扫盲帖：5分钟成为隐身达人

2011年1月11日国产第一种（全球第四款）隐身战机首飞成功，给力！本人亦人品爆发：该日适逢本人生日，^_^。

这一事件造成的最广泛的社会后果是：隐身技术成为fashion。如果您完全不懂什么是隐身飞机，请抽5分钟事件阅读本帖，以便从outman/outwoman成为一知半解的隐身达人。（没有办法，信息时代，文盲的标准降低了。）

机械化战争发展到信息化战争，意味着交战双方能够做到“发现即摧毁”。因此如何先敌发现就成为取胜的关键，这一硬币的两面是：大力发展探测技术以尽早发现敌人vs大力发展隐身技术以让敌人尽晚发现自己。

隐身技术在军事上的运用是全面的，列强们目前均已有隐身战舰、隐身坦克甚至隐身盔甲列装部队。可以说，隐身技术是改变战争场面的最重要技术。看看下面两条军舰（维斯比护卫舰－瑞典vs江卫2级护卫舰－中国），你记忆中的军舰应该还是右边的outman吧？



但是隐身技术最成功的运用还是空军，即隐身飞机。道理太简单了：陆军可以借助地形隐蔽（见下图，隐蔽的T34坦克－苏联），海军可以利用地球曲面规避探测，而飞机高高在上毫无遮拦，要想躲藏只能苦练隐身能力。




隐身飞机严格的讲应称为：低可探测飞机（stealthy aircraft）（西游记中的隐身术是违反科学原理的）。因此，理解隐身飞机关键是搞清楚探测飞机的技术手段。目前看这些手段主要有三种：目视、雷达、红外。目视探测在能见度最好的时候也不超过10公里（这个世界上根本就不存在千里眼！），这一距离在现代战争中根本不够用，因此二战后这种观察哨绝迹了。下图为一战中的飞机观察哨。


红外探测的距离一般也难以大于50公里，因为红外探测的关键是捕捉目标的高温部位，而温度在大气层中衰减非常快。下图是SU－27战斗机，其前风挡处的黑色圆球即为红外探测器，据称探测距离为20公里。



因此现代战争中探测飞机主要是用雷达，而隐身飞机主要也就是对雷达隐身。下图为机头整流罩内的雷达天线。


雷达探测的基本原理从二战中英国人首次使用到现在并无变化：雷达发射机发射电磁波－电磁波在空中遇到飞机后形成反射回波－雷达接收机接收到回波－雷达计算机根据回波计算飞机的位置。作战中，敌方雷达的部署位置和是否开机，我方无法决定，即我方无法决定我方飞机是否会被敌方雷达波照射。因此，隐身技术的关键是在飞机被雷达照射的前提下，不让敌方雷达接收到反射回波。下图为世界上第一种投入实战的雷达——二战中英国的本土链雷达。


办法之一是不让雷达波发生反射，而是被飞机吸收掉或穿透过去。穿透是最理想的，但是目前的军事科技仍难以完全使用非金属材料制造飞机，而金属总会反射电磁波，所以只能放弃。于是只能想办法尽可能多的吸收电磁波。目前已经研制出许多种能够吸收电磁波的涂料，称为隐身涂料。这些涂料的基本原理是加入某几种金属成分，使得能吸收一定波长的电磁波。不知怎么搞的，这些涂料目前都是深色（近似黑色），故F117、B2、F22、F35和J20都黑不溜秋。一度让不明真相的群众以为隐身技术不过是把飞机刷成黑色！（下图依次为F117/B2/F22/F35）



不让敌方雷达接收到反射回波的第二个办法是将雷达波反射到向其他地方，而不是原路返回给雷达。这是靠飞机的外形设计和处理来完成的。符合隐身的外形应该是什么样？最好是一块平板！这样照射到飞机上的电磁波会集中向一个方向反射开（晚上用手电筒照射你家穿衣镜的效果）。但是一块平板能飞起来吗？显然不能，而且战斗机，不但要能飞，而且要能灵活的飞（机动能力），以便与敌机进行空战。因此，隐身飞机的外形设计（专业的叫法是气动布局）就是兼顾飞行性能和隐身性能的过程。最终必然是一种折中妥协的方案。这种妥协的外形设计使得所有的隐身飞机不但是黑色的，而且外观总是有些相似，因此不明真相的群众对J20不以为然，认为是山寨版F22。下图为J20与F22侧前方角度对比图。


