舰艇隐身技术的发展＊

（海军驻葫芦岛431厂军事代表室 葫芦岛 125004）

1 引言

随着现代探测设备和武器（导弹、鱼雷、水雷）向高精度、远距离的发展，舰艇的暴露和被命中概率大幅提高，生存力和战斗力受到严重威胁。为了对付这种现实的威胁，各国海军正在加紧发展舰艇隐身技术，它通过改变自身物理场，以降低被敌发现和被精确制导武器命中的概率。本文就舰艇隐身技术、发展动向、发展分析等，作进一步的研究和探讨［1］。

2 舰艇隐身技术

舰艇隐身的目的就是减少和控制舰艇被敌方探测的目标特征，从而降低敌方的探测距离和概率。舰艇隐身技术主要包括雷达隐身、红外隐身、声隐身等［2］。

2．1 雷达隐身

就舰船装置设计而言，可运用的雷达隐身技术就是雷达散射截面缩减技术，即通过各种措施降低舰船的雷达信号特征值—雷达散射截面积（RCS），以达到“隐蔽”目的。

通过改变目标外形来降低目标的RCS，也称外形隐身技术；采用雷达吸波材料来降低目标的RCS，也称材料隐身技术。

1）外形隐身。外形隐身就是通过舰船外形结构和形状设计，使舰船反射的雷达波能量偏离雷达发射方向，从而降低目标的RCS。舰船甲板面上一般布置大量小型非隐形设备，未经隐身设计会对雷达截面积产生较大影响。像锚机、绞盘、绞车、系缆桩、救生艇、栏杆、吊杆、系舰柱等，原来舰船甲板上外置的部分，可通过内藏或设计成隐身形状或采取位置选择、遮挡、屏蔽等措施加以改善。例如，美国Cyclon级快艇上的桅杆桁架构件就做成了方形；德国的MEK3护卫舰采用降低雷达散射截面积的外形设计，将天线和桅杆融为一体，也为棒形；法国某型护卫舰的桅杆不仅与舰体做成了一体，而且采用了平面结构，并有一定程度的倾斜；我国某新型侦察艇桅杆也采用该种形式。

2）材料隐身。除了通过合理的隐身外形设计，还可以通过在舰船适当位置涂装吸波材料或采用结构隐身材料来达到雷达隐身目的。

·吸波涂料。选用适当的吸波材料也可以减弱、抑制、偏转舰船的雷达回波，减少其RCS值，从而降低被敌方雷达发现的概率。吸波材料实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液或乳液为基料，把吸波剂和其他附加成分分散加入其中而制成。如美国研制的系列铁氧体吸波涂料，主要成分是锂镉、镍镉和锂锌铁氧体，它在厘米波段到分米波段，可使雷达波反射衰减达20dB。日本研制的铁氧体和氯丁橡胶或氯磺化聚烯等吸波涂料，当涂层厚度为1．7mm～2．5mm 时，对5GHz～10GHz的雷达波反射衰减达30dB。

·结构隐身材料。结构型吸波材料与涂敷型吸波材料相比，其电磁波吸收剂特别是吸收层有些是由碳化硅纤维组成，这种吸收剂在强度、耐热和耐化学腐蚀方面均比较好，其吸波能力较强，带宽也较大。为达到较好的匹配效果和吸收效果，纤维和树脂复合材料也可以采用，而且整体上重量轻、强度好，吸收效果好。

2．2 红外隐身

舰船对外界有着较强的红外辐射，它的任何部位都可能是红外源，其自身的热辐射和对环境热辐射的反射都可能是被敌方红外探测器探测和跟踪的目标，如机舱区、舵机舱区、厨房高温室、排气道（包括烟囱）、排气烟流及船体对阳光的反射与散射等，都被认为是红外辐射源中的几个重要方面［3］。

红外隐身技术一般采用热抑制、低反射涂料及屏蔽等措施降低舰船的红外辐射强度或改变其红外辐射特性。

1）降低舰船红外辐射强度。降低舰船红外辐射强度也就是降低舰船与周围环境的热对比度，使敌方红外探测器接收不到足够的能量，减少舰船被发现、识别和跟踪的概率。采用的主要措施有：

