舰船隐身技术
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舰船隐身技术
舰船隐身技术
舰艇是一个复杂的噪声源分布体,&产生水下噪声的原因主要有三个方面:&其一,&机械设备和管系通过基座与非支撑件激励壳体振动并向水中辐射噪声,&包括舱室空气噪声向水中透射引起的噪声;&其二,&螺旋桨旋转运动引起的噪声,&包括空化噪声、旋转噪声、湍流噪声和尾涡噪声,&以及螺旋桨脉动压力直接激励尾部结构和通过轴系激励尾部结构所产生的噪声;&其三,&水流流经舰艇湿表面产生的湍流脉动压力激励壳体振动产生的噪声,&以及冷却水管中流体脉动向水中辐射的噪声。国外在舰艇低噪声设计时,&针对这三种噪声源,&从声源和声传播途径两个层面考虑声隐身:选用低噪声设备;&螺旋桨和舰艇外形低噪声设计;&隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递。
(一)&螺旋桨噪声控制
&&&&①舰艇尾部线型优化均匀螺旋桨来流;
&&&&②低噪声螺旋桨设计大侧斜桨、对转桨;
&&&&③气幕降噪;
&&&&④去耦层;
&&&&⑤采用电力推进方式。
机械噪声控制
&&&&①选用低噪声设备;
&&&&②优化布置,&设备尽量在水线以上。
&&&&&&&a.&设备弹性安装单层、双层、浮筏;
&&&&&&&b.&基座优化设计;
&&&&&&&c.&基座、甲板、壳体结构阻尼处理;
&&&&&&&d.&结构优化,&避免共振;
&&&&&&&e.&气幕声屏蔽;
&&&&&&&f.&轴系隔振与优化设计;
&&&&&&&g.&管路弹性连接;
&&&&&&&h.&管路弹性支撑;
&&&&&&&i.&管路阻尼及包覆;
&&&&&&&j.&消声器;
&&&&&&&k.&挠性接管。
(&三)&舱室空气噪声控制
&&&①舱壁吸声处理;
&&&②隔声罩;
&&&③浮筑地板;
&&&④双层舱壁。
(&四)&水动力噪声控制
&&&①低噪声声呐罩设计;
&&&②线型优化设计,&减少湿表面积;
&&&③脉动压力衰减器。
下面就为大家介绍一些海军强国的舰船声隐身技术的具体运用:
&&&&&&&1.美国的航母和驱逐舰大都采用通用电气公司设计制造低噪声、高功率密
度、操作灵活的主推进减速齿轮。其主要措施有:
&&&&&&&&&a.&动态平衡;
&&&&&&&&&b.&圆度或同心度最佳;
&&&&&&&&&c.&联轴节/轴承的动态特性优化;
&&&&&&&&&d.&齿轮啮合设计,&负载传递的均匀性最佳;
&&&&&&&&&e.&提高制造精度,&减小激励振幅;
&&&&&f.&隔振及基座设计,&隔离齿轮振动传到船体。
&&&&&&&2.美国"阿利·伯克"级驱逐舰主机舱段前部表面装设了"气幕降噪"系统,&形
&&&&&成气泡消声层。
"阿利·伯克"级驱逐舰
&&&&&&&&法国"拉斐特"级护卫舰
&&&&&&&&&&&&①&4台高速柴油机和减速齿轮箱均采用浮筑支承;
&&&&&&&&&&&&②每个管接头通过挠性管与船体或其他模块相连;
&&&&&&&&&&&&③轴系采用一个齿式联轴器和一个挠性联轴器与船体隔离。
"拉斐特"级护卫舰
英国23型护卫舰
&&&&&&&&&&&&①采用M&etalastik公司设计的船用发电机组,&安装在橡胶/金属减振座上,且配备隔声外罩,&外罩也安装在减振座上;
&&&&&&&&&&&&②推进系统采用浮筑安装;
&&&&&&&&&&&&③采用短主轴和低噪声侧斜桨;
&&&&&&&&&&&&④距水线5m&以上的辅机室采用橡胶减振,&不需要隔声室,&水线以下的辅机室为隔声室
--红外隐身
红外探测是现代海战中除雷达探测之外的另一种主要探测手段。由于水面舰艇排热量大，而海上背景环境相对较冷且一致性较好，因此，水面舰艇的红外特征更易被探测与识别。再加上红外制导导弹只要接收一定强度的热辐射信号就能有效命中目标，红外辐射特征已成为水面舰艇防御中一个突出的问题。因此，开发水面舰艇红外隐身技术，降低红外辐射特征已引起各国海军的特别重视，成为提高水面舰艇生存能力的主要措施之一。
一、水面舰艇的红外信号源&&
&&&&水面舰艇的红外信号源（或称过热区）可分为内部和外部两种。
