從新型水面艦艇盾外形隱身技術(shù)

隨著先進電子技術(shù)、精確制導(dǎo)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及遠(yuǎn)程攻擊武器的出現(xiàn)，現(xiàn)代作戰(zhàn)平臺對水面艦艇的探測、跟蹤、攻擊能力越來越強，水面艦艇的生存環(huán)境日益惡劣。水面艦艇隱身技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，成為提高水面艦艇生存能力的重要手段。所謂隱身技術(shù)，就是“減少目標(biāo)特征信號”的技術(shù)。艦艇隱身主要包括雷達(即雷達波)隱身、聲隱身、紅外隱身、磁場隱身、水壓場隱身、尾流場隱身等，本文將主要介紹目前盛行的水面艦艇外形隱身。

雷達隱身原理

雷達隱身，即通過對自身進行特定設(shè)計，將敵方發(fā)射的雷達波減少或改變方向，從而大大減少敵方雷達接收到的回波。

一般來說，雷達探測距離與目標(biāo)有效反射面積的4次方成正比，如果反射面積縮小至原來的1／2，則探測距離將減小為原來的84％；如果反射面積縮小至原來的1／100，則探測距離將減小為原來的32％。顯然，降低艦艇的雷達反射面積，對于減小敵方雷達的探測距離是非常有效的。

目前，艦艇雷達隱身主要包括三種樣式，即外形隱身、采用雷達吸波材料和實施電子對抗。其中，外形隱身是指通過對艦艇外形進行設(shè)計，從而減小雷達散射截面積，這是雷達隱身的主要措施；采用雷達吸波材料是指通過在艦艇外部某些大面積散射雷達波的部位上，采用雷達吸波材料來吸收雷達波，從而減少雷達波的散射，實施電子對抗是指通過采用無源電子干擾和有源電子干擾兩種方式來改變艦艇雷達特征，從而達到欺騙敵方探測系統(tǒng)和武器制導(dǎo)系統(tǒng)的目的。

外形隱身的應(yīng)用

隨著雷達隱身技術(shù)的發(fā)展，越來越多的水面作戰(zhàn)艦艇采用了外形隱身，艦艇外形已經(jīng)成為衡量現(xiàn)代水面艦艇先進性的重要標(biāo)志。例如，瑞典的“維斯比”級導(dǎo)彈艇、法國的“拉斐特”級護衛(wèi)艦、美國正在建造的DDG1000驅(qū)逐艦等都是具有一定甚至完全隱身能力的現(xiàn)代水面艦艇。總體來看，艦艇外形隱身主要包括船體隱身、電子設(shè)備隱身和武器系統(tǒng)隱身。

船體隱身

傳統(tǒng)水面艦艇較少考慮隱身設(shè)計，側(cè)舷和上層建筑均基本垂直，甲板設(shè)備眾多，使得散射的雷達波較大?，F(xiàn)代水面艦艇則主要通過多棱面外形和融合外形技術(shù)來降低有效的雷達散射截面積，使艦體各個部位均由不規(guī)則的傾斜多面體組成，各個相交面做成圓弧狀，從而在很大程度上降低了雷達的信號特征，實現(xiàn)了隱身目的。

法國“拉斐特”級護衛(wèi)艦在船體隱身設(shè)計方面非常出色，主要包括以下措施一是舷墻和上層建筑側(cè)壁內(nèi)傾10度，干舷部外傾20度，而同期的英國23型護衛(wèi)艦，美國DDG51驅(qū)逐艦等上層建筑的外壁傾斜度一般在7度左右，這使得“拉斐特”級的隱身效果非常突出。此外，“拉斐特”級消除了所有露天的兩面角和三面角，以避免敵方雷達入射波反射回敵方雷達。二是取消了露天甲板的舷側(cè)欄桿(直升機起降平臺部分除外)，把錨泊設(shè)備起錨機、導(dǎo)纜器、帶纜樁、纜索絞車等都布置于露天甲板下的主甲板上：主甲板周圍由起隱身作用的內(nèi)傾舷墻圍閉，舷墻上開有作業(yè)孔，以便靠碼頭時進行拋系纜作業(yè)，航行中這些孔都用蓋子蓋住。三是上層建筑中部左、右舷側(cè)壁各設(shè)一凹進去的區(qū)域，用于布置救生艇，海上補給裝置，為了防止此處的救生艇和海上補給裝置產(chǎn)生雷達反射面積，還專門設(shè)有鋼絲網(wǎng)制的網(wǎng)簾，網(wǎng)簾與傾斜的上層建筑側(cè)壁齊平，航行時將網(wǎng)簾放下。只要鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸小于雷達的波長，即可起到屏蔽作用，不讓雷達波穿過，里面的設(shè)施就不會形成雷達反射面積。由于“拉斐特”級的雷達隱身效果頗佳，在服役初期竟發(fā)生過艦載直升機返航時無法用機載雷達發(fā)現(xiàn)母艦的事例。

