隐形战机用了哪些纳米技术（隐形技术烂大街）
隐形战机用了哪些纳米技术（隐形技术烂大街）F-15SE最终被舍弃的垂尾15度外倾设计F-15SE的另一大设计特征就是采用的一套全新的综合式DEWS系统，该系统的实质上为了强化F-15SE的电子战和航电系统中整合能力，取代了F-15E上原来的四个外场可更换单元组成的电子战系统；由雷达告警接收机、干扰机、干扰弹投放装置和干扰消除器组成，能够与机载AGP-82有源相控阵雷达实现更好的衔接。在升级航电水平的同时也强化了该型机的电子战能力，这对于提升F-15SE的战场生存力有很大的助益，因而将其归纳到其隐身处理的范畴中，实质上这只是一个战斗机现代化升级过程中的航电升级。F-15SE"沉默鹰"战斗机最早出现于2009年，是F-15制造商波音公司在F-15E1战斗轰炸机技术验证机的基础上发展而来的。其实现隐身的手段汇总起来主要有三个方面的内容：第一个保型油箱改成内置弹舱，第二个大量使用吸波材料和新型复合材料，第三个采用一套全新的
讲在前面的话：如何实现飞机隐身是人类一直孜孜不倦追寻的一个目标，二战末期德国人意外的在其Me-262战斗机上获得了意料之外的雷达低可探测性能，被公认为世界上最早的隐形战斗机。二战后，隐身技术进入到一个全新的发展阶段，随着苏联科学家彼得·乌菲姆谢夫理论的出现并被美国臭鼬工厂应用实践，人类历史上第一种真正意义上的隐形战斗机F-117横空出世，成为飞机隐形化发展历程上一个重要里程碑。随后美国人在此基础上发展了技术更加完善的B-2隐形轰炸机、F-22、F-35隐形战斗机，奠定了其在隐身技术领域的领先地位。随着隐身技术的不断成熟，其带来的一系列诸如高昂的成本等负面影响也逐渐暴露出来，为此在2009年美国人在F-15战斗机的基础上推出了一款隐形版本F-15SE"沉默鹰"，正式开启对传统非隐身战斗机进行隐身化处理的先河。随后在国内出现了诸如枭龙隐身版、歼-10隐身版的一系列CG方案，传统非隐形战机隐形化处理成为军迷圈广泛热议的一个话题。本文就从战斗机隐形设计原理的角度对这一反常规思路的可行性问题进行一些肤浅的探究。
流传与网络的歼-10隐身版（至于图中的歼-10C就忽略吧，我们毕竟着重看是外形）
有迹可循的 "沉默鹰"传统非隐形战机隐形化处理是美国人在充分掌握隐身技术后的一次技术尝试，这一点从F-15SE战斗机的发展背景中可以看出一些端倪。之所以会出现类似的尝试思路，主要基于隐形战斗机高昂的使用成本和充分掌握隐身技术两大核心因素，其中高昂的使用成本是主导诱因；举个例子，一架B-2隐形轰炸机的采购成本达到24亿美元，一架F-22后期的采购价格也在1.8亿美元左右，而波音公司对F-15SE的估价保持在1亿美元左右，成本优势一目了然；另外维修性也是一个很重要的指标，比如F-117A每飞行小时维修工时大约是F-15A/B的32.3倍，F-15C/D的22.1倍以及F-16的19.2倍，由此可见隐形战斗机的使用成本要比常规战斗机高出很多个几何倍数。
F-15SE隐身化处理气动外形改动不大，主要以吸波材料为主