&1．内部红外信号源&&
&&&&内部红外信号源的热量主要来自主机，尤其是发动机和发电机。主机的热量主要通过以下部位表现出来：&
&&&&①船体的受热部分，即机舱两侧的船体钢板。&&&&&&
&&&&②被机舱通风气体和上升烟道热废气所加热的烟囱部分。如烟囱不采取隔离措施，其外表面就会和机舱两侧的船体一样热。&&&&&&
&&&&③烟囱顶部的上升烟道金属。它一般处于上层建筑靠上的部分，温度极高（通常为300～400℃），是对内部红外信号源中发热量最大的一种热源。相对而言，机舱两侧的船体钢板一般处于水线以下或水线附近，对整个船体红外信号的影响反倒还不如烟囱部分大。同时，热废气的散热更使得上升烟道金属成为过热区。&&&&&&
&&&& ④被排出羽烟所加热的通信桅杆。
2．外部红外信号源&&&&&&
&&&除了内部红外信号源之外，舰艇表面也会成为较强的红外信号源，即外部红外信号源。外部红外信号源由舰艇表面吸收、反射周围环境的热辐射（如来自太阳、大气和海水的辐射）所产生。一般舰艇的表面温度比废气上升烟道等其他内部过热区的温度要低很多，但由于舰艇表面积很大，即便是很小的温差也会产生很强的信号。在日光照射下更是如此，超过10°仰角的日光照射将导致舰艇表面与周围环境的温差达到10℃以上。&&
二、水面舰艇的红外抑制措施&&&&&&
为提高舰艇的生存能力，就必须采取红外抑制措施。良好的降温设计往往能避免烟囱和部分船体温度偏高，消除过热区，降低舰艇的红外信号特征。&&&&&&
1．对烟囱采取的红外抑制措施&&&&&&
&&&&在对烟囱采取冷却措施时，一些国家借鉴了在直升机上使用的一种薄膜冷却排气管方法。这种薄膜冷却设施由改进的喷嘴和薄膜排气管两部分组成。起到冷却作用的主要是排气管，它采用多层重叠管套的形式，从主机排出的废气流过层层叠叠的管套时，就会诱导外部的冷空气从管套之间的缝隙钻进来。这样，管套之间的冷空气流就在每个管套的内部形成一薄层冷却空气，将排气管金属与排出的热废气隔绝起来，使排气管金属的温度只比周围环境高出60℃左右；如果不采取薄膜冷却措施，这个温差可能达到350℃。同时，这种措施还能对羽烟进行冷却稀释。从整体上看，薄膜冷却措施可以将烟囱的热信号特征降低50％以上，甚至达到80％。很多舰船在进行烟囱的红外抑制时采取的措施在原理上与直升机排气管冷却措施是类似的。例如对舰艇烟囱进行红外抑制的喷射器/扩散器，以及一种由澳大利亚W.R.戴维斯工程有限公司在喷射器/扩散器基础上研制的新型球状红外抑制装置，都是通过吸入冷空气来降低金属和羽烟的温度。实践表明，这些设备能把羽烟的温度降至200～250℃，减少羽烟带来的红外信号，同时，也可以降低烟囱附近桅杆的温度及相应的红外信号。此外，还可以利用对烟道喷水的方法降低温度。不过，喷水降温存在着不足之处，凝结的水蒸汽会增加羽烟的可视信号。同时，向烟道喷洒含盐的海水还需要对烟道采用特殊的材料并采取适当的措施，以免加速烟道腐蚀。另外，将烟气排入水中而不是空中，也可以达到较好的红外隐身效果。目前瑞典的“维斯比”级轻护舰和德国为南非海军建造的“梅科”A-200型轻护舰均采用了这种方法，预计该法未来将得到较为广泛的应用。&&&&&&
2．对船体的红外抑制措施&&&&&&
除了重点对烟囱进行红外抑制之外，一些国家还想方设法对温度过高的船体采取降温措施。由于船体的表面积很大，影响舰艇表面温度的环境因素又很多，因此，舰艇船体的红外抑制面临很大挑战。目前的抑制措施主要有三种：&&&&&&
①对舰艇表面进行特殊处理。主要采取喷涂涂料的方法来降低红外辐射。以色列的“萨尔5”级护卫舰机舱内表面敷设了一种热/声绝缘材料，以减少导热率，将热量控制在结构内部。美国有两种改进水面舰艇表面辐射和反射特性的特殊涂料，一种是根据天然叶绿素对红外线反射率影响突出的特性研制成功的仿生涂料，另一种是用电镀铬方法获得的对红外线具有稳定散射的灰色表面。&&&&&&
