海战隐身兵器的发展及对策

李杰
隐身技术的应用自二战初期出现萌芽以来,到70、80年代产生了重大的突破,并逐步 应用于军事领域;进入90年代,隐身兵器的应用几乎充斥所有武器装备领域并发挥着越来 越大的作用。
海战隐身兵器发展迅猛
目前,能应用于海(空)战的隐身武器很多,主要有隐身舰艇、隐身飞机、隐身导弹等。 具有真正现代意义上的隐身战舰,恐怕要算美国洛克希德公司于1985年秘密研制的 “海影”号隐身舰了。该舰舰体结构采用高性能小水线面又体船设计,上体表面由多个梯形 或矩形平面封闭而成;同时舰上还贴敷了能吸收雷达波的涂层,以及采取了控制水下噪声和 红外辐射的措施。不过,由于“海影”号隐身舰尚处于研制、试验阶段,因而还不能列入正 式隐身兵器的行列。1995年7月开始加入法国海军现役的“拉斐特”级护卫舰,是一型投 入实用的、具有较出色隐身效果的隐身战舰。它综合采用了多项隐身技术,总体性能达到国 际领先水平。此外,瑞典海军对隐身舰艇也进行了多年不懈的探索和研制。在“斯米盖”水 面效应隐身实验艇的基础上,瑞典又推出“维斯比”级轻型隐身护卫舰;该舰预计1999年 下水,2000年进行海试,2002年服役。前不久,英国沃斯珀·桑尼克罗夫公司中也公布了 一种“真正的隐身战舰”——“海幽灵”号的设计。该舰采用全新的多边形设计及其他各种 有效措施(如喷雾自卫系统)和最新技术(喷水推进装置)。近年来在隐身舰船中,航空母舰隐 身也不断受到重视。未来隐身航母主要采用尖削舰首、平坦的上层建筑,降低干舷高度,同 时考虑红外隐身、声隐身等措施。 1991年海湾战争,F-117A隐身战斗机首次用于实战,并显示了出众的作战能力。整个 战争期间,参战的F-117A战斗机出动的架次只占全部战斗机出动架次的2%,但却攻击了伊 拉克40%的战略目标,而且没有一架F-117A战斗机被伊军防空兵器击落。眼下美国正在秘 密研制F-117A战斗机的后继隐身机。这种新型隐身机将兼有对地攻击和侦察能力,其布局 形式与B-2隐身轰炸机有点相似,采用飞翼式翼身融合布局,呈六角形平面。美国海军已有 在舰艇上部署隐身战斗机的计划。 “沙漠风暴”战斗中,美国从2艘“洛杉矶”级核动力攻击潜艇,以及“密苏里”号和 “威斯康星”号战列舰上率先发射了“战斧”巡航导弹,开创了巡航导弹加飞机突袭的新作 战样式。巡航导弹再次固其弹道低、突防能力强、制导精度高、效费比高、使用灵活等特点 而受到各国重视和发展。与此同时,隐身巡航导弹的研制得到重视。目前,主要的隐身导弹 有:美国的“战斧”巡航导弹、AGM-129先进巡航导弹,法国的远程多用途巡航导弹,英国 的“风暴前兆”巡航导弹等。美国的AGM129巡航导弹选择了光滑大典率半径流线型弹体 和外表光滑、尺寸较小的翼身融合体,以及埋入式进气道和二维开缝式排气装置,整个导体 的雷达散射截面积只有0.005平方米。今后,各国还将研制隐身性能更好的巡航导弹及其他 隐身导弹。 当然,能够用于未来海战中的隐身兵器远不止上述这些,还包括隐身两栖战车、隐身鱼 雷、隐身水雷等。
隐身兵器使用的隐身技术
