隱形飛機(jī)是如何隱形的

八年級(jí)《物理》(人教版)下冊(cè)課本第101頁(yè)“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中第3題：現(xiàn)在有一種叫做“隱形飛機(jī)”的軍用飛機(jī)，雷達(dá)不能發(fā)現(xiàn)它，根據(jù)雷達(dá)的工作原理想一想，隱形飛機(jī)的形狀應(yīng)該有什么特征?機(jī)身的材料應(yīng)該有什么特征?

隱形飛機(jī)的隱形從原理上來(lái)說(shuō)并不是讓我們的肉眼都看不到。它的目的是讓雷達(dá)無(wú)法偵察到飛機(jī)的存在，隱形飛機(jī)能夠盡量減少或者消除雷達(dá)接收到的有用信號(hào)，雖然這是軍事機(jī)密之一，但是隱形技術(shù)已經(jīng)受到了全世界的極大關(guān)注。

隱形飛機(jī)之所以能“隱身”，主要是通過(guò)降低飛機(jī)的光、電、聲這些可探測(cè)特征，使雷達(dá)、紅外線偵測(cè)裝置等防空探測(cè)器不能夠早期發(fā)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，隱形手段主要有——迷彩隱形、外形隱形、涂料隱形、等離子隱形等。

迷彩隱形——光學(xué)隱身

最簡(jiǎn)單的是可見(jiàn)光的隱蔽手段，它利用了人類(lèi)無(wú)法在夜間看到遠(yuǎn)處物體的天生缺陷，其常見(jiàn)的方式包括使用與環(huán)境類(lèi)似的迷彩，或可以欺騙眼睛判斷能力的圖形及顏色，如飛機(jī)背上涂草綠色的迷彩，很容易跟草地的顏色混淆：而機(jī)腹涂成天藍(lán)色，跟天空的顏色一致，這樣無(wú)論它在地上還是天上，都很難被看清楚，迷彩的確可以迷惑人的眼睛，但是雷達(dá)一出現(xiàn)，它就失去了作用。

未來(lái)的研究方向是將飛機(jī)自身周邊的光線加以折射。類(lèi)似改變雷達(dá)波的反射方向，使得肉眼或者是可見(jiàn)光偵測(cè)裝置無(wú)法看到目標(biāo)。

外形隱形——折面設(shè)計(jì)，減少雷達(dá)回波

這種隱形飛機(jī)在外形設(shè)計(jì)上采用了折面設(shè)計(jì)，減小飛機(jī)的橫截面，消除小于或等于90。的外形夾角，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口置于機(jī)身背部或機(jī)翼上面，采用矩形設(shè)計(jì)并朝上翻，兩個(gè)垂直尾翼均向外斜置，機(jī)身與機(jī)翼融為一體，使飛機(jī)對(duì)所有雷達(dá)波形成鏡面反射，這樣可以使散射的信號(hào)偏離力圖接收它的雷達(dá)，從而達(dá)到減少雷達(dá)回波的目的。

雷達(dá)發(fā)射的電磁波像水紋一樣遇到障礙物會(huì)被反射，反射回來(lái)的電磁波會(huì)在接收儀器上顯示為一個(gè)光點(diǎn)，稱(chēng)為雷達(dá)反射截面，地面可以根據(jù)雷達(dá)反射截面的大小來(lái)發(fā)現(xiàn)并推測(cè)目標(biāo)的大小，隱形飛機(jī)就是通過(guò)縮小自己的雷達(dá)反射截面來(lái)實(shí)現(xiàn)隱身的，要縮小雷達(dá)反射截面，就要設(shè)計(jì)多棱折面的外形，如第一代隱形飛機(jī)F117(如圖1)就是最好的例子，它有一個(gè)奇怪的外形——多棱折面，當(dāng)雷達(dá)波到達(dá)折面后，會(huì)向其他方向反射，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)波的多向反射，達(dá)到隱形的目的。