②利用喷淋系统，借助海水对舰艇表面的过热区域进行冷却。尽管喷淋系统可以使舰艇在各种大气环境下大大降低红外特性，但目前海军舰艇上安装的喷淋系统大部分是防核生化武器用的，海湾战争期间一些舰艇就曾利用防核生化武器的喷淋系统对舰艇进行过降温处理。在安装防核生化武器喷淋系统之前，可以针对抑制红外的要求进行再设计，使得喷淋系统能够兼有冷却船体表面的能力。理想情况下，喷淋系统能够将整条船表面与周围环境之间，以及船体各表面之间的温差降低到5℃。目前荷兰正在研制一种用于降低红外特性的喷淋系统，它将舰艇分成若干区域，分别监视每个区域的温度，根据情况进行喷淋冷却。&&&&&&
③喷雾系统。喷淋系统经过演变，产生了第三种红外抑制方案——喷雾系统。有人提议，舰艇可以通过喷射浓浓的水雾将自己从红外寻的头的“视线”中消失。目前还没有数据证明这种系统的效果如何，但喷雾系统如果设计得当的话，应该能够提高其他对抗措施（如红外诱饵）的作用效果。&&
三、国外水面舰艇红外隐身技术的现状&&&&&&
由于越来越多的反舰导弹采取红外制导方式，红外隐身技术在海军舰艇设计中的应用也受到越来越高的重视。世界各国海军舰艇，尤其是20世纪80年代以后建造的舰艇在设计建造时一般都考虑了红外隐身措施。&&&&&&
1.“阿利·伯克”级导弹驱逐舰&&&&&&
&&&&美海军于20世纪80年代建造的“阿利·伯克”级导弹驱逐舰采取了较多的红外隐身措施：舰上发热部位均覆有屏蔽和绝缘材料，以减少向外辐射的热量；每个排气管顶部都装有“边界层红外抑制系统”扩散装置。该系统利用了前面所述的薄膜冷却方式，将热废气与周围空气混合以降低温度，从而达到抑制红外辐射的目的。
“阿利·伯克”级导弹驱逐舰&&&&&&&&
2.“拉斐特”级护卫舰&&&&&&
&&&&法国海军“拉斐特”级护卫舰在降低红外信号方面设计独特，烟囱不用易于产生红外辐射的钢板而用玻璃钢制造；再涂以一种低辐射的特殊涂料，进一步加强隔热和绝缘效果；同时还对发动机排气口和玻璃钢排气管做了精细的隔热处理。
“拉斐特”级护卫舰&&&
3.“维斯比”和“梅科”A-200轻型护卫舰&&&&&
&&&&瑞典“维斯比”级轻型护卫舰和德国“梅科”A-200轻型护卫舰采取了较为彻底的红外抑制措施。它们采用非常规的烟囱设计方式，烟囱出口设在舰艇的尾部，将废气从舰尾排出至海上冷却。这种设计不仅大大降低了舰艇的红外信号特征，而且不再需要铺设从机舱到烟囱的管道，对舰艇空间的利用也有很大好处。这种设计可将废气温度降至100℃以下，排出的气体大部分被舰尾的波浪所掩盖，因此红外特征信号很小。据称，“梅科”A-200轻型护卫舰与其他“梅科”轻护舰相比，红外信号特征降低了75％。
“维斯比”
“梅科”A-200轻型护卫舰&&&&
4.设计中的“海魂”隐身护卫舰&&&&&&
&&&&前面提及的喷雾系统虽没有经过实际应用的检验，但已有过这样的设计考虑。英国在1996年欧洲海军装备展览会上推出的新颖奇特的隐身护卫舰“海魂”，就是在舰上安装了特制的喷雾自卫系统。一旦需要，喷雾自卫系统即刻喷出细密的水雾，几秒钟内便可把舰体全部笼罩在薄雾之中，并与海面和天空的背景浑然一体，从而将战舰产生的光反射和红外辐射全都遮盖起来，被设计者认为是一种非常理想的红外隐身和目视隐身措施。红外隐身技术是除雷达隐身技术之外另一个重要的技术领域。舰艇上最需要处理的红外信号源就是烟囱部分和机舱两侧的钢板，尤其是烟囱。当前的目标是将烟囱排出来的羽烟温度降低到150℃甚至100℃以下。当然，瑞典的“维斯比”级和德国“梅科”A-200轻型护卫舰通过创新的排气设计，已经达到了将羽烟温度降低到100℃以下的标准，但由于技术上的困难，目前只有这两型排水量相对较小的中小型水面舰艇能够通过特殊设计取得这种成就，而很多国家正在发展的大型水面舰艇尚未采用这种设计方法。&&&&&&
&&& 尽管世界各国舰船消磁控制设备种类繁多，但从如何得到舰船坐标系下舰船磁场分量看，可以分为3 类：
&&& 查阅地磁图方法（罗经控制方式）、磁场传感器方法（磁强计控制方式）和地磁场解算方法。&&&&
&&& 1、 查阅地磁图方法 所谓查阅地磁图方法，就是根据地磁图查阅不同地区地磁场参数，列成表格备查，当舰船航行 到某区域时，根据当地地磁场数据和舰船的航向， 实施半自动消磁电流调节， 即 Z 方向消磁电流，X、Y 方向消磁电流最大幅值是手动调整，而X、Y 方向消磁电流随舰船航向变化是自动调节 其航向信号来自电罗经， 所以通常称为罗经控制方式）。上述控制设备的优点是性能可靠，缺点是不能实现全自动控制，且大多数设备不能随舰船纵摇和横摇姿态的变化进行电流调节 （也出现过利 用减摇鳍的姿态信号进行电流调节的控制设备，如美国海军的GM型设备等）。基于这类方法的舰船消磁自动控制设备是最 早出现的（以前均为手动控制）。1992年的资料显示，美国和英国海军仍然将该类设备作为钢铁舰 船消磁控制设备的标准控制方式。
