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第35章 高新科技武器(13)

3.生存力超强的隐形坦克 随着现代高技术反坦克武器的发展,坦克一旦被发现就很易被击毁。因此,提高坦克的隐身性能,使它不易被发现是提高坦克生存力的首要因素。20世纪80年代中期以来,美国国防高级研究计划局和陆军战车制造部门,一直秘密进行隐身坦克技术的研究。1989年美陆军确认隐形技术是“满足今后陆军最优先作战需求的不可缺少的“关键新兴技术”,并把它列入“陆军基础技术总计划”

隐身飞机在海湾战争中卓有成效的应用,进一步激励了坦克隐形技术的发展。美国陆军和工业界都致力在隐身坦克技术的研制与试验方面获得较大的进展,隐身坦克要在21世纪初已研制成功。此外,英国陆军也在研制具有隐身特性的21世纪主战坦克。目前研究的使坦克隐身的技术途径主要有:

(1)采用复合材料制造坦克车体或炮塔外壳。美国已研制出一种由高强度S一2型玻璃纤维加热固性聚酯树脂模压而成的复合材料,并于1989年6月用它制成M一2“布雷德利”步兵战车的车体,其外侧还可镶嵌高硬度陶瓷以提高防弹能力。这种材料不仅比重小、强度高、反弹性能好,而且目标特征信号弱,可用于制造坦克车体或炮塔外壳。隐身作用表现在:①对光波和雷达波的反射比金属弱,还可吸收部分雷达波;②可塑性好,可制成最佳隐身结构外形;③隔热性好,可减弱坦克的热辐射信号;④有消声作用,如M一2“布雷德利”步兵战车车体采用复合材料后,车内噪声比原来降低5~10分贝。

(2)降低坦克红外辐射。坦克红外辐射主要来源于发动机及其排出的废气、射出时的炮管、履带与地面摩擦以及受阳光照射而产生的热。坦克自身的热辐射主要在8~14微米波段。减少红外辐射的主要技术措施有:采用热损耗较小的发动机(如绝热式发动机);改进发动机燃烧室结构,减少排气中的红外辐射成分;在燃油中加入添加剂,使排气的红外频谱大部分处于大气窗口之外;改进通风和冷却系统,降低坦克温度;降低发动机排气的温度,并用挡板改变其辐射方向。

(3)坦克表面涂敷迷彩或挂伪装网。试验表明,涂敷迷彩具有相当好的隐身效果,如用微光夜视仪观察1000米处坦克的发现概率,无迷彩时为75%,有迷彩时只有33%。现代迷彩,有的兼有吸波作用,有的不仅可降低坦克的目视发现概率,还可减弱坦克的红外辐射。伪装网不仅可使敌方看不清坦克外形,还能遮蔽处于大气窗口的0.3~1.1微米、3~5微米和8~14微米的红外辐射波。

(4)降低坦克噪声。坦克噪声主要来源于发动机、悬挂系统和履带板,波幅大、频率低、传播较远,并可绕过山丘或障碍物传播,易被声波传感器探测。

降低坦克噪声的三种主要技术措施是:采用噪声较小的发动机;坦克结构设计引入隔音、消音技术;采用挂胶负重轮和装橡胶垫的履带等等。

4.火控系统先进的隐身航母

在隐身舰船中,航空母舰的隐身也同样是不可忽略的。不过,由于它体积大、目标大,加上造价高、使用维护费高、建造技术复杂等因素,使之隐身难度要大于其他舰船。美国的航母数量和“块头”在世界各国海军中均首屈一指,而且在研制和发展新型航母方面更是走在各国前面。从目前美国提出隐身航母的设计方案可以看出,这种隐身航母在外形、总体布局、船型、系统装备、结构材料等方面与现役的航母差异很大:其外表与上述的英“海幽灵”隐身护卫舰酷似,所不同的是,舰首更加尖削、上层建筑更为平坦,仅在舰尾右侧设置一座呈四棱柱形状的指挥台,其余的均设在甲板下方。它的飞行甲板宽敞,在主跑道两侧各设有两条辅助路道,可满足舰载飞机快速起飞的要求;其舰身及上甲板外延伸段呈折角过渡,降低了干舷高度。同时在设计中还考虑了对雷达隐身、红外隐身、声隐身等种种隐身措施。

新颖隐身航母采用了许多现役航母所没有采用的新技术:①收放型滑橇式飞行甲板。平时可降下斜升角放平前部飞行甲板;当需要起飞舰载机时,即可抬升起前飞行甲板的斜升角,来满足战斗机既能搭载较多武器又能短距起飞的要求。②采用电磁弹射系统。这种系统比现役航母上所使用的蒸汽弹射器或燃气弹射器技术要先进得多,加速性能也更好。它不仅弹射功率大,而且效率高,使用方便,工作环境干净。③选用高新舰载系统。该系统包括全球定位、卫星通信c3I系统、先进的导航系统和舰管系统,武器使用自动选择系统等。④在战斗序列中增加了舰载无人驾驶战斗机。它能在高风险区域代替部分飞行员执行攻击和轰炸任务,可大大减少人员的伤亡。它还可以返回进行多次使用,从而降低了使用成本。上述隐身航母的满载排水量与“小鹰”级航母基本相当,满载排水量约8万吨;其武器装备依然会得到部分的保留,装载有一些先进的导弹、“密集阵”火炮,先进的火控系统,以及新型的舰载战斗机、攻击机、预警机、加油机、电子战飞机、反潜巡逻机和直升机。