然而飞行器设计已经成为一门复杂而严谨的学科，北航等院校均有博士学位课程开设。因此不懂的人最好还是不要乱说，以免贻笑大方。鄙人对此也知之甚少，但以下两点具有普遍性，能有效帮助你鉴别图片上的飞机能否隐身：
1、避免角反射。高中物理讲过：三个相互垂直的平面构成一个角反射器。角反射器的一个特性是能使入射光线原路返回！如果飞机上有许多类似角反射器的部位，那简直就是雷达的活靶子。因此一定要避免在飞机上出现直角！大家一定不会陌生波音737上最明显的直角就是竖着的尾巴（垂直尾翼）与横着的尾巴（水平尾翼）之间的夹角（见下图）。


而垂直尾翼是控制飞机方向稳定性的，往往还安装有方向舵，故不能水平安装，否则飞机无法转弯！因此折中的办法是把垂尾安装为倾斜的，把直角变为锐角。但是不能只偏向一边啊！所以为了平衡，只能装两个垂直尾翼：向左边偏一个，右边偏一个。因此外形上一架飞机是否隐身最基本的就是看它的“尾巴”是倾斜的还是垂直的。下图是J20与J10的对比，注意其垂直尾翼的重大区别。


2、避免弧面。弧面使得空气流动平滑，减小飞行阻力，因此典型的第三代战斗机（如F15、su27，见下图）的机头都是椭圆锥形。


但是弧面最致命的一点是电磁波会形成连续角的漫反射，其中一部分肯定能反射回雷达。因此隐身飞机的另一个特点是表面绝少大的弧面，几乎都是平面，这方面的登峰造极之作就是传说中的F117，其全身几乎没有一个弧面。


此外还有平行率、减少表面开口、舱盖锯齿边、减少外置天线、气泡座舱盖、内置空速管、武器内置等等方法。属于高阶课程，在此不表。2011年1月11日国产第一种（全球第四款）隐身战机首飞成功，给力！本人亦人品爆发：该日适逢本人生日，^_^。

这一事件造成的最广泛的社会后果是：隐身技术成为fashion。如果您完全不懂什么是隐身飞机，请抽5分钟事件阅读本帖，以便从outman/outwoman成为一知半解的隐身达人。（没有办法，信息时代，文盲的标准降低了。）

机械化战争发展到信息化战争，意味着交战双方能够做到“发现即摧毁”。因此如何先敌发现就成为取胜的关键，这一硬币的两面是：大力发展探测技术以尽早发现敌人vs大力发展隐身技术以让敌人尽晚发现自己。

隐身技术在军事上的运用是全面的，列强们目前均已有隐身战舰、隐身坦克甚至隐身盔甲列装部队。可以说，隐身技术是改变战争场面的最重要技术。看看下面两条军舰（维斯比护卫舰－瑞典vs江卫2级护卫舰－中国），你记忆中的军舰应该还是右边的outman吧？



但是隐身技术最成功的运用还是空军，即隐身飞机。道理太简单了：陆军可以借助地形隐蔽（见下图，隐蔽的T34坦克－苏联），海军可以利用地球曲面规避探测，而飞机高高在上毫无遮拦，要想躲藏只能苦练隐身能力。




隐身飞机严格的讲应称为：低可探测飞机（stealthy aircraft）（西游记中的隐身术是违反科学原理的）。因此，理解隐身飞机关键是搞清楚探测飞机的技术手段。目前看这些手段主要有三种：目视、雷达、红外。目视探测在能见度最好的时候也不超过10公里（这个世界上根本就不存在千里眼！），这一距离在现代战争中根本不够用，因此二战后这种观察哨绝迹了。下图为一战中的飞机观察哨。


红外探测的距离一般也难以大于50公里，因为红外探测的关键是捕捉目标的高温部位，而温度在大气层中衰减非常快。下图是SU－27战斗机，其前风挡处的黑色圆球即为红外探测器，据称探测距离为20公里。