&&& 2、磁场传感器方法 磁场传感器方法是在舰船桅杆上安装三分量磁场传感器，通过直接测量作用到舰船上的地球 磁场，对3个方向的消磁电流进行控制。该类控制设备的优点是除能够根据舰船不同位置、不同航向和不同姿态进行消磁电流自动调节外，还能对局部地磁异常区域和地磁变化进行调节，缺点是在钢铁舰船上抗干扰调整问题难以解决。据有关资料介绍， 美国海军由于未解决消磁 系统抗干扰问题，只在非磁性船壳的猎扫雷舰上安装 MDG型设备和在上层建筑为铝合金的FFG7型巡逻护卫舰上安装MCD型设备。而将基于罗经导航控制方式的SSM型消磁控制设备作为标准型安装到各类钢铁舰船上。
&&& 3、 地磁解算方法地磁解算方法是根据舰船所在位置，利用“地 磁模式组”数学方法计算当地地球磁场。根据舰船的航向和姿态计算投影到舰船坐标系上的地磁分量，实施对消磁系统电流的全自动控制。这类控制设备的优点是既能实现全自动调整，又不需要进行复杂的抗干扰调整，且由于使用了计算机技术，能方便地实现分布式消磁电源控制和消磁系统的智能调整和监控，缺点是不能对变化的地磁场和局部异常地磁场作出反应，电流控制精度主要决定于“地磁模式组”的计算精度。在经过多年地球物理研究和测量数据基础上，“地磁模式组” 精度已经能够满足舰船消磁系统控制要求。这种控制方式只是最近几年才开始出现，目前欧美各国都将其称为现代消磁控制设备。
舰船消磁控制设备国外现状和发展趋势
美国海军消磁控制设备情况
1992年美军资料显示，美海军在此之前共使用了9种型号的消磁电流控制设备。如前所述，由于未能解决钢铁舰船磁传感器消磁控制设备的抗干扰问题，此时美海军只推荐其中3种仪器：MDG用于低磁船壳的猎扫雷舰；MCD用于铝合金上层建筑的护卫舰；一般钢铁舰船则使用SSM 控制设 备。最近美国雷声公司关于为美海军“圣·安东尼 奥”级船坞登陆舰（LPD－17）提供的技术服务资料显示，该舰采用了分布式消磁系统，采用多区段独立供电方式，装备的是地磁解算式消磁控制系统，由瑞典朴力安普公司提供。
“圣·安东尼奥”级船坞登陆舰
俄罗斯海军消磁控制设备情况
俄罗斯“现代”级驱逐舰采用混合式消磁控制设备，由2套控制装置组成，分别是半自动的罗经控制方式和全自动的磁传感器控制方式，但从提供的资料看，一方面抗干扰方法非常复杂，而且并没有发挥磁传感器控制方式的优势。最近，俄国克雷洛夫舰船研究院资料显示，对于钢铁舰艇和潜艇，发展了以地磁解算式为主的多用途混合式消磁控制设备，包括KDS－ 701和KDS－703控制模块，前者利用地磁解算得到的地磁场，结合分布于全船的磁传感器，实施对潜艇的自动闭环消磁控制，后者利用得到的磁场数据用手动方式进行消磁电流调节。
“现代”级驱逐舰
德国海军消磁控制设备
&&& 以德国SAM 电子公司为例，可以看到德国及其它先进国家海军舰船消磁控制设备的发展情况。从该公司提供给德国海军的86艘军舰消磁控制设备分析，DEG－ROT 是罗经或地磁解算控制方式，安装在钢铁舰船上，而DEG－STAT 是磁传感器控制方式，只安装在猎扫雷舰上，又一次说明西方海军国家在钢铁舰船上不使用磁传感器方式的消磁控制设备。该公司新近研制的DEG－COMP 型仪器为混合式舰船消磁控制设备，其控制信号接口既可来自地磁解算方式，又可来自磁场传感器方式。我们认为，该型设备的出现主要是从标准化、系列化方面考虑的，在具体配置时可以灵活裁减，因为“在不适合安装磁传感器的地方，比如潜艇，可以去掉磁传感器控制方式”。DEG－COMP消磁控制设备在电源配置和通信方式上也是可以灵活使用的，如可以实现对小功率电源（一般为猎扫雷舰）的集中控制，也可以对大功率消磁电源实施分布式控制。SAM公司提出的消磁智能终端的设备值得我们借鉴，该设备是在地磁解算式和应用计算机平台基础上提出的。
英、法、意、瑞典等国海军消磁控制设备情况
