歼20副总设计师嘲讽：等离子隐身？俄国自己都没用在苏57上

“用于飞行器，等离子体隐身研究中暴露有很多具体的技术问题，即使大部分问题再将来的研究中能够得到解决，但有些问题是解决不了的，有些还是致命的、方向性的问题。”                                                                                                                                           ——611所副总设计师桑建华

从90年代开始，俄罗斯面对B2、F22的威胁就一直在试图弯道超车，其学术界和工程界炒热了各种各样不靠谱的概念方案。今天依然被很多相信的等离子体隐身技术，就是那个时代的遗毒。

根据《中航首席专家丛书——飞行器隐身技术》一书，611在隐身技术的研究中，对于等离子体隐身技术给出了否定性的结论，并指出了5个问题。

由于桑总这本书是写给专业人员的，因此很多基本物理知识没有过多的描述，只是直接了当的指出了问题所在；如果没有对应的知识储备，要理解起来可能比较吃力。

笔者几年前写过相关的文章，基于等离子体的基本特性出发，分析了等离子体隐身技术根本不可行的原因；今天摘抄部分内容回来，并另作相关补充，作为对桑总观点的辅助性解释。

图：极光就是等离子体主动发射电磁辐射形成的自然现象

桑总原文：“（1）目前研究认识到的等离子发生器在重量、体积、功耗等方面的问题其实并不严重。真正严重的时，发生器在工作时的射频辐射干扰对飞机各个系统的影响是难以接受的，其辐射也容易为威胁方无源探测系统所截获。”

对桑总原文的辅助性解释：

等离子体并不神秘，地摊上的荧光灯也是靠等离子体在发光，事实上现在相当高比例的等离子隐身技术的试验，都是借助荧光灯作为核心的等离子体发生和维持设备运行的。

等离子体可以简单看成是被电离了的气体，传统的气体中分子都是不带电的中性粒子，比如O2，N2等等都是。而电离以后的气体，它里面绝大部分就成了带正电荷或者负电荷的离子。这种状态下粒子的电场势能很高，因此也相当不稳定。

图：等离子体在发光

由于带电粒子的高能量，等离子体自身会主动散发大量包括可见光在内的电磁辐射，形成强烈的电磁信号特征——自然界中的极光就是典型的例子。等离子体对电磁波的作用存在多面性，绝不仅仅是吸收。

所以在等离子隐身技术中，需要涉及到非常复杂的调频等处理，使得产生的等离子体在吸收目标特定波段频率的雷达波上的能力最大化，并尽可能抑制它的主动电磁辐射效应。这是等离子隐身实用化中，非常大、而且短期内无法完全解决的难题之一。

桑总原文：“（2）如果是热等离子体发生器，其热辐射被红外探测系统探测的可能性大幅度增加。”

对桑总原文的辅助性解释：

等离子体是电离出来的，而且处于高能状态——能量高到电子都被从原子和分子中被剥夺出去了。这意味着如果要用高离子浓度的离子云覆盖飞机较高比例部位的地方，则电离所需的功率，等离子体本身的温度，都将会非常的高，会形成强烈的红外辐射信号，

图：在生活中，肉眼可见、最常见的等离子体，就是火焰——特别是它的高温部分。

桑总原文：“（3）等离子体对飞行器结构和系统的腐蚀可能是必须解决的另一个问题，飞行器是要长期使用的。”

对桑总原文的辅助性解释：

等离子体由于自身的高能特性，会对接触到的物体形成破坏性的腐蚀作用：电离作用下，等离子体中会产生大量的活性基团，这些基团会与接触它们的物质产生各种化学反应，形成腐蚀作用。

当然这种特性并不一定都是坏事——现在你我使用的各种电子设备中，几乎没有任何一种能离得开集成电路；而现在集成电路的制造环节中，等离子蚀刻是绕不开的核心关键工艺。

但是在飞机上，腐蚀是导致电气设备故障、结构失效（往往带来解体等灾难性后果）的核心因素之一；飞机设计制造技术的相当部分核心内容，就在于千方百计的去隔绝、阻止和延缓腐蚀的发生。

桑总原文：“（4）现代的飞行器雷达并不是不发射电磁波就不工作，而是处于无源接收状态，在此状态下等离子体是无能为力的，更谈不上雷达（包括其他有辐射要求的天线）处于LPI工作状态了，这一点对热等离子体隐身的发展可能是致命的。”