美國正在建造的DDG1000驅(qū)逐艦更是一型值得關(guān)注的隱身艦艇。為了實現(xiàn)船體隱身，美國海軍對船型進行了重大改造，形成了一種全新的隱身船型——穿浪單體內(nèi)傾船型。DDG1000隱身設(shè)計考慮的威脅主要是敵方水面艦艇雷達和掠海飛行反艦導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達，因此這種船型徹底拋棄了傳統(tǒng)的船體外飄式構(gòu)型，不再采取內(nèi)傾和外傾交替的設(shè)計，而是采取干舷和上層建筑內(nèi)傾設(shè)計，以將敵方水面艦艇或掠海飛行反艦導(dǎo)彈的照射雷達波反射到空中，偏離原來的發(fā)射源。這主要是因為美國海軍具有足夠的空中優(yōu)勢。由于采用穿浪單體內(nèi)傾船型，DDG1000甲板面積有所減少，因此其導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)不再在縱中線兩側(cè)布置，轉(zhuǎn)而在船體周邊布置，這樣既適應(yīng)了內(nèi)傾構(gòu)型對容積的限制，又增強了艦艇的縱向強度，所形成雙層殼體結(jié)構(gòu)還改善了抗毀性能。配合艏柱內(nèi)傾，DDG1000驅(qū)逐艦還采用了構(gòu)型新穎的扁長球鼻艏，更有利于降低興波阻力。通過試驗，美國海軍認(rèn)為DDG1000采用這種船型可“大幅”降低雷達散射截面積。

電子設(shè)備隱身

傳統(tǒng)水面艦艇雷達型號眾多，艦橋上堆滿各種型號的雷達，各種天線林立，這些電子設(shè)備都可能成為較強的反射源。隨著多功能相控陣?yán)走_的出現(xiàn)，艦載雷達的數(shù)量有所減少，但它們?nèi)匀皇亲璧K隱身效果的重要因素。因此，對電子設(shè)備進行隱身，是實現(xiàn)艦艇雷達隱身的一個重要方面。

瑞典“維斯比”級導(dǎo)彈艇就對電子設(shè)備采用了一定的隱身措施，其對海、對空搜索雷達可折疊放入艦橋頂部，其他主要電子探測裝備的天線則安裝在艦橋頂部的塔狀封罩式桅桿內(nèi)。值得一提的是，“維斯比”級在探測系統(tǒng)的使用過程中也充分考慮了隱身要求，即最大程度采用低功率操作方式代替高能量的脈波，使敵方不容易接收到本艦雷達信號。不過，“維斯比”級的桅桿和部分天線沒有采取隱身技術(shù)措施。下一步準(zhǔn)備把這部分天線封裝在一個具有隱身性能的圓錐形整流罩內(nèi)，進而實現(xiàn)全艇的隱身。

美國在水面艦艇電子設(shè)備的隱身方面頗有獨到之處?！笆グ矕|尼奧”號兩棲船塢登陸艦(LPD-17)就是明顯的一例，該艦沒有安裝傳統(tǒng)艦艇上常見的桅桿，而代之以兩根上細(xì)下粗的類似八角柱的結(jié)構(gòu)，即“封閉式桅桿／探測裝置系統(tǒng)”(AEM／S)，它把艦載雷達天線和多個探測裝置封閉在里面，不僅八角柱結(jié)構(gòu)可以分散敵方發(fā)射的雷達波，而且AEM／S外表面采用了新型復(fù)合材料。這種外表面具有波段選擇性穿透能力，一方面可使本艦發(fā)射的電磁波能穿過外表面向外發(fā)射，功率損失很小，另一方面又使敵方發(fā)射的電磁波被外表面反射偏轉(zhuǎn)，以減小本艦的雷達反射面積，同時又能有效地保護電子裝備。DDG1000更是將電子設(shè)備的隱身發(fā)揮到了極致。美國海軍對DDG1000整個上層建筑進行了綜合集成，使其整體外形給人一種渾然一體的感覺。DDG1000集成上層建筑由有源相控陣天線、復(fù)合封閉式結(jié)構(gòu)組成，稱為集成甲板室與孔徑(IDHA)設(shè)計，該結(jié)構(gòu)具有很好的電磁兼容性并且還大大降低了信號特征。IDHA項目旨在把綜合的多功能桅桿與電掃陣列天線集成到一個全復(fù)合材料的艦艇上層建筑中，并具有很低的雷達與紅外信號特征。

武器系統(tǒng)隱身

傳統(tǒng)的水面艦艇對武器系統(tǒng)基本上不采取任何措施，無論是艦炮，還是導(dǎo)彈發(fā)射裝置，都直接安裝在露天甲板上，這些均成為較強的反射源。隨著隱身