&&& 资料显示，英、法、意、瑞典等国在舰船消磁系统及舰船消磁控制设备研制方面极其活跃， 英国的马可尼和阿尔特电器公司、意大利的爱分公司和瑞典的朴力安普公司，生产了大量的消磁控制设备安装到各型军舰上。1992年资料显示，尽管磁传感器控制方式有很多优点，但由于舰船磁场的干扰，英国海军舰船在此之前是不使用该类设备的，只在猎扫雷舰上使用。意大利的爱分公司已经为世界各国海军提供了150多套消磁控制设备，其最有名的磁场传感器控制方式MDG4系列设备装备到多种猎扫雷舰上，也特别指出：“对于钢壳舰船，将提供新一代的 MDG5 消磁控制系统”。可见其钢铁舰船的消磁设备控制方式是有别于猎扫雷舰消磁设备控制方式的。瑞典的朴力安普公司网站上以前只介绍分离的消磁控制设备，2004年介绍了一种混合型分布式消磁控制设备。作为雷声公司的分承包商，已将其地磁解算式消磁控制设备应用到美国的“圣·安 东尼奥”级船坞登陆舰。
国外舰船消磁控制设备发展趋势
舰船等离子隐身的设想
等离子体隐身技术和其在飞行器上的成功应用为舰船等离子体隐身提供了借鉴。由等离子隐身技术的优越性可以看出舰船等离子体隐身技术具有很多独特优点：吸波频带宽、吸收率高、隐形效果好、使用简便、使&用时间长，且可以通过开关迅速控制等离子体的产生和消失。笔者认为舰船等离子隐身的方法主要有两种：一是用等离子体把舰船整个包裹起来的全等离子舰船隐身技术；&一是把等离子隐身技术与外形隐身技术、材料隐身技术结合应用的局部等离子体隐身技术。&
&&&&全等离子体舰船隐身技术：全等离子体舰船隐身是指用强电离放电、等离子体发生器或是涂放射性&同位素等方法产生足够的等离子体把舰船包裹起来，利用等离子体对电磁波的吸收和折射效应，减小雷达散射截面，从而达到隐身目的。与其它舰船隐身技术相比，该法并不涉及舰船本身的外形要求，可充分发挥舰船外形最优化设计来提高舰船的各种性能，又可大幅度降低舰&船被发现的机率，对舰船的材料也&无要求，无需改变舰船的外形和材&料就可把不具备隐身性能的普通舰&船改装成隐身舰船。而且它对舰船实施的是全方位的有效包装，可实&现“全隐身”，&使舰船真正成为海上幽灵。由于舰船体积庞大结构复杂，这就给舰船全等离子体隐身的实现&带来了极大困难。舰船全等离子体隐身对等离子体的产生的要求极高，要实现全等离子体隐身需要产生大量的等离子体，形成一定厚度的等&离子体层来屏蔽电磁波，因此能否找到一种价格便宜而又使用方便的等离子体产生方法成为全等离子体&隐身实现的关键。就目前而言，产生等离子体的方法还不成熟，对一艘舰船实施全等离子体隐身的费用是&不可承受的，但随着等离子体产生&方法的不断发展，全等离子体隐身&技术以其独特的优越性必将成为未&来隐身舰船的关键技术和主力军。
&&&&局部等离子体舰船隐身技术：&局部等离子舰船隐身是把等离子体隐身与外形隐身或材料隐身相结合的一种舰船隐身技术。主要有两种&实施方法：一是把等离子体隐身技&术和外形隐身技术相结合的方法，&其基本机理是：对舰船上的大面积结构采用外形隐身技术，在此基础&上，对舰船上大量的容易产生反射&的小型非隐身设备或是平面结合处&采用等离子体隐身技术，从而达到&隐身目的。一是把等离子体隐身与&材料隐身相结合的方法，其机理&是：对舰船的大面积特别是舰船两&侧和甲板采用等离子体隐身技术，在此基础上，对其它地方采用吸波&材料隐身。局部等离子体隐身能充&分发挥各种舰船隐身技术的优势，各种方法综合运用，互相祢补不足&之处，可兼顾舰船的总体性能、仓体容积和各种机动要求，使舰船各&项性能优化，且经济高效，是目前可大量采用的舰船隐身方法。
研究现状及应用前景
