“夜鷹”前傳

　　隱身技術(shù)的起源與早期研究
　　自飛機發(fā)明以來，在軍事航空領(lǐng)域人們就始終高度關(guān)注低可探測性技術(shù)和隱身技術(shù)帶來的好處。實際上在所有軍事領(lǐng)域中，人們都在為降低人員和武器裝備的可視性而努力著。由于飛行器是在三維空間中運動，完全暴露在空氣中，所以能從低可探測性技術(shù)中獲取更大的效益。早在第一次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)機在使用迷彩偽裝色上獲得了成功，甚至在一些極端的例子里，戰(zhàn)機的機翼和機身甚至使用了透明材料的蒙布。
　　第二次世界大戰(zhàn)期間，雷達技術(shù)日趨成熟。飛行器由于缺乏地形的掩護，且機身大量使用金屬材料，使其成為雷達照射下的高反射目標。對于交戰(zhàn)各方來說，雷達在戰(zhàn)爭中已成為一個嚴重的威脅。安裝機載雷達的轟炸機可在各種氣象條件下，白天或夜間精確轟炸地面目標；裝備雷達的偵察機可以在惡劣天氣條件起飛從高空高速接近目標，大大降低了任務(wù)的危險程度。
　　戰(zhàn)爭中出現(xiàn)的第一種對雷達的干擾手段看起來笨拙但非常實用?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)把金屬箔切割成一定長度(對應(yīng)相應(yīng)頻率的雷達)，大量散布在空中可以使雷達暫時失明，這種方法相當有效并一直使用至今。但箔條也有許多缺點，例如滯空時間短，并且需要根據(jù)敵方雷達頻率來投放合適的箔條等。于是專家們開始研究更有效的替代手段。受制于二戰(zhàn)的條件限制，航空吸波材料沒有進行大規(guī)模研發(fā)，德國人在幾種飛機進行了降低雷達反射的嘗試，其中就包括了霍頓Go-229(軍方編號Ho229)。這種飛翼戰(zhàn)斗機采用了鋼管加強的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，德國人在機翼前緣的膠合板層加入了某種碳類材料。德國人認為碳能吸收雷達波束的能量，從而明顯降低飛機的雷達反射面。但此時戰(zhàn)爭已近尾聲，該技術(shù)沒有進一步發(fā)展。對于二戰(zhàn)后興起的紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈，人們則開發(fā)出了鎂燃燒劑的紅外誘餌彈。
　　戰(zhàn)后的探索
　　1952年美國空軍約翰·西博格少校提出憑借渦噴發(fā)動機的高空性能可以制造出翼展極長的高空飛機，升限將大大超過現(xiàn)有型號，從而從根本上消除敵機以及防空火力的威脅。貝爾、費爾柴爾德和馬丁公司根據(jù)這個概念開始研究具體方案，項目代號“禿鷹”，最后貝爾的X-16方案贏得競標。但X-16只作了一個縮比模型后就被洛克希德公司更先進的U-2高空偵察機給拉下了馬。稍后洛克希德開始探索降低飛機噪聲，他們研制了靜音的X-26B，并在越南執(zhí)行過秘密偵察任務(wù)。X-26B改裝自瑞士SGS 2-32型滑翔機，在+IV8wMd0PS+eqLyjuigIQRoYlsWQNvJanzIaEQpnKek=機背安裝了一臺O-200A活塞發(fā)動機，然后通過一根長軸驅(qū)動機頭上方的巨大螺旋槳，螺旋槳下方有短梁支撐，在飛行中螺旋槳轉(zhuǎn)速很低以最大限度降低噪聲。
　　繼貝爾X-16之后，中情局又啟動了“感光板”(Aquatone)項目，洛克希德提出的Article 341方案被發(fā)展成了著名的U-2。在U-2服役的前三年里，多次深入蘇聯(lián)腹地對莫斯科進行偵察，這引起的蘇軍的高度緊張，在U-2航線附近部署了大量截擊機。但U-2飛得太高，截擊機無力擊落。由于U-2不是隱身飛機，所以蘇聯(lián)人可以精確追蹤U-2，為了解決這一問題，洛克希德公司的凱利·約翰遜嘗試了不同的方案，這就是“彩虹”(Rainbow)項目——在機身上貼吸波材料。