因此现代战争中探测飞机主要是用雷达，而隐身飞机主要也就是对雷达隐身。下图为机头整流罩内的雷达天线。


雷达探测的基本原理从二战中英国人首次使用到现在并无变化：雷达发射机发射电磁波－电磁波在空中遇到飞机后形成反射回波－雷达接收机接收到回波－雷达计算机根据回波计算飞机的位置。作战中，敌方雷达的部署位置和是否开机，我方无法决定，即我方无法决定我方飞机是否会被敌方雷达波照射。因此，隐身技术的关键是在飞机被雷达照射的前提下，不让敌方雷达接收到反射回波。下图为世界上第一种投入实战的雷达——二战中英国的本土链雷达。


办法之一是不让雷达波发生反射，而是被飞机吸收掉或穿透过去。穿透是最理想的，但是目前的军事科技仍难以完全使用非金属材料制造飞机，而金属总会反射电磁波，所以只能放弃。于是只能想办法尽可能多的吸收电磁波。目前已经研制出许多种能够吸收电磁波的涂料，称为隐身涂料。这些涂料的基本原理是加入某几种金属成分，使得能吸收一定波长的电磁波。不知怎么搞的，这些涂料目前都是深色（近似黑色），故F117、B2、F22、F35和J20都黑不溜秋。一度让不明真相的群众以为隐身技术不过是把飞机刷成黑色！（下图依次为F117/B2/F22/F35）



不让敌方雷达接收到反射回波的第二个办法是将雷达波反射到向其他地方，而不是原路返回给雷达。这是靠飞机的外形设计和处理来完成的。符合隐身的外形应该是什么样？最好是一块平板！这样照射到飞机上的电磁波会集中向一个方向反射开（晚上用手电筒照射你家穿衣镜的效果）。但是一块平板能飞起来吗？显然不能，而且战斗机，不但要能飞，而且要能灵活的飞（机动能力），以便与敌机进行空战。因此，隐身飞机的外形设计（专业的叫法是气动布局）就是兼顾飞行性能和隐身性能的过程。最终必然是一种折中妥协的方案。这种妥协的外形设计使得所有的隐身飞机不但是黑色的，而且外观总是有些相似，因此不明真相的群众对J20不以为然，认为是山寨版F22。下图为J20与F22侧前方角度对比图。


然而飞行器设计已经成为一门复杂而严谨的学科，北航等院校均有博士学位课程开设。因此不懂的人最好还是不要乱说，以免贻笑大方。鄙人对此也知之甚少，但以下两点具有普遍性，能有效帮助你鉴别图片上的飞机能否隐身：
1、避免角反射。高中物理讲过：三个相互垂直的平面构成一个角反射器。角反射器的一个特性是能使入射光线原路返回！如果飞机上有许多类似角反射器的部位，那简直就是雷达的活靶子。因此一定要避免在飞机上出现直角！大家一定不会陌生波音737上最明显的直角就是竖着的尾巴（垂直尾翼）与横着的尾巴（水平尾翼）之间的夹角（见下图）。


而垂直尾翼是控制飞机方向稳定性的，往往还安装有方向舵，故不能水平安装，否则飞机无法转弯！因此折中的办法是把垂尾安装为倾斜的，把直角变为锐角。但是不能只偏向一边啊！所以为了平衡，只能装两个垂直尾翼：向左边偏一个，右边偏一个。因此外形上一架飞机是否隐身最基本的就是看它的“尾巴”是倾斜的还是垂直的。下图是J20与J10的对比，注意其垂直尾翼的重大区别。


2、避免弧面。弧面使得空气流动平滑，减小飞行阻力，因此典型的第三代战斗机（如F15、su27，见下图）的机头都是椭圆锥形。


但是弧面最致命的一点是电磁波会形成连续角的漫反射，其中一部分肯定能反射回雷达。因此隐身飞机的另一个特点是表面绝少大的弧面，几乎都是平面，这方面的登峰造极之作就是传说中的F117，其全身几乎没有一个弧面。


此外还有平行率、减少表面开口、舱盖锯齿边、减少外置天线、气泡座舱盖、内置空速管、武器内置等等方法。属于高阶课程，在此不表。