如前所述,现在可用于海(空)战中的隐身兵器形形色色、性能也各有千秋。但是,它们 所采用的隐身技术通常为以下几个方面: 一是减小兵器结构的雷达散射截面积。一般来说,一个物体的几何尺寸越大,它的雷达 散射截面积也就越大。为了减小雷达散射截面积,目前比较通用的措施是:①重点消除镜面 反射,即尽量避免采用大的平面和大的凸状弯曲面;现代隐身战舰(如“拉斐特”级护卫舰) 均设计成干舷外张、上层建筑内倾,从而达到明显减少雷达散射截面积的目的。②注意克服 角反射效应,角反射效应主要指由目标上的两面体或角体结构所产生的散射。 二是采用能吸收或透过雷达波的涂料或复合材料。在现役隐身武器装备中,主要采用以 下三类吸波材料:①是谐振型,②为宽频带型,③为综合型(即将谐振型与宽频带型组合在 一起)。贴敷雷达吸波材料后,可使战舰的雷达散射截面积只及原来的1/4。 三是降低各种兵器的红外辐射。现役的舰艇、飞机、导弹等武器装备都是能发出强红外 辐射的目标,各国为此采取了诸多降低红外辐射的手段。对于水面舰艇来说,主要包括①冷 却上升烟道的可见部分;②冷却排烟,使它们尽可能接近于环境温度;③选取适当材料,用 它业吸收3~5微米波段的红外辐射(目前反舰导弹的红外导引头主要在3~5微米波段起作 用);④采用绝缘材料来限制机舱、排气管道及舰内外结构的发热部位;⑤对舰桥等上层建 筑涂敷特殊的涂料,这样不仅能减小红外辐射,而且能减少光反射。喷气式飞机也是一种极 典型的红外辐射源,易被对方的红外制导导弹跟踪追击;为此,隐身飞机多采用涡扇发动 机,并以埋入式进行安装。发动机工作时所产生的高温气体,先由机构内的冷却空气预冷, 接着经后缘宽扁喷口偏转喷出,最后与机外大气迅速混合。 四是抑制和减弱作战平台的电磁信号。水面舰艇为达此目的,首先应将自己的信号和信 号源特征尽可能地隐茂在背景噪声中;其次在时间、空间和频谱方面控制电磁波发射;再次 通信系统广泛地采用分布式和冗余配置方式,同时减少关键节点,增加备用链路。 五是降低兵器本身的可见光目标特征。各国着重在减少目标与背景之间的亮度比上下功 夫,因为上述两者间的亮度比是减少可见光信号最重要的因素;其次是两者间的色度和运动 的对比特征。各国“对症下药”的主要措施有:①将兵器表面设计成多面体,以使光多向散 射,如“海影”号隐身舰和F-117A隐身战斗机;②尽可能使目标亮度和色度与背景匹配; ③全面控制目标的灯光和烟迹信号。 六是消除和减弱噪声和噪声源。武器装备的噪声源主要来自其动力装置等机械的工作噪 声、兵器及其部件运动和排气对周围介质的扰动噪声,以及兵器与其构件的振动噪声等。目 前的改进措施有:改进动力装置和辅助装置的设计,采用减振和隔振装置;对于水面舰艇还 可使用气幕降噪系统、减小螺旋桨空泡噪声。对于潜艇则可采用贴敷消声瓦。 七是消除和减弱舰艇的磁场强度。磁隐身(即要求舰艇不带磁场或带磁的程度限制在一 定范围内)长期以来一直为各国海军所重视。眼下,各国除了采用临时线圈消磁法、固定绕 组消磁法和联合消磁法外,十分注重尽可能多地使用各种低磁材料来建造船体,以及使用各 种低磁性设备。如现代潜艇上的主机、电站、武器等设备大都采用了特殊的无磁和低磁性材 料;推进主轴和发射装置等大型铁磁性设备则采用局部消磁和低磁性补偿措施。
隐身兵器对现代海战的影响
