反隐身技术和武器系统doc.docx

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反隐身技术和武器系统

反隐身技术和武器系统

1隐身技术和武器系统本身存在的问题

隐身技术改变了空战的方法，特别是隐身飞机与精确制导武器相结合大幅度提高了作战效能，改变了攻防战略平衡。

发展反隐身技术和武器系统已成为重要而紧迫的任务。

反隐身研究还是隐身技术发展的一种刺激和推动力量，也是检查、验证自己隐身武器性能的必不可少的手段。

尽管美国对发展各种反隐身技术和能力的效费比进行的研究表明，发展反隐身技术比发展隐身能力要困难100倍，但因担心其它国家使用隐身武器攻击美国的目标，所以仍然进行了反隐身研究。

隐身技术和武器系统本身存在问题，为反隐身提供了契机。

1.1隐身平台本身存在的问题

为了隐身，隐身平台需要在体积、重量、制造、维护等方面付出一定代价，雷达截面减缩量超过10dB时，这些代价会急剧升高，从而产生一些突出问题：

为了在平台内部携带弹药，体积会增大；使用隐身材料增加了隐身平台的重量；结果，头两代隐身飞机飞行速度低（0.8马赫），机动性和可靠性差，大过载转弯时，会失速；隐身平台所用材料种类繁多，而且要求达到前所未有的工艺水平，增加了制造难度；使用雷达波吸收材料需要额外的保障、试验和评估程序，造成维护难，B-2轰炸机每飞行小时至少需要50小时维护；费用高；易受天气、空气湿度影响。

1.2隐身技术和武器系统作战方面的局限性

隐身武器的局限性主要集中在以下几点：

A.现用或研制中的隐身飞机都以单站雷达为对抗目标。

现在的隐身飞机只能对单站雷达，很难在所有被照射的角度上都达到很小的雷达截面。

F-117A正前方迎头正负30度之内雷达截面平均值为0.02平方米，但从前半球45度至侧向，其雷达截面会增加25~100倍，从上方侦察时，更容易被发现。

B.难以在整个电磁及红外频谱都保持相同的低可观测性。

隐身武器目前只对厘米波雷达有效，某些米波防空雷达能引起飞机平尾或机翼边缘产生谐振，形成强烈的回波。

从超高频（UHF）起，波长越长，隐身效果越差。

俄罗斯研究得出的结论是，飞行器在厘米波段下的雷达截面为0.2~0.5平方米，在分米波段时为0.3~0.7平方米，在米波段时为0.5~1.0平方米。

C.隐身武器也"尺有所短"。

隐身飞机飞行速度慢，体积大，攻击高度低，防护性能差，一般预先确定飞行路线，这都给包括轻武器在内的各种火器提供了打击的良机。

D.需要外部为其提供数据，有可能被截获。

隐身武器总是尽可能地不发射雷达信号，需要外部为其发送数据。

这就为截获这些数据，发现隐身武器提供了可能。

E.隐身飞机在投弹时打开弹舱，破坏了原有的隐身性能。

隐身飞机需要打开弹舱门投弹，其雷达截面突然增大，容易暴露自己。

另外，隐身飞机为了投掷激光制导炸弹，需要使用激光指示目标，也可能暴露自己。

在海湾战争中，部署在沙特的法制"猎鹰"雷达曾多次发现20千米以外飞行高度为2000~3000米、飞行速度为900~1000千米/小时的F-117A；英国一艘导弹驱逐舰上的L波段T-1022型双向对空搜索雷达在80~100千米范围内也发现过F-117A。

2探测隐身目标的技术和系统

隐身平台最主要的特点是难以被发现和跟踪，反隐身首先必须解决能够发现和跟踪隐身目标的问题。

反隐身探测大致可分为常规的探测方法和非常规的探测方法。

常规探测方法主要指雷达探测，非常规探测包括无源微波探测、光学探测和声学探测等。

2.1提高雷达探测能力

提高和改进雷达仍是反隐身探测的重要措施，实施的技术途径有两个：

一是改进现有雷达本身的探测能力；二是研制新型雷达或使用新的探测方法。

2.1.1超宽带雷达

冲击式雷达或无载波雷达是一种超宽带雷达，它的发射脉冲极窄，峰值功率很高、频谱分布在很宽的范围内，具有相当高的距离分辨力，能够有效对付采用雷达吸波材料和平滑外形等隐身技术的隐身目标。

