舰艇—隐身设计

Question

目前舰艇的隐身技术发展如何？是引用的什么原理？

Answer 1

盾与矛的发展是相互的，而舰艇的隐身技术就是根据雷达的性质发展的。

Answer 2

主要是降低噪音，现在多为改良发动机和铺设消音瓦。

Answer 3

从新型水面舰艇盾外形隐身技术来源:《现代军事》2009年2期 作者: 　　随着先进电子技术、精确制导技术的迅猛发展以及远程攻击武器的出现，现代作战平台对水面舰艇的探测、跟踪、攻击能力越来越强，水面舰艇的生存环境日益恶劣。水面舰艇隐身技术的出现和应用，成为提高水面舰艇生存能力的重要手段。所谓隐身技术，就是“减少目标特征信号”的技术。舰艇隐身主要包括雷达(即雷达波)隐身、声隐身、红外隐身、磁场隐身、水压场隐身、尾流场隐身等，本文将主要介绍目前盛行的水面舰艇外形隐身。 　　 　　雷达隐身原理 　　 　　雷达隐身，即通过对自身进行特定设计，将敌方发射的雷达波减少或改变方向，从而大大减少敌方雷达接收到的回波。 　　一般来说，雷达探测距离与目标有效反射面积的4次方成正比，如果反射面积缩小至原来的1／2，则探测距离将减小为原来的84％；如果反射面积缩小至原来的1／100，则探测距离将减小为原来的32％。显然，降低舰艇的雷达反射面积，对于减小敌方雷达的探测距离是非常有效的。 　　目前，舰艇雷达隐身主要包括三种样式，即外形隐身、采用雷达吸波材料和实施电子对抗。其中，外形隐身是指通过对舰艇外形进行设计，从而减小雷达散射截面积，这是雷达隐身的主要措施；采用雷达吸波材料是指通过在舰艇外部某些大面积散射雷达波的部位上，采用雷达吸波材料来吸收雷达波，从而减少雷达波的散射，实施电子对抗是指通过采用无源电子干扰和有源电子干扰两种方式来改变舰艇雷达特征，从而达到欺骗敌方探测系统和武器制导系统的目的。 　　 　　外形隐身的应用 　　 　　随着雷达隐身技术的发展，越来越多的水面作战舰艇采用了外形隐身，舰艇外形已经成为衡量现代水面舰艇先进性的重要标志。例如，瑞典的“维斯比”级导弹艇、法国的“拉斐特”级护卫舰、美国正在建造的DDG1000驱逐舰等都是具有一定甚至完全隐身能力的现代水面舰艇。总体来看，舰艇外形隐身主要包括船体隐身、电子设备隐身和武器系统隐身。 　　 　　船体隐身 　　 　　传统水面舰艇较少考虑隐身设计，侧舷和上层建筑均基本垂直，甲板设备众多，使得散射的雷达波较大。现代水面舰艇则主要通过多棱面外形和融合外形技术来降低有效的雷达散射截面积，使舰体各个部位均由不规则的倾斜多面体组成，各个相交面做成圆弧状，从而在很大程度上降低了雷达的信号特征，实现了隐身目的。 　　法国“拉斐特”级护卫舰在船体隐身设计方面非常出色，主要包括以下措施一是舷墙和上层建筑侧壁内倾10度，干舷部外倾20度，而同期的英国23型护卫舰，美国DDG51驱逐舰等上层建筑的外壁倾斜度一般在7度左右，这使得“拉斐特”级的隐身效果非常突出。此外，“拉斐特”级消除了所有露天的两面角和三面角，以避免敌方雷达入射波反射回敌方雷达。二是取消了露天甲板的舷侧栏杆(直升机起降平台部分除外)，把锚泊设备起锚机、导缆器、带缆桩、缆索绞车等都布置于露天甲板下的主甲板上：主甲板周围由起隐身作用的内倾舷墙围闭，舷墙上开有作业孔，以便靠码头时进行抛系缆作业，航行中这些孔都用盖子盖住。三是上层建筑中部左、右舷侧壁各设一凹进去的区域，用于布置救生艇，海上补给装置，为了防止此处的救生艇和海上补给装置产生雷达反射面积，还专门设有钢丝网制的网帘，网帘与倾斜的上层建筑侧壁齐平，航行时将网帘放下。