使攻方突防能力增加,守方防御难度加大 隐身技术广泛应用于兵器后,使其突袭的隐蔽性与成功率大幅度提高,突防能力明显增 加。在当今各国新研制的舰艇中,不仅驱护舰逐步采用了隐身技术,而且航母也采用了许多 行之有效的隐身措施:一是采用收放型滑橇式飞行甲板;二是采用先进的电磁弹射系统;三 是采用高性能舰载系统。隐身舰艇可使得敌方的探测系统的探测距离和时间急剧降低,所以 能对敌方实施突如其来的袭击。例如法国“拉斐特”级隐身护卫舰即采取了一系列煞费苦心 的措施;使该舰上甲板变成一个光洁的表面,没有一件突出的设施;舰上的起锚机、导缆 器、带缆桩等都收放到上甲板以下的主甲板内,主甲板周围由起隐身作用的内倾舷墙围闭; 舷边的小艇和吊艇架都收放到上层建筑内,为此在中部上层建筑两舷各开有一个矩形大孔, 同时专门设置一个钢丝网制的网帘,航行时将网帘放下遮住开孔。采取众多隐身技术措施 “包装”后的3600吨的“拉斐特”级护卫舰,其雷达散射截面积仅相当于一艘500吨级艇 的水平,以致于该舰的直升机在执行任务后归航时,打开雷达竟找不到母舰。由此可见,现 役隐身舰艇虽然还达不到“来无踪、去无影”的程度,但它能使作战突然性进一步增大,这 一点是肯定的。 如同进攻与防御是一对矛盾,隐身和探测当然也是一对矛盾。兵器的隐身性能增强了、 进攻突然性增加了,必然会使对方的预警探测难度加大,防御难度增加。为了有效地对付对 方的非线式作战,抵御其全纵深和多方位的综合打击,防御方首要一条即加大探测范围和密 度。虽然随着新型探测器材性能的不断提高,探测范围和密度会有所提高,但毕竟招架不住 未来海空战中来自各个方向、打击威力各异的隐身兵器的联合打击。实际上,即使探测系统 发现了来袭目标,往往也来不及拦截或实施打击。 效费比提高,生存力增强 追求最大限度的效费比,是现代高技术战争的一个重要特点。出动最少的兵力兵器获取 最大的作战效能,一直是各国军方追求的最高目标。隐身兵器能够很好地提当这个角色。如 前所述,1991年海湾战争中,美国的F117A的出动架次只占全部出动飞机架次的2%,却 完成40%的攻击轰炸目标的任务,且本身无一受损。由此不难推论,未来海战中将会更多 地使用隐身水面舰艇和潜艇,以及部分艇(机)载隐身兵器,因为未来高技术条件下的战争, 双方交战持续时间将相当短暂,厮杀程度空前激烈,海(空)战场没有必要也没有可能集中过 多的舰艇和飞机,往重庆是先敌发现、发敌攻击、出奇制胜、隐蔽安全、能把握好时机者 胜,反之则败。隐身舰艇和飞机可以说是占尽上述优势,所以它能以最小的代价换取最大的 胜利。 生存能力增强也是显而易见的。隐身技术尤其是综合隐身技术的应用,使得兵器变得越 来越“看不见”;与此相反,隐身兵器却可利用自身的探测设备,及时识别对方并预先采取 对抗或规避措施。也就是说,它能先使对方“障眼”,而且可时时关注对方的变化;一旦对 方稍有“风吹草动”,就立即采取果断措施,及时防范。
对付海战隐身兵器的措施与方法