F-15SE"沉默鹰"战斗机最早出现于2009年，是F-15制造商波音公司在F-15E1战斗轰炸机技术验证机的基础上发展而来的。其实现隐身的手段汇总起来主要有三个方面的内容：第一个保型油箱改成内置弹舱，第二个大量使用吸波材料和新型复合材料，第三个采用一套全新的综合式DEWS系统。众所周知，隐形战斗机一个最大的特征就是使用内置弹舱将传统的外挂弹药进行整合，从而最大限度的降低战机的雷达反射截面积，和F-22、F-35专门设计的内置弹舱不同的是，F-15SE的内置弹舱另辟新径将原来位于发动机进气道旁边保型油箱改成保型内置弹舱，在取消翼下挂架后，所有的机载弹药被整合到保型油箱中，左右两个悬挂式保型内置弹舱分别可以携带2枚空空导弹或者不同型号的四枚空地弹药。由于F-15SE的保型内置弹舱采用的是悬挂式设计，因此其在必要的情况下也可以拆卸下来更换为传统弹药挂架；使用这种设计对于F-15SE来讲，就是航程会缩短330-370公里，这主要是原来的保型油箱变成内置弹舱导致的。
F-15SE内置弹舱设计
F-15SE战斗机除了保型内置弹舱之外，其主要隐身是由大量使用吸波材料来实现的。2009年8月-9月，波音公司在圣路易斯测试厂房内对F-15SE所采用的几种吸波材料涂层的实际效果进行了为期两周的测试评估，最终选定了其中的一种吸波材料应用到该型战斗机的机体部分结构面，主要集中在机翼面和机体部分边缘衔接处；根据波音公司自己的数据，F-15SE的雷达反射截面积约为2平方米左右，相较基准型F-15E的15平方米，提升了7倍还多。权且不管这个数据的真实性，可以肯定的是F-15SE确实使用了内置弹舱和吸波材料来降低机体的雷达反射截面积。不过该型机对机头、发动机进气道以及尾部喷管并没有进行相关的隐身处理，就连所谓的双垂尾15度外倾设计，在整个研发过程中更多的都是以一种技术展示手段存在，并未能机身结构进行集成，成为一个可有可无的设计。
F-15SE的另一大设计特征就是采用的一套全新的综合式DEWS系统，该系统的实质上为了强化F-15SE的电子战和航电系统中整合能力，取代了F-15E上原来的四个外场可更换单元组成的电子战系统；由雷达告警接收机、干扰机、干扰弹投放装置和干扰消除器组成，能够与机载AGP-82有源相控阵雷达实现更好的衔接。在升级航电水平的同时也强化了该型机的电子战能力，这对于提升F-15SE的战场生存力有很大的助益，因而将其归纳到其隐身处理的范畴中，实质上这只是一个战斗机现代化升级过程中的航电升级。
F-15SE最终被舍弃的垂尾15度外倾设计
综合上述，F-15SE是传统战斗机隐身化处理的一次尝试，尽管波音公司一度对其寄予厚望，并在一开始便获得了包括以色列、新加坡、日本以及韩国在内的多个国家的青睐，但最终如其绰号"沉默鹰"一样永远陷入到沉默中，成为F-15系列家族中一个不太著名的典型型号，留给世人一个传统战斗机隐形化处理有无必要的疑问。
隐身设计是一个系统工程我们都知道，当前战斗机的隐形举措主要集中在雷达隐身、红外隐身、可见光隐身以及声学隐身几大领域，其中雷达隐身和红外隐身占据主要地位，可见光隐身主要体现在低可视化涂装上，和声学隐身一样占比较小，并没有取得多大的技术突破，相关研究还在路上砥砺前行。
隐形战斗机设计本身就是一个系统工程
