战斗机上的"隐身衣" 黑色幽灵F-117的秘密_风闻

出品：科普中国

制作：张晨

监制：中国科学院计算机网络信息中心

小时候总是幻想着穿上魔法隐身衣隐藏踪迹，虽然隐身衣科学家们还在紧张研制中，但隐身技术和隐身衣不一样，这项技术早在上个世纪就用在了战斗机上。

所谓的战斗机隐身技术最早出现于第二次世界大战期间，当时的纳粹德国研制出一种可以吸收电磁波的特殊涂料，将这种涂料涂在飞机上可以有效降低被雷达的发现概率，达到隐身的效果。二战后美军一直致力于战斗机隐身功能的研究，直到1989年4月美国空军才首次公布了F-117。之后的海湾战争以及1998年12月的"沙漠之狐"行动都可以看到F-117的身影。

图1 独特外形的F-117

F-117有着非常独特的外形。整架飞机几乎全由直线构成，用了三角形飞翼式前三点起落架布局，机翼下表面与机身上表面是由许多块小平面组成一体的三角面锥（前锥、上锥、后锥），机翼前缘就是机身前缘的延伸，垂直尾翼采用的V字形双重尾，机翼和尾翼均采用没有曲线菱形翼剖面形状，这些都是和常规飞机相异的。采用这种多面外形和尖锐前缘，肯定会增加飞行阻力，使飞机速度下降。为此安装双发动机，以保证飞机的高亚音速飞行时所需的推力。

图2 F-117透视图

由于雷达的视界几乎总是在平飞飞机的水平面上下30°的范围之内。因此F-117A上特意使多面体机体的平板与垂直面的夹角大于30°，这样就将雷达波偏转到上下30°范围之外。机翼和尾翼的前、后缘都是雷达波的强反射体，它们确定了反射的主波瓣。为使此反射主波瓣数量少、宽度窄，将前、后缘设计得尖锐笔直，并使机体表面的其他边缘与其平行，如发动机进气口边缘与机翼前缘平行，排气口边缘与机翼后缘平行等，每个舱门盖和口盖，包括座舱盖接缝、起落架舱门、发动机维修舱门、炸弹舱的边缘和机头处的激光照射器边缘，以及机身后部的平面形状均做成锯齿形均，锯齿的边也与机翼前、后缘平行，实际形成四组平行线，把雷达反射波集中于四个窄波束内，这种很窄的波束，使雷达得不到足够的连续回波信号，难以发现目标，从而达到隐身的目的。

图3 F-117的座舱

在海湾战争中，第一个对伊拉克发起攻击的就是F-117。整个战争期间，美国空军共出动42架F-117战机，飞行1296次，虽然出动架次只占多国部队固定翼飞机出动架次的2％，但却打击了40％的战略目标。他的攻击有效率高达80％，并且在作战中无一损伤。此后，F-117隐身战机不可战胜的神话就被不断放大，直到它被南联盟这个军事小国击落。

1999年3月27日，北约对南联盟进行第四轮空袭。当晚八点左右，一架F-117(编号为AF-82-806)投弹结束后返航，经过南联盟首都贝尔格莱德以西60公里的布加诺维奇小村时突然被击中，导致机身失去平衡，难以控制。飞行员一边控制向西靠近北约驻意大利基地的方向坠落，一边向美国空军特种部队的EC-130电子指挥机发出遇险信号。无奈受创过重，飞行员最终只能通过弹射座椅弃机而逃。事发后第二天，南联盟电台、电视台及报纸争相报道了这条爆炸性新闻，各国新闻媒体也随之做了大量报道。南联盟这个军事小国一举闻名于世，成为第一个击落隐身战机的国家，令各军事大国咋舌。外界纷纷猜测到底是什么武器击落了性能超强的隐身战机，但南联盟官方对此始终保持沉默。

图4 F-117的部分残骸

南联盟的防空武器除苏制米格29战斗机外还有萨姆地空导弹，主要型号包括SA-2、SA-3、SA-6、SA-7、SA-9和SA-13。即便是其中最先进的SA-13理论上也不可能击落隐身性能极佳的F-117战斗机。因为F-117的雷达截面积仅有0.025平方米，并针对萨姆导弹的特性采取了一系列的防红外辐射办法，使萨姆导弹的导引头无法接收到足够的红外辐射能量，也就无法捕捉到F-117的确切位置。

**所谓防红外辐射的措施在战斗机上主要靠红外隐身涂料实现，材料的红外辐射特性决定于材料的温度和发射率。**红外隐身涂层具有低发射率，高反射率，在红外线辐射频段才有良好的隐身效果，一般由填料和黏结剂两部分组成。目前用于热红外隐身涂料配方中的填料大致分为如下几类：金属填料、着色填料、半导体填料等。黏结剂分为有机和无机两大类，其中以有机黏结剂种类最多，目前可用于红外隐身涂层的黏结剂有氯化聚苯乙烯、丁基橡胶等。

红外隐身涂料工艺简单，施工方便，坚固耐用，成本低廉，是目前隐身涂料中最重要的品种。其主要针对红外热像仪的侦查，旨在降低飞机在红外波段的亮度，掩饰或变形装备在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。此外萨姆导弹采用无目标的漫射方式攻击F-117，那么其命中概率仅为十万分之一。

随着多国部队进入前南联盟，以及对F-117残骸进行分析，这项军事秘密才公诸于世。事实上，确实是萨姆导弹击落的F-117，但并非SA-13，而是配有激光反隐身系统的新式萨姆导弹。F-117对雷达、红外探测器有隐身作用，而对可见光及激光却达不到隐身的效果，所以美国空军都是以夜间突袭的方式攻击敌方目标。但让美军意想不到的是，前南联盟在波黑边界线内的山谷设置了"激光栅栏"。一旦飞机穿过激光栅栏，激光信号就会被遮断，地面接收系统就能迅速判断出飞机的高度和速度等参数，并用激光束跟踪，指引新式萨姆导弹发射升空，最终将飞机击毁。该弹命中率为90%，双发命中率为96.7%，如果采用四联发，命中率则高达99%。所以F-117在毫无准备的状态下很难躲避萨姆导弹的攻击。

此后，美军为F-117和B-2等隐身战机安装了反激光探测系统，一旦发现机身被激光照射到，立即采取大动作进行应急规避，以摆脱激光束的追踪。