·在船体表面涂敷降低红外辐射的绝热涂料，减弱对太阳能的吸收和辐射，降低船体表面的温度。

·通过隔热层降低舰船在某一方向的红外辐射强度。如在机舱、舵机舱处的舱内结构的发热部位（舱壁、天花板和地板）、烟囱内壁吸排气管道外表面粘贴由泡沫塑料或镀金属塑料膜等隔热材料组成的绝缘隔热层。

2）改变舰船红外辐射特性。改变舰船的红外辐射特性也就是改变其表面的发射率，降低红外辐射的能量，减小被探测概率。采用的主要措施有：

·采用吸波和绝热材料或利用涂料降低船体涂层的红外发射率，可减少舰船表面对外辐射和反射。

·在船体上广泛选取复合材料，其隐身功能由红外低发射率、高漫反射率、低比重的铝粉作填料及低发射率的钛酸丁酯为粘接剂的复合涂层提供。

·应用红外隐身材料进行屏蔽，从而降低舰船8μm～14μm 波段的红外辐射。

2．3 声隐身

水面舰艇的声隐身是出于反潜与反水雷、反鱼雷的需要，面对潜艇的严重威胁，发达国家海军在水面舰艇尤其是反潜型舰艇上，在研制装备探测距离更远的声纳的同时，大力降低其水下辐射噪声，提高其水下隐蔽性和减少对其声纳的干扰。试验表明：降低舰艇辐射噪声6分贝时，可使敌方被动声纳作用距离减少50%；声反射强度降低10分贝时，可使敌方主动声纳作用距离减少70%，同时可提高本舰声纳作用距离100%。降低辐射噪声的主要方法是：

1）采用先进的推进装置。如德国“勃兰登堡”级护卫舰采用噪声较低的五叶螺旋桨，美国的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰采用低速大侧斜螺旋桨；英国的“海上幽灵”级护卫舰则采用噪声更低的喷水推进装置，该国的“公爵”级护卫舰采用较为新颖的柴电联合推进方式，使用柴电推进时，取消了齿轮箱，也有很好的降噪效果。

2）采用先进的隔振降噪措施。现代驱逐舰、护卫舰等普遍采用了将机械装置安装在弹性基座上的减振筏座技术，降噪效果可达50分贝左右。

3）采用声屏蔽装置或有效的吸声材料。德国“勃兰登堡”级护卫舰除安装减振筏座外，还对舰艇的柴燃动力装置加装有隔音罩。

目前，美国新型尾流控制技术可实现舰艇隐身。美国《大众科学》网站2011年8月12日报道：杜克大学研究人员称，一种新型材料制成的隐身系统能够通过消除剪切力并减少排水量的方式，在物体经水中通过的时候把水变成静态。通过对舰艇航行过程中产生的尾流进行控制，从而使舰艇在水中航行能够产生没有物体通过的效果。

3 发展动向

1）美国科学家研究新型尾流控制技术可实现舰艇隐身。美国《大众科学》网站2011年8月12日报道：美国杜克大学的研究人员日前表示，通过对舰艇航行过程中产生的尾流进行控制，从而使舰艇在水中航行能够产生没有物体通过的效果。

杜克大学研究人员称，一种新型材料制成的隐身系统能够通过消除剪切力并减少排水量的方式，在物体经水中通过的时候把水变成静态。利用这种方法，也能够减少物体在水中运动所需要消耗的能量，同样的，船只在水中航行的话，理论上也能够节省燃料。

杜克大学电气和计算机工程助理研究教授亚罗斯拉夫·乌尔朱莫夫（Yaroslav Urzhumov）设想将船体覆盖一层多孔金属三维晶格材料，这种材料中能够嵌入微型水泵，这些水泵能够控制水流以多种流速流过。最终的目标是让从多孔金属中流出的水的速度能够和船体外水流的速度保持一致。

