深度解析美空军B2幽灵如何隐身

在战争中，进攻与防守是一对矛盾，目的是保护自己和消灭敌人。要达到这个目的，战略的隐蔽性和战术的突然性就非常重要，这是各国争相发展隐形战机的原因。隐形战机降低了自己遭受攻击的可能性，同时提高了对于敌对目标打击的突然性，可以改变双方攻守平衡。那么，究竟什么是隐形飞机？飞机隐形的原理是什么？在技术上飞机隐身为何困难？今天，以美国的B2幽灵战略轰炸机为例，给大家介绍隐形飞机的发展历史和技术革新。 

隐身，在军事上并非一个新概念。比如说，士兵的迷彩服就是为了降低被对方发现的几率。在水下航行的潜艇，跟水面舰艇相比，最大的优势就是不容易被发现。但是，飞机要做到不被对方发现就非常困难，因为空中的背景简单很少有信号杂音，高空飞行的目标使得雷达侦测距离可以达到几百公里甚至更远。自从二战期间战略轰炸成为重要军事手段以后，如何提高空战的隐蔽性，减少轰炸机和飞行员损失，就一直是各国空军研究的重点。比如说，跟美国战略空军采用大编队高空轰炸形成鲜明对比的是，英国皇家空军主要采取夜间轰炸，使用灵活的小型飞机，并且用木材代替部分铝合金做制造材料。这可以说就是隐形轰炸机的雏形。英国空军的蚊式轰炸机遭受的战斗损失远低于美国空军的B17。冷战期间，美国空军为了达到突防苏联的需要，设计了多款高空飞行的飞机，包括U2，B52等。但是，防空导弹的出现，使得高空飞行不在成为安全走廊。为了减少损失，美国转而改变思路，发展具有低空突防能力的战略轰炸机，比如B1枪骑兵。由于地球曲面限制和背景噪音，一般雷达对于超低空目标的探测能力受到很大限制。

根据公开资料，现代隐身战机的关键技术原理不是来自美国，而是来自前苏联的一位物理学家。我们知道，各国对于飞机的侦测主要依赖雷达，而雷达工作的原理就是光波的反射：光波的反射角等于入射角。雷达实际就是一个无线电信号发射和接受装置。根据光波的反射原理，当雷达发射的无线电信号遇到直角平面时，就会被反射回到发射信号的雷达站，而当信号遇到非直角平面时，信号就会被折射到其他地方；如果雷达发射出去的信号自己无法接受到，雷达就无法探测到目标。因此，如果被侦测目标，比如说飞机，呈现一个圆球状，那么任何方向发射的雷达信号都可以被反射到雷达接收天线，具有最大可侦测性；如果被探测目标是一个平面，那么在跟雷达信号成直角的方向具有最大反射。而任何其他角度都无法被侦测到。但是，遗憾的是，空气动力学导致飞机的外形无法作成平面。而几乎都是接近球状，很容易被所有方向的雷达侦测到。要做到隐身，飞机外形的设计就要做成连续的微小平面。这样，任何方向发射的雷达信号被折射回到侦测雷达，显示的都是非常微小的目标，那个正好跟雷达信号成九十度直角的平面。也就是说，雷达接收到的反射信号非常弱小，只相当于飞机的一个微小部分，而不是飞机自己。这就是飞机隐身的基本原理。

苏联当局当时没有意识到这个研究论文的重要性，所以不但允许文章公开发表在学术期刊上，也从没有想过将这个设想变成现实。或许，苏联当时并没有这个能力，因为要把这个设想变为现实，需要强大的计算和加工制造能力。这也是虽然现在隐身飞机设计原理不再是秘密，但是有能力制造隐身飞机的国家很少的原因。美国的研究人员受到苏联科学家的启发，设计出来一款应用程序Eco1，使得利用计算机辅助设计隐身飞机成为现实。但是，由于当时计算能力和计算速度的限制，实现完全隐身并不容易，只能做到部分隐身，这就是美国F117夜鹰战斗轰炸机。相信很多人对于F117的外形印象会非常深刻，但是当初可能并不了解一架飞机为什么做的那么难看。F117有很多平面设计，飞行性能并不好。但是，F117的隐身性能却在实战中得到了验证。海湾战争中，F117总共执行了1271次作战任务，经常担负第一波轰炸任务，摧毁伊拉克的防空指挥，防空雷达和地面通讯。当时，巴格达号称具有最完善的防空系统，但是F117在执行任务中从来没有被对方发现和攻击。F117证明了隐身能力在现代空战中的重要作用。

