揭开隐形飞机的秘密

揭开隐形飞机的秘密

隐身技术是当前举世瞩目的重大军事技术之一，已经在现代战争中显示出巨大的威力。1989年美国入侵巴拿马，两架F－117型隐形战斗机躲过巴拿马雷达的警戒，突袭驻扎在巴拿马附近的巴拿马国防军，迅速解除了巴方政府抵抗武装，从而使这次入侵在极短的时间内大获全胜，实现了美国的政治目的。1991年春，海湾战争一爆发，美国又故伎重演，使用一架F－117A型隐形战斗机开路，避开伊拉克雷达的警戒，顺利飞达伊拉克首都巴格达，向伊拉克的指挥中心——巴格达通信大楼投去一枚900千克重的激光制导炸弹，一举炸毁通信大楼，赢得了战争的主动权。据统计，美国的这种隐形飞机在整个海湾战争期间共执行了1270多架次的空袭任务，先后攻击了包括伊拉克总统府、空军司令部在内的主要目标，均未被敌方防空雷达所发现，做到无一损伤。这就是现代隐身技术在现代化战争中发挥的威力。

人们不禁要问，发明于第一次世界大战期间，又战功卓著的雷达，为什么在F－117隐形战斗机面前无能为力呢？回答这个问题要从雷达探测目标的原理及用于隐身的具有特殊功能的磁性材料两方面说起。

微波是一种频率极高的电磁波，其频率范围大约在300兆赫到300千兆赫之间，又称为超高频，雷达就是采用微波来探测目标的。由于微波的波长比地球上一般宏观物体，如建筑物、船舰、飞机、导弹、云雨团等的线度更短，因此当微波束照射到这些物体上时，将产生显著的反射。其传播特性与几何光学相似，即具有所谓“似光性”和直线传播的特点。因此可以设计出体积小、方向性尖锐的天线系统，实现由地面到大气层或宇宙各种物体所反射的微弱信号的接收，从而探测物体的距离与方位。

磁学与力学和天文学一样是最老的学科之一，它经历了源远流长几千年的发展历程。磁向人们显示了极为广阔的应用天地。从某种意义上来说，磁的重要性丝毫不比电逊色。如果一旦没有磁，或者说所有物质丧失磁性的话，那么将会引起整个工程技术的大危机：发电厂将发不了电、电动机会停止、电话和一切现代通讯设施陷于瘫痪、电视机上映不出图像、收音机会寂静无声……甚至宇宙的秩序也会引起变更。在当今高科技条件下，古老的磁学园地正在不断地绽开新的花朵。无论是传统的学科，还是新兴的技术，都竞相与磁结合而焕发出新的生命力。具有特殊功能的磁性材料——微波吸收材料是磁学园地中独树一帜的牡丹。微波吸收材料在微波频率下工作时具有低损耗和强旋磁特性而成为功能卓著的旋磁材料，它在微波频率下呈现出显著的旋磁现象。例如，可使通过它的电磁波的偏振面发生旋转（法拉第效应），或使入射电磁波分解成传播速度不同且又互相垂直的线偏振波（双折射效应），或造成电磁波被材料强烈吸收（铁磁共振）等。微波吸收材料主要就是利用电磁波在材料中传播时，通过有关的电损耗、介电损耗或磁损耗等，将其转换成热能而产生吸收作用的。目前应用最多，同时也很有发展潜力的新型吸波材料是磁介质型的。它是将羰基铁粉和尖晶石、磁铅石或石榴石等各种铁氧体粉末和氧化橡胶、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、酚醛树脂等混合做成涂覆型微波吸收材料。

现在我们再回到美国F－117战斗机为什么能隐身的问题上。在隐身材料中，微波吸收材料占有十分重要的地位。现代雷达探测敌方飞机、军舰、坦克等军事目标时，是通过发射强脉冲信号（微波），然后接收从军事目标反射回来的信号，再使用计算机处理信息后实现的。如果在有关军事目标（例如F－117战斗机）表面涂覆微波吸收材料，将投射来的信号大量吸收掉，使反射回去的信号变得十分微弱，则雷达就不容易发现这一目标。通常，我们可用雷达有效反射面积来反映军事目标被雷达探测到的难易程度。雷达有效反射面积越大，则军事目标越容易被雷达发现。如果在轰炸机或战斗机表面涂覆微波吸收材料，就可使雷达有效反射面积大大减小。例如，美国早先的B－52型轰炸机，因表面未涂覆微波吸收材料，其雷达有效反射面积为100平方米，而涂覆微波吸收材料的B－2型隐形轰炸机的雷达有效反射面积只有0.3平方米左右。这就是说，如果雷达对B－52型轰炸机的发现距离为100千米的话，则同一雷达对B－2型轰炸机的发现距离将缩短为0.3千米，这样就使雷达的作用和威力大大降低，从而为轰炸机重创敌方、保护自己提供了有力保证。这就是隐形战斗机屡建奇功的原因。

但是，微波吸收材料的功能还远未达到完美的程度，它还不能100%地吸收微波，正因为如此，1999年美国野蛮轰炸南联盟时，一架F－117型隐形战斗机被击落在地。所以新型复合微波材料的研制是21世纪科学家研究的热点。