&&&&目前，等离子隐身的研究主要集中在对飞行器隐身的研究上，而对舰船等离子体隐身则还没进行深入研究，但舰船等离子隐身完全可以借鉴飞行器隐身研究的宝贵经验。隐身等离子体的产生并维持足够大&的密度范围和时间是舰船等离子隐身的关键性问题，只有舰船的等离&子体包层和电子密度控制在一定范围内，才有隐身效果。其中最主要的难点是如何降低产生等离子体所耗&费的能量，并且产生足够的等离子&体将舰船包裹起来；如何设计一种&能够适应各种武器平台，易于控制&的等离子发生器。目前，产生等离子体的方法主要有以下三种：一是利&用高压气体放电产生等离子体；二是利用喷流式等离子体发生器产生等离子体；三是在舰船的特定部位&特别是强散射区涂一层放射性同位素，但这三种方法目前应用于舰船隐身成本还太高。据报道，俄罗斯斯克尔德什研究中心在1999&年初研究&成功等离子体发生器。不久他们就&研究出第二代等离子发生器，不仅能衰减反射信号，而且可以制造许&多假信号，大大增加了跟踪目标的难度。他们正在研究利用飞行器周&围的静电能量来产生等离子体的第&三代等离子体发生器。笔者认为等&离子体隐身技术必将是21世纪新型&舰船的核心技术之一，一旦研究成&功，将对未来海战产生重大影响。我&国的舰船隐身技术跟国外相比有一&定差距，我国应结合本国舰船自身的特点，有针对性地进行研究，特别&是要加快等离子体隐身新技术的应&用研究步伐，重点研究该技术的工程化和核心技术研究，以便尽快装备使用，增强我国的海面突防和打击能力力争赶上甚至于走在世界前列。
彼得·乌菲莫切夫
F-117A隐身攻击机三视图
&&&&既然物体对雷达电磁波的反射强度和物体的尺寸大小无关，那么即使庞然大物的水面舰船完全可以做出隐身的效果。所以在以后的时间里许许多多新奇的船体造型映入我们的眼帘。
&&&&以往水面舰艇的干舷和上层建筑部分多是垂直或近似垂直的截面,这样就与海产面形成有效的双面角反射器。为消除这一重要的反射源,现代水面舰艇的外形都设计成:干舷外张(&10°-20°)上层建筑侧壁内倾(&7°-15°)主甲板或第一层上层建筑处采用折角、相交面交面体组成等形式,这样可减少20%-50%的雷达截面积,有的甚至可达到80%左右。
瑞典皇家海军“维斯比”级（Visby&Class）隐形护卫舰是世界上第一个按照全隐形规范由碳纤维制造的战舰，即使是使用最新、最尖端的雷达和红外监视，也极难被敌方侦测到；装备也不例外，加之其所具有的多用途能力以及先进的隐身技术，“维斯比”级隐形护卫舰不愧是真正的未来战舰。
“维斯比”级（Visby&Class）隐形护卫舰的武器系统隐藏在艇体内，外面什么武器也看不到。像8联装的RBS-15MK2反舰导弹便置放于舰桥下部两侧的艇体内。前甲板那门57毫米舰炮炮管隐藏在有隐形性能的炮塔内，外观上没有炮的样子。炮塔前端的锐利三角锥体构形好像是从F-117隐形战斗机的首部切割下来后搁在甲板上的一样。这种构形设计有利增强炮塔和全艇的隐形性能。艇体后半部为飞行甲板，甲板下是机库。
“维斯比”级（Visby&Class）隐形护卫舰
&&&&随着国外各种新颖的船型出现，中国船舶工程师们也发挥自己的聪明才智，做出了像022型隐形导弹艇这样的优秀作品。022级导弹艇技术源自澳大利亚先进多船体设计咨询公司（AMD）。该公司于1983年做出了一艘高速穿浪双体船“小恶魔”号。022艇的船型设计有一下特点：
022艇上层建筑群有多个大倾角，把上层建筑的雷达反射波分开发散，让搜索雷达在各个角度回波严重弱化。022艇连桅杆都做成迎风多面体形状，艇体开口也用卷帘门、百叶窗遮盖，就连舰桥内观察窗边缘都采用隐身锯齿状设计。通过以上各种独特的船型设计可以大大减少雷达的反射面积。
“小恶魔”号
022型隐身导弹艇
&&&&上面介绍了单体船、双体船，护卫舰、导弹艇等船只，下面就为大家介绍一款明星产品LCS-2“独立”号濒海战斗舰。“独立”号是一艘三体船，三体船的平稳性比小水线面双体船型还要好得多，其宽大的甲板面积，更有利于舰载机的起降。中间的主船体内可放置重要设备和弹药，两侧的副船体可以起到对主船体的保护作用，在遭到敌方水下武器攻击时可使中间的主船体免受损伤，大大提高了舰船的生存能力。而"独立"的船体隐身性能很大程度上也要归功于其良好的独特造型。
独立”号濒海战斗舰舰体和上层建筑的布局都十分简洁，且角度内倾，舰体和上层建筑的宽度和内倾角度也完全相同，使人觉得两者几乎融为一体，这也是它显得奇特的重要原因所在。而这一切都是为实现舰船隐身的目标。
&&& 隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。为此，常需要雷达、红外和激光隐身技术。而在此主要为大家介绍一些雷达隐身技术材料。
