关于RCS的观点之争
昨天的文章【歼-35 RCS 0.01平方米?说点刺激的,傻子才会只关注雷达反射截面积】引起争议,有人认为美国重视RCS指标而我们不重视是不对的。其实,大家反应过度了。
顺便提一句,美国能够制造隐身飞机,其实是得益于苏联科学家的贡献。
隐身技术先驱研究
这是美国空军早期关于隐身技术的研究报告,标题为【物理衍射理论中的边缘波方法】。作者P. Ya. Ufimtsev(彼得·雅科夫列维奇·乌菲莫切夫)是一位苏联物理学家和数学家。他在1964年发表于【莫斯科科学院无线电工程学报】的文章,8年后被美国FTD(外国技术部)翻译。
该论文引导了美国在隐身技术上的所有努力,使乌菲莫切夫被誉为「隐身技术之父」。他目前在俄罗斯,曾获苏联国家奖、莱罗伊·兰德尔·格鲁曼奖章和隐形先驱荣誉会员等称号,并在退休后担任加州大学电气工程客座教授。
自1972年起,美国马丁公司开始设计X-24验证机,其主要任务之一便是测试飞行器的隐身性能。
到1974年,洛克希德接手研究并建造了F-117的前身「拥蓝」。
当然,还有诺斯罗普的「默蓝」。
波音和麦道合作的项目被称为「肉食鸟」。
改写为简洁语言:
波音与麦道的合作项目名为「肉食鸟」。
隐身技术的理论基础
所有这些隐身项目都基于乌菲莫切夫的理论,该理论指出物体对雷达信号的反射不仅受几何光学影响,还与电磁波在表面不连续处形成的「边缘波」有关。通过数学建模预测这些边缘波,设计者可以调整物体形状,减小雷达反射截面积(RCS)。
这标志着隐身技术的重大突破,使设计者能主动调整目标形状以削弱雷达信号,而不再仅依赖吸波材料。从美国的X-24、F-117到B-2,再到中国的歼-20和歼-35,这些飞机的设计均受益于这一理论。乌菲莫切夫因此被誉为「隐身技术之父」。
请问我国的研究是从何时开始的?
隐身技术早期研究与发展
早在90年代中期,我们就认识到隐身技术的重要性。阮颖铮教授在1982至1985年作为访问学者在美国纽约理工大学工作,回国后发表了多篇重要电磁学文献。他关于隐身技术的关键著作【雷达截面与隐身技术】于1998年出版,但其研究早在1988年就已取得进展。
隐身技术的挑战与实践差距
虽然我们在隐身技术的理论研究上不落后于美国,甚至更早起步,但理论和工程实施之间存在巨大差距。理论是技术发展的基础,但实际应用涉及多方面突破与协作。隐身技术就是一个典型例子:尽管理论研究奠定了基础,但将其应用于实际飞行器设计和制造仍充满挑战。
例如,理论上1+1=2,但在实践中很难实现。同样地,上世纪90年代,尽管隐身飞机的理论已经成熟,但由于制造工艺、材料科学、制造精度和装配水平等方面的限制,直到现在,如歼-20和歼-35这样的飞机表面才达到高度光滑和精密的标准。
工艺进步需时间
我们不应嘲笑珠海航展上展出的俄罗斯SU-57工艺落后。毕竟,上世纪90年代,我们的先进战斗机也只是歼-8F。
歼-10的崛起与发展
W君常提的「遥遥领先」令人反感,因为他自己也存在问题。比如,歼-8的型号字母已快用完,而我们至今仍无法制造隐身飞机,直到2005年歼-10才服役。如今,歼-10外观精美,与国外先进机型相比毫不逊色。
简化后:
W君常提「遥遥领先」令人反感,因歼-8型号快用完且我们曾造不出隐身飞机,直到2005年歼-10才服役。如今歼-10外观精美,不输国外先进机型。
尽管歼-10C是在2005年刚刚服役,但当时的歼-10看起来依然很简陋。
制造隐身战机的挑战与突破
寄希望于当前的生产工艺来制造隐身战斗机,无异于痴人说梦。这涉及工程学问题。只有国家制造水平、材料技术和装配工艺提升后,我们才能制造出隐身战斗机,即把1米长的棍子延长到接近2米,虽然不能完全达到2米,但2.0001或2.0002米是可能实现的。
上世纪90年代末,我们知道实现隐身设计需从三方面入手:
1. 优化目标形状(如多面体设计以减少雷达波反射)。
2. 使用吸波材料以减少表面电磁波反射。
3. 处理细节,如接缝、铆钉和舱门边缘的隐身设计。
但当时的技术条件不允许。这是个遗憾,也是我们实现隐身技术时间晚于美国的原因之一。制造上的突破是关键,高精尖武器反映的是综合国力,而非单一技术领域的突破。
为何制造对飞机RCS(雷达反射截面积)有如此大影响?传统RCS是「等效」面积,单位为平方米。但空中飞行的飞机并非平板,而是复杂形状的物体。
简化后的版本:
寄希望于当前工艺造隐身战机,如同痴人说梦。这涉及工程学问题。只有提高制造水平、材料和技术,才能接近目标。上世纪90年代末,我们了解了隐身设计的三个关键:优化外形、使用吸波材料和细节处理。当时技术不足,导致我们落后于美国。制造上的突破是关键,高精尖武器反映综合国力。RCS是「等效」面积,但实际飞机是复杂形状,制造精度至关重要。
飞机RCS综合效应
飞机在某一方向的RCS是该方向下各基本形体和部件不同区域综合的雷达波散射效果。
飞机RCS方向图波动特性
这些特征的修正需要高精度的零件制造和装配。飞机包含数十个主要「散射中心」和无数较小散射源(如接缝、窗户和铆钉)。由于散射体众多,随角度变化,各部分贡献不断同相与反相,相互干涉,导致总雷达散射截面(RCS)方向图出现大幅波动。
在制造过程中,细微的缝隙也会散射雷达信号。
隐身飞机与国家实力
机身固有缝隙和制造误差影响了隐身效果。W君认为,成功制造隐身飞机是国家综合实力的体现。我们确实造出来了,但今天的主题不是讨论隐身指标「RCS」的变化。
【宋史·刘锜传】记载金人铁浮图:「兀术穿白袍,骑甲马,率三千精兵督战。士兵皆重铠甲,号称‘铁浮图’。」
重装铁骑的利弊
金国在灭辽后获得了丰富的铁矿和工匠,进而组建了重装铁骑,其骑兵身披重甲,据记载盔甲重达70公斤,在宋末战场上的威力堪比现代坦克。
现在的问题是,我们还需要铁浮图吗?需要让士兵穿戴70公斤重的盔甲冲锋吗?
在强调平等的今天,别说70公斤的重甲,即使是20吨的步兵战车也都能被击穿。
防护不再重要,但也不意味着让士兵毫无保护地作战。
技术进步重塑军事格局
像【第一滴血】中的「战场二哈」其实没有战场生存能力。尽管需要装备钢盔和防弹板,但这些只能提供有限保护,并非对抗14.5mm机枪弹。
RCS(雷达截面)在现代军事科技面前逐渐失效。随着时代和技术的变化,我们不应固步自封。例如,打败康师傅牛肉面的不是白象方便面,而是美团外卖。同样,隐身技术虽然能在与雷达的较量中占据优势,但计算机和网络技术的发展给这种平衡带来了新的挑战。尤其是自20世纪70年代以来,计算机技术以指数级速度发展,远远超出了传统的线性增长模式。
这种指数级的技术进步,特别是芯片性能的飞速提升(得益于摩尔定律),正在重塑军事领域的格局。
雷达组网探测技术
昨天提到,现代军用雷达通过组网方式探测目标,这在2000年或2010年前难以想象,但现在已成为现实。一个雷达可能探测不到的飞机,其他雷达却能发现。
详细实现方法可参考昨天的文章,不再赘述。基本原理依赖于计算机处理技术和网络同步技术。
技术迭代与体系作战
这些信号检测、背景过滤及光电传感器复合识别等技术,实为计算机信号处理的一部分,并非传统雷达技术。这就像将普通灯泡换成智能灯泡,虽仍用于照明,但处理方式已大为不同。
因此,RCS(雷达散射截面)这一指标如今有些过时,虽然有用,但效果有限。战场技术总是在不断发展、被克制、再发展的循环中前进。隐身战机固然重要,但现代军事依赖的是综合体系的全面支持,而非单一技术。
不必因美国有某些技术而自惭形秽,我们追赶上来后,技术仍有发展空间。正如过去追求高度和速度的二代机被认为错误,现在六代机又转向亚轨道和高超音速,这并非错误重现,而是技术进步的体现。
就像城里人不再用纸擦屁股,转而使用湿厕纸一样,技术总在不断进化。