5.隐蔽性能卓越的隐身潜艇

无论是二战期间,还是二战后,潜艇都被各国海军放在一个极重要的突出位置而大力加以发展。即使是在冷战结束后,在战列舰退出历史舞台、对航母和巡洋舰的发展存在不同争议的情况下,对潜艇的发展,各海军大国仍持积极态度,并不断地将当代最新科技成果应用于潜艇之上。美国正在建造的“弗吉尼亚”、俄罗斯正在研制的“北德文斯克”级(855型)等就是其典型代表。

研究表明,影响潜艇隐身的主要因素:①潜艇结构的大小、形状和反射特性决定了潜艇在被声纳探测时的反射截面大小。一般而言,排水量大,长宽比不合理,非流线型的潜艇隐蔽效果差,下潜深度小的潜艇被探测到的概率较大。②潜艇辐射噪声的主要来源是沿着潜艇壳体和附体(如垂直舵和水平舵)的水动力噪声、螺旋桨产生的噪声及艇内各种机械装置产生的噪声,这是被动声纳探测的主要目标。③潜艇在航行中会引起大地磁场扰动,艇内的机械振动也会使出航前已消过磁的艇体逐渐磁化,形成磁力特有迹象。此外,螺旋浆扰动会在海水中产生局部电流,引起可被磁探仪探测到的地磁场动态变化。④常规潜艇在水面状态及通气管状态航行或充电时,推进系统排出的热废气、热冷却水所留下的热踪迹,即使在潜艇潜入水下状态后仍难以消失,现代机载高灵敏度红外探测仪可感应到0.001℃的温差变化。核潜艇即使在相当深的水下潜航,反应堆热排水经一定时间浮到海面,一般要高于周围海水0.005℃,且持续时间长达5~6小时,呈现一种高温轨迹的温度特有迹象。而潜艇潜深不大时,螺旋桨产生的尾流可将几十米深的低温海水搅到海面,留有很长的低温轨迹,也会显示潜艇的航迹。⑤核潜艇排放的放射性污水、气体和逃逸中子的活化产物会使海水活化物的1射线能谱及放射性核素钾一40、氯一38、钠一24等的体积分布发生变化,形成可探测的核辐射特征。⑥潜艇航行时会干扰生物场形成生物光尾迹,可长达数百米甚至上千米。核动力装置的热废水会使浮游生物灭绝,也是显示出海洋色调受干扰后的特有迹象。⑦潜艇水面或通气管状态航行时暴露几率最大,极易成为雷达、声纳、红外探测装置、卫星侦测装置的捕获目标。此外,潜艇进行无线电联络或导航测量时,即使只有几毫秒的信号,也可被先进的无线电探测设备截获并立刻判断出潜艇的方位。

尽管潜艇有占地球表面积70%的广阔活动水域和水下连续隐蔽航行的特殊优势,但由于上述目标特征,因此如何降低被发现概率,提高生存能力就成为潜艇设计师高度重视的问题。

6.建造难度超常的隐身舰船

随着各种侦察探测系统以及高精度雷达红外寻的反舰导弹、新一代鱼雷和声磁水雷的迅速发展,为了使舰船具有低可探测概率和高生存力,近年来提出了隐身舰船的概念。综合各国隐身舰船的研制情况,采用的隐形技术途径主要有:减少舰船的雷达散射截面积:①改进舰体及上层建筑形状。舰船上的雷达波散射源主要有平板、垂直圆柱体、角形反射体、雷达天线以及航迹。据统计,排水量相同的舰船因外形不同,其雷达散射截面积可相差约2~6倍。舰船隐身外形设计的核心是避免敌人雷达的镜面反射和角反射。②采用吸波和透波材料。为达到隐身目的,造舰材料不仅应考虑强度等纯结构方面的特性,还应考虑电磁发射和反射,热导率、电阻率及介电常数等因素。可用于舰船的隐身材料包括轻金属、合金、化合物镶表层、贴面板和垫填物等结构材料及涂料。隐身材料和涂层可按要求设计成宽带或窄带型,通过合理配方来满足不同的需求。③采取尾流隐蔽措施。舰船航行时产生的尾流,是比舰船本身更易发现的目标,甚至在舰船停泊、下潜或隐蔽后,尾流特征仍然可见数小时之久。目前研究的尾流隐蔽技术包括使用油、乳化剂、聚合物等,来改变舰体周围水的粘度,或者使用附加物改变尾流成分或电磁能特性等。