&&& 雷达波隐身技术目前有三大类 ,即外形设计、吸波材料和对消技术。由于对消技术的难度太大 ,短期内很难达到实用程度。因此 ,雷达波隐身技术的研究以外形设计技术和吸波材料技术为主。外形技术是舰艇隐身技术的研究与应用的基础手段 ,而材料技术则做为性能提高手段。舰船 用的吸波材料可分为两类 ,即吸波涂料和结构吸波材料。主要有吸波涂料、吸波复合材料、吸波织 物和吸波悬挂物、吸波尖劈等。在这里仅对船用的吸波涂料、吸波复合材料进行介绍。&& &
&&& 从概念上讲 ,雷达波吸收涂料是最符合隐身技术要求的。不管是有限隐身或全隐身都可以应用吸波涂料来弥补缺陷 ,提高水平。国内各种吸波涂料有30多种 ,经过-35 ℃～+80 ℃的温度冲击试验 ,绝大多数材料出现低温开裂或高温脱落 ,再加上大多数吸波频段在8～12GHz或8～18GHz ,频段较窄 ,还有的材料施工工艺十分复杂 ,不可能在船上大面积应用。目前 ,只有725-SE99-01型船用吸波涂料 ,经过全面技术考核 ,可以达到-35℃～+80℃的温度冲击不开裂不脱落 ,在常见雷达波频段 ,吸波性能在-4dB以上 ,最高可达到-13dB以上。
&&& 吸波涂层面密度的大小 ,直接影响舰船设计重量余量和整船重心 ,它受到严格的限制 ,且面密度越小越好。因此吸波涂层正向着“薄、轻、宽、强”的方向发展 ,为满足这一要求 ,目前世界军事发 达国家正积极开展多晶铁纤维吸波材料和纳米吸波材料、手征吸波材料的研究。
结构吸波材料
&&& 结构吸波复合材料的常用结构形式有,(1)叠层结构 :由透波层、阻抗匹配层和反射背衬等组成;(2)复合结构:先分别制成复合材料和吸波体,然后再粘合而成;(3)夹层结构:有蜂窝夹心、波纹夹心和框架夹心等结构形式。 国外结构型吸波复合材料的研制起始于60年代 ,其在武器装备上的应用是70年代末和80年代初。应用较为广泛的是在隐身飞机上。由于采用隐身材料技术提高舰艇的生存能力远比通过改进舰艇的硬杀伤能力防护和电子对抗措施达到同样的水平所花的研制费用低得多等原因 ,使一些中小国家在海军舰艇的隐身技术走在世界前列。法国Eltro公司研制的一种用于潜艇甲板反雷达伪装用防弹结构材料 ,这种材料是由片状塑料或合成材料加金属导线、金属网络以及层状吸收材料组成 ,强度与7mm钢板相当 ,吸波性能在3～5.5cm 波段范围都是很好的。英国BTR材料公司生产叠层式和夹层式结构吸波材料。该公司生产的BTRP401结构吸波材料在8～18GHz时反射率衰减在20dB以下 ,厚度约为15BTRP101为薄型材料,厚度小于2mm ,其工作频率范围为9～13GHz ,但反射衰减性能不能兼顾。该公司还把结构吸波材料与Kevlar纤维增强材料相结合 ,成功地生产出一种耐冲击的吸波材料 ,用于上层建筑。
吸波材料今后的发展方向
&&& 促使反隐身技术的日益提高 ,二者处于相克相促的境地。针对反隐身技术的发展动向 ,进入21世纪以后 ,舰艇雷达隐身材料的发展趋势是:①未来的隐身材料必须有宽频带特点 ,即既能对付雷达系统 ,又能对付红外探测器。为了达到这一目的,有两种途径 :一是研制新材料 ,既能吸收雷达波 ,又具有红外低辐射的性能,这种材料通常为薄膜型材料和半导体型材料 ;另一种是分别研制高性能的雷达吸波材料和低红外辐射率的材料 ,然后再将二者复合成一体,使之同时具有红外隐身和雷达隐身性能,这类材料以涂料型最为合适。②雷达吸波材料向着超细粉末,纳米材料方向发展,除了材料本身外,其制造工艺、尺寸大小对隐身吸波性能也有很重要的影响。因此,超细粉末,纳米材料也成为隐身材料研究的一个重要方向。这类吸波材料的最大优点是重量轻 ,吸波性能好 ,但最大的问题是对原材料制造技术要求高,且价格昂贵。隐身材料的研究制造应用涉及多学科和多种技术领域,难度大,技术要求高。尽管我国隐身材料的预研工作已进行多年,取得了许多阶段性成果,并有几种材料在进行试用 ,但仍不能满足隐身武器的要求。为了适应将来高技术战争的需要,提高我国国防现代化水平,必须加大吸波材料的研究开发力度。电磁对消技术、等离子体隐身技术等。
低截获概率雷达技术
