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文檔簡介

水面艦艇隱身技術技術的產生原因隨著科學技術的發展,在現代海戰中,物理場探測器和精確制導武器正得到越來越廣泛的應用,其戰斗效能越來越高,為了對付這種現實的威脅,各國海軍正在加緊發展艦艇隱身技術,它通過改變自身物理場,以降低被敵發現和被精確制導武器命中的概率。艦艇隱身技術萌發于雷達發明之后。在二戰中,雷達發揮了巨大的作用,于是人們開始研究如何對付它,由此而產生了隱身技術。德國最先在其潛艇上采用了隱身技術,在潛艇的通氣管和潛望鏡上使用了吸波材料,以達到反雷達探測的目的。此后,美國、前蘇聯等國家相繼開展隱身技術的研究。迄今為止,各國都紛紛研制各種隱身艦艇,如美國的"海幽靈"隱身試驗艦,法國的"拉菲特"級護衛艦,以色列"薩爾"5小型護衛艦等。特別是瑞典在"斯米格"號隱身試驗船的基礎上開發了YS2000全隱身攻擊艦,現正在設計和建造,不久的將來,該國將建成世界上第一支全部由隱身艦艇組成的艦隊。這些隱身艦艇的問世,標志著艦艇隱身技術日益成熟,同時也預示著未來的海戰將是一場"無"戰艦的戰場。國外關鍵技術提高艦艇的隱蔽性,就是要降低輻射噪聲、可見光、磁場、水壓場和溫度場等艦艇的物理場。目前的艦艇隱身技術主要集中在雷達波隱身、聲隱身、紅外隱身、電子特性隱身四個方面。另外隨著能夠探測艦艇電磁特性的水雷傳感器研制的不斷開展,降低艦艇的電磁特性也將逐漸成為艦艇隱身的一個重要方面。1、雷達波隱身

雷達探測是一種靠雷達照射目標物體后,接受反射回波來感知目標的探測方法。因此,如何減少物體的回波是這一技術的關鍵。傳統的艦艇由于筆直、規則的外形,大面積的平面,板與板之間的直角連接等形狀和結構對雷達波產生強烈的反射,從而增大了雷達反射截面,增強了敵方雷達的探測距離。雷達波隱身技術的著眼點就是降低雷達反射截面,減小雷達探測范圍。

(1)隱身技術方法

a)采用雷達吸波材料和涂料

吸波材料的工作原理是消耗雷達照射波的能量,減少雷達波的反射,改變艦艇的雷達反射截面以誘惑來襲導彈攻擊艦艇的非重要部位。采用雷達吸波材料是減少艦艇雷達反射截面的最簡單措施,這種隱身是比較徹底的,但其技術難度較大,經濟性差,國外在這方面投入很高。

b)改進艦體及上層建筑

艦艇的外形設計對降低雷達散射面積有著極其重大的意義。通過改變外形,使雷達照射波改變方向散射空間來減少回波的強度,從而起到降低雷達反射截面積的目的。諸如對軍艦舷側采用傾斜形設計,避免與水面相互垂直,使照射面進行異向反射,以減小回波的反射能量;上層建筑四周及相鄰連接處避免直角,盡量采用圓弧過渡,防止產生波的尖角繞射;外露面積盡量減小等。

c)控制甲板移動物體

一艘艦艇的雷達反射截面積是該艦具體形狀的函數,艦上移動的人員和裝備,都是雷達的反射體,應加以控制。如艦員盡量在甲板內活動,嚴格控制艦載機的飛行時間等。

(2)國外雷達波隱身的設計原則

a)"角度壓縮"原則。即犧牲某些角度如兩舷側的RCS(雷達反射截面積)值,而在其它角度,最低限度地進行RCS縮減。這樣既有利于總體設計,也便于隱身技術的實施。以此原則設計的艦艇只是在某些主散射方向上存在較大的RCS值,因此使敵難于探測、跟蹤,有利于本艦電子對抗的實施。

b)"外形為主、材料為輔"原則。目前吸波材料吸波性能有限,適用頻帶窄、環境適應性差、價格昂貴。國外普遍采用外形隱身技術,只有在外形隱身難以實施或需要加強隱身效果時,才采用涂覆吸波材料的方法。

(3)各國海軍采用的關鍵技術

在艦艇雷達波隱身技術方面,國外海軍始終堅持大力抓基礎研究和試驗手段建設。在基礎理論方面,根據電磁場原理,相繼開發了雷達波散射的估算、仿真系統,已完成了由簡單型體的RCS定性估算到全船RCS仿真的定量分析這一質的飛躍。

