从星星到地球，解开海洋隐身材料之神秘面纱

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目前，隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。

一、解开声学超材料神秘面纱

英国《简氏防务周刊》网站最近刊发的一篇报道称，俄罗斯克雷洛夫国家研究中心研制出一种类似“金属水”的新材料，拥有定制化设计的结构和密度分布，这种设计能够有效吸收和减弱声波反射信号，从而大大提高了潜艇的隐身能力。作战时，穿着“隐身衣”的潜艇躲藏在大洋深处，便成为可怕的“海洋幽灵”。

这种新材料就是声学超材料，它是超材料设计思想在声学工程上的典型应用。所谓超材料，就是由亚波长结构单元组成的，具有自然界材料所没有的新颖特性的人工材料。上述这种声波超材料的新奇之处在于，通过复杂的人工手段对物质在亚波长尺度上施加影响来改变材料的声波响应性质，让声波沿给定的路径传播。此外，应用同样的超材料设计原理，还可以使光波、无线电波甚至地震波发生弯曲，被科学家誉为“由材料组成的‘材料’”，简直就是“来自星星”的万能材料。

理论上，披上由超材料制作的外衣，即便是体态庞大的航母，也有可能消失在声纳与电磁波的探测中。

隐形航母假想图

“来自星星”的超材料所具备的强大功能与广阔应用前景，引起了国内外公司及学术机构的高度重视。关注这个领域的学术机构包括美国杜克大学和英国伦敦玛丽皇后大学等。有很多企业也纷纷加入研究热潮中，如Kymeta公司、分形天线系统公司、超材料技术公司；工业企业包括Harris公司、Kyocera无线公司、EMW；大型航空航天和国防承包商包括洛克希德马丁公司、波音公司和雷神公司；甚至还有消费电子巨头三星公司。

隐身船设计

被发现等于被消灭-是现代军事中一条颠扑不破的真理。随着各种新型探测仪器和攻击武备的出现，水面舰艇在未来海战中的生存出现了重大危机，这就使如何有效提高舰艇的隐蔽性成为各海军大国的研究重点。隐身技术就是研究如何控制、缩减水面舰艇的特征信号，以降低声纳、雷达、磁探仪等探测系统的发现距离、减少以特征信号为引信的制导武器的命中概率，从而提高舰船的生存能力、突防能力及作战效能的技术。

作为海上（海面和海水中）特定环境下的目标-舰艇，它的可探测性特征除了敌方探测雷达的散射回波和舰艇自身的红外辐射之外，还有舰艇的噪声等信息。因此，对舰艇的探测，主要是采用雷达、声纳和红外信号来探索和发现目标。因此，海上舰艇的主要隐身手段也是从降低雷达，声纳和红外信号出发的。

二、世界有名的隐身舰艇

世界上第一艘完全隐身的“拉斐特”号隐身护卫舰已经正式在法国海军服役。其隐身技术的特点为造型线条简洁流畅，舰体顶部向甲板倾斜，结构的连接部分采用倾斜角度圆滑过渡；部分天线设备被流线型桅杆隐蔽；几乎所有外置设备都放在舰体内；舰桥由吸波合成材料制成并涂有吸波涂料。“斯麦杰”号水面效应船汇集了瑞典海军在隐身技术方面的各项成果。其将减小雷达反射面积置于整个隐身性能的首位；船体采用轻型玻璃钢夹层结构，减少了红外辐射和磁性等；采用喷水推进系统，使流体动力噪声大为降低。

美国在完成一艘用来展示隐身技术的演示船“海影”号研究之后，利用其研究成果将研制隐身航母CVX的计划提上了议程。CVX的隐身技术包括改变船体形状、使用复合材料、雷达嵌装于船体表面内和重新设计上层建筑，其塔台设计成具有隐身结构的扁平菱形。另外，CVX设计考虑到减轻重量、缩小体积、加快航速，为隐形创造了条件。美国计划建造的“双M”型隐身船设计方案是在综合考虑了“海影”号及其他隐身战舰的隐身技术后提出的，将成为目前隐身舰船的设计典范。

英国“海幽灵”号隐身护卫舰是 继瑞典的“斯麦杰”号、美国的“海影”号之后出现的又一“真正的隐身舰艇”。其隐身特点为：船首部分可大大减弱雷达电波的反射效应，同时也减少了海浪的阻力；舰上装有特制的喷雾自卫系统，喷出的细密水雾能将舰艇的光反射和红外辐射迅速遮盖起来；此外，该舰还通过在关键部位敷设吸波和透波材料，使用复合材料隔热吸音，采用低截获概率电子设备和对电子设备进行屏蔽，以及改用低磁材料建造舰体等措施进一步提高舰艇的隐身能力。

