非圆截面弹身:导弹的隐身外衣

Space Exploration - - 太空探索 - 文/ 杨慧君

进入 2018年,世界导弹领域热闹非凡。美国最新研制的贾斯姆空射隐身巡航导弹(JASSM-ER)首次投入实战; B-1B轰炸机连续两次实现LRASM导弹双发齐射;挪威的海军打击导弹(NSM)击败“捕鲸叉”和LRASM,成功中标美国濒海战斗舰反舰导弹项目。这些看似毫无关系的导弹型号,却有着一个共同的特点——均采用了非圆截面的弹身设计,使自己化身为隐身导弹。那么,什么是非圆截面弹身?与传 统的圆形截面弹身相比,非圆截面弹身具有哪些无可比拟的优势?未来导弹隐身技术还将有何突破?

非圆截面PK圆形截面

几百年来,隐身技术一直是大家津津乐道的话题。“一叶障目,不见泰山”虽令人可笑,但是确是隐身技术界追逐的梦想。

什么叫隐身?科研人员认为,“隐 身”有两个含义:第一,不是“眼睛”看不见物品,而是“眼睛”不易看见物品,这里的“眼睛”泛指雷达、红外夜视仪等现代化设备;第二,隐身的目的是为了保护自己生存或物品安全。

20世纪70年代后期,美国担心其巡航导弹被苏联的SA-10地空导弹击落,开始制定隐身巡航导弹的研制计划。

作为隐身巡航导弹的开山鼻祖,美国 AGM-86A空射导弹采用了前所未有的弹身外形——腹部扁平,背部呈椭圆形,自此开启了非圆截面弹身在导弹应用的广阔天地。

后来,随着雷达隐身技术的发展,研究人员通过对比圆形、椭圆形、菱形、矩形、三角形等十余种截面的雷达散射面积(RCS),发现三角形的隐身性能最好。但是,在实际的导弹设计过程中还要考虑到气动性能、内部设备的装载以及载机的挂载要求,因此,实际选用的都是多边形的变形,例如,将矩形进行圆角处理,对长宽比进行优化设计等。

于是,欧美各国开始在导弹上应用各种优化后的非圆截面弹身设计,取得了很好的效果。

美国下定决心走非圆截面弹身这

条路,还有一个最重要的原因,那就是这种弹身设计与隐身飞机搭配堪称完美。

研究表明,飞机外挂的导弹使其RCS大幅增加。为了保持飞机隐身,最好的解决办法是将所有武器内埋。但是,受内埋弹舱尺寸的限制,只能内埋长度较短、重量较轻的导弹,导致飞机的作战能力极为受限。

保形武器则是解决这个难题的有效途径,美国于20 世纪 80年代后期提出了 Have Slick 保形武器项目,试图把导弹设计成可贴隐身飞机的蒙皮挂载,而不显著增加其RCS。JASSM 就是在这个项目的基础上发展起来的。

除了更好的雷达隐身特性,非圆截面弹身还具有较大的升阻比和配平升力,较大的体内容积,便于贮存、携带与分离等“意外之喜”。

非隐身不导弹

隐身技术不但能够提高导弹的总体性能,还可以提高其纵深远程突防和打击能力,引起世界各军事强国的高度重视,更是出现了“非隐身不导弹”的趋势。

最初,隐身设计主要用于巡航导弹,主要是因为巡航导弹飞行速度低,在敌方空域内飞行时间长,可能受到来自各个方向的雷达探测。但是随着隐身技术的日益成熟,反舰导弹、巡飞弹等类型导弹也开始采用隐身技术,尤其是非圆截面弹体技术。

世界上第一款冠以“全隐身”头衔的导弹是AGM-129空射隐身巡航导弹,其弹身截面近似椭圆。AGM-129 是第一款按照气动-隐身-结构设计一体化原则开展设计的型号,非圆截面弹身加上隐身材料弹体及涂层,使得导弹的RCS只有 0.005 平方米。