只要钢丝网的网孔尺寸小于雷达的波长，即可起到屏蔽作用，不让雷达波穿过，里面的设施就不会形成雷达反射面积。由于“拉斐特”级的雷达隐身效果颇佳，在服役初期竟发生过舰载直升机返航时无法用机载雷达发现母舰的事例。 　　美国正在建造的DDG1000驱逐舰更是一型值得关注的隐身舰艇。为了实现船体隐身，美国海军对船型进行了重大改造，形成了一种全新的隐身船型——穿浪单体内倾船型。DDG1000隐身设计考虑的威胁主要是敌方水面舰艇雷达和掠海飞行反舰导弹的末制导雷达，因此这种船型彻底抛弃了传统的船体外飘式构型，不再采取内倾和外倾交替的设计，而是采取干舷和上层建筑内倾设计，以将敌方水面舰艇或掠海飞行反舰导弹的照射雷达波反射到空中，偏离原来的发射源。这主要是因为美国海军具有足够的空中优势。由于采用穿浪单体内倾船型，DDG1000甲板面积有所减少，因此其导弹垂直发射系统不再在纵中线两侧布置，转而在船体周边布置，这样既适应了内倾构型对容积的限制，又增强了舰艇的纵向强度，所形成双层壳体结构还改善了抗毁性能。配合艏柱内倾，DDG1000驱逐舰还采用了构型新颖的扁长球鼻艏，更有利于降低兴波阻力。通过试验，美国海军认为DDG1000采用这种船型可“大幅”降低雷达散射截面积。 　　 　　电子设备隐身 　　 　　传统水面舰艇雷达型号众多，舰桥上堆满各种型号的雷达，各种天线林立，这些电子设备都可能成为较强的反射源。随着多功能相控阵雷达的出现，舰载雷达的数量有所减少，但它们仍然是阻碍隐身效果的重要因素。因此，对电子设备进行隐身，是实现舰艇雷达隐身的一个重要方面。 　　瑞典“维斯比”级导弹艇就对电子设备采用了一定的隐身措施，其对海、对空搜索雷达可折叠放入舰桥顶部，其他主要电子探测装备的天线则安装在舰桥顶部的塔状封罩式桅杆内。值得一提的是，“维斯比”级在探测系统的使用过程中也充分考虑了隐身要求，即最大程度采用低功率操作方式代替高能量的脉波，使敌方不容易接收到本舰雷达信号。不过，“维斯比”级的桅杆和部分天线没有采取隐身技术措施。下一步准备把这部分天线封装在一个具有隐身性能的圆锥形整流罩内，进而实现全艇的隐身。 　　美国在水面舰艇电子设备的隐身方面颇有独到之处。“圣安东尼奥”号两栖船坞登陆舰(LPD-17)就是明显的一例，该舰没有安装传统舰艇上常见的桅杆，而代之以两根上细下粗的类似八角柱的结构，即“封闭式桅杆／探测装置系统”(AEM／S)，它把舰载雷达天线和多个探测装置封闭在里面，不仅八角柱结构可以分散敌方发射的雷达波，而且AEM／S外表面采用了新型复合材料。这种外表面具有波段选择性穿透能力，一方面可使本舰发射的电磁波能穿过外表面向外发射，功率损失很小，另一方面又使敌方发射的电磁波被外表面反射偏转，以减小本舰的雷达反射面积，同时又能有效地保护电子装备。DDG1000更是将电子设备的隐身发挥到了极致。美国海军对DDG1000整个上层建筑进行了综合集成，使其整体外形给人一种浑然一体的感觉。DDG1000集成上层建筑由有源相控阵天线、复合封闭式结构组成，称为集成甲板室与孔径(IDHA)设计，该结构具有很好的电磁兼容性并且还大大降低了信号特征。IDHA项目旨在把综合的多功能桅杆与电扫阵列天线集成到一个全复合材料的舰艇上层建筑中，并具有很低的雷达与红外信号特征。 　　 　　武器系统隐身 　　 　　传统的水面舰艇对武器系统基本上不采取任何措施，无论是舰炮，还是导弹发射装置，都直接安装在露天甲板上，这些均成为较强的反射源。