如果这种设想能够实现，船体外的水将匹配船体的运动速度，呈现出静止的状态，这也将减少船只运动所需要消耗的能量。一般情况下，固体在水中运动所排出的水量往往比自身的重量要多，如果船只在水中运动的剪切力消失或减小，那么船只运动所排出的水也会更少。

此前也有研究人员表示，可以通过利用莱顿弗罗斯特效应提高船只的运行效率，这种办法的原理为：船只在水中运动时，船体与水接触部分的温度要高于水的沸点，从而让水产生绝缘蒸汽层包覆船体。该蒸汽层能够减少航行阻力，但是将船体加热需要大量的能量输入，这与节省船体燃料消耗的想法相悖。晶格水泵系统相比莱顿弗罗斯特效应要好得多，因为微型水泵不需要过多的能量。

2）声学隐身装置可让声波在物体周围无障碍传播。据大众科学网站2011年8月17日报道：来自西班牙瓦伦西亚的一个研究小组近日研发出一种新型声学隐身装置，该装置能够让声音毫无障碍地在物体周围传播，这种技术日后可以用于音乐厅以及其他一些安静的环境，并可用于制作头戴式降噪设备等。

与光学隐身设备的工作原理相类似，声学隐身装置能够让声波在物体周围传播产生与水流过河中光滑的石子相类似的效果。声波传播过程中，其波形不会受到任何影响，产生的效果就好像没有任何东西存在一样。另一方面，降噪系统能够精确制造相反的波形来抵消声波。

保留波形的隐身装置对于想要试图躲避声呐的物体来讲将十分有用，因为其能够产生前方无障碍的效果，声波会顺利通过并且没有反弹回波。这种技术也可应用于某些需要声音保留或需要引导声波的领域，如音乐厅。

来自西班牙瓦伦西亚的研究小组提出，用一些圆柱体组成的系统彼此协同工作能够让声波进行无障碍传播。他们的设计方案是：利用120个直径15mm 的圆柱体包覆在需要隐身的物体周围，这样就形成了一个直径为22．5cm 的大圆柱体。当频率为3061Hz的声波传播到该物体周围时，声波的原始波前形状保持不变。所以，该直径22．5cm 的圆柱体在声波面前实现了隐身。

研究人员表示，目前，该隐身装置只能在很小的一段声音频率范围内工作，但是不同的工作频率仅需要调整不同的圆柱体布局即可。该隐身装置最终将覆盖较广泛的频率范围、为音乐厅、静谧的公园甚至是降噪头盔等创造更好的声学条件。

3）英国公开展示海军下一代26 型隐身护卫舰设计。法国《航宇防务》网2012年8月20日报道：2012年8月20日，英国国防部对外展示了皇家海军下一代战舰26型隐身护卫舰的最新设计。这也意味着26型护卫舰项目实现了重要里程碑［4］。

26型隐身护卫舰是一型多任务作战舰艇，可在全球范围内执行作战任务和反海盗行动，同时支援人道主义救援，该型舰计划于2020年后服役。

2010年，英国国防部与BAE 系统公司联手确定了26型舰的基本性能和初步设计方案。该型舰排水量在5400t左右，舰长148m（相当于15 辆双层巴士的长度），是皇家海军舰队中最先进的舰艇之一，它具备以下特征：

·可发射多种类型武器的垂直导弹发射井；

·中口径舰炮；

·可容纳一架“灰背隼”或“野猫”直升机的机库，为无人机、水面无人艇、无人潜航器以及小艇预留了灵活的任务空间；

·最先进的舰载传感器。

26型隐身护卫舰将在未来几十年成为皇家海军的主力作战舰艇。该型舰适用性强，升级改造较为容易，可以根据作战威胁快速改装。

目前，26型护卫舰项目已获得议会的拨款批准，该型舰的建造也将为英国造船行业提供成千上万个工作岗位，从而保持英国的军船建造能力。

4）印尼海军接收新型隐身快速导弹巡逻艇。美国《海军观察》2012年8月29日报道：该新型隐身快速导弹巡逻艇艇长63m，采用先进的三体船身设计，将成为东南亚地区最先进的海军舰船。该舰采用激进的穿浪船体设计以改进适航性和稳定性，并且完全由碳纤维复合材料制成，采用了真空导入工艺和乙烯酯树脂。用这些材料构建船身结构增强了该舰的隐身性，同时降低了运行、维护和全寿期成本［5］。

