現(xiàn)代艦船隱身技術(shù)的若干方法研究*

朱 煒 郭 航

(海軍駐上海滬東中華造船(集團(tuán))有限公司軍事代表室 上海 200129)

現(xiàn)代艦船隱身技術(shù)的若干方法研究*

朱 煒 郭 航

(海軍駐上海滬東中華造船(集團(tuán))有限公司軍事代表室 上海 200129)

隨著艦船隱身技術(shù)在信息化戰(zhàn)爭中發(fā)揮著越來越重要的作用,設(shè)計(jì)和建造隱身性能好的艦船已經(jīng)成為當(dāng)前海軍追求的一個(gè)發(fā)展方向。文中主要分析了諸如電場隱身、等離子體隱身等艦船隱身技術(shù)的特點(diǎn),總結(jié)了國外艦船隱身技術(shù)的最新研究成果和發(fā)展趨勢,并分別從雷達(dá)、紅外、聲、電場隱身等幾個(gè)方面,探討了艦船總體設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)“隱身”的一些具體實(shí)現(xiàn)途徑和方法。

艦船隱身; 信息化戰(zhàn)爭; 電場隱身; 等離子體隱身; 艦船總體設(shè)計(jì)

Class Number U674

1 引言

信息技術(shù)的發(fā)展加速了艦船裝備的現(xiàn)代化進(jìn)程,使得爭奪制信息權(quán)成為現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中的焦點(diǎn),各種探測技術(shù)、隱身手段以及精確制導(dǎo)武器將在戰(zhàn)爭中起主導(dǎo)作用,如何提高艦船隱身性能就顯得極為重要了,這也是現(xiàn)代艦船設(shè)計(jì)建造中必須重視的問題。研究艦船隱身技術(shù)的目的是控制、減小艦船的特征信號,降低聲納、雷達(dá)、電場傳感器、磁探儀等探測系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)距離、減少以特征信號為引信的制導(dǎo)武器的命中概率,從而提高艦船的生命力和戰(zhàn)斗力[1]。

新型艦船的設(shè)計(jì)建造,應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭的需要[6],在設(shè)計(jì)時(shí)就著手考慮改善艦船的目標(biāo)特性,提高隱身性能,但是艦船隱身技術(shù)是一門交叉性學(xué)科,涉及到材料學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域,本文重點(diǎn)對雷達(dá)隱身、聲隱身、電場隱身等技術(shù)的研究內(nèi)容、特點(diǎn)進(jìn)行了分析,并結(jié)合我國艦船的設(shè)計(jì)建造對艦艇隱身所涉及到的有關(guān)具體措施和方法進(jìn)行了探討。

2 艦船隱身技術(shù)及特點(diǎn)[3～4,7,11～12]

在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中,艦船都以編隊(duì)的形式作戰(zhàn),艦船可能同時(shí)面對太空、空中、海面以及水下等多方面威脅,因此艦船隱身目的就是降低或減小艦船向外界輻射的諸多物理場(電磁場、聲場、電場、磁場、紅外場等)的信號特征值[6]。

2.1 雷達(dá)隱身

雷達(dá)隱身技術(shù)就是通過各種措施降低艦船的雷達(dá)信號特征值—雷達(dá)散射截面積(RCS)以達(dá)到“隱身”目的。目前,艦艇雷達(dá)隱身的手段主要可歸納為三種,即外形隱身、材料隱身、阻抗加載(有源和無源)隱身,這幾種技術(shù)往往被綜合利用。

1) 外形隱身

艦船外形隱身是指通過對艦艇外形進(jìn)行設(shè)計(jì),減小RCS,這是雷達(dá)隱身的主要措施。該技術(shù)適用的頻帶寬,效果好,又不需要維護(hù)保養(yǎng),因此在目前的艦船雷達(dá)隱身技術(shù)中作為首要手段。但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受艙容、動力特性和艦船姿態(tài)控制等方面的限制,而且僅適用于較大平面和水平方向,但某個(gè)角度的RCS減縮必然伴隨著另外某些角域內(nèi)的RCS增加,所以艦船外形隱身技術(shù)存在一定的威脅區(qū)域。而敵方的探測器是從不同的角度探測艦船的,所以這種隱身是不完全的。