降低舰船的噪声辐射。舰船的主要噪声源是发动机、电动机、风机及各种机械部件的工作噪声和振动噪声,以及螺旋桨空泡噪声。当舰船航速小于15节时以振动噪声为主;当航速大于15节时以空泡噪声为主。这些噪声向空中和水下传播,极易被声测系统探测到。降低噪声辐射的主要技术措施有:①采用超低噪声发动机、辅助机和传动机械部件。②采用降低振动噪声装置,如双弹柱支基座、隔声罩、消声器等已广泛用于各种战舰;降低机械振动噪声的主动控制技术也有新的进展。③舰体表面采用消声瓦。

抑制舰船的红外辐射。舰船的红外辐射源主要是烟囱、主机舱及其排出的废气和热水、灯光、舰体表面的热辐射等。抵制舰体红外辐射的目的是降低舰体特别是其热点的温度,将其接近周围环境的温度,从而使红外探测系统和红外寻的导弹难以发现。目前研究的主要技术措施是:①降低发动机排气、排水温度。如将主排气口设计在水线以下,在废气管路四周加装冷空气管路进行冷却;设置从废水中回收热能装置等。②降低主机舱温度。如在发动机与其舱壁之间喷射冷空气层等。③降低烟囱温度。如在烟囱内加装隔热吸收装置和红外辐射挡板,或加装冷却系统。加拿大新近研制的用冷空气冷却的DREs系统已加装在“哈利法克靳”号护卫舰上,收到良好效果。④采用隔热垫。例如,海湾战争中英国舰载“飞鱼”导弹发射装置铺盖一种新研制的称作“弗列克塔卡姆”的隔热垫,可反射95%的热辐射。⑤涂敷绝热层。在舰体表面涂敷绝热层,可减弱对太阳能的吸收和辐射等等。

控制舰船自身的电磁特征。舰船自身的电磁特征主要包括舰载雷达、无线电通信、信标等电子和电器设备的电磁辐射特征,以及舰船的磁性特征。为了防止敌方电子探测,必须控制舰船的电磁辐射特征。主要技术措施是:采用低截获概率技术改进电子设备;减小电缆的电磁辐射;对电子设备进行屏蔽;用全球定位系统或天文导航系统代替无线电导航系统等。为了防止敌方磁探测,必须降低舰船的磁性特征。

总之,控制舰船的可探测信息特征可以增加舰船的隐身性能,如果同时配合施放箔条、红外和声诱饵等,就可比较容易地对付来袭导弹和鱼雷,从而提高舰船的生存力。但目前的科技水平,尚不可能设计建造出完全消除可探测信息特征(特别是雷达散射截面积,热辐射和噪声)的舰船。所以隐身舰船的研究,主要是根据舰船的特点,适当选择并综合应用各种隐形技术,来最大限度地减少可探测信息特征,以达到隐身的目的。

7.同样绝妙的其他隐形装备

军事上的需要不仅对各种武器提出了隐身要求,而且对各种技术装备乃至其他军事目标也提出了隐身要求。所以,隐形技术不仅已应用于研制各种隐身武器,而且正在应用于通信系统、指挥系统、导弹发射基地等各种技术装备和军事目标的隐身研究。据报道,美国正在研制隐身通信系统和隐身人体,而且隐身红外照明弹已基本研制成功。

隐身通信系统。实现隐身通信的前提取决于低断面通信;通过扩展频谱和削减功率,并对产生的噪声进行编码,可使通信信号隐藏在噪声中,使敌方误以为是噪声。这种通信不易被敌方截获和探测,并能自动削弱电磁干扰。

隐身人体。为实现人体隐身,美国除研制隐身作战服和隐身机器人外,还研制一种能使人体隐身的镭射弯曲光线折射器。据称,这种镭射弯曲光线能穿透固体物体,如用这种光折射人或物,就能使之变成肉眼看不见的“隐身人”和“隐身物”。

红外隐身照明弹。为提高直升机(第一、二代)夜视镜的夜视能力,美国研制出一种由70毫米航空火箭发射的M一257型红外隐身照明弹,并于1989年2月用直升机进行了发射试验。该弹外形、硬件与M-257型白光照明弹相似,但其照明炬是由多种燃料、氧化剂和粘结剂混合而成,密度(达1.85~1.75克/平方厘米)比白光照明炬大很多。该弹输出的可见光能量只有0.3万烛光,可见光效应相当于悬挂在366米高空的一只100瓦电灯泡,因而不易被发现。它输出的红外光能量约为1060瓦/球面度,且集中于0.7~0.8微米近红外波段。识别吉普车的距离由32米增至483米,即提高至15倍。目前,美国已可在不减少红外光输出情况下,使可见光输出减少10%;改用MK66火箭发动机推进,其射程可达4200米;改进降落伞使其下降速度减为4.20米/秒;照明炬在空中可燃时间由2分延长至3分钟。此外,还在发展迫击炮、榴弹炮发射和飞机空投的红外隐身照明弹。

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