由简到复先讲讲红外隐身设计，红外隐身比较好理解，核心就是降低战机的红外辐射源，大致集中在发动机喷管热辐射、发动机尾焰辐射和机体蒙皮辐射三个方面。 降低战斗机发动机喷管热辐射就是解决固体壁面辐射和空腔辐射，比较典型的手段有遮挡尾喷管特定方向、排气引射冷却技术等，研究数据表明，使用此类技术在30度方向角上，3-5微米波段的孔缝喷管可以降低红外辐射七成左右，使用波纹板喷管可将红外辐射强度降低六成左右，就算是使用塞体喷管也能降低四成左右。至于尾焰辐射，通常加力状态下尾焰辐射强度将达到极点，是非加力状态下的50多倍；通常使用的方法有将发动机高温燃气和外涵道冷空气混合的方式进行降低处理，还有就是类似F-22采用的二元矢量喷管增加尾喷火焰的周长，从而降低红外辐射源。机体蒙皮红外辐射源主要和空气摩擦产生的，机体蒙皮的面积越大，则这个辐射源的强度也就越高，这一点是往往是被外界研判的时候所忽略的，因为它看不到、摸不着，这也是隐身战斗机降低红外辐射源最隐秘的一个领域，涉及到材料学、电气学、飞控系统以及温差电子元器件技术等领域。
左图：平板的散射 ，右图：表面行波的散射
隐形战斗机设计当前最核心的技术手段就是雷达隐身，其主要由气动外形隐身和吸波材料隐身两大部分组成。雷达隐身技术的核心是以电磁波的散射理论为基础的，长期限制隐身技术发展的核心因素就是无法有效的计算飞机边缘电磁波散射，从而找寻到一个最佳的设计方案，直至彼得·乌菲姆谢夫理论的出现才真正改变了这一现状，并将计算机纳入到飞机边缘电磁波散射或者绕射计算中。也就是说，要设计一款隐形战斗机，首要能够计算出设计方案的雷达散射截面积，从而优化出一个最佳的方案。
F-22战斗机的气动布局设计是平行法则的典范之作
有关气动外形隐身设计，最早进入实用阶段的是翼身融合技术，这也奠定了后续隐形飞机气动布局设计的总体方向。在实际设计中最常引用的技术平行法则，直白点讲就是在机体各个几何面设计中，尽可能的让相邻两个几何形状体边缘呈平行线状态，这是气动隐身设计的两种具体方法所决定的，这两种具体方法是：一、靠外形弹走雷达波，二、靠材料吸收雷达波。一定程度上，我们可以将电磁波的边缘绕射和表面的散射原理和平行法则以及翼身融合设计画上等号。因为传统飞机的垂直尾翼和水平尾翼或者机翼垂直的时候，会发生直角反射，雷达波从哪儿来会直接发射回到哪儿去，这和降低雷达反射截面积所提及的电磁波散射理论是相悖的，平行法则最大的作用在于尽可能的减少机体气动设计中各平面之间形成90度直角，将机身轮廓平面边缘尽量设计成平行线，如此极大概率降低某一个面或者边垂直于雷达波方向的概率，从而实现气动外形降低雷达散射截面积的目的。对于部分无法进行平行法则处理的面或边的衔接处，于是就有了吸波材料进行弥补，两者综合作用保证战斗机的雷达反射截面积在一个足够低的水平。
吸波材料在S波段两种模型状态下的点频曲线
不过在气动隐身处理中，在外形和吸波材料之间也存在一定的局限性，或者说是两个矛盾，即：一、过分强调外形隐身，隐身效果好了气动特性就不行了，这个最有说服力的例子就是F-117，棱形多面体的外形构造使得其获得空前的隐身效果，但虽冠以战斗轰炸机之称谓，遗憾的是整个服役生涯中，只有轰炸没有战斗功能，也就是没有制空作战能力，核心就是该布局设计最大的缺陷就是不具备大过载机动能力；二、过分依赖材料隐身，一种隐身材料无法实现所有波段雷达波的吸收，同时还带来重量剧增的问题，而空重指标又是衡量战斗机性能的一项核心指标，这就成为一个技术矛盾。因此，雷达隐身必须采用一个合理的折中方案从而获得最佳的综合效能。在这个看似简单的过程中，涉及到空气动力学、空气力学、航空材料学等诸多学科，同时还要有配套的风洞测试基础设施，一款战机在完成理论设计后，还有进行最重要、最复杂的风洞测试，从而确定设计是否能够达到设计要求。