2) 材料隱身

艦船材料隱身就是通過在艦船適當(dāng)位置涂裝吸波材料或采用結(jié)構(gòu)隱身材料來達(dá)到雷達(dá)隱身目的。理想的吸波材料應(yīng)該具有“薄、輕、寬”等特點(diǎn),即厚度薄、重量輕、頻帶寬,但薄的吸波材料不能使雷達(dá)波產(chǎn)生足夠的損耗和吸收掉這些雷達(dá)波能量,也難于得到令人滿意的寬帶雷達(dá)波吸收性能,而高吸收材料通常具有與自由空間阻抗相差非常大的本征阻抗,因而將產(chǎn)生強(qiáng)反射,影響隱身效果,所以材料隱身對吸波材料性能有很高要求。另外,在不影響總體性能、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的前提下,盡量采用非金屬材料,這就是所謂的結(jié)構(gòu)材料隱身,雖造價(jià)昂貴或條件限制,但這是艦艇隱身發(fā)展的一個(gè)方向。

3) 阻抗加載隱身

阻抗加載隱身技術(shù)就是根據(jù)電磁波干涉原理,產(chǎn)生一附加波來抵消入射波,從而減小RCS實(shí)現(xiàn)隱身的目的。最常見的一種方法是在艦船外形設(shè)計(jì)上適當(dāng)?shù)摹伴_口子”,人為地產(chǎn)生一些“諧振腔”,它們會在入射波的激勵(lì)下自動產(chǎn)生一抵消入射波的附加波;另一種做法是通過艦船內(nèi)部的特殊裝置來產(chǎn)生附加波,該附加波的空間分布與艦船周圍散射(反射)電磁波的分布相同,幅值相等,但相位相反。相比于無源(被動)阻抗加載技術(shù),通過有源(主動)阻抗加載技術(shù)能適應(yīng)被保護(hù)目標(biāo)的多樣性,不要求被保護(hù)目標(biāo)改變外形或敷罩吸波材料,原則上將能適應(yīng)任何形狀的需要保護(hù)的目標(biāo),目前受到廣泛關(guān)注的等離子體隱身技術(shù)就屬于這一類。

等離子體隱身技術(shù)是指利用磁化或非磁化冷等離子體來規(guī)避雷達(dá)探測的一種新技術(shù),其基本原理是利用等離子體層對雷達(dá)波特殊的吸收和折射特性,使其反射回雷達(dá)接收機(jī)的能量盡量少,從而使敵方的探測系統(tǒng)難以偵察和發(fā)現(xiàn),達(dá)到隱身效果。由于外界擾動,在等離子體內(nèi)部形成電子和離子的振蕩,形成振蕩頻率,等離子體頻率是等離子隱身技術(shù)的重要參數(shù),它決定著等離子體對電磁波的作用方式。當(dāng)入射電磁波頻率低于等離子體頻率時(shí),等離子體對電磁波完全反射。當(dāng)入射電磁波頻率大于等離子體頻率時(shí),等離子體通過碰撞吸收大部分入射波的能量,等離子體層對電磁波有反射、吸收和折射作用,從而形成不同的隱身機(jī)理。

艦船等離子隱身的方法主要有兩種:一種是用等離子體把艦船整個(gè)包裹起來的全等離子艦船隱身技術(shù);另一種是把等離子隱身技術(shù)與外形隱身技術(shù)、材料隱身技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的局部等離子體隱身技術(shù)。就目前而言,產(chǎn)生等離子體的方法還不成熟,對一艘艦船實(shí)施全等離子體隱身的費(fèi)用是不可承受的,但隨著等離子體產(chǎn)生方法的不斷發(fā)展,全等離子體隱身技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)越性必將成為未來隱身艦船的關(guān)鍵技術(shù)和主力軍。局部等離子體隱身是把等離子體隱身與外形隱身或材料隱身相結(jié)合的一種艦船隱身技術(shù),它能充分發(fā)揮各種艦船隱身技術(shù)的優(yōu)勢,各種方法綜合運(yùn)用,互相彌補(bǔ)不足之處,可兼顧艦船的總體性能、艙體容積和各種機(jī)動要求,使艦船各項(xiàng)性能優(yōu)化,且經(jīng)濟(jì)高效,是目前可大量采用的艦船隱身方法。