冲击式超宽带雷达的优势和能力有如下几点：

a.测距分辨率可高达厘米量级，可以获得足够高的分辨率。

b.具有能够识别和区分各目标的重要能力。

c.超宽带雷达发射的脉冲包含许多频率，因此它能够突破窄频段吸波材料的吸波效应。

d.具有对单个或多个目标的高分辨率成像能力。

e.具有较强的穿透植被、土壤和墙壁的能力。

f.能够通过距离选通（rangegating）技术抑制杂乱回波和减少多径干扰。

g.具有一定对抗电子对抗的能力。

2.1.2超视距雷达

当前飞机等隐身武器系统主要对抗频率为0.2~29GHz的厘米波雷达，超视距雷达工作波长达10米，靠谐振效应探测目标，几乎不受现有雷达波吸收材料的影响。

电磁波的波长与目标的尺寸相当时，目标对它的反射最强，隐身飞机的尺寸与超视距雷达的波长相当，因此很容易被这种雷达发现。

同时，超视距雷达波是经过电离层反射后照射到飞行器上的，因此它成了探测隐身武器的有力工具。

国外试验表明，超视距雷达可以发现2800千米外、飞行高度150~7500米、雷达截面为0.1~0.3平方米的目标。

采用了相控阵技术的超视距雷达，能在1500公里处探测到像B-2隐身轰炸机这样的目标。

美军正在建造米波段的AN/FPS-118超视距预警雷达和可移动的小型战术超视距雷达。

澳大利亚、俄罗斯、英国、法国、日本等也在部署超视距雷达。

但超视距雷达的缺点是它提供的跟踪和位置数据不够精确。

美军也在不断发展毫米波雷达技术。

2.1.3双基地或多基地雷达

多基地雷达的发射机和接收机处在不同的地方，最简单的多基地雷达是由一部发射机和一部接收机组成的双基地雷达。

多基地雷达利用目标的侧向或前向反射回波，从不同的方向上对隐身飞机进行探测，破坏了隐身武器通过减少后向反射进行隐身的目的。

测试表明，利用前后向反射探测的雷达截面值比仅利用后向反射的高大约15dB。

多基地雷达的发射站和接收站相对目标之间的夹角越大，就更有可能捕获到隐身目标。

由于多基地雷达的接收机是被动接收，所以不会受到定向干扰和反辐射导弹的威胁。

双基地雷达预计今后5~10年内可提供使用。

2.1.4双波段雷达和多种探测装置融合

美国反隐身导弹技术的核心是频带相隔较宽的双波段雷达系统。

这种雷达使用一个频率非常低的频段，探测远距离目标；使用另一个频率较高的频段，对目标进行非常精确的测量和定位。

最后把融合的雷达信息与由光学和红外探测装置得到的部分数据进行综合，构成能精确确定和分析目标的多频谱系统。

美军正在研制的舰载X和S双波段雷达系统，一个波段用于搜索弹道导弹，而另一个波段与远程光学和红外系统用于收集导弹的物理量，其分离情况、材料甚至其精度。

2.1.5穿透树叶雷达

美军正在执行一项"反伪装、反隐蔽和反欺骗"计划，研制一种能够穿透树叶的机载合成孔径雷达，它采用UHF和VHF双波段，能够进行实时成像和自动探测目标。

2.1.6机载和浮空器载雷达

隐身飞行器的隐身重点一般放在鼻锥方向±45°角范围内，机载或浮空器载探测系统，通过俯视探测，容易探测隐身目标。

美空军的E-3A预警机的S波段脉冲多普勒雷达在高空巡航时可发现100千米距离以内、雷达截面为0.1~0.3平方米的目标。

美海军正在研制的"钻石眼"预警机也能有效地探测隐身目标，俄罗斯、英国、印度等国都很重视发展预警机的工作。

飞艇和气球等浮空器也有可能作为反隐身平台。

美国1996年批准"联合陆地攻击巡航导弹空中网络探测器"计划，这种在气球平台上载有监视雷达和跟踪照射雷达的系统能探测、跟踪、辅助拦截低空巡航导弹，可连续工作32天。