　　這種稱為“壁紙”的材料由林肯實驗室小組和洛克希德公司共同研制，在柔軟的薄片上印刷了導(dǎo)電圖案，然后再貼在飛機表面?！氨诩垺北挥糜谖崭哳l雷達波，而為了對抗低頻雷達波(70兆赫以下)，約翰遜在U-2的機翼和水平尾翼前后緣平行布置了導(dǎo)線，并前后連通。為了防止進氣口散射雷達波，從機頭到兩側(cè)副油箱也連接的導(dǎo)線。所有導(dǎo)線上都串有鐵氧體磁珠，與雷達波頻率諧振，期望通過“發(fā)射”與雷達回波波形相同但相位相反的信號以抵消機身的雷達反射。
　　“壁紙”的缺點是阻礙機身散熱，最早被貼于U-2的全部表面，但由于散熱問題最后只貼在下表面。但散熱問題還是存在，1957年4月2日“彩虹”U-2在試飛中由于過熱造成發(fā)動機熄火，導(dǎo)致座艙失壓，飛行員因頭盔面罩脫落，缺氧失去知覺。失控的U-2陷入尾旋，在低空飛行員恢復(fù)了知覺并彈射，但由于高度太低被摔死。導(dǎo)線增加了阻力，使U-2的升限降低了1500米，航程縮減20％。飛行員并不喜歡這種降低性能的U-2，嘲笑其為“掛滿吉他弦的飛機”。
　　“彩虹”U-2進行了實戰(zhàn)飛行，但最終證明蘇聯(lián)有能力排除這些干擾繼續(xù)跟蹤飛機。而性能的降低使得飛機更易受到攔截?！安屎纭表椖坑?958年取消，洛克希德公司經(jīng)過仔細分析后得出結(jié)論，唯一可行的辦法是設(shè)計制造機體外形對雷達隱身的飛機，并總結(jié)出了幾條經(jīng)驗，其中包括：1.發(fā)動機與飛機內(nèi)一切金屬結(jié)構(gòu)必須屏蔽起來；2.不能被屏蔽的結(jié)構(gòu)必須用透波材料制造；3.為了防止S波段和X波段雷達的探測，飛機的外形必須能把入射波反射到遠離雷達的方向；4.為降低反射，飛機的邊角必須“軟化”，即結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性必須逐漸過渡。
　　但這對于U-2來說已經(jīng)來不及了，1960年5月1日，鮑爾斯駕駛的U-2被擊落，飛行員被俘。
　　1956年初中情局開始著手尋找一種全新的、強調(diào)降低雷達反射截面積(RCS)的飛機來取代U-2。極高的飛行高度對于防范飛機攔截仍然是有效的，但對于導(dǎo)彈攔截來說作用就很小了。只有通過降低RCS，才能壓縮雷達制導(dǎo)導(dǎo)彈的反應(yīng)時間，降低其攔截的成功率。
　　1957年8月中情局開始轉(zhuǎn)向超聲速方案，因為當時的雷達在跟蹤超聲速飛機方面存在缺陷。雷達的陰極射線管顯示器用亮點來代表飛機，為了從顯示器上消除隨機噪聲，雷達操作員會調(diào)低雷達信號的放大倍率，屏蔽掉短暫的回波，只有從真實目標上反射回多個同一位置的雷達脈沖迭加后才能在顯示器上以亮點顯示出來。如果飛機的速度相當快，那么雷達反射信號就看起來就像隨機噪聲而被忽視。
　　中情局為此啟動了“熱忱”(Gusto)項目，洛克希德、通用動力康維爾分部參加了競標。1957年洛克希德提出了采用切尖三角形上單翼和兩臺渦輪噴氣發(fā)動機的方案，代號“天使長”1(Archangel 1)，簡稱A-1。接著又提出了一種采用與F-104類似的菱形機翼、中單翼布局、兩臺渦噴發(fā)動機的方案，代號“天使長”3，簡稱A-3。A-10方案的外形類似于拉長的米格-25，A-11為類似于B-58的三角翼布局，演進為翼身融合的雙垂尾布局，奠定了SR-71的外形基礎(chǔ)。與其競爭的是康維爾公司的子母機方案，子機采用升力體外形、速度M4一級，綽號“魚”，計劃從B-58“盜賊”載機上發(fā)射。