所以说，飞机隐身设计不是一蹴而就的，而是一个系统性工程。这也是截止目前只有中美俄三国掌握这项技术的一个重要原因，对技术、设备以及资金都有极高的要求，是一个国家航空工业总体发展水平的最高成就（至少目前是这样的）。
传统飞机隐身化处理的技术难点在哪里讲这个问题之前，首先要强调一个先决条件，那就是传统的飞机已经是一个成型的设计，尤其在气动布局上体现的尤为突出，对气动布局的改动是牵一发而动全身的行为。综合当前隐身技术发展情况以及最常见的几种优化方法，我们可以大致罗列起来传统飞机隐身化处理的技术难点大致有以下几点：
第一点，气动外形修形带来的影响。上文我们提到一个先决条件，传统飞机的气动布局设计本身已经成型，也就是说其设计的指标、测试工作都已经完成了，就如同一块木头已经被雕成了一件完美的艺术品了。此时如果我们一旦对某型传统飞机的现有气动布局进行隐身化修形，可供的选择有改变机头位置的几何形状，机体轮廓按照平行法则修形，优化发动机配套设备的隐身处理等等；这些处理手段的应用最直接的影响是飞机的气动特性，很可能会对飞机整体的气动特性产生严重的影响。因为，在对现有某型飞机的气动布局进行隐身化修形的时候，必定会带来空气动力学上的问题，整个修形过程中，将对现有的气动布局结构带来明显的改动，这是导致的一个核心因素。举个例子，以垂直尾翼隐身处理为例，其主要作用是为飞机提供安定性支持，传统飞机的尾翼构型是垂直的，想要实现隐身就必须采用V型设计，也就是增加一定的外倾角度，但在垂尾面积、尺寸不变的情况下，外倾角度的增加带来的直接后果是飞机的安定性问题。除此之外，气动外形修形还有可能带来诸如气动布局飞机重心、气动中心点的位置偏移，这个影响是极为突出的。
气动布局是战斗机设计的核心
第二点，内置弹舱如何设计的问题。我们在讲F-15SE"沉默鹰"隐身版本的时候，对于内置弹舱这个隐形战机核心技术，F-15SE通过将进气道旁边的保型油箱改装成悬挂式保型内置弹舱的方式解决这一问题。F-15SE只是一个特例，因为保型油箱设计是F-15E本身就有的一个设计，其对于F-15整体的结构影响并不大，并未涉及到机体内部结构。我们看国际上现役的几款隐形战斗机内置弹舱都是在机腹部全新设计的，鉴于这一先例，在对某型现有战斗机进行内置弹舱设计时，对原有的战斗机机体结构将带来很大的变动，因为可行的方法是在现有机体的基础上开膛破肚剖出一个内置弹舱来，最佳的位置也就是在机腹部位置，这一改动将直接影响到战斗机原来的内部结构，甚至需要对机体内的承重结构进行重新的布局优化，还可能会引发战机需要重新配平的问题，结合气动外形修形，这个工作量无疑不亚于重新设计一款全新的战斗机。
机腹部内置弹舱是最经典的设计
第三点，吸波材料应用带来的增重问题。鉴于对于气动外形修形的方法实施难度较大，提升战机隐身效果最直接的方法就是应用吸波材料。我们上边提到过度依赖材料隐身就带来严重的增重问题，实际效果也很可能适得其反，核心原因在于当前的技术条件下，吸波材料针对雷达波段的覆盖频段比较窄，一种吸波材料只能覆盖特定的一个电磁波段，无法实现全频隐身，这也是当前隐形战斗机发展的一大遗憾。一般在吸波材料的实际应用中，由于现有吸波材料只能吸收较窄波段的电磁波，因此如果战斗机想要获得更宽波段的隐身效果，只有一种途径就是不断的增加涂层的厚度。当前技术条件下，吸波材料主要针对的是厘米波段，想要实现对更长米波波段的作用效果，这个涂层的厚度至少要在几十厘米以上；权且不管技术性如何实现的问题，仅仅是这几十厘米厚的吸波涂层带来的重量问题就是飞机所不能承受的，同时还会对可维修性带来严峻的挑战，F-22就是一个最具说服力的例子，其飞行一小时后，主要的维修工时的四成时间花在了对吸波涂层的维护上，可见一斑。