2.2 紅外隱身

紅外隱身技術(shù)就是抑制和減弱艦船的紅外輻射能力,使敵方紅外探測器和紅外制導(dǎo)武器的跟蹤和攻擊失去方向和目標(biāo)。因?yàn)榕灤瑢ν饨缬兄^強(qiáng)的紅外輻射,它的紅外源可分為內(nèi)部和外部兩種,內(nèi)部紅外源包括發(fā)動機(jī)和其它設(shè)備的發(fā)熱、通風(fēng)系統(tǒng)中的廢氣以及受內(nèi)部空間的熱損;外部紅外源由艦船表面吸收或反射周圍環(huán)境的輻射(如來自太陽、大氣和海水的輻射)構(gòu)成。紅外隱身的關(guān)鍵技術(shù)是降低目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度,可以通過隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隱身材料的使用以及紅外抑制系統(tǒng)的研究來實(shí)現(xiàn)。

由于紅外隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與材料的選擇和涂裝工藝密不可分,因而其發(fā)展水平也會受到隱身材料技術(shù)研究水平的影響。目前,國內(nèi)外紅外隱身系統(tǒng)材料也正朝著能夠兼容米波、厘米波、毫米波、紅外、激光等多波段電磁波隱身的方向發(fā)展?，F(xiàn)已廣泛開發(fā)了多種新型隱身材料,能達(dá)到多種波段隱身的目的。如納米超細(xì)金屬顆粒材料,由于材料的納米級超細(xì)粉末在細(xì)化過程中,處于表面的原子數(shù)越來越多,使材料具有強(qiáng)烈的表面效應(yīng),可用于雷達(dá)波—可見光—紅外光隱身。

2.3 聲隱身

聲隱身主要通過降低艦船的水下輻射噪聲,提高水面艦艇聲隱身性能。實(shí)現(xiàn)聲隱身的手段主要有兩個(gè)方面: 1) 降低噪聲源的噪聲強(qiáng)度; 2) 控制噪聲的傳遞過程。目前國內(nèi)外主要采用現(xiàn)代減振降噪措施,如機(jī)械裝置浮筏技術(shù)、管路系統(tǒng)減振降噪技術(shù)等方法,今后其發(fā)展趨勢是綜合性整體降噪設(shè)計(jì)、新型多功能材料的研究等方向。

2.4 磁隱身

目前艦船磁隱身通常采用兩種方法,一種是利用消磁站或消磁船消除艦船固定磁場,另一種是通過艦船消磁系統(tǒng)補(bǔ)償其感應(yīng)磁場。未來艦船磁隱身技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是采用新型低磁性或無磁性艦船結(jié)構(gòu)材料;探索艦船用大型電氣設(shè)備的磁場防護(hù)技術(shù);構(gòu)建閉環(huán)動態(tài)消磁系統(tǒng)等方面。

2.5 電場隱身

艦船電場是除聲場、磁場外最重要的水中目標(biāo)特性之一。艦船電場包括從直流到上千赫茲的極其豐富的頻率成分,但其能量集中在以下幾個(gè)頻段:靜電場主要來源于艦船不同金屬材料之間的電化學(xué)腐蝕以及為船體防腐而施加的陰極保護(hù)系統(tǒng)(艦船運(yùn)動時(shí)形成頻率極低的準(zhǔn)靜態(tài)電場)和艦船運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電場,其能量集中在DC～1Hz頻段,是連續(xù)譜。極低頻電場主要有防腐電流經(jīng)螺旋槳調(diào)制產(chǎn)生軸頻及其倍頻、防腐系統(tǒng)引起的電磁輻射和艦船內(nèi)部電磁泄漏產(chǎn)生的電場以及消磁系統(tǒng)、電力推進(jìn)系統(tǒng)等大電流設(shè)備因供電整流不佳引起的電流脈動產(chǎn)生的基頻為50Hz/60Hz工頻及其倍頻,這些都是線譜。極低頻電場的強(qiáng)度雖然較小,但是其在海水中的衰減較慢,傳播距離較遠(yuǎn)。

艦船電場的抑制主要依靠兩個(gè)途徑來實(shí)現(xiàn): 1) 通過合理的艦船防腐系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使艦船的總電場降至最低; 2) 采用電磁保護(hù)工藝和研制電場防護(hù)系統(tǒng),來盡量消除已形成的艦船電場。

2.6 其他隱身技術(shù)

除了前述隱身技術(shù)外,還有一些隱身技術(shù)的研究也值得繼續(xù)深入下去,如艦船的水壓場隱身、尾流場隱身、光隱身等等。

3 國外艦船隱身技術(shù)發(fā)展動向[2,5,8～10]