对桑总原文的辅助性解释：

等离子体隐身，目前真正被认为有一定可行性的方向；是在飞机的结构内部，设置一些封闭式的腔体，然后使之充斥等离子体，形成局部性的吸波能力。在有限的体积下，吸收雷达波所需的离子浓度和数量可以很容易堆积出来。

图：雷达天线是战斗机前向的三大反射信号特征来源之一。图中为一种针对雷达天线的等离子体隐身方案。

但是这时另一个搞笑的问题就出现了——在天线舱充满等离子体以后，战机自己的雷达也就无法工作了。

实际上这个问题不仅限于战斗机雷达，其它被等离子体覆盖的任何射频设备天线都会被这个问题困扰。举个例子，飞船和航天飞机重返大气层时，和地面联系被严重干扰、乃至断绝的黑障现象；就是其四周空气高度电离，形成了等离子体包裹飞行器所引发的。

等离子隐身针对这个问题，目前提出的解决方案只有时间控制措施，也就是要用雷达的时候就得把等离子隐身功能给关了。而在新一代的雷达罩透波材料（选择性透波）面前，这种技术根本没有任何竞争能力“

在五代机的核心作战模式中，首先就是静默状态下保持远程探测、静默接近目标。

以F22为例，它通过ALR-94雷达告警接收机的长基线干涉测量技术，能通过接收和测算对方战斗机探测时发射的雷达波，在最大460公里的范围内探测目标；当距离减小到185公里左右时，它就可以对目标进行高精度的定位，并将定位信息提供给APG-77雷达。

在有了精确定位辅助以后，F22的APG-77雷达就可以用非常狭窄（2°x2°）的波束，在满足探测要求的前提下，用尽可能低的功率、将雷达波伪装成噪声信号，精确的对目标进行搜索和跟踪锁定。

这套综合电子战系统与雷达的被动/主动功能配合的使用设计，是F22隐身作战能力的核心关键所在。如果采用等离子体对F22进行天线隐身处理，F22的战场感知能力——尤其是静默状态下的感知能力就等于完全废掉了，战斗力折损掉九成都不止。

桑总原文：“还有一种被称之为冷等离子体发生器的，利用放射性同位素放射出的射线激发等离子体，其自身如何产生足够浓度的等离子体和射线防护的问题不在此讨论，但有一些研究者们都知道的秘密并未在研究报告中加以说明和强调；这些材料都是极其昂贵的，是政府严格控制的，是有剧毒的。”

对桑总原文的辅助性解释：

在自己的国土上造几百架高速、大范围移动、还有可能坠毁在人口密集地区的的放射性污染源，这是什么样的精神病行为......

此处引用桑总的论述作为结语：

“上面几点问题有些是无法解决的，有些是与飞行器隐身要求相矛盾的......否则，为什么等离子体隐身研究的始作俑者的T-50飞机好像还是主要采用外形修形技术和吸波材料技术？”

PS：桑总的陈述有一个地方是有瑕疵的：俄罗斯还没有那个资格，作为等离子体隐身研究的创始研究者。

该技术真正的提出和早期验证者都是美国，由通用的工程师在1956年提出、1964年申请专利；并在50-60年代中，尝试应用于黑鸟系列飞机的进气道和尾喷管隐身处理。

图：美国50年代的等离子体隐身技术专利 

图：黑鸟在燃料中添加了金属盐，诱发发动机的喷流电离、形成等离子体，试图遮挡后向的雷达波，避免它照射进发动机喷管，形成强反射效应

图：黑鸟试验使用该装置，在进气口前方电离空气，形成等离子体，遮蔽进气道

比如其中涉及进气道隐身的研究内容叫KEMPSTER计划，它的意图是在进气道前方以125千瓦的功率，每秒发射100次电子束，对空气进行电离。在进行了包括飞行测试的两个阶段试验后，这个技术路线方向在1966年被美国否决。

这实际上也是俄国等后发国家在吹嘘弯道超车时，始终要千方百计回避掩饰的一个关键：

美国这样的领先探索者，开创每一个新的技术领域并形成完整的体系，都是在极度缺乏指引的情况下，穷尽当时知识边界和想象力极限，无数次试错、无数次撞墙才能逐步摸索出正确的路径方向。

真要有那么好走的弯道，轮得到俄国这样的国家去捡漏吗？