吸波材料雖然只是雷達波隱身技術的輔助手段,但國外海軍仍在下大力氣進行研究,吸波材料已從最早的鐵氧體材料,發展到納米材料和生物型材料。

由于吸波材料的局限性,目前國外海軍普遍在艦艇外形上大做文章。主要的技術措施有:船體外傾、上層建筑大平面傾斜(7°以上)及整合、避免凹腔和角反射、減少耦合、駕駛室采用金屬膜玻璃、嚴格工藝控制(提高外板和平板的表面平整度)等措施。

淋水幕(霧)技術,將艦艇"籠罩"起來,使之與環境融為一體,達到降溫、屏蔽的效果。如俄羅斯的"現代"級驅逐艦、美國的"杜魯門"號航母、印度的"德里"級驅逐艦、英國的"海幽靈"護衛艦都采用了該技術。

4、控制艦艇自身的電子特性

艦載電子設備的隱身也是艦艇隱身的一個重要方面。為防止對方的電子和磁性探測器探測,控制己艦的電磁輻射特征,國外海軍采用的技術主要有:

a)完善無源偵察設備,發展聯合信息收集分配系統。如采用GPS接收機完成導航,采用雷達偵察機接收偵知敵情,利用數據接收機接收聯合信息分配系

b)采用相應的技術和戰術,保證有源電子裝備具有低頻截獲概率特性。當艦艇需要使用主動工作雷達和通信設備時,這些有源設備必須在技術上保證被截獲概率低,在戰術上保證隱蔽使用。主要措施如YS2000艦的導彈雷達采用小功率的調頻連續波雷達,艦載相控陣雷達采用了大量的被截獲概率低的技術。艦載通信也要采用保密措施和小暴露的使用方法,目前一些現役艦艇都有雷達通信裝備的隱蔽使用規則。

c)降低艦上天線的雷達反射截面。雷達通信等各種無線電設備的天線是雷達反射截面的產生器。降低天線副瓣,減少天線失配反射可減少天線的散射,采用頻率選擇技術可衰減帶外信號,采用天線升降翻轉機構使天線向上升起掃描幾次后就向下翻轉保持隱身狀態,以微帶天線為主的共形天線技術也是減少雷達反射截面的一個好方法。

5、減少艦艇的電磁特性

由于可探測艦艇電磁特性的水雷傳感器目前正處于研制階段,故降低艦艇電磁特性也成為西方國家研究的一個重點。

艦艇的電磁特性主要有三種:靜電特征,即水下電位(UEP);與腐蝕有關的磁特征;極低頻電磁特征。影響艦艇靜電特征及與腐蝕有關的磁特征的因素有艦艇濕表面所采用的材料及其分布;由于涂層受損而導致的艇體表面狀況的改變;外加電流陰極保護系統及其控制系統的設計。

通過成功地設計艦艇外加電流陰極保護系統,使陰極保護系統最佳化,既可為艦艇提供尚佳的保護,還不會出現明顯的靜電特征及與腐蝕有關的磁特征。英國的WAL公司最近研制了一新型外加電流陰極保護系統用的組合式WAL

C3P電源和控制器系統,此系統目前正在納入英國海軍兩棲登陸艦更換發展計劃。

通過采用被動軸或主動軸接地技術可減少軸速極低頻電磁特征。在被動軸接地技術中,螺旋槳與其艇體之間通過滑環和軸襯進行電路連接,可減少推進軸與艇體之間的電阻變化,減少防腐保護電流的波動,從而減少軸速極低頻電磁特征。在主動軸接地技術中,為使艦艇的軸與艇體之間的電阻盡量小,采用電子部件使軸接地。目前主動軸接地系統已廣泛應用于水面艦艇和潛艇,可使艦艇具有接近零的軸速極低頻電磁特征。被動軸接地系統由于效果差、效率低,一般用做主動軸接地系統的備用系統。

三、水面艦艇隱身技術的發展趨勢

未來海軍水面艦艇隱身技術的發展趨勢是不斷依托高新技術,設計建造全隱身水面艦艇,所采用的技術也將從原雷達波隱身、聲隱身、紅外隱身、電子隱身等各自為政,轉變為各領域技術綜合兼顧。目前各國海軍著重研究的關鍵技術有:

1、雷達波隱身方面:

a)雷達波散射對消技術。即利用雷達波的矢量疊加的特性,人為產生一個與目標散射場同頻率、同幅度、同極化、反相位的電磁場,兩個場相互抵消,從而減少對方探測雷達接收的總電磁場強度,降低其探測效能。該技術分主動對消和被動對消兩種。目前各國海軍正在探索之中。

b)吸波涂(覆)料、結構型吸波材料及吸波結構。國外海軍正在不斷改進和提高目前的吸波涂(覆)料的吸波性能、環境適應性能以及拓寬材料吸波的頻段,c之同時能降低敵雷達、紅外、激光、可見光等不同波段的電磁探測,此

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