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隐身技术的起源与早期研究

自飞机发明以来，在军事航空领域人们就始终高度关注低可探测性技术和隐身技术带来的好处。实际上在所有军事领域中，人们都在为降低人员和武器装备的可视性而努力着。由于飞行器是在三维空间中运动，完全暴露在空气中，所以能从低可探测性技术中获取更大的效益。早在第一次世界大战期间，战机在使用迷彩伪装色上获得了成功，甚至在一些极端的例子里，战机的机翼和机身甚至使用了透明材料的蒙布。

第二次世界大战期间，雷达技术日趋成熟。飞行器由于缺乏地形的掩护，且机身大量使用金属材料，使其成为雷达照射下的高反射目标。对于交战各方来说，雷达在战争中已成为一个严重的威胁。安装机载雷达的轰炸机可在各种气象条件下，白天或夜间精确轰炸地面目标；装备雷达的侦察机可以在恶劣天气条件起飞从高空高速接近目标，大大降低了任务的危险程度。

战争中出现的第一种对雷达的干扰手段看起来笨拙但非常实用。科学家发现把金属箔切割成一定长度(对应相应频率的雷达)，大量散布在空中可以使雷达暂时失明，这种方法相当有效并一直使用至今。但箔条也有许多缺点，例如滞空时间短，并且需要根据敌方雷达频率来投放合适的箔条等。于是专家们开始研究更有效的替代手段。受制于二战的条件限制，航空吸波材料没有进行大规模研发，德国人在几种飞机进行了降低雷达反射的尝试，其中就包括了霍顿Go-229(军方编号Ho229)。这种飞翼战斗机采用了钢管加强的木质结构，德国人在机翼前缘的胶合板层加入了某种碳类材料。德国人认为碳能吸收雷达波束的能量，从而明显降低飞机的雷达反射面。但此时战争已近尾声，该技术没有进一步发展。对于二战后兴起的红外制导空空导弹，人们则开发出了镁燃烧剂的红外诱饵弹。

战后的探索

1952年美国空军约翰·西博格少校提出凭借涡喷发动机的高空性能可以制造出翼展极长的高空飞机，升限将大大超过现有型号，从而从根本上消除敌机以及防空火力的威胁。贝尔、费尔柴尔德和马丁公司根据这个概念开始研究具体方案，项目代号“秃鹰”，最后贝尔的X-16方案赢得竞标。但X-16只作了一个缩比模型后就被洛克希德公司更先进的U-2高空侦察机给拉下了马。稍后洛克希德开始探索降低飞机噪声，他们研制了静音的X-26B，并在越南执行过秘密侦察任务。X-26B改装自瑞士SGS 2-32型滑翔机，在机背安装了一台O-200A活塞发动机，然后通过一根长轴驱动机头上方的巨大螺旋桨，螺旋桨下方有短梁支撑，在飞行中螺旋桨转速很低以最大限度降低噪声。

继贝尔X-16之后，中情局又启动了“感光板”(Aquatone)项目，洛克希德提出的Article 341方案被发展成了著名的U-2。在U-2服役的前三年里，多次深入苏联腹地对莫斯科进行侦察，这引起的苏军的高度紧张，在U-2航线附近部署了大量截击机。但U-2飞得太高，截击机无力击落。由于U-2不是隐身飞机，所以苏联人可以精确追踪U-2，为了解决这一问题，洛克希德公司的凯利·约翰逊尝试了不同的方案，这就是“彩虹”(Rainbow)项目——在机身上贴吸波材料。

这种称为“壁纸”的材料由林肯实验室小组和洛克希德公司共同研制，在柔软的薄片上印刷了导电图案，然后再贴在飞机表面。“壁纸”被用于吸收高频雷达波，而为了对抗低频雷达波(70兆赫以下)，约翰逊在U-2的机翼和水平尾翼前后缘平行布置了导线，并前后连通。为了防止进气口散射雷达波，从机头到两侧副油箱也连接的导线。所有导线上都串有铁氧体磁珠，与雷达波频率谐振，期望通过“发射”与雷达回波波形相同但相位相反的信号以抵消机身的雷达反射。

“壁纸”的缺点是阻碍机身散热，最早被贴于U-2的全部表面，但由于散热问题最后只贴在下表面。但散热问题还是存在，1957年4月2日“彩虹”U-2在试飞中由于过热造成发动机熄火，导致座舱失压，飞行员因头盔面罩脱落，缺氧失去知觉。失控的U-2陷入尾旋，在低空飞行员恢复了知觉并弹射，但由于高度太低被摔死。导线增加了阻力，使U-2的升限降低了1500米，航程缩减20％。飞行员并不喜欢这种降低性能的U-2，嘲笑其为“挂满吉他弦的飞机”。

“彩虹”U-2进行了实战飞行，但最终证明苏联有能力排除这些干扰继续跟踪飞机。而性能的降低使得飞机更易受到拦截。“彩虹”项目于1958年取消，洛克希德公司经过仔细分析后得出结论，唯一可行的办法是设计制造机体外形对雷达隐身的飞机，并总结出了几条经验，其中包括：1.发动机与飞机内一切金属结构必须屏蔽起来；2.不能被屏蔽的结构必须用透波材料制造；3.为了防止S波段和X波段雷达的探测，飞机的外形必须能把入射波反射到远离雷达的方向；4.为降低反射，飞机的边角必须“软化”，即结构的导电性必须逐渐过渡。

但这对于U-2来说已经来不及了，1960年5月1日，鲍尔斯驾驶的U-2被击落，飞行员被俘。

1956年初中情局开始着手寻找一种全新的、强调降低雷达反射截面积(RCS)的飞机来取代U-2。极高的飞行高度对于防范飞机拦截仍然是有效的，但对于导弹拦截来说作用就很小了。只有通过降低RCS，才能压缩雷达制导导弹的反应时间，降低其拦截的成功率。

1957年8月中情局开始转向超声速方案，因为当时的雷达在跟踪超声速飞机方面存在缺陷。雷达的阴极射线管显示器用亮点来代表飞机，为了从显示器上消除随机噪声，雷达操作员会调低雷达信号的放大倍率，屏蔽掉短暂的回波，只有从真实目标上反射回多个同一位置的雷达脉冲迭加后才能在显示器上以亮点显示出来。如果飞机的速度相当快