隨著高新科技的發(fā)展以及世界軍事形勢和作戰(zhàn)需求的變化,艦船隱身技術(shù)的內(nèi)涵和外延已經(jīng)大為擴(kuò)大,西方發(fā)達(dá)國家在探索新型隱身技術(shù)、隱身材料,開展一體化隱身技術(shù)研究等方面,不斷地加大人、財(cái)、物力的投入,推陳出新,取得了許多令人矚目的成績。

1) 美國

美國海軍的“阿利伯克”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦是世界上第一艘裝備“宙斯盾”系統(tǒng)的驅(qū)逐艦,除了強(qiáng)大的作戰(zhàn)能力之外,也是美國海軍按隱身性要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的第一艘驅(qū)逐艦,與以往艦船相比,該艦外觀明顯簡潔,具有典型的雷達(dá)隱身效果?！鞍⒗恕奔夠?qū)逐艦為了追求雷達(dá)隱身效果,它明顯地壓低了上層建筑的高度,降低了外舷上端至水線的高度,使艦船的外形變低,與“斯普魯恩斯”、“基德”和“提康德羅加”級艦相比,上層建筑的總長度也有所減小。其舷側(cè)設(shè)計(jì)為傾斜式,避免與水面相互垂直,使反射波向其它方向反射,減少回波;艦體和上層建筑避免形成垂直面,上層建筑的側(cè)壁都傾斜一定的角度,使來自對方的雷達(dá)波形成散射,上層建筑四周相鄰連接處采用圓弧過渡,防止產(chǎn)生回波的尖角繞射,并對外露設(shè)施涂覆吸波材料,同時(shí)盡量在上層建筑和水上部分艦體噴涂專用的雷達(dá)波吸收材料。

另外,洛克希德公司建造了“海影”號隱身試驗(yàn)艦,該艦為小水線面雙體船型?！昂Ｓ啊碧柕耐庑谓Y(jié)構(gòu)都是由平面構(gòu)成,舷側(cè)為傾斜角度較大的平面。從縱向剖面圖上看,上部為狹窄的梯形,艦首、尾部由兩個(gè)“V”字形平面構(gòu)成,從正面看,該艦的整體形狀正好是等腰三角形,舷側(cè)傾斜角度正好是45°,而且,舷側(cè)角度一直延伸到水下的艦體。從“海影”號的外形看,只有雷達(dá)波垂直照射到舷側(cè)時(shí),才會強(qiáng)列地反射回發(fā)射源,其他角度入射的電波被反射到其它方向。在吸收利用了“海影”號的技術(shù)成果后,DDG1000型驅(qū)逐艦將軍艦的隱身能力提升到前所未有的高度。

2) 瑞典

2010年,瑞典兩艘“維斯比”級隱身輕護(hù)艦“赫爾辛堡”號(HMSHelsingborg)和“海訥桑德”號(HMS H?rn?sand)入列。“維斯比”級輕護(hù)艦采用碳纖維材料,具備全隱身性能,很難被雷達(dá)或其它先進(jìn)探測技術(shù)所捕獲,從而提供了多種戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢。在需要執(zhí)行一些特殊國際性任務(wù)時(shí),也可退出隱身模式,暫時(shí)主動被雷達(dá)探測。

3) 俄羅斯

2013年,俄羅斯第四艘20380型輕護(hù)艦“斯托伊克”號入列,該型輕護(hù)艦可摧毀水面、水下、岸上和空中目標(biāo),并保護(hù)艦隊(duì)進(jìn)行搶灘登陸,艦船的隱形技術(shù)可降低艦體的雷達(dá)、聲、紅外、磁以及光信號。俄羅斯計(jì)劃共建造30艘該級隱身輕護(hù)艦,每艘排水量為2000t,最大航速為27節(jié),人員編制為100人,該級艦裝備的武器包括Kh-35或SS-N-25反艦巡航導(dǎo)彈口徑艦炮,各種防空與反潛系統(tǒng)以及一架卡-27反潛直升機(jī)。

4) 英國

2012年,英國國防部對外展示了26型隱身護(hù)衛(wèi)艦的最新設(shè)計(jì),該型艦排水量在5400t左右,艦長148m,具有以下主要特征:可發(fā)射多種類型武器的垂直導(dǎo)彈發(fā)射井;中口徑艦炮;可容納一架(灰背隼)或(野貓)直升機(jī)的機(jī)庫,為無人機(jī)、水面無人艇、無人潛航器以及小艇預(yù)留了靈活的任務(wù)空間;最先進(jìn)的艦載傳感器。