2009年，PT Lindun公司（North Sea Boats）签署合同为印尼海军建造一种最先进的隐身军舰。建造工程开始于2010年早些时候，但由于其先进的设计和建造工艺，项目进展一直高度保密。下水仪式将于2012年8月31日在PT Lundin公司位于东爪哇巴纽旺直的船厂举行。

该快速导弹巡逻艇（FMPV）先进的三体穿浪船身设计有助于让该舰劈开波浪前进而不是跨跃波浪，加宽的船体则可提高固有稳定性。二者结合可以降低倾侧和起伏，帮助该舰在复杂海情下保持较高的航速，同时为武器平台提供较好的稳定性。

该舰采用综合隐身设计，降低雷达、红外、声学和电磁信号特征。舰载武器包括导弹和舰炮，以及一艘11m 长的高速硬壳充气快艇，该艇被融合安放在上层建筑内。该艇较宽的舰体还使其可供直升机起降，这极大地扩展了该艇的巡逻范围和能力。

5）俄罗斯向印度交付第二艘隐身护卫舰。法国《航宇防务》2012年11月9日报道：俄罗斯于11月9日向印度海军交付第二艘由杨塔船厂建造的隐身护卫舰。杨塔船厂发言人表示，俄罗斯和印度双方军队高层领导都将出席该交付仪式［6］。

2006年，俄罗斯和印度签订了16亿美元的合同，为印度海军建造三艘“塔尔瓦”级导弹护卫舰，首舰已经于4月27日交付印度海军。第三艘舰目前正在进行系泊测试，计划在波罗的海完成海试之后，于2013年夏季交付印度海军。

该级舰每艘都装备有8枚“布拉莫斯”超声速巡航导弹，此外还装备有100毫米口径炮、一套“施基利”（Shtil）舰空导弹系统、两套“卡什坦”防空导弹系统、两部双联发533毫米鱼雷发射器和一架反潜战直升机。

6）印度“特里坎德”号隐身护卫舰服役。法国《航宇防务》2013年6月29日报道：印度海军在俄罗斯建造的第二批三艘“塔尔瓦尔”级护卫舰中的最后一艘“特里坎德”（Trikand）号，于2013年6月29日加入印度海军服役［8］。

“特里坎德”号的服役对印-俄军事科技合作具有里程碑式的意义，其姊妹舰“泰戈”号与“塔卡什”号已于2012年服役，部署于西部舰队。“特里坎德”号于2008年6月11日铺设龙骨，2011年5月25日下水，并于2013年4月至5月在波罗的海进行了高强度海试。

“特里坎德”号装备了先进的作战系统，包括“布拉莫斯”导弹系统、“施基利”先进防空导弹、改进型A190舰炮，光电控制30毫米近防武器系统，反潜武器包括鱼雷及反潜火箭，并载有先进的电子战设备。舰上的“特里波瓦涅-M”（Trebovanie-M）战斗管理系统将舰上的武器与传感器整合，使得该舰可同时跟踪多个水面、水下及空中目标。舰体采用隐身设计，可降低雷达反射信号、磁信号及声学信号。该舰由4台燃气轮机推进，最大航速超过30节。舰上搭载Ka-31直升机，执行早期空中预警任务。

“特里坎德”号由阿贾·科查（Ajay Kochhar）舰长指挥，舰上人员约300人。该舰将很快驶往印度并加入西部舰队。

4 发展分析

未来海军水面舰艇隐身技术的发展趋势是不断依托高新技术，设计建造全隐身水面舰艇，所采用的技术也将从原雷达波隐身、声隐身、红外隐身、电子隐身等各自为政，转变为各领域技术综合兼顾［11］。

