先进战机核心技术，隐身材料潜力巨大

来源：中研网
时间：2023-08-17 01:56:52

对飞机和导弹探测的需求极大促进了红外探测发展。飞机和导弹发动机温度高，高温物体主动向外辐射强烈的红外线信号，二战后喷气式飞机和导弹的发展促进了红外探测技术发展，红外探测系统得以在实战中用于空空导弹和便携式低空导弹等防空导弹，并在多次战争中发挥了重要的作用。据《红外成像探测技术发展趋势分析》（范晋祥,杨建宇），上世纪80年代时，红外探测即已近广泛应用于天基弹道导弹预警、机载舰载红外搜索跟踪、机载导弹发射预警、机载星载对地监视侦察、反导反卫动能拦截弹、空空导弹、空地导弹、反舰导弹、反装甲导弹精确制导等领域。雷达和红外探测技术已经成为当前各型武器装备（水下除外，水下环境不利于电磁波的传导，本文重点讨论的是水面以上的海陆空天各型武器装备的探测与隐身）主要的探测手段；矛与盾相互对立又相互依存，探测技术与隐身技术相互促进、交替发展。

隐身技术并不能让目标完全不可被探测，其目的主要是降低可探测性、提升生存能力。伴随20世纪后探测技术提升，尤其是第二次世界大战期间雷达投入使用，为了降低可探测性的隐身技术应运而生。隐身技术用专业术语可称为低可探测技术或者目标特征控制技术，即改变或者减少目标如飞机、舰艇、导弹等武器装备的可探测信息从而降低其被敌方探测系统发现的概率。隐身技术使得武器装备在战场中不易被发现、跟踪或打击，提高了装备在战场中的生存能力。

隐身技术涉及多类型信号，雷达和红外隐身是重点方向。据《飞行器隐身技术研究及发展》（贺媛媛,周超），为使武器系统难以被发现，需要尽量降低武器系统雷达、红外、激光、可见光及声音等特征信号。由于目前雷达和红外被广泛用于探测与制导，因此雷达和红外隐身是重点发展方向。

【资料图】

隐身技术具有多种类型，当前以无源隐身技术为主。据《飞行器隐身技术研究及发展》（贺媛媛,周超），隐身技术按不同的标准，可以进行不同的分类，若按是否需要消耗能量来区分，可以分为有源隐身技术和无源隐身技术。无源隐身技术可以分为雷达隐身、红外隐身、激光隐身、可见光隐身、声音隐身技术等。有源隐身技术需要消耗能量且技术尚不成熟，当前以无源隐身技术为主。

雷达波长较长，可用波段范围较广，是中远距离探测的主要手段。雷达散射截面积（RCS）被用来衡量飞机的雷达隐身性能。雷达通过接收并分析目标反射的回波实现探测。雷达散射截面积（radarcrosssection,RCS）是目标在雷达接收方向上反射雷达信号能力的度量。RSC越小，则反射信号越弱，目标越难以被雷达探测到。RCS不仅仅由目标尺寸决定，其与目标结构、目标材料、电磁波频率、电磁波入射角等多因素相关。

RCS与尺寸大小没有必然关系。例如据《F-35战斗机三维重建及气动、隐身特性分析》（姜浩），美国B-1B轰炸机虽然尺寸大于苏联MiG-29战斗机，但由于B-1B轰炸机采取了雷达隐身措施，其RCS为0.75m2，反而小于MiG-29战斗机的3m2。

隐身战机外形设计遵循基本规则。隐身是涵盖多学科技术的综合设计，除了使用隐身材料外，飞机本身的外形隐身设计也能够有效降低其可探测性。外形隐身技术主要依据电磁散射理论，对飞机总体及构成飞机的主要部件进行合理布局，尽量减弱其受威胁的主要方向上的电磁辐射强度。

雷达、红外、可见光探测技术特点不同，应对措施也不尽相同：

1)雷达探测采取主动发射电磁波照射目标，接收目标的返回波。雷达波涵盖频率宽，雷达探测体制和技术多种多样。因此雷达隐身材料最为复杂，手段包括雷达波吸波涂料和吸波结构等。