当前最先进的超材料
总结起来讲就是，在对传统飞机隐身化处理的过程中，涂刷吸波材料无疑是最直接的方法，但也是问题最多的方法；其次是气动外形修形途径，这是外界讲的最多，也是改动最大的一种方法，用牵一发动全身来形容毫不夸张。这个思路看似很高大上，遗憾的是在实际实施过程中工作量绝不亚于全新设计一款隐形战斗机；上述的这三点只是整个处理过程中几个主要的问题，还有很多细节上的问题有待解决。
小结一下：不宜过分追求通过上文的分析，我们得出一个结论，对于传统非隐身飞机进行全面隐身化处理倒不如重新设计一款全新的隐形战斗机，设计修形过程中带来的代价以及不确定因素着实有些过多，这也是最终导致F-15SE"沉默鹰"永远沉默的一个核心原因。毕竟，在武器装备发展过程中，技术先进性和作战需求以及使用性价比上需要达到一个平衡，这是一个自然演变规律所决定的。
EA-18G与F-22的空战对抗结果为三代机对抗隐形机探索来看一条新路子
隐身技术对于提升战斗机的综合作战效能具有突出的效果，这一点从美国F-22与传统三代机的空战对抗中所获取的大比分空战战绩中得到证实（另外F-35、歼-20都有类似的战绩）。但由于我们所针对的优化战机型号是一个成型的产品，其所有的设计都已经完成，整个机型的隐身处理潜力有限，大刀阔斧的进行改进无疑是牵一发动全身，由于涉及的技术学科区域极广，因而在实际效果上存在一定的不确定性，就如同是一场没有胜算的赌博一样。鉴于美国隐形战机在和三代机空战对抗中曾被EA-18G电子战飞机、欧洲的台风战斗机击落的先例，我们可以从中梳理出一个逻辑，那就是强化战斗机电子战能力后传统非隐形战斗机具备与隐形战斗机一战的能力；得益于这一经验，为后续三四代机之间的跨代空战中反隐身作战提供了一条便捷的发展思路。
歼-10B和C都采用了DSI进气道设计，有助于优化正向雷达反射截面积
另外，在不改变战斗机基础性能的情况下，有限的隐身处理可以达到不错的实际效果。以例举证，比如我国的歼-10战斗机，在发展到B型的时候其外形出现了明显的变化，最突出的特征就是使用了全新的DSI进气道，根据官方的表述，歼-10B战斗机相较A型雷达反射截面积大幅缩小，另外在网络上流传的几张内部PPT图片显示，歼-10B在防御作战中得到作战体系支撑后，具备与F-35隐形战斗机一战的能力，由此可见，这种有限的改进对于提升战机的性能还是有很大帮助的。
颜值即战斗力？
通过F-22与EA-18G电子战飞机之间的空战对抗结果以及歼-10系列后续战机的改进实际效果来看，秉持性价比与作战效能平衡的原则，对于现役的非隐形战斗机没必要进行全面的隐形化处理，通过对隐形战斗机所使用的核心技术转移，从而提升传统三代机的战场态势感知能力、电子战能力以及有限降低雷达反射截面积，或许是一条比较科学、便捷和有效的升级途径。全面隐形化处理的风险太大，F-15SE"沉默鹰"无疾而终就是前车之鉴；因此，有关网络上流传的歼-10、枭龙以及飞豹隐身版CG图还是停留在军迷朋友的脑海中还是比较好！
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