&&&&低截获概率雷达的特点随着电子对抗技术的不断发展,雷达的生存正经受着越来越严峻的威胁。为了雷达自身生存的需要,发展了低截获概率(LPI)雷达。LPI雷达大多采用连续波、间断连续波体制和扩谱技术,使发射信号的峰值功率很低;在接收时采用大时宽带宽积脉冲压缩、长时间相干积累等处理方法,能获得较高的处理增益。由于雷达信号的峰值功率很低,即使对于高灵敏度的侦察接收机,其输出信噪比也将变得很低,大都在0dB以下,甚至低于-10dB,使得常规的雷达侦察机对这类信号的侦收变得非常困难,甚至无法检测到信号的存在。国外较早开展了对低截获概率雷达的研究,并且相继有多种型号的产品问世,如美国休斯飞机公司的边跟踪边扫描(TWSQR)雷达、翡翠(Emerald)雷达、荷兰飞利浦研究实验室的领航员(PILOT)雷达、及荷兰NobelTech公司的PILOTMK2雷达(PILOT的第2代产品)。
电磁对消技术
电磁对消可分为无源对消技术，即阻抗（或电抗）加载技术，以及有源对消技术，或称有源加载技术。无源对消技术就是在目标表面引进另一个回波源，例如在表面开槽或开孔，通过合理设计，使其散射场和原散射场相抵消。这种方法的优点是不破坏原有外形，不增加自重，结构简单、制造容易、经济性好等。但这种方法只对简单形体容易实现，而对有众多散射中心的复杂目标，实现起来比较困难。此外，无源对消技术不可能覆盖所有频率，因此发展前景不大。&&&&有源对消技术是建立在逆反射基础上的，目标必须能预知本身的电磁散射特性，然后发射一幅度与之相等、相位与之相反的电磁波，使之与目标本身的散射场相对消。要实现对消就要对目标本身成像，这就要求设计出一套先进的系统。该系统应其有多种功能，响应速度快，以便调整本机信号源的幅度和相位。有源对消法采用相干手段使目标散射场和人为引入的辐射场在敌方雷达探测方向相干对消，使敌方雷达接收机始终位于合成方向图的零点，从而抑制雷达对目标反射波的接收。目前，美国装备的B-2隐身轰击机所载的ZSR-63电子战设备就是一种有源对消系统，它主动发射电磁波来消除照射在其机体上的雷达能量，大大降低了自身的RCS。
ZSR-63电子战设备
等离子体隐身技术
等离子隐身技术是目前谈论最多的一种隐身技术，很多苏俄武器迷对它寄予厚望，希望这种技术与苏式超级机动战斗机结合，可以打造出能够与美式新战机一较高低的未来超级战斗机。&　　这种隐身技术依赖的等离子体是指当任何不带电的普通气体在受到外界高能作用后，部分原子中电子成为自山电子，同时原子因失去电子而成为带正电的离子。这样，原中性气体变成由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的新气体，该气体被称为物质的第四态或等离子态。等离子体能够吸收雷达电磁波。当外界雷达波的频率高于目标等离子的本底频率时，高频雷达的波信号进入等离子体，通过波与带电粒子的相互作用，把波的能量转移到等离子体的带电离子上，从而减少反射回雷达站的电磁波信号。
&&&&由于中型以上舰船以正常速度航行时，在数十米深的海底引起的压力变化的峰值，通常可达数百甚至数千帕斯卡的可观数值，更出于舰船水压场的舰船磁场、舰船声场不同，其辐射功率通常在数百万瓦以上，极难人工模拟，因此，舰船水压场一经发现，就引起了广泛的重视。早在第二次世界大战末期，德、美、苏等同就先后研制成了借助舰船水压场的作用而动作的水压水雷，并投入实战，收到了良好的效果。与此同时，为保障己方舰船的航行安全，还研究了舰船对水压水雷的防护措施，这些措施在盟军诺曼底登陆等战斗行动中，经受了实战的考验。
舰船水压场的纵向特性有十分明显的规律性：在船首附件，压力升高，随后在船体中部下方压力降低为负值，而在船尾附近，压力又升高。理论计算和实际测量都表明，在船体水下部分前后对称的情况下，纵向特性也以船中为中心前后对称。
舰船尾流场隐身技术
&&&&舰船在海水中航行时所产生的尾流是多种多样的，按其物理效应划分，主要有声尾流磁尾流、热尾流等等。
&&&&舰船尾流是由于船体的运动、螺旋桨或喷水推进器对海水的扰动产生的，只要有扰动，就不可能消除尾流，但是，采取一些措施来减小尾流却是可能的。例如优化船体线型(对潜艇还包括指挥台围壳及其它附件)、设计性能优良的螺旋桨、控制巡航速度(对潜艇还包括下潜深度等)。
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