德国MEKO型护卫舰的第三代采用了隐身技术。该舰采用了最新研制的复合材料，取消了传统桅杆和雷达天线，使武器装备、雷达天线等与舰体成为一体，并巧妙地将传感器内置于一个 “乌鸦窝”桅杆内，外表设计成低矮广顺的流线型，上层建筑与舰体成独特的X型。在红外隐身方面，该舰采取了冷却废气、水膜和水幕冷却舰体结构、屏蔽空调装 置的排气口等一系列措施。该舰是目前世界上隐身技术较好的水面舰艇，据称现役的探测装置基本无法探测到。

中国054A型护卫舰是中国海军目前装备最先进导弹护卫舰，也是我国大型水面作战舰船建造能力的典型代表。相比老旧的053型系列护卫舰，054A型护卫舰在054型护卫舰的基础上有了更大的改进，采用了集成化的多功能桅杆、导弹垂直发射装置，尤其是在舰体的设计上，突出了隐身能力。054A型护卫舰采用长上层建筑、前后桥楼的船型结构形式，外型设计威武美观，RCS指标较以往中国海军的水面舰船较大的改善。其自身红外特征、自身噪声指标也降低到较小的范围；自消磁系统的采用，能有效降低磁性量值，提高对抗磁性水雷的能力。

三、海上隐身技术手段

⒈ 降低目标（舰艇）的雷达回波。雷达在工作时，向目标区域（空间）发射电磁波，该电磁波遇到信号后便会被反射回来，雷达接收到该反射信号，就会发现目标。①使照射到目标上的雷达波反射到其他方向，不能返回雷达处，从而使雷达接收不到目标反射的信号。例如，可通过改变舰艇的外形来实现（改变外形用曲面板代替平面板；改变各部结构设计成倾斜式侧面；改变各部结构采用倒角连接；减少外露的武器装备和设备）。②将照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉，使返回到雷达处的信号变得极其微弱，以致于雷达检测不到目标的反射信号，从而发现不了隐身目标。例如，借助特殊的、能强烈吸收雷达波的材料（吸波材料、透波材料及涂料），使照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉，而返回到雷达处的信号变得极其微弱，以致于雷达检测不到目标的反射信号，从而发现不了隐身目标。

⒉ 降低目标（舰艇）的声纳回波。声纳是在水下发现目标的重要工具。声纳分为主动式和被动式两种。主动式声纳自己发出声波，并根据目标反射的回波来发现目标。可用吸音涂层等手段吸收声波达到隐身效果。例如，在舰体表面采用消声瓦或涂敷吸音涂层就可达到隐身目的，像美国、俄罗斯、英国等国有不少核潜艇都在壳体上安装了消声瓦，从而把吸收敌方主 动声纳和降低本艇的辐射噪声二者相互结合起来，使艇体形成一个良好的无回声层来达到隐身的目的；或者在壳体表面涂敷上一层吸收对方主动声纳声波的涂层，减弱消除反射声波。被动式声纳自己不发射声波，它主要搜索来自目标的声波，隐蔽性好，侦察距离远，但不能探测不发声的静止目标。例如，舰艇要隐身就必须尽可能降低和屏蔽舰艇自身的噪声。

⒊ 降低目标（舰艇）的红外辐射。降低舰艇的红外辐射，其目的就是降低舰体特别是其热点的温度，使其接近于周围环境的温度，从而使红外探测系统难以发现目标而达到隐身。例如，可将主排气口设置在水线以下，在废气管路四周加装冷空气管路进行冷却，或设置从废水中回收热能的装置等来降低发动机排气、排水温度；在发动机与其舱壁之间喷射冷空气，或在主机舱安装冷却降温装置等来降低主机舱温度；在烟窗内加装隔热吸热装置和红外辐射挡板，或加装冷却系统等来降低烟窗温度。在舰体表面涂敷绝热层，减弱对太阳能的吸收和辐射，来降低舰体表面的温度；对武器等装置采用隔热垫隔热（加盖隔热垫或热屏蔽层）。

此外随着技术的不断发展，舰艇隐身还包括降磁隐身和尾流场隐身技术。

⒋ 磁场隐身技术。由于水面舰艇船体及设备普遍采用钢制材料，在地磁场作用下，其建造和航行过程中分别产生固定磁场和感应磁场，可被敌方磁探仪轻松测到，亦有可能诱发敌方磁性水雷。因此磁场隐身就是对舰艇进行“消磁”。消磁的主要任务是设法减小舰艇磁性，力求使舰艇磁性磁场及磁场梯度减小到最低程度，其主动措施是控制舰艇上装置的磁性材料如钢、铁的数量，尽量利用非磁性复合材料制造船身和其上的子系统。被动措施包括测量舰艇本身和所载物体的铁磁质量和减少磁特征。