Mark7-CS对流层系留气球雷达，高度3000米，采用TPS-63雷达，探测隐身巡航导弹的距离为56千米。

2.1.7利用天基雷达探测隐身目标

美国对利用地球同步轨道卫星和低轨道卫星探测隐身目标的可行性进行了一系列的研究。

A.采用同步轨道卫星。

在地球上空35786千米处一般可采用脉冲雷达探测隐身目标。

根据计算，卫星需要12千瓦的功率，才能有90%的机会探测到目标。

而现在卫星的功率只有5千瓦。

将来需要解决功率问题，美空军在发展连续功率为20千瓦，峰值功率为50千瓦的卫星。

美军还在发展"灵活毯子"太阳能电池阵列，峰值功率可达150千瓦。

B.采用低轨卫星。

使用低轨卫星跟踪隐身飞机，需要的功率与距离四次方成比例，功率问题得到了解决，但又必须解决低轨卫星提供连续覆盖的问题。

为了提供连续覆盖，轨道高度若为1000千米，需要32颗卫星。

这些卫星放置在90度倾角的8个轨道平面中，每个轨道内有4颗间隔相同的卫星。

如果卫星的天线直径为5米，为达到90%的探测概率，探测目标只需0.78千瓦功率。

卫星天线直径若达到8米，跟踪目标需要2.02千瓦功率，这都容易实现。

5米和8米天线的功率图尺寸分别为61千米和38千米直径，对应覆盖面积2922和1134平方千米。

对于伊拉克441839平方千米的面积，5米天线直径的卫星需要花3秒钟可将该地区扫描一遍；8米天线卫星需用时1.2秒。

由分析可见，同步轨道卫星对现在的隐身飞机有威胁，但由于功率和功率图问题，只能起预警作用，无法区分目标，不能进行跟踪。

低地轨道卫星能够探测和跟踪隐身目标。

2.1.8提高现有雷达的探测能力

可以用来改进现有雷达，提高探测隐身目标能力的先进技术包括：

频率捷变技术、扩频技术、低旁瓣或旁瓣对消、窄波束、置零技术、多波束、极化变换、伪随机噪声、恒虚警电路等技术等。

还可以通过功率合成技术和大时宽脉冲压缩技术，来增加雷达的发射功率。

继续增加雷达探测距离必须从提高雷达接收信号处理能力入手，力争使雷达的灵敏度提高几个数量级。

可以通过采用超高频和毫米波超高速集成电路、单片集成电路技术、计算机数据处理技术、数字滤波、电荷耦合器件、声表面滤波和光学方法等先进技术来提高信号处理能力。

在此基础上，再通过雷达联网来提高现有雷达的反隐身能力。

2.1.9其它雷达探测技术

正在研究的新体制雷达还有谐波雷达，它能够接收隐身兵器所辐射的入射波谐波，但辐射能量很低，有待于进一步解决。

另一种雷达是发现隐身飞机的尾流和废气。

探测从机翼和机体表面产生的翼尖旋涡与附面层产物所形成的尾流是一种可行的反隐身方法，美国国家海洋和大气局已经研制了一种探测和跟踪这种旋涡的短程雷达。

仔细选择雷达频率，能够探测飞机废气形成的大气电磁"空穴"的准确位置和尺度从而探测到隐身飞机。

激光雷达能够探测质点的运动，是探测发动机废气的最好选择。

2.2无源微波探测系统

无源探测系统本身并不发射电磁波，而仅仅依靠被动地接收其它幅射源的电磁信号对隐身目标进行跟踪和定位。

按照所依靠辐射源的不同，无源探测系统分为两类：

一类通过接收被探测目标幅射的电磁信号对其跟踪和定位。

隐身飞机在突防的过程中，为了搜索目标、指挥联络等，必然使用机载雷达等电子设备，电子设备发出的电磁波有可能被无源雷达发现。

据报导，捷克生产的"塔玛拉"无源雷达能够探测到隐身飞机。

另一类利用电台、电视台甚至民用移动电话发射台在近地空间传输的电磁波，通过区分和处理隐身目标反射的这些电磁波的信号，探测、识别和跟踪隐身目标。

此方法的优点是：

第一，民用电视发射机和中继站网、移动电话发射台，在实战中被敌方攻击的可能性小；第二，接收站不以辐射方式工作且机动性强，不易对其探测和攻击，生存能力强；第三，信号源是40~400兆赫的低频、波长较长的电磁波，有利于探测隐身目标和低空目标；第四，该系统简单，尺寸小，可以安装在机动平台上；第五，该系统可以昼夜和全天候工作；第六，价格低廉。