涂料隱形——吸收雷達(dá)波

這種隱形飛機(jī)采用非金屬材料或者雷達(dá)吸波材料，吸收掉而不是反射掉來(lái)自雷達(dá)的能量，從而阻止飛機(jī)反射無(wú)線電波來(lái)干擾雷達(dá)系統(tǒng)，吸波材料包括共振磁性雷達(dá)吸波材料和非共振磁性雷達(dá)吸波材料，共振磁性雷達(dá)吸波材料只在一個(gè)很窄的頻率范圍內(nèi)有效。不過(guò)只要雷達(dá)波頻率在該材料的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，它的效率就非常高，經(jīng)計(jì)算。這種材料的厚度與雷達(dá)波的波長(zhǎng)一致時(shí)，就能像被“調(diào)諧”了一樣吸收特定頻率范圍的信號(hào)，非共振磁性雷達(dá)吸波材料通常是通過(guò)把一種耗能塑料材料加到聚氨酯泡沫之類(lèi)的基體中制成，可將機(jī)體表面“吸收”的雷達(dá)波作為熱量散發(fā)掉，這種材料可降低雷達(dá)的“可見(jiàn)度”，可在一個(gè)寬廣的雷達(dá)波頻率范圍內(nèi)使用，運(yùn)用最新的材料，隱形飛機(jī)反射的能量幾乎能夠做到和一只麻雀的反射能量相同。僅僅通過(guò)雷達(dá)就想分辨出隱形飛機(jī)是非常困難的。

等離子隱形——屏蔽電磁波

等離子隱形飛機(jī)(圖2)隱形技術(shù)是目前前沿隱形技術(shù)，因?yàn)榈入x子體能夠百分百地吸收電磁波，在機(jī)體上面涂了一種能夠產(chǎn)生等離子體的涂料，在飛行中，該涂料把周?chē)目諝怆婋x，形成一層帶電薄膜(物理上把這層膜叫等離子體鞘)蒙在飛機(jī)的周?chē)陔x子與電磁波的相互作用過(guò)程中吸收雷達(dá)波和紅外輻射，另外，也可以通過(guò)等離子體的繞射、散射而造成雷達(dá)測(cè)量上的誤差，從而達(dá)到“隱身”的效果。

由于此涂料是靠它的輻射來(lái)產(chǎn)生電離，因而對(duì)人體有害，一般用在無(wú)人機(jī)上，有人駕駛的飛機(jī)用高壓、高溫產(chǎn)生的人造等離子體，在飛機(jī)機(jī)翼的前緣加有高電壓，尾噴流里面加有負(fù)離子，因而從飛機(jī)的機(jī)翼前緣到機(jī)翼后緣之間能產(chǎn)生幾十萬(wàn)伏甚至是上千萬(wàn)伏的電位差，使機(jī)翼的表面氣流電離，產(chǎn)生等離子體。

除了外形和材料，隱形飛機(jī)在設(shè)計(jì)上還盡量減少機(jī)身的強(qiáng)反射點(diǎn)或者說(shuō)是“亮點(diǎn)”、發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲以及機(jī)體本身的熱輻射等，降低聲音的手段非常多，譬如利用軟性材料加以吸收，發(fā)動(dòng)機(jī)可采用楔形二元噴管，通過(guò)改變機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)減少摩擦或者碰撞產(chǎn)生的音響訊號(hào)等，防止紅外線波段的偵測(cè)裝置的搜集，目前主要的控制方式有兩種，一種是利用周?chē)^冷的空氣，外殼、機(jī)匣采用蜂窩狀結(jié)構(gòu)吸收飛機(jī)產(chǎn)生的熱量，減低散發(fā)的訊號(hào)強(qiáng)度；另一種是采用涂料或者是其他的手段，改變飛機(jī)產(chǎn)生的紅外線訊號(hào)的波段到比較容易被大氣吸收或者是常見(jiàn)的偵測(cè)裝置使用的波段以外，以達(dá)的遮蔽訊號(hào)的目的，譬如有的飛機(jī)就是采用閉合回路冷卻系統(tǒng)，把機(jī)身的熱傳給燃油，或把熱在大氣不能充分傳導(dǎo)的頻率下散發(fā)掉。

總之，雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用，使人類(lèi)視覺(jué)大大延伸，為了與之抗衡，隱形技術(shù)逐步發(fā)展，隱形的手段也五花八門(mén)，但是原理基本上是相同的，就是盡量用各種方法避開(kāi)人們的視線、監(jiān)測(cè)。使人們無(wú)法察覺(jué)到它的存在，希望更多的隱形技術(shù)服務(wù)于人類(lèi)，提高人們的生活質(zhì)量!

責(zé)任編輯 蔡華杰