⒌ 尾流场隐身技术。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，其特点为范围大，持续时间长，不易消除，不易伪装，进行人工干扰检测则更为困难。但是采取一些措施来减小尾流却是可能的。例如优化船体型线、设计性能优良的螺旋桨、控制巡航速度等。另外可以应用边界层控制技术来减低舰船产生的尾流。边界层控制技术是利用活性覆盖层、聚合物添加剂、高分子喷射和汽化等方法来抑制尾流的湍流度，也可以通过涡流消除器、减振器和吸除装置进行涡流控制，从而达到减小尾迹场的目的。

四、各国隐身材料发展现状

在舰用隐身材料领域，美国在多个领域都取得了进展。在声隐身材料领域，2011年2月，美国伊利诺伊大学的科学家研制出一种水下声学隐形外罩。水下物体在其遮挡下，甚至可以骗过声呐和其他超声波探测仪的探测。这种声学隐形外罩是由特殊设计的材料制成，可以在特定空间控制声波并将其弯曲或扭曲，能够遮挡40KHZ～80KHZ的声波范围。

在当今的舰艇建造与设计中，隐身能力已经成为一项非常重要的衡量标准，而决定隐身能力强弱的，是隐身材料问题。同样，美国在红外隐材料领域也取得了突破。2005年7月，美国威廉斯国际公司研制的碳-碳复合材料适用于装备的高温部位，能够很好地抑制红外辐射并吸收雷达波，在发动机部位采用的致密炭泡沫层可以吸收发动机排气的热辐射。在多波段隐身材料领域，美国正在积极进行研究，其水平已经达到可见光、近红外、中远红外和雷达毫米波四段兼容。

除此之外，美国海军还采用混杂纱PEEK结构隐身材料制造潜艇艇身，对吸收和屏蔽电磁波有着很好的效果。美国海军军械实验室正在研究利用智能隐身材料制造发动机罩，从而减少噪声信号，达到声学隐身的目的。2009年3月，美国杜克大学制作的隐身材料可以引导声波“转向”，避开仪器探测，从而防止物体被发现。

不仅仅美国在隐身材料领域的研究获得了成果，其他国家的发展也非常值得注意。2001年5月，俄罗斯针对中小国家的需求推出了廉价小型舰艇，即“幻影”级导弹艇。在该型导弹艇上，涂有大面积的对雷达波具有吸波作用的涂料，达到了很好的隐身效果。采用这种隐身技术之后，“幻影”级导弹艇的雷达反射面积比传统小艇少了60%。

日本在研制铁氧体涂料方面处于世界领先地位，该国将导电玻璃纤维用于隐身材料的研究已经取得成功。法国在2007年研制成功一种宽频纳米隐身涂料，由粘合剂和纳米级微填充材料构成。这种涂层具有超薄电磁吸收夹层结构，有很好的微波磁导率和红外辐射率，吸波涂层在50MHZ～50GHZ频率范围内有良好的吸波性能。

“维斯比”级巡逻舰采用了许多最先进的技术，最极端、彻底的手段，隐身性能得到极大提升。

德国在2009年2月取得专利的多波段隐身材料是将半导体材料掺入热红外、微波、毫米波透明漆、塑料、合成树脂等粘合剂的一种涂料。它的可见光衍射和亮度取决于半导体材料和表面粗糙度。选择恰当的半导体材料特性参数，可使该涂料具有可见光及近红外波段的低反射率、热红外波段低发射率、微波和毫米波高吸收率等特性。

瑞典最近研发成功的多波段超轻型伪装网具有防光学、防近红外、防中远红外、防雷达侦察的特性。该伪装网由高强度基网材料加多波段吸收材料制成，是目前世界上最具开拓性的先进伪装网。

综合考虑目前国内各项科学技术的发展与应用，我国隐身技术的发展应从以下几个方面考虑：一是设计更为独特的外形以达到最优隐身效果；二是研制新型推进系统以减少船体震动和噪声；三是采用吸波效能更好的涂敷材料以减少雷达反射面积；四是学习国外较为先进的技术措施（如等离子体技术）等以提高现有技术水平。

随着科学技术的飞速发展，各种新技术、新材料和新工艺的出现，为隐身技术展提供了更为可靠的技术保障。为了在未来海战中立于不败之地，为了应对各种探测技术，加快发展隐身技术已成为各军事大国的首要任务。新型隐身舰艇的不断出现，新隐身技术的综合应用为隐身技术的发展奠定了良好的基础，同时也为隐身技术的研究指明了方向。

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来源：军鹰资讯、无人机（版权归作者及刊载媒体所有）

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编辑 / 裴家珍    审核 / 韩磊    荐稿 / 闻小玖

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)