5) 印尼

2012年,PT Lindun公司(North Sea Boats)為印尼海軍建造的新型隱身快速導(dǎo)彈巡邏艇下水,該新型隱身快速導(dǎo)彈巡邏艇艇長63m,采用先進(jìn)的三體船身設(shè)計(jì)以改進(jìn)適航性和穩(wěn)定性,并且完全由碳纖維復(fù)合材料制成,采用了真空導(dǎo)入工藝和乙烯酯樹脂,用這些材料構(gòu)建船身結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了該艦的隱身性。艦載武器包括導(dǎo)彈和艦炮以及一艘11m長的高速硬殼充氣快艇,該艇被融合安放在上層建筑內(nèi),該艇較寬的艦體還使其可供直升機(jī)起降,這極大地?cái)U(kuò)展了該艇的巡邏范圍和能力。

總的說來,艦船隱身技術(shù)的發(fā)展趨勢可以歸納為以下幾個(gè)方面:

1) 隱身機(jī)理推陳出新,在傳統(tǒng)的外形、材料、結(jié)構(gòu)隱身等技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,探索新的隱身機(jī)理,主要包括集成上層建筑技術(shù)、仿生學(xué)隱身技術(shù)、等離子體隱身技術(shù)、微波傳播指示技術(shù)等。

2) 新的材料層出不窮,將朝著納米化、復(fù)合化和智能化的方向發(fā)展,對材料的固有特性也提出了“薄、寬、輕、強(qiáng)”的要求,單波段吸波材料在未來將不再具有實(shí)戰(zhàn)意義,未來吸波材料則應(yīng)滿足多頻譜隱身、環(huán)境自適應(yīng)、耐高溫、抗核輻射等更高要求。

3) 隱身方法不斷融合,朝著綜合化、一體化隱身技術(shù)發(fā)展。單一的隱身技術(shù)已經(jīng)無法達(dá)到理想的隱身效果,不僅要綜合運(yùn)用雷達(dá)、紅外、聲、電場等隱身技術(shù),而且每項(xiàng)技術(shù)還要采取多種措施來實(shí)現(xiàn),因此在設(shè)計(jì)艦船隱身性能時(shí),要從艦船總體的角度去設(shè)計(jì)和考慮,并且權(quán)衡隱身性能和其他性能之間的協(xié)調(diào)性。

4 艦船隱身的措施和方法[1,8]

我國對艦船隱身及相關(guān)技術(shù)的研究起步較晚,但是也已經(jīng)取得一定的成果,如艦船的外形隱身設(shè)計(jì)、紅外抑制系統(tǒng)的研發(fā)以及艦船的磁性處理等等。

4.1 雷達(dá)隱身

1) 加大研究集成上層建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的力度,使隱身設(shè)計(jì)與上層建筑設(shè)計(jì)得到有機(jī)統(tǒng)一。如盡量減小上層建筑的體積和高度;水上部分盡量減少角反射體,兩垂直結(jié)合面采用圓角形式;上層建筑兩側(cè)圍壁內(nèi)傾與甲板垂直面傾斜成一定角度,而首部壁與主甲板也傾斜成一定角度,使與兩側(cè)壁形成半球面形等。

2) 在不影響總體性能、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的前提下,盡量采用非金屬材料。

3) 盡量減少在露天區(qū)域安裝金屬設(shè)施,除必要的通風(fēng)口、通氣口外,其它金屬物體不在露天甲板設(shè)置,或?qū)β短彀惭b的設(shè)施采取加遮擋形體。

4) 在不影響總體性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下,上層建筑的圍壁可采用波浪形的金屬板,這樣有利于改變雷達(dá)波反射方向。

