
    未来手段更加多样
    未来海上舰船隐身技术的发展趋势,首先体现在新型隐身材料的发展上。传统的隐身材料以强吸收为主要目标,而新型的隐身材料要求满足多频谱隐身、环境自适应、耐高温、耐海洋气候、抗核辐射等更高要求,以适应未来战场的需要。其中,兼容米波、厘米波、毫米波、红外、激光等多波段电磁隐身的多频谱隐身材料与具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的智能型隐身材料,将成为隐身材料的两个主要发展方向。
    其次,利用等离子体对电磁波具有绕射和吸收能力的特性,可以回避对方雷达探测。实验证明,等离子体隐身技术具备吸波频带宽,吸收率高,隐身效果好,使用简便,使用时间长,性价比高等突出优点。
      第三,是应用仿生技术。实验证明,海鸥虽与燕八哥的形体大小相近,但海鸥的雷达散射截面积约比燕八哥大200倍。蜜蜂的形体小于麻雀,但它的雷达散射截面积要比麻雀大16倍。所以通过研究此类现象,采用先进的仿生技术,便可产生全新的隐身技术。