技術(shù)的發(fā)展，艦炮的炮塔越來越小，而且由圓形外罩轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝骟w外罩；導(dǎo)彈發(fā)射裝置周圍開始加裝傾斜的罩板，再后來開始采用垂直發(fā)射方式，并加有井蓋，具備了極好的雷達隱身效果。瑞典“維斯比”級導(dǎo)彈艇和美國DDGl000驅(qū)逐艦均對武器系統(tǒng)進行了精心的設(shè)計。

“維斯比”級導(dǎo)彈艇艙面上除了一個錐形指揮臺和一門隱身艦炮外，再沒有布置任何外露的設(shè)施，整體上非常光潔、平整。艦載導(dǎo)彈，反潛武器及反水雷設(shè)備等其他武器系統(tǒng)均封閉于艦體內(nèi)部，而且在艦體上預(yù)留的發(fā)射口上有遮蓋裝置，外面什么也看不到。例如，8聯(lián)裝的RBS-15MK2反艦導(dǎo)彈便置于艦橋下部兩側(cè)的艇體內(nèi)。即使是艇首的57毫米MK3單管炮，也采用了較為全面的隱身外形設(shè)計，炮管可隱藏在有隱身效果的炮塔內(nèi)，外觀上沒有炮的樣子。炮塔前端的銳利三角錐體構(gòu)形好像是從F-117隱身戰(zhàn)斗機的首部切割下來后擱在甲板上的一樣。這種構(gòu)形設(shè)計有利增強炮塔和全艇的隱身性能。該炮是“博福斯”57毫米MK2的改進型。使用時，炮管可伸出。收藏時，炮身呈俯角狀。炮塔的前部銳角保證了炮身的收容空間。

DDG1000驅(qū)逐艦也對武器系統(tǒng)進行了周密的隱身設(shè)計。其先進艦炮系統(tǒng)采用具備隱身性能的多角型炮塔，并在炮管外部加裝隱身外罩，這樣炮管在不發(fā)射時可隱藏在梯形的封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)，射擊時才伸出。與其他艦艇垂直發(fā)射系統(tǒng)不同，DDG1000將最新研制的Mk57垂直發(fā)射裝置安裝在舷側(cè)兩邊，而不是船體中央。此外，為了保障全艦的隱身效果，DDG1000三聯(lián)裝魚雷發(fā)射裝置布置在艦體內(nèi)部。

影響分析

水面艦艇隱身化，隱身艦艇大型化已經(jīng)成為當(dāng)前海軍水面艦艇發(fā)展的重要趨勢。一系列新型水面艦艇的建造和服役，標(biāo)志著水面艦艇隱身技術(shù)取得了重大突破，艦艇外形隱身技術(shù)也進入了一個新的時代，必然會對海軍的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

促進水面艦艇設(shè)計的多元化發(fā)展

隱身技術(shù)的發(fā)展推動了水面艦艇設(shè)計的發(fā)展，無論是對船型還是上層建筑都會帶來深刻的變化。DDG1000為了獲得良好的隱身效果，采用穿浪單體內(nèi)傾船型，恢復(fù)了一個世紀(jì)以前鐵甲艦上使用的內(nèi)傾首，雖然這種船型在高速航行時艦艏會劇烈上浪(該艦首部平衡完全依賴電腦控制的水下平衡舵)，但美國海軍依然采取了這種具有高度隱身效果的船型，由此可見美國海軍對外形隱身的重視。穿浪單體內(nèi)傾船型在DDG1000驅(qū)逐艦上的應(yīng)用是現(xiàn)代水面艦艇首次在大型作戰(zhàn)艦艇上應(yīng)用隱身船型，無疑是一種革命性的首創(chuàng)，有可能會成為全隱身新船型的樣本。

推動艦艇電子信息技術(shù)的跨越發(fā)展

水面艦艇的隱身設(shè)計對艦載電子設(shè)備提出了更高的要求，尤其是對具有較強反射效果的天線。其中，隱身艦艇往往要求天線數(shù)量少，而且能夠盡可能與上層建筑融為一體。這種要求看似簡單，但卻能促使艦載電子設(shè)備產(chǎn)生革命性的變化。它首先要求艦載雷達、通信和電子戰(zhàn)設(shè)備盡可能地應(yīng)用平板天線；其次，要求雷達，通信和電子戰(zhàn)設(shè)備要盡可能共用天線孔徑。目前，平板相控陣天線技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，可利用的成果較多：但對于前沿的天線孔徑共享技術(shù)來說，很多國家正在研究。

加速未來海戰(zhàn)樣式的進一步轉(zhuǎn)變

隱身水面艦艇的出現(xiàn)，使得雷達探測更加困難。但是，根據(jù)隱身原理，水面艦艇雷達隱身不可能做到全方位隱身，如果在某～方向隱身，則其他某一方向勢必會暴露更多的信號特征。因此，多基地、網(wǎng)絡(luò)化和全方位探測是對付艦艇外形隱身的最佳手段。為了對付越來越多的隱身艦艇，多基地和空、天、面，潛的多軍種聯(lián)合探測方式日趨重要，未來的海戰(zhàn)樣式將加速向聯(lián)合作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變。