1）发展雷达波隐身。一是发展雷达波散射对消技术。即利用雷达波的矢量叠加的特性，人为产生一个与目标散射场同频率、同幅度、同极化、反相位的电磁场，两个场相互抵消，从而减少对方探测雷达接收的总电磁场强度，降低其探测效能。该技术分主动对消和被动对消两种。二是发展吸波涂（覆）料、结构型吸波材料及吸波结构。国外海军正在不断改进和提高目前的吸波涂（覆）料的吸波性能、环境适应性能以及拓宽材料吸波的频段。三是发展能同时降低敌雷达、红外、激光、可见光等不同波段的电磁探测。四是发展既能吸收雷达波，又能承载的复合材料以及研究由外壳和内部结构组成的具有明显吸波特性的部件结构。

2）发展声隐身。一应用喷水推进、超导推进、磁流体推进等新型推进系统，取代螺旋桨推进，从而彻底消除螺旋桨水下辐射噪声。二是加大智能材料的研究力度，加紧研制高阻尼、环境适应性良好的主／被动减振隔振材料，拓展隔振吸声手段。

3）发展红外隐身。一是在3μm～5μm 波段，采用磁流体、纳米级介质等来冷却动力装置的排气温度。二是在8μm～14μm 波段，着重解决喷淋水幕（雾）时受天气、气候影响的问题，开发新型红外隐身材料。

4）发展电子设备的隐身。未来国外海军将更加重视电子设备的隐身，除采用遮挡、屏蔽的方法外，对特殊设备将采用特殊的方法：一是广泛采用相控阵雷达，进一步简化船体外形，减少其散射面积；二是研究并应用低截获概率雷达。这是一种既能探测和跟踪目标，又能不被敌方截获的雷达。三是研制雷达的频率选择表面（FSS 表面）。该表面只允许本舰雷达工作频率的电磁波通过，而阻断其他频率的电磁波通过，并通过表面倾斜散射其它入射电磁波。

5）发展多功能一体化。水面舰艇的隐身技术也不是独立的，需与其他多种技术如：施放箔条，声诱饵，电磁辐射控制等配合，才能达到提高舰艇作战有效性，改进舰艇防御及提高生存能力的目的。

5 结语

随着新材料、新技术的不断研制和开发，雷达波、声隐身、红外隐身、电子设备隐身、多功能一体化的综合电子战设备备受关注，其性能也不断地得到完善。在未来现代化战争或局部战争中，适时运用舰艇隐身技术和一体化的综合电子战设备，就能够有效地对抗激光、红外成像制导导弹的威胁，达到保护自身目标的安全［12］。

［1］陈翾，杨立，海面舰艇红外隐身效能评估［J］．激光与红外，2006，36（5）：335-337．

［2］宫伏安，刘静梅．针对反舰导弹的舰艇红外隐身效果评估方法研究［J］．红外，2010，31（2）：35-38．

［3］夏舸，杨立．基于辐射对比度的变发射率舰船的红外隐身研究［J］．红外，2013，34（7）：34-38．

［4］美国科学家研究新型尾流控制技术可实现舰艇隐身［N］．每日防务快讯，2011-08-19．

［5］声学隐身装置可让声波在物体周围无障碍传播［N］．每日防务快讯，2011-08-12．

［6］英国公开展示海军下一代26型隐身护卫舰设计［N］．每日防务快讯，2012-08-22．

［7］印尼海军接收新型隐身快速导弹巡逻艇［N］．每日防务快讯，2012-09-07．

［8］俄罗斯向印度交付第二艘隐身护卫舰［N］．每日防务快讯，2012-11-13．

［9］俄罗斯海军接收先进隐身轻护舰［N］．每日防务快讯，2013-05-22．

［10］印度“特里坎德”号隐身护卫舰服役［N］．每日防务快讯，2013-07-08．

［11］杨郁，张建生．尾流气泡幕后向散射偏振特性研究［J］．激光与光电子学进展，2013，50：40102-1．

［12］杜翠兰，周建忠．光电隐身效果的评估方法［J］．光电技术应用，2011，26（2）：1-4．