但是，这种被动探测方法需要解决一系列技术问题，主要是必须在无线电发射机直接辐射信号背景上鉴别出很弱的目标反射信号（衰减1万~1千万倍）。

此外，为测定目标角坐标需要高速测量和信号幅相特性处理设备，需要新一代超高性能信息处理机。

目前美国、法国和德国正在研制这种探测技术的系统。

2.2.1美国的"隐蔽哨兵"雷达

美国洛克希德·马丁公司研制的这种跟踪飞机、直升机、巡航导弹和弹道导弹的新型被动探测系统，称为"隐蔽哨兵"。

它实际是一个无源接收站，利用商业调频无线电台和电视台发射的50~800MHz连续波信号能量，检测和跟踪监视区内的运动目标。

该系统由大动态范围数字接收机、相控阵接收天线、每秒千兆次浮点运算的高性能商用并行处理器和软件等组成。

大约2.5米的面阵天线安装在建筑物一侧面，能获得关于频率反射能量的精确方向。

该测试系统采用标准电视接收天线，一个平面阵能覆盖105°方位，仰角50°，横向视角60°内覆盖最好。

要求覆盖360°方位则需要用多个面阵，它们可共用一个处理器，但更新速率会降低。

该系统的核心是所谓的"无源相干定位"技术。

该系统的早期试验证明，它跟踪10m2小目标的距离可达180千米，改进后可达220千米。

该系统经过改进后，最终能同时跟踪200个以上的目标，间隔分辨力为15米。

2.2.2法国的"黑暗"雷达

法国"汤姆森-CSF"公司研制了"黑暗"探测系统，配置在巴黎市郊，它从20千米外的埃菲尔铁塔上的以及距巴黎180公里的电视发射机信号中获得目标信息。

据称，该系统与典型的空间探测雷达的指标可一比高低。

在接收站试验时所用的是"亚其"式波道天线（八木天线），价格不超过400法郎。

该接收站将于2001~2003年进行综合试验。

2.2.3德国的无源雷达

德国西门子集团将移动电话设施可以作为对付隐身飞机的雷达系统。

该系统将移动电话基站作为"发射机"，用于照射空中目标，使用手提箱大小的接收机系统截获目标反射的信号。

通过计算接收到的几个基站的信号之间的相位差，就能提供飞机的位置。

2.3利用光学装置探测隐身目标

在导弹逼近告警中，光学探测设备占有极其重要的地位。

光电告警设备角分辨率高（可达微弧量级），体积小、重量轻、成本低，且无源工作，能准确引导干扰系统（特别是激光武器）实施干扰，所以能辅助雷达告警设备，是隐身导弹告警的重要技术手段。