今年4 月 14日,美国、英国、法国空袭叙利亚时,JASSM-ER导弹首次投入实战,取得了不菲的打击效果。该导弹采用的就是非圆截面弹身,其外形独特,像一艘倒扣的独木舟。四面体弹身上窄下宽,并进行了修圆。弹体下

表面宽、平滑,形成一个大的升力面,具有倾斜飞行的能力,与现役的巡航导弹相比,机动能力更强。

美国空军寄予厚望的远程反舰导弹LRASM,其实就是在 JASSM 的基础之上研制的新一代高性能反舰导弹。在非圆截面弹身的 LRASM-A和传统圆截面弹身的 LRASM-B 竞争时,前者胜出,非圆截面弹身带来的高隐身性能无疑是一个加分项。

俄罗斯国防部在《2018―2027 年国家武器装备规划》中明确将采购最新一代隐身空射巡航导弹X-50。该导弹采用的非圆截面弹体横截面尺寸为0.4×0.4米,是继美国AGM-129之后,世界上第二种全隐身型空射巡航导弹。

不过,非圆截面虽然优势显著,但是也有被“嫌弃”的时候。为了适应潜艇的圆形鱼雷发射管,法国的海斯卡耳普导弹不得不放弃了通用斯卡耳普导弹的非圆截面设计,回归到传统的圆形截面弹身。

未来,随着高超声速技术的武器化,隐身设计也许将不再那么重要,有了速度这把利剑,导弹足以刺破任何强大的防空“金钟罩”。

道高一尺 魔高一丈

随着雷达探测技术的超越式发展,世界各国正在酝酿新的隐身概念和新的隐身技术。

海鸥虽与燕八哥的形体大小相近, 但海鸥的RCS比燕八哥的大200 倍。蜜蜂的体积小于麻雀,但它的RCS 反而比麻雀大16倍。科研人员正在研究这些现象,试图采用仿生技术寻求新的隐身技术。此外,等离子体隐身技术和微波传播指示技术也正成为新的隐身技术兴趣点。

隐身材料是隐身技术发展的关键。手性材料、纳米隐身材料、导电高聚物材料、多晶铁纤维吸收剂、智能型隐身材料等为降低导弹雷达散射特征做出了

贡献;耐高温吸波结构技术的成熟为超声速导弹隐身设计带来了曙光。

与传统的隐身技术截然不同,量子隐身结构通过对电磁波的偏转,使电磁波绕过目标,如同在自由空间传播一样。对于外界观察者来说,这个被隐蔽的目标根本不存在,也许这才是隐身的最高境界。根据入射电磁波频率的不同,量子隐身结构能够实现雷达、红外或者可见光的隐身,成为隐身界的“三栖明 星”。

隐身与反隐身是一对矛盾,既互相制约又互相促进。在隐身技术取得突破性进展的今天,反隐身技术相应地也在发展中,成为推动和检验隐身技术能否真正发挥作用的一种手段。

采用雷达隐身技术的导弹仍有一定的 RCS值,因此在导弹不可能做到全吸波和全透波的前提下,建立双基地和多基地雷达体制是反隐身技术的一个 方向。

隐身导弹的RCS值与雷达的工作频率有很大的关系,扩宽雷达工作频谱将使隐身导弹的对抗工作频率失效。利用毫米波技术或谐波接收来识别隐身目标也是一种反隐身措施。

超视距雷达和空中预警雷达不仅波长较长,还能利用电离层从上向下看目标,更有利于反隐身的实现。★

▲美国洛·马公司研制的贾斯姆空射巡航导弹

▲ 美国洛·马公司的LRASM远程反舰导弹

贾斯姆导弹即将击中目标

挪威的NSM隐身反舰导弹

▲ 隐身巡航导弹的鼻祖——美国的AGM-86A 空射巡航导弹

▲ 美国 AGM-129空射隐身巡航导弹

▲ 俄罗斯的 X-59MK2 空射隐身巡航导弹

▲ 法国的通用斯卡尔普空射隐身巡航导弹

▲ 俄罗斯的 X-101 隐身巡航导弹

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