5) 采用新型雷達(dá)吸波材料,如納米材料、多晶鐵纖維、導(dǎo)電高聚物、手征性及多頻譜隱身和智能隱身等材料。

4.2 聲隱身

1) 設(shè)計(jì)優(yōu)良的艦型,以降低艦首的拍擊噪聲,艦尾采取適當(dāng)阻尼措施,抑制艦尾振動產(chǎn)生的聲輻射。

2) 在艦體及其內(nèi)部涂覆減震降噪的材料,在機(jī)艙及四周艙壁頂板上粘貼吸聲材料,在機(jī)艙和舵機(jī)艙等機(jī)器場所、導(dǎo)流罩、機(jī)艙和螺旋槳附近的結(jié)構(gòu),必要的艙壁和地板涂敷非金屬尼龍材料、阻尼材料等,在聲吶基陣平臺周圍粘貼吸聲橡膠尖劈,在舷外的吸入和排出孔的區(qū)域處可使用吸聲材料或復(fù)合材料,在艉軸架、導(dǎo)流罩上涂敷特殊涂料以消除空化氣泡現(xiàn)象來降低噪聲,也可在導(dǎo)流罩或船體外板上敷設(shè)橡膠或防污油漆涂料使水動力噪聲減到最小,在管路管壁周圍包覆阻尼也可在管路支柱、構(gòu)架等中空結(jié)構(gòu)內(nèi)使用顆粒型阻尼填料,在透聲窗表面涂敷透聲阻尼涂料或采用透聲高阻尼的材料以吸收和減弱這些部位產(chǎn)生的混響聲和結(jié)構(gòu)噪聲,在艦船上住艙、集控室、作戰(zhàn)指揮中心聲吶室、導(dǎo)航室、會議室等艙室的地板、圍艙壁的輕型內(nèi)襯、綜合內(nèi)襯,可選具有一定阻尼減振性能的非金屬材料,也可選用多層復(fù)合材料。

3) 研究采用低噪音的設(shè)備,低噪聲設(shè)備主要包括舵的降噪設(shè)計(jì),因?yàn)樘岣叨嫘?減少舵面積,增大舵與螺旋槳之間距離,減少附體阻力,改善伴流,可使螺旋槳噪聲降低,以及艦船機(jī)械設(shè)備減振降噪,可設(shè)計(jì)具有減振降噪功能的基座,如減振浮筏設(shè)計(jì)或在設(shè)備基座的面板和腹板上采用約束阻尼結(jié)構(gòu)等。

4) 對艦船主要噪聲源的機(jī)械設(shè)備采取減振降噪設(shè)計(jì),如采用雙層隔振裝置、減震浮筏、隔聲罩等。

4.3 紅外隱身

1) 在船體表面涂敷降低紅外輻射的絕熱涂料,減弱對太陽能的吸收和輻射,降低船體表面的溫度。

2) 通過隔熱層降低艦船在某一方向的紅外輻射強(qiáng)度。如在機(jī)艙、舵機(jī)艙處的艙內(nèi)結(jié)構(gòu)的發(fā)熱部位(艙壁、天花板和地板)、煙囪內(nèi)壁吸排氣管道外表面粘貼由泡沫塑料或鍍金屬塑料膜等隔熱材料組成的絕緣隔熱層;還可以在隔熱層的表面涂覆不同的涂料,以同時(shí)達(dá)到其他波段的隱身效果。

3) 采用吸波和絕熱材料或利用涂料降低船體涂層的紅外發(fā)射率,可減少艦船表面對外輻射和反射。但目前只有低發(fā)射率的熱紅外隱身涂料,涂裝技術(shù)水平已達(dá)到實(shí)用階段,且收到了較好的隱身效果。因而,一般常在機(jī)艙等機(jī)器處所的船體板上涂敷紅外隱身涂料,減少紅外輻射。

4) 在船體上廣泛選取復(fù)合材料,其隱身功能由紅外低發(fā)射率、高漫反射率、低比重的鋁粉作填料及低發(fā)射率的鈦酸丁酯為粘接劑的復(fù)合涂層提供。

5) 對廚房煙囪以及主機(jī)排氣煙囪可采用噴淋降低排氣口的溫度,或采用紅外濾波等方法來控制其紅外輻射量。

4.4 電場隱身

1) 對于因采用防腐系統(tǒng)而產(chǎn)生的艦船電場,主要是通過設(shè)計(jì)最佳的艦船防腐系統(tǒng),在保證艦船防腐能力最強(qiáng)的前提下,使得艦船的總電場降至最低。對于艦船防腐系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要可利用邊界元和有限元方法來編制軟件,通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì),從而對艦船的電場及其防腐能力作出預(yù)測和評估。

2) 對于軸頻電場,需用電場防護(hù)系統(tǒng)來對其進(jìn)行抑制?？刹捎弥鳌⒈粍虞S接地系統(tǒng)來減小艦船的極低頻電場。

3) 研究艦船電場補(bǔ)償系統(tǒng),通過人為產(chǎn)生一個(gè)反向電場來補(bǔ)償?shù)窒菪龢c船體之間的電解偶產(chǎn)生的電場,并對螺旋槳和船體的水下部分進(jìn)行防腐保護(hù)。

