现代水面舰艇隐身技术浅析

摘要：介绍了目前应用于水面舰艇的主要隐身技术，重点探讨了国外几种比较典型的水面隐身舰艇，分析了新型隐身技术的原理及特点。通过对我国现有隐身舰艇的分析，提出我国在隐身技术方面的发展趋势，并且对未来水面舰艇采用的隐身技术进行了展望。

关键词：水面舰艇；隐身技术；技术展望

1 引言

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[1]。

2 主要的隐身技术

根据侦查探测手段的不同，水面舰艇目前采用的隐身技术主要包括雷达隐身、声纳隐身、红外隐身、磁场隐身、尾流场隐身、水压场隐身等技术。

2.1 雷达隐身技术

雷达是目前主要的探测手段，隐身舰艇运用的雷达隐身技术就是雷达散射面缩减技术。即通过各种措施降低舰艇的雷达信号特征值—雷达散射面积（RCS），一般采用外形隐身和吸波材料等手段。外形隐身的基本方法为平坦表面、尖锐边角、整体过渡等，尽可能将表面设备收进船体内。吸波材料包括反射雷达波较小的复合材料、吸收雷达波的涂料等。

2.2 声纳隐身技术

舰艇的螺旋桨、机械设备在工作时会引起周围结构的强烈振动，其振动波在传播的同时不断向水和空气中辐射，其引起的噪声很容易被敌方的声纳探测到。因此声纳隐身的关键是减少噪声，其主要方法包括：把舰艇的发动机放在隔音舱室内；采用低噪声设备；增加发生设备隔音罩；使用降噪材料；采用计算机仿真设计出预测的舰身反射声波的程度，做出最佳减噪设计等[2]。

2.3 红外隐身技术

舰艇红外隐身技术是对抗红外探测、跟踪的一项综合技术[3]。通过采用一系列技术方法以减少被敌方红外探测器的发现概率和红外制导导弹的命中概率。其隐身的基本原则在于设法降低舰艇热辐射源的温度，使其辐射能量减少，改变辐射频率，使其产生的辐射波长偏离红外探测、跟踪系统最敏感的窗口。主要方法是：采用有降温作用的材料以掩盖舰身的热点；舰身涂抹能掩盖热信号的迷彩等。

2.4 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。

2.5 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。

3 国外隐身水面舰艇简介

世界上第一艘完全隐身的“拉斐特”号隐身护卫舰（见图1）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（见图2）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。

图1 法国“拉斐特”号护卫舰

图2 瑞典“斯麦杰”号水面效应船

美国在完成一艘用来展示隐身技术的演示船“海影”号（见图3）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（见图4）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。

图3 美国“海影”号

图4 美国“双M”型隐身船

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（见图5）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。

图5 德国MEKO型护卫舰

4 新型隐身技术分析

水面舰艇新型隐身技术的发展趋势大体上可分为三个方向：一是开发新型隐身材料；二是探索新的隐身技术途径和机理；三是综合运用多种隐身技术。

4.1 开发新型隐身材料

随着各项技术的发展，隐身材料逐渐成为隐身技术发展的关键，受到各国的重视。典型的隐身材料包括以下几种：

4.1.1 手性材料

手性是指一种物体与其镜像不存在几何对称性且不能通过任何操作使物体与镜像相重合的现象。研究表明具有手性特性的材料能够减少对入射电磁波的反射程度并能吸收电磁波。目前研究的雷达吸波型手性材料是在基体材料中掺杂手性结构物质形成的手性复合材料。

4.1.2 纳米隐身材料

近年来纳米材料成为各行业研究的重点，其极好的吸波特性使大批研究人员为之痴迷。目前，美、法、德、日、俄罗斯等国家把纳米材料作为新的隐身材料进行探索研究。例如，法国研制的一种宽频带微波吸收涂层是由粘结剂及纳米微屑填充材料构成，美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率达99%。

4.1.3 导电高聚物材料

由于此材料的结构多样化、密度低和独特的物理、化学特性受到科学界广泛重视。将导电高聚物和无机磁损耗物质或超微粒子复合，可发展成为一种新型的轻质宽频带微波吸收材料。该吸波材料具有光学透明特性，可镶涂在甲板舱盖、精确制导武器和巡航导弹的光学透明窗口上以减弱雷达回波。

4.1.4 多晶铁纤维吸收剂

由欧洲伽马（GAMMA）公司研制的一种新型雷达吸波涂层采用了多晶铁纤维吸收剂。这是一种轻质磁性雷达波吸收剂，可在较宽频带内实现高吸收效果，且重量减轻40%-60%，克服了大多数磁性吸收剂比重大的缺点。

4.1.5 智能型隐身材料

智能隐身材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应的新型隐身材料。此材料广泛应用于军事领域。如美国海军军械实验室研制利用智能隐身结构制造发动机罩以减小噪声，奥本大学和空军怀特实验室首先提出直升机旋翼采用智能隐身材料使其隐身能力可提高20倍。

4.2 探索新的隐身技术途径和机理

目前，各军事大国除了对各种隐身技术进行较全面、更深入的研究外，还在寻求其他更多更新的技术途径和隐身机理。主要的研究方向有等离子体隐身技术、仿生技术、微波传播指示技术等[4]。

4.2.1 等离子体隐身技术

等离子体隐身技术是利用磁化或非磁化的冷等离子体规避雷达探测的一种新技术。其隐身原理是利用等离子气体对雷达波吸收和折射特性，用等离子气体层包围舰艇的表面来吸收雷达波的能量。此技术独特的优点[5]为吸波频带宽、吸收率高、方法简便、使用时间长、且可通过开关迅速控制等离子体的产生和消失，隐身效果好。其主要方法有两种：一种是用等离子体把舰船整个包裹起来的全等离子隐身技术；一种是把等离子体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技术。

4.2.2 仿生技术

仿生技术是当前科学领域研究的热门话题。研究表明，海鸥同燕八哥的体型相近，但前者的雷达散射面积（RCS）是后者的近200倍；众所周知蜜蜂远远小于麻雀，但前者的RCS是后者的16倍。科学家正通过各项研究来寻求真正原因和机理，试图找到更有效减小RCS的新方法。

4.2.3 波传播指示技术

此技术是利用计算机来预测雷达波在大气层中的传播情况。大气层温度、湿度等的变化能使雷达波的作用距离发生变化，使雷达覆盖范围产生盲区。同时雷达波在大气层里传播时会形成“传播波道”，其绝大部分能量集中于此。若舰载突防兵器能在盲区和“波道”以外通过，就可顺利避开敌方雷达的探测。

4.3 综合运用多种隐身技术

面对多维探测技术或多种探测系统的探测，现代舰艇隐身技术正向着综合运用、权衡性能、扩展频率范围、降低成本等方向发展。为达到理想的隐身效果，必须综合运用各种隐身技术实行全方位、多功能隐身，即不仅要综合运用反雷达、反红外、反电子、反声波、反可见光等隐身技术，而且在运用每种隐身技术时也要考虑综合采用多种技术措施。

5 我国水面舰艇隐身技术应用及发展展望

在水面舰艇隐身技术方面，我国在雷达隐身、红外隐身和声隐身等技术的研究和应用方面取得了长足发展。例如，我国自行设计和建造的新型导弹快艇（见图6）就采用了多种隐身技术。

图6 我国某型穿浪双体导弹艇

如何突破隐身技术的瓶颈，如何有效的综合运用多种隐身技术，实现多功能的隐身要求，这一切还依赖于新材料和新技术的研究。

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。

6 结语

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。

参考文献

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