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匿蹤戰機原理-為何能隱形的原理

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匿蹤戰機是一些透過低可偵測性技術[1]而難以被雷達偵測的飛機,由於具有此類技術的飛機幾乎都是軍事用途,所以常被稱為匿蹤戰機。

目前典型的匿蹤戰機,機身塗有雷達波吸收材料(radar-absorbing material,RAM),能吸收雷達訊號,且透過特殊的外型設計來降低雷達反射;此外,設計時也考慮到抑制軍用航空器本身所發出電子訊號、熱能和噪音。

現代匿蹤飛機技術的創意推動者是蘇聯科學家彼得·烏菲莫切夫,他在1960年代開始研究簡單二維物體的電磁波反射方程。1964年,他在《莫斯科學院無線電工程學報》上發表了一篇頗有創意的論文「物理衍射理論中的邊緣波行為」。在這篇文章中,他提出,物體對雷達電磁波的反射強度和物體的尺寸大小無關,而和邊緣布局有比例關係。烏菲莫切夫說明了如何計算飛機表面和邊緣的雷達反射面。從他的理論可以得出一個結論,即使一個很大的飛機,仍然可以被設計成能夠「匿蹤」的。

他的大部分研究成果被翻譯成英語,到了1970年代,美國科學家發展了一些烏菲莫切夫的理論,發明了飛機「匿蹤」的概念。

在戰場上運用匿蹤技術的構想可能始於第二次世界大戰期間的納粹德國。經過一段探索時期,美國及其他少數軍事科技先進國於1960、1970年代陸續投入技術的全面發展,然後自1980年代起開始將各種發展成熟的匿蹤技術應用在武器裝備上。當前戰場上的偵測系統,主要運用無線電波段(例如雷達)、紅外線波段、可見光及聲波(例如聲納)等原理;相應於此,軍事匿蹤技術的研究發展也以抑制雷達、紅外線、可見光、聲波等面向的可偵測性為主。

匿蹤戰機原理

減少雷達反射訊號以達匿蹤效果的方式,包括運用電漿、雷達波吸收材料(Radar-Absorbing Material,RAM),以及改變外型設計等。

電漿匿蹤技術是利用電漿吸收電磁波的特性來取代雷達波吸收材料,據說可在不改變外型的情況下將雷達反射截面積降低十倍以上;這個技術的理論基礎很早就出現,對於無線電訊號的隔絕現象也早有研究,不過目前尚未有正式公開或證實已研發成功的成品。現階段以俄羅斯最熱衷於開發電漿匿蹤技術,因為俄國並未跟美國一樣有開發出匿蹤塗料與匿蹤外型,故以傳統外型的戰鬥機加上電漿匿蹤系統進行試驗,但至今仍遇到耗電量大的問題而有待改善。

在飛行器結構材料或是表面塗料上,使用雷達波吸收材料也是一種較早獲得應用的做法;除此之外,還有以相反相位訊號抵銷雷達反射訊號的做法,但發射主動訊號抵銷雷達反射的技術層次相當高,目前公開擁有這種技術並系統實用化的國家只有美國與法國。

雷達能夠「看到」目標,並進一步獲得目標的距離、方向、速度、大小等資訊,都是從本身或其他裝置先發射電磁波出去,等到電磁波碰觸目標後再反射回來,雷達利用接收到的電磁波訊號,便能計算出目標離雷達多遠、移動的方向、速度快或慢等。

 因此如果發射出去的電磁波沒有反射回來,或是只有部分反射回來,雷達就會「沒看到」目標,或是在雷達螢幕上顯示的目標「影像」由大變小、由多變少。如此一來便可達到欺敵、讓敵人誤判的效果,把轟炸機當成戰機或戰機當成飛鳥;而且匿蹤戰機也要等到很近的距離才會被發現,使敵人的反應時間變少,甚至來不及反擊。

 由此可見戰機在執行任務時,只要能讓雷達發射過來的電磁波不會直接反射回去,或是朝其他不同方向散射出去,就可以使敵人接收不到雷達回波,或是只接收到少部分雷達回波,使雷達訊號變小,進而達到匿蹤效果。

匿蹤戰機常被稱為「隱形」戰機,但其實這種說法並不精準正確,因為匿蹤指的是雷達系統「看不到」,並不是像科幻或「哈利波特」電影一樣,真的肉眼看不見戰機。匿蹤戰機就和傳統戰機一樣,還是聽得到戰機發動機的聲音,一定距離內也看得到戰機真實的樣子。

 目前常見的匿蹤戰機反制方式,除了運用特定頻率的雷達系統尋找之外,主要可以利用紅外線系統偵測匿蹤戰機。因為雷達「看不到」的匿蹤戰機,同樣會有飛行時機體摩擦空氣產生的溫度,以及噴射發動機產生的高熱等,所以紅外線或熱影像偵測裝備便能清楚「看到」匿蹤戰機。


資料來源:百度百科

 

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