4) 對于船體內(nèi)的電力系統(tǒng)要盡量保證其接地良好并加以屏蔽,減小因其產(chǎn)生的電場,同時(shí)采用高性能的濾波器消除外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)(ICCP)中電源濾波不良產(chǎn)生的極低頻電場。

5) 根據(jù)艦船電場和極低頻電磁場的產(chǎn)生機(jī)理,采用電保護(hù)和電磁保護(hù)工藝,切斷艦上不同種類金屬之間的內(nèi)部和外部的電連接,使得電場形成所需的閉合回路不能形成,從而達(dá)到減小電場的目的。主要的結(jié)構(gòu)工藝有:切斷螺旋槳和艉軸襯套同艉軸以及艉軸同中間軸的電連接;在螺旋槳和艉軸架之間使用有電介質(zhì)制成的屏蔽和護(hù)罩;讓船底—舷側(cè)附件和海水系統(tǒng)管路的法蘭接頭同船殼板實(shí)現(xiàn)電絕緣等。

5 結(jié)語

信息化戰(zhàn)爭條件下,艦船的隱身性能顯得越來越重要,設(shè)計(jì)和建造隱身艦船已經(jīng)成為一種發(fā)展方向。本文結(jié)合現(xiàn)代艦船隱身技術(shù)的研究現(xiàn)狀,論述了主流隱身技術(shù)的性能、特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法,分析了艦船隱身技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢,并從艦船總體設(shè)計(jì)的角度對多種隱身技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探討,為我國發(fā)展艦船隱身技術(shù)的研究提出了一些參考性建議。

[1] 邵開文,馬云義.艦船技術(shù)與設(shè)計(jì)概論[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005:719-765.

[2] 張維俊.艦船隱身技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].造船技術(shù),2012(1):1-3.

[3] 龔沈光.艦船電場特性初步分析[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2008,20(2):1-4.

[4] 劉尚富,甘懷錦.雷達(dá)隱身與反隱身技術(shù)淺析[J].艦船電子工程,2010,30(9):28-30.

[5] 黎南.國外艦船隱身技術(shù)的發(fā)展動向與分析[J].艦船電子工程,2013,33(4):15-17.

[6] 趙曉楠,王榮成,劉輝元.信息戰(zhàn)條件下的艦船隱身技術(shù)[J].艦船電子工程,2007,27(5):23-26.

[7] 林惠祖.艦船隱身技術(shù)及艦船等離子體隱身技術(shù)淺談[J].船艇,2006(8):23-25.

[8] 趙培聰.2010年隱身與反隱身技術(shù)發(fā)展情況[J].現(xiàn)代雷達(dá),2011,33(4):9-12.

[9] 徐杰.艦船隱身技術(shù)[J].艦船電子工程,2010,30(6):6-8.

[10] 鐘玉湘,許世華.艦船裝置的隱身技術(shù)[J].中國艦船研究,2006(4):76-80.

[11] 莊飚,姜智鵬.國外艦船磁隱身防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展展望[J].裝備技術(shù),2011:66-70.

[12] 劉洋,林一楠.激光與紅外隱身技術(shù)的發(fā)展[J].艦船電子工程,2011,31(6):19-23.

Research on the Methods of Warship Stealthy Technology

ZHU Wei GUO Hang

(Navy Representatives Office in HuDong-ZhongHua Shipbuilding Co. Ltd, Shanghai 200129)

With the warship stealth technology playing more and more important roles in information warfare, designing and building warships with strong stealth capability is becoming the main developing direction for the navy. This paper mainly analyzes the technique properties of several warship stealth technologies such as electric field stealth and plasma stealth firstly, then summarizes the latest research achievements and development trends of foreign warship stealth technology. Finally, this paper investigates some approaches and methods of achieving “invisibility” of radar stealth, infrared stealth, acoustic stealth and electric field stealth and so on.

warship stealth, information warfare, electric field stealth, plasma stealth, overall design of warship

2014年6月6日,

2014年7月25日

朱煒,男,博士,工程師,研究方向:機(jī)電一體化。郭航,男,碩士,助理工程師,研究方向:機(jī)電一體化。

U674

10.3969/j.issn1672-9730.2014.12.006