这些光学装置也可以作为反隐身飞机的辅助手段。

目前，红外告警设备由于采用大型面阵列的区域凝视技术，目标的分辨率最高可达微弧量级，告警距离可达10~20公里。

要将红外探测系统作为反隐身手段，就得提高其作用距离以及在不良天候下的使用效能。

紫外告警利用波长为220~280纳米紫外波段的"太阳光谱盲区"来探测导弹的尾焰。

在此波段内的太阳紫外辐射几乎被地球的臭氧层所吸收，如果能探测出紫外辐射，就可能是导弹。

目前研制的第二代导弹逼近紫外告警系统是以多元或面阵器件为核心探测器，它角分辨率高，探测能力强，可对导弹进行分类识别。

激光雷达有更高的分辨率、更远的作用距离和良好的抗电磁干扰能力，是反辐射导弹告警的重要技术手段，也可以用作反隐身。

美国在弹道导弹防御计划中试验过激光雷达。

相干多普勒激光雷达已经用于飞机尾流和大气湍流的探测和成像，但尽管可以探测到32公里处的大气运动，但战术应用还存在一些问题。

美国进行的秘密研究表明，激光能有效对付目前的隐身飞机。

2.4声学探测

2.4.1利用声学探测装置探测隐身飞机和导弹

为了成功地对付B-2轰炸机，要求在25~200英里（40~320千米）远处进行探测、跟踪、杀伤。

为此，美军提出并分析了50种非常规概念，一些进行了详细研究分析，还进行了一些实验，其中包括对声学探测系统。

声学探测系统的基本探测装置是麦克风，由5个麦克风组成的探测器阵列可以探测8千米外的B-2轰炸机的声音，能够粗略估计信号到达的方向。

每个探测器阵列将探测和方向信号传送给中央设施进行最后处理。

为了保证B-2轰炸机在15分钟内（飞行240千米）处于被跟踪状态，要求"警戒线"覆盖544万平方千米地区，这需要27000个探测器阵列。

此外，战术、干扰和其它设计问题也将降低该系统的效能。

但这并不说明声探测系统没有用，而是说其比较复杂。

2.4.2用声波探测潜艇和水面舰艇

目前，探测舰艇的最有效的办法仍然是使用声纳，包括主动和被动声纳。

包括a.中频主动/被动声纳；b.甚低频被动拖曳式阵列声纳；c.低频主动声纳系统等。

3攻击和摧毁隐身目标的技术和措施

目前，攻击隐身目标的研究正在向着全方位、综合运用、系统集成的方向发展，主要有两类手段，一类是干扰和欺骗隐身目标，另一类则直接将其摧毁。

3.1软杀伤隐身导弹的技术和手段

软杀伤和干扰隐身导弹的技术和战术包括：

使用有源和无源诱饵诱骗隐身导弹；改变隐身导弹与雷达之间的传播介质，使隐身导弹难以截获跟踪目标雷达；使用激光致盲武器对隐身导弹进行软杀伤；使用人为的有源干扰，扰乱导引头上的电子设备；用有源干扰提前引爆隐身导弹引信。

采用其中的一些措施攻击其它隐身武器，也应该有效。

3.2硬摧毁隐身武器系统的技术和手段

硬摧毁技术包括使用常规防空武器，如歼击机、防空导弹和高炮摧毁来袭隐身目标。

第一，预警机指挥下的常规战斗机，阻截隐身飞机。

预警机发现和跟踪隐身目标后，指挥引导战斗机从隐身飞机的侧上方阻截（F-117侧上方的雷达截面为0.25平方米），在距隐身飞机20~30公里处打开机载雷达，搜索、发现、识别和跟踪目标，逼近隐身飞机，利用红外近距导弹或者航炮实施攻击。

苏-27战斗机可在33公里处发现目标、装147-1雷达后具有下视下射能力的歼-8战斗机可以在17公里发现目标，其飞行性能和火力足以对付隐身飞机。

也可以利用自动化指挥系统纵深梯次配置的多种探测系统来引导战斗机进行交战。

外层的地基警戒雷达发现隐身飞机后，在500公里纵深的防空系统，可以提供30分钟的预警时间，足以引导战斗机起飞对隐身飞机实施拦截。

红外制导导弹是对付隐身飞机和巡航导弹的关键武器。

美国正在研制红外成像制导的空对空导弹AIM-9X，计划装在F-14、F-15和F-22等战斗机上，用于拦截隐身巡航导弹。

第二，运用适当的战术，使用普通战斗机打隐身飞机。

普通战斗机在隐身目标前半球以45~70°航向角，在后半球以155~180°航向角，高度差2000~3000米，使用机载雷达对目标搜索最为适宜。

第三，利用定向能武器系统攻击隐身目标。

包括高能激光武器和高功率微波武器。

高能激光武器具有快速、灵活、精确、抗电子干扰和威力大等优点，在对付隐身武器方面具有特殊的作用。

隐身兵器的大量使用吸波材料，这些材料吸收微波能量的能力强，因此高功率微波武器能使其产生高温受损。

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