B2幽灵，可以说属于真正意义上的第一代隐身战略轰炸机，其中的一些关键技术环节目前还属于军事机密。从我们上面的讨论你应该已经意识到，所谓隐身只是一个通俗说法。隐身飞机并非是真的隐身看不见，而是具有低可侦测性（Low Observable）。那么，对于飞机的侦测有哪些手段？除了雷达无线电信号之外，飞机的外形，声音，电磁信号，红外辐射，都可以被不同接收器感受到。要做到真正隐身，飞机就需要减少所有这些可以被侦测信号。所以，现代隐身飞机的设计对于技术和制造工业的要求是一般人难以想象的复杂。比如说，B2幽灵，每一架造价高达几十亿，就是因为采用了大量的新技术新材料以降低飞机电磁，红外，声波和视觉可侦测性。 6park.com 在降低雷达可侦测性上，B2不仅依靠先进计算技术大大降低了自身雷达反射截面，也使用了雷达吸收涂层和雷达吸收结构。雷达吸收材料RAM可以将雷达发射的电信号转变为热能，减少反射波的强度；B2雷达吸收涂层后面有一些蜂窝状结构，这种结构的设计使得雷达信号进入以后被多次衰变；B2发动机不在机尾位置，而是在机身前部，这样，机体本身成为消音器，大大减少了飞机声波的可侦测性；一般喷气飞机发动机都会排出高热气体，这种高热尾流是红外跟踪和红外制导的关键。B2发动机尾气不直接排放，而是经过一个冷却过程。这个技术原来是应用于美国航天飞机。所有这些设计和技术的共同目的都是为了降低可侦测性。

B2幽灵的外形跟之前的传统轰炸机完全不同，没有明显的机身和机翼分界，整个飞机就像是一个展开的飞翼，同时消除了机尾。这种外形设计有两个优点，一个是提高了飞升能力，一个是大大改善了可侦测性。那么，为什么其他飞机很难做成这种三角翼外形？B2外形设计极大改善了可侦测性，但是牺牲了空气动力学。B2做成这样还可以飞，依靠的是先进航控系统。B2的航控系统可以感受飞行姿态，根据飞行需要，外部气候条件和飞行员操控，将所有信息被反馈到中央控制计算机，中央计算机根据根据需要对飞行状态进行调整。根据B2飞行员介绍，如果没有这个航控系统，人工驾驶B2非常困难。很多时候，人们忽略了计算技术和软件编程能力和设计制造是一个整体。所以说，美国限制高端芯片出口中国，并不只是为了华为5G那么简单。

那么，有了这些先进技术，B2幽灵就无法被发现了吗？不是的。记住，我们谈的实际上是低可侦测性，而不是通常所说的隐身。低可侦测性和侦测能力的关系就是一对矛盾的两个方面。B2的低可侦测性使得自己被发现的可能性大大降低。但是，B2执行任务是否可以被侦测到还跟两个因素有关：雷达侦测能力和距离。B2越接近侦测雷达位置，被发现的可能性就更大。所以，并非是有了B2的低可侦测性就可以高枕无忧。实际上，B2每一次飞行任务都需要精确计划，在对方的监控网络中寻找弱点。美军新发展的精确联合打击弹药JDAM，或者智能炸弹，就是为此设计的。JDAM具有自动控制系统，具有GPS和自身雷达制导能力，而且挂架上每一枚炸弹的电脑与B2轰炸机主电脑链接，主电脑根据飞行位置和气候条件，以及目标的移动，不断自动重新编程轰炸控制程序。在接近目标8英里之内，也就是13公里范围内，B2就可以释放炸弹开始脱离返航，不需要瞄准，不需要到达目标上空，而炸弹自动滑行执行任务。在炸弹接近目标过程中，B2中央处理器可以调整或者取消轰炸。

可以看出，B2战略轰炸机的隐身性能不是一个简单外形设计那么简单，而是一个系统工程。包括了空气动力学，材料，航电系统，人工智能等多项先进技术的集成。B2的研发耗费如此之长花费如此巨大，是因为这个项目不仅仅是制造一个新飞机那么简单，其中涉及的技术涵盖很多尖端工业领域。这些技术的积累可能在很多领域都有巨大潜在价值。比如说，新一代超音速民航客机即将投入应用，而这些超音速客机已经彻底解决了之前困扰超音速飞行的声爆和高噪音问题，这就是军用技术发展被应用到民用商业航空。

美国空军已经决定在未来十年内淘汰B2幽灵，取而代之的是B21突击者战略轰炸机。B21属于保密项目，采用了哪些先进技术目前尚不清楚。但是，可以肯定的是，由于计算能力和人工智能的发展，B21将具有更优秀的低可侦测性和飞行控制能力，而中国也在加速研制第一款国产隐身战略轰炸机H20。也许，航空航天领域是未来二十年中美两国争霸的重点，也是最有希望取得突破性技术进步的领域。