2)红外探测一般是被动接收目标发出的红外辐射，据《红外隐身技术的应用及发展趋势》（李波），大气对红外辐射传播有衰减，仅1~2.5μm、3~5μm、8~14μm这三个波段受大气衰减较少。红外隐身的主要方式是采用降低红外发射率的材料。

3)可见光隐身的主要原理是通过迷彩伪装或融入背景环境降低视觉可见度。

据美国国防部副部长办公室（OUSD）预算报告，2021-2023财年美国主要战机项目合计预算分别为335、307、328亿美元，其中F-35、空军下一代空中优势战机、MQ-25、B-21四种隐身战机合计预算分别为169、168、189亿美元，分别占主要战机项目合计预算的50.42%、54.72%、57.62%，占比呈现上升趋势。

F-35战机2021-2023财年项目预算分别为129、119、110亿美元，在各型战机中排首位。B-21是美国新型隐身战略轰炸机，据参考消息2022年11月29日援引美国福克斯新闻网报道，诺思罗普-格鲁曼公司于2015年获得了设计并建造B-21“突袭者”隐身轰炸机的合同；该公司相关负责人介绍称，“B-21是有史以来建造的最先进的军用飞机”；建造B-21使用了先进的制造技术和突破性隐身技术。2021-2023财年B-21项目预算分别为28、30、50亿美元。

据洛克希德·马丁，截至2023年6月，F-35战机已经获得16个国际客户的共计997架订单，加上美国本土2456架订单总数已经达到3453架。截至2023年6月，公司已经交付逾945架F-35战机。

F-35战机成为多国航母舰载机。F-35B已经成为美、英、日、意等国航母舰载机。据环球网援引美国海军学会新闻网站报道，2021年10月3日，日本海上自卫队2架F-35B战斗机在“出云”号航母上起降，系日本在二战后首次在舰艇上起降固定翼飞机。据环球网2021年7月30日报道，英国“伊丽莎白女王”号航母进入南海，并开展了F-35B战机起降飞行训练。据新华社援引“防务新闻”网站2021年11月23日报道，意大利海军和空军F-35B战机在意大利海军“加富尔”号航母上开展联合行动。

美国F-35战机计划批产周期长达33年，未来年均开发与采购费用达104亿美元/年。据美国政府问责局报告，美国空军及海军规划对F-35战机的开发及采购持续至2044年。以2011年第一批次量产型F-35战机下线作为起点，F-35战机批产时间有望长达34年。预计2018至2044年年均开发及采购费用达104亿美元/年，而且伴随战机逐渐开发成熟，2021年之后基本为采购费用。2021-2030年是F-35战机采购“高峰期”，期间年采购费用在119亿美元/年至140亿美元/年之间，年采购数量在98至105架之间。

高技术产品关乎装备核心指标，研发周期长定制化程度高

隐身性能是隐身军机核心指标。隐身性能是衡量先进武器装备性能的重要指标，以军机为例，隐身（Stealth）、超音速巡航（Supersonic）、超视距攻击（Superior-sensor）和超机动（Super-agility）是第四代战斗机的四个重要标准。

隐身材料涉及核心性能，具有资质壁垒。由于武器装备隐身性能是核心性能，因此对其隐身材料供应商有较高资质要求，中国对相关产品的研发生产企业实行严格的许可制度，为新进入企业设立了较高的资质门槛。

隐身材料技术壁垒高。由于隐身材料的性能和质量在相当大的程度上决定着武器装备关键构件的使用性能和服役周期，因此相关武器装备对于隐身材料的性能、质量的要求非常高，隐身材料因此具有高技术壁垒。

隐身材料研发周期长，具有定制化特征。为保障型号装备特别是预研、在研装备的性能，客户一般要求隐身材料生产企业配合其进行同步研发，从研发设计、首件试制到产品定型批量生产的周期较长；由于隐身材料应用武器装备部位及种类不断增加，下游型号众多、产品需求各异，每种型号的产品在材料、规格、性能方面均具有特殊性要求，客户的定制化需求较多，因此产品具有定制化特征。

结构吸波材料对供应商提出综合要求。结构吸波材料兼具电磁吸收和结构承载作用，相较于涂敷吸波材料，结构吸波材料与飞机结构联系更加紧密；隐身设计定制化特点决定了隐身材料供应商的角色更倾向于隐身解决方案提供者，对供应商的功能与结构一体化仿真设计能力提出综合要求。

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