当然,水面舰艇或潜艇采用各种隐身技术后,并非无懈可击、无弱点可寻。针对它们的 弱点与不足,各国已研究并寻找出了一些对付海战隐身兵器的招术。 首先,是在提高空天预警探测能力上下功夫。一般来说,隐身舰艇和飞机为了最大限度 减小雷达散射截面积,主要对兵器正面一个有限的范围内进行优化设计,至于它们的顶部, 采用的隐身措施通常较少。例如美国“海影”号的舰首、舰尾就是分别由2个V字形平面构 成,而其顶部则是平坦的,若从空中探测要比从正面或舷侧探测容易得多。预警机对于海面 上航行的隐身舰艇和中低空飞行的隐身飞机有着得天独存的“发现”本领。据报道,海湾战 争期间,美国的E-3A预警机就曾多次发现过F117A隐身战斗机。美国波音防御和空间集 团的军用飞机分公司近年来正着手研制“钻石眼”反隐身预警机。这种采用接合式机翼的预 警机,主要依靠安装在机翼表面上的相控阵雷达天线来探测360°视角内的隐身目标,而且 能采用多种工作模式:在几分之一秒内转为脉冲多普勒雷达工作模式(截获低空飞行的隐身 导弹),或用于测绘、识别敌我的合成工作模式,或收集信号情报的工作模式。 利用侦察卫星探测范围广(多达几万平方千米)、飞行速度快(每秒7.8千米)的优点,不 仅能探测到导弹的发射,而且能“发现”隐身飞机发动机的微弱尾焰。 其次,利用现有的雷达,在体制上做文章;或采用一些功能超常的雷达。使用双(多)基 地雷达,即把发射机和接收机分别安装在地面、空中或空间等不同高度和方位的站址上,比 起单纯地面双(多)基地雷达探测隐身目标的能力更强。隐身舰艇和隐身飞机在这种雷达探测 范围内只要一活动就能被捕获住。 目前的隐身舰艇和隐身飞机上所使用的吸波材料和吸波涂料,主要是针对厘米波雷达 的,而对米波、毫米波、红外波段的雷达和传感器,其隐身效果就大大下降;倘若在长波雷 达面前,就更加“原形毕露”。 世界各国观念正在研制和即将装备的超视距雷达、相控阵雷达、毫米波雷达、光学雷 达、激光雷达、多频信号雷达、无源雷达等,它们都具有较强的反隐身能力,均能成为未来 海战场上隐身兵器的新“克星”。 再次,针对隐身兵器自身的一些弱点,采取针锋相对的措施。隐身舰艇和隐身飞机由于 采用了特殊的外形设计、与众不同的布局,因而势必影响其航(飞)行性能,增加它们的航 (飞)行阻力;如果再把舰体表面、桅杆、烟囱等部全贴敷的吸波材料和涂料,以及内部采用 的各种隐身减震装置重量也算上,隐身兵器比同等常规兵器,重量将明显增加,从而导致其 机动性能较差。同时隐身舰艇或飞机由于甲板或机上隐身的需要,多把武器装备安装在甲板 之下或采用埋入式发射装置,加之其作战平台吨位较小,弹药携载量有限,因而作战能力不 甚高。针对以上情况,趋利避害,对其实施猛烈的硬打击是可能的。 一些国家现已注重发展对隐身舰艇和隐身飞机有致命杀伤效果的微波武器。因为舰(机) 载电子设备,若被高能微波束照射到,轻则会导致损坏,重则会因损毁严重使飞机失控。更 重要的是,采用大量吸波材料和涂料的隐身舰艇和隐身飞机,一旦被微波武器发出的高能电 磁波束照射到时,其机体会由于吸波材料或涂料过量吸收微波辐射而产生高温。由此所产生 的后果是可怕的:轻则因瞬间加热而失去控制;重则整架飞机或舰艇重要部位会被烧融。 当然,利有气候环境对隐身舰艇和隐身飞机进行“乘虚而入”的攻击,也不失一种有效 战法。例如可设法利用两天或潮湿闷热天气,对隐身飞器实施打击;因为无论是雨中还是潮 湿闷热天气,贴敷在舰体或机体表面的吸波材料或涂料将会丧失吸收雷达波的能力,从而造 成大量雷达波反射,使得对方雷达能够轻而易举地探测到它们的行踪。