随着隐身技术的发展，舰炮的炮塔越来越小，而且由圆形外罩转变为多面体外罩；导弹发射装置周围开始加装倾斜的罩板，再后来开始采用垂直发射方式，并加有井盖，具备了极好的雷达隐身效果。瑞典“维斯比”级导弹艇和美国DDGl000驱逐舰均对武器系统进行了精心的设计。 　　“维斯比”级导弹艇舱面上除了一个锥形指挥台和一门隐身舰炮外，再没有布置任何外露的设施，整体上非常光洁、平整。舰载导弹，反潜武器及反水雷设备等其他武器系统均封闭于舰体内部，而且在舰体上预留的发射口上有遮盖装置，外面什么也看不到。例如，8联装的RBS-15MK2反舰导弹便置于舰桥下部两侧的艇体内。即使是艇首的57毫米MK3单管炮，也采用了较为全面的隐身外形设计，炮管可隐藏在有隐身效果的炮塔内，外观上没有炮的样子。炮塔前端的锐利三角锥体构形好像是从F-117隐身战斗机的首部切割下来后搁在甲板上的一样。这种构形设计有利增强炮塔和全艇的隐身性能。该炮是“博福斯”57毫米MK2的改进型。使用时，炮管可伸出。收藏时，炮身呈俯角状。炮塔的前部锐角保证了炮身的收容空间。 　　DDG1000驱逐舰也对武器系统进行了周密的隐身设计。其先进舰炮系统采用具备隐身性能的多角型炮塔，并在炮管外部加装隐身外罩，这样炮管在不发射时可隐藏在梯形的封闭结构内，射击时才伸出。与其他舰艇垂直发射系统不同，DDG1000将最新研制的Mk57垂直发射装置安装在舷侧两边，而不是船体中央。此外，为了保障全舰的隐身效果，DDG1000三联装鱼雷发射装置布置在舰体内部。 　　 　　影响分析 　　 　　水面舰艇隐身化，隐身舰艇大型化已经成为当前海军水面舰艇发展的重要趋势。一系列新型水面舰艇的建造和服役，标志着水面舰艇隐身技术取得了重大突破，舰艇外形隐身技术也进入了一个新的时代，必然会对海军的发展产生深远的影响。 　　 　　促进水面舰艇设计的多元化发展 　　隐身技术的发展推动了水面舰艇设计的发展，无论是对船型还是上层建筑都会带来深刻的变化。DDG1000为了获得良好的隐身效果，采用穿浪单体内倾船型，恢复了一个世纪以前铁甲舰上使用的内倾首，虽然这种船型在高速航行时舰艏会剧烈上浪(该舰首部平衡完全依赖电脑控制的水下平衡舵)，但美国海军依然采取了这种具有高度隐身效果的船型，由此可见美国海军对外形隐身的重视。穿浪单体内倾船型在DDG1000驱逐舰上的应用是现代水面舰艇首次在大型作战舰艇上应用隐身船型，无疑是一种革命性的首创，有可能会成为全隐身新船型的样本。 　　 　　推动舰艇电子信息技术的跨越发展 　　水面舰艇的隐身设计对舰载电子设备提出了更高的要求，尤其是对具有较强反射效果的天线。其中，隐身舰艇往往要求天线数量少，而且能够尽可能与上层建筑融为一体。这种要求看似简单，但却能促使舰载电子设备产生革命性的变化。它首先要求舰载雷达、通信和电子战设备尽可能地应用平板天线；其次，要求雷达，通信和电子战设备要尽可能共用天线孔径。目前，平板相控阵天线技术的发展已经比较成熟，可利用的成果较多：但对于前沿的天线孔径共享技术来说，很多国家正在研究。 　　 　　加速未来海战样式的进一步转变 　　隐身水面舰艇的出现，使得雷达探测更加困难。但是，根据隐身原理，水面舰艇雷达隐身不可能做到全方位隐身，如果在某～方向隐身，则其他某一方向势必会暴露更多的信号特征。因此，多基地、网络化和全方位探测是对付舰艇外形隐身的最佳手段。为了对付越来越多的隐身舰艇，多基地和空、天、面，潜的多军种联合探测方式日趋重要，未来的海战样式将加速向联合作战转变。

Answer 4

表面涂吸收雷达波的涂料为主要手段