　　洛克希德A-12方案最終贏得競標，該方案是A-11的進一步演進，代號“牛車”。A-12是高空高速戰(zhàn)略偵察機，面臨的最大威脅來自地面防空雷達，所以在設(shè)計中應(yīng)用了隱身技術(shù)。A-12機體為采用鈦合金材料的硬殼式結(jié)構(gòu)，翼身融合體設(shè)計以減小RCS，從機頭兩側(cè)到三角翼翼根前緣有拱形大邊條，發(fā)動機短艙布置在兩翼的半翼展位置，垂尾在發(fā)動機短艙尾部上方，內(nèi)傾25度以避免和機翼形成角反射。機翼前后緣都覆蓋了交錯三角形蒙皮，有點類似現(xiàn)在的鋸齒設(shè)計。三角形金屬蒙皮之間的縫隙中填滿了吸波材料(RAM)，當雷達波進入到這種迷宮結(jié)構(gòu)中會在縫隙里來回反射，每反射一次RAM就會吸收一部分能量，大大減弱雷達反射波的能量。A-12最大的雷達反射區(qū)是發(fā)動機艙前端和垂尾，洛克希德最后使用復(fù)合耐火材料蒙皮取代了垂尾原先的鈦蒙皮，這也是首次在飛機上采用該材料。進氣口的圓錐形可移動的進氣錐遮擋住后方發(fā)動機葉片，避免從前方照射過來的雷達波束形成強反射。飛機表面涂上暗藍色(趨近黑色)希波涂料，除吸收雷達波束能量外，還可以加強熱輻射冷卻與高空的偽裝效果。由于該機飛行高度極高，所以沒有考慮紅外隱身。
　　在隱身技術(shù)發(fā)展史上占據(jù)重要地位的另一家廠商是諾斯羅普公司，他們自20世紀30年代初就開始致力于研究飛翼飛行器。約翰·K·“杰克”·諾斯羅普設(shè)計過眾多常規(guī)布局的飛機，但他始終著迷于飛翼飛行器，認為飛翼具有最高的升力效率，同時也沒有機身和尾翼產(chǎn)生的廢阻，制造費用也更低。二戰(zhàn)期間諾斯羅普研制了XP-56飛翼戰(zhàn)斗機，拜推進式飛翼布局所賜該機機長很短。隨后諾斯羅普又研制了XB-35和YB-49噴氣式飛翼轟炸機。在試飛中機場控制塔的雷達無法有效跟蹤它們，設(shè)計師于是意識到到飛翼具有天然的隱身外形，上隆下平的鍋蓋外形可使雷達波的能量從邊緣發(fā)散。但由于技術(shù)的限制無法解決飛翼的飛行控制問題，直到80年代線傳增穩(wěn)飛控技術(shù)的出現(xiàn)，才成功地研制實用化的B-2“幽靈”飛翼轟炸機。
　　光學(xué)隱身
　　現(xiàn)在提及隱身技術(shù)，多數(shù)人都認為是雷達隱身，但這只是隱身8wmqAIRcdr1HDR3RgWSF1NupmrfWv4Tahlt7+k8mgHQ=技術(shù)的一個方面。在光學(xué)隱身方面人們也作了許多有趣的嘗試。1942年初美國海軍的反潛轟炸機在攻擊德國U艇時碰到了問題，在晴朗的天空背景下，潛艇上的對空觀察員在很遠的距離上就能發(fā)現(xiàn)美軍轟炸機，潛艇有充裕的時間下潛規(guī)避。美國海軍對此深感頭痛，并啟動了一個秘密項目，代號“耶胡迪”(Yehudi)，目標是降低飛機的光學(xué)可見度。在進行了一系列的試驗之后，工程師們找到了獨特的解決方案。他們在轟炸機機頭前方和機翼前緣安裝了許多燈泡，打開燈光后可以顯著降低飛機與晴朗天空背景之間的亮度差，能使飛機融入地平線上的天空中。在理想情況下能將潛艇的對空目視觀測距離從20千米降低到3千米，大大縮短了敵方反應(yīng)時間。
　　“耶胡迪”燈利用了人眼無法區(qū)分兩個發(fā)光強度和顏色相同物體的現(xiàn)象。有一些TBM-3D“復(fù)仇者”魚雷轟炸機和B-24“解放者”轟炸機也進行了“耶胡迪”燈的改裝。該項目一直持續(xù)到1942年底，此時美國海軍已經(jīng)裝備了完善的機載反潛雷達，可在視距外發(fā)現(xiàn)海面目標，“耶胡迪”燈于是停止的進一步發(fā)展。
　　越南戰(zhàn)爭期間，美軍發(fā)現(xiàn)體積龐大的F-4“鬼怪”II與米格-21相比，被目視發(fā)現(xiàn)的距離要大得多。為此五角大樓開始“羅盤幽靈”項目，參加實驗的F-4采用了上籃下白的涂裝，并在機身兩側(cè)和下表面安裝了9個“耶胡迪”燈，使目視發(fā)現(xiàn)距離降低了30％?！肮砉帧睓C身兩側(cè)黑洞洞的進氣口也是光學(xué)隱身要注意的地方，但進氣道內(nèi)沒有安裝“耶胡迪”燈，只是將進氣道內(nèi)壁刷成了白色。在F-4上采用“耶胡迪”燈的效果并不是很理想，這些高亮度的燈泡很耗電，并使飛機的紅外特征加大。從此之后“耶胡迪”燈技術(shù)被束之高閣直到80年代才解