戰鬥機上的"隱身衣" 黑色幽靈F-117的秘密_風聞

出品：科普中國

製作：張晨

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

小時候總是幻想着穿上魔法隱身衣隱藏蹤跡，雖然隱身衣科學家們還在緊張研製中，但隱身技術和隱身衣不一樣，這項技術早在上個世紀就用在了戰鬥機上。

所謂的戰鬥機隱身技術最早出現於第二次世界大戰期間，當時的納粹德國研製出一種可以吸收電磁波的特殊塗料，將這種塗料塗在飛機上可以有效降低被雷達的發現概率，達到隱身的效果。二戰後美軍一直致力於戰鬥機隱身功能的研究，直到1989年4月美國空軍才首次公佈了F-117。之後的海灣戰爭以及1998年12月的"沙漠之狐"行動都可以看到F-117的身影。

圖1 獨特外形的F-117

F-117有着非常獨特的外形。整架飛機幾乎全由直線構成，用了三角形飛翼式前三點起落架佈局，機翼下表面與機身上表面是由許多塊小平面組成一體的三角面錐（前錐、上錐、後錐），機翼前緣就是機身前緣的延伸，垂直尾翼採用的V字形雙重尾，機翼和尾翼均採用沒有曲線菱形翼剖面形狀，這些都是和常規飛機相異的。採用這種多面外形和尖鋭前緣，肯定會增加飛行阻力，使飛機速度下降。為此安裝雙發動機，以保證飛機的高亞音速飛行時所需的推力。

圖2 F-117透視圖

由於雷達的視界幾乎總是在平飛飛機的水平面上下30°的範圍之內。因此F-117A上特意使多面體機體的平板與垂直面的夾角大於30°，這樣就將雷達波偏轉到上下30°範圍之外。機翼和尾翼的前、後緣都是雷達波的強反射體，它們確定了反射的主波瓣。為使此反射主波瓣數量少、寬度窄，將前、後緣設計得尖鋭筆直，並使機體表面的其他邊緣與其平行，如發動機進氣口邊緣與機翼前緣平行，排氣口邊緣與機翼後緣平行等，每個艙門蓋和口蓋，包括座艙蓋接縫、起落架艙門、發動機維修艙門、炸彈艙的邊緣和機頭處的激光照射器邊緣，以及機身後部的平面形狀均做成鋸齒形均，鋸齒的邊也與機翼前、後緣平行，實際形成四組平行線，把雷達反射波集中於四個窄波束內，這種很窄的波束，使雷達得不到足夠的連續回波信號，難以發現目標，從而達到隱身的目的。

圖3 F-117的座艙

在海灣戰爭中，第一個對伊拉克發起攻擊的就是F-117。整個戰爭期間，美國空軍共出動42架F-117戰機，飛行1296次，雖然出動架次只佔多國部隊固定翼飛機出動架次的2％，但卻打擊了40％的戰略目標。他的攻擊有效率高達80％，並且在作戰中無一損傷。此後，F-117隱身戰機不可戰勝的神話就被不斷放大，直到它被南聯盟這個軍事小國擊落。

1999年3月27日，北約對南聯盟進行第四輪空襲。當晚八點左右，一架F-117(編號為AF-82-806)投彈結束後返航，經過南聯盟首都貝爾格萊德以西60公里的布加諾維奇小村時突然被擊中，導致機身失去平衡，難以控制。飛行員一邊控制向西靠近北約駐意大利基地的方向墜落，一邊向美國空軍特種部隊的EC-130電子指揮機發出遇險信號。無奈受創過重，飛行員最終只能通過彈射座椅棄機而逃。事發後第二天，南聯盟電台、電視台及報紙爭相報道了這條爆炸性新聞，各國新聞媒體也隨之做了大量報道。南聯盟這個軍事小國一舉聞名於世，成為第一個擊落隱身戰機的國家，令各軍事大國咋舌。外界紛紛猜測到底是什麼武器擊落了性能超強的隱身戰機，但南聯盟官方對此始終保持沉默。

圖4 F-117的部分殘骸

南聯盟的防空武器除蘇制米格29戰鬥機外還有薩姆地空導彈，主要型號包括SA-2、SA-3、SA-6、SA-7、SA-9和SA-13。即便是其中最先進的SA-13理論上也不可能擊落隱身性能極佳的F-117戰鬥機。因為F-117的雷達截面積僅有0.025平方米，並針對薩姆導彈的特性採取了一系列的防紅外輻射辦法，使薩姆導彈的導引頭無法接收到足夠的紅外輻射能量，也就無法捕捉到F-117的確切位置。

**所謂防紅外輻射的措施在戰鬥機上主要靠紅外隱身塗料實現，材料的紅外輻射特性決定於材料的温度和發射率。**紅外隱身塗層具有低發射率，高反射率，在紅外線輻射頻段才有良好的隱身效果，一般由填料和黏結劑兩部分組成。目前用於熱紅外隱身塗料配方中的填料大致分為如下幾類：金屬填料、着色填料、半導體填料等。黏結劑分為有機和無機兩大類，其中以有機黏結劑種類最多，目前可用於紅外隱身塗層的黏結劑有氯化聚苯乙烯、丁基橡膠等。

紅外隱身塗料工藝簡單，施工方便，堅固耐用，成本低廉，是目前隱身塗料中最重要的品種。其主要針對紅外熱像儀的偵查，旨在降低飛機在紅外波段的亮度，掩飾或變形裝備在紅外熱像儀中的形狀，降低其被發現和識別的概率。此外薩姆導彈採用無目標的漫射方式攻擊F-117，那麼其命中概率僅為十萬分之一。

隨着多國部隊進入前南聯盟，以及對F-117殘骸進行分析，這項軍事秘密才公諸於世。事實上，確實是薩姆導彈擊落的F-117，但並非SA-13，而是配有激光反隱身系統的新式薩姆導彈。F-117對雷達、紅外探測器有隱身作用，而對可見光及激光卻達不到隱身的效果，所以美國空軍都是以夜間突襲的方式攻擊敵方目標。但讓美軍意想不到的是，前南聯盟在波黑邊界線內的山谷設置了"激光柵欄"。一旦飛機穿過激光柵欄，激光信號就會被遮斷，地面接收系統就能迅速判斷出飛機的高度和速度等參數，並用激光束跟蹤，指引新式薩姆導彈發射升空，最終將飛機擊毀。該彈命中率為90%，雙發命中率為96.7%，如果採用四聯發，命中率則高達99%。所以F-117在毫無準備的狀態下很難躲避薩姆導彈的攻擊。

此後，美軍為F-117和B-2等隱身戰機安裝了反激光探測系統，一旦發現機身被激光照射到，立即採取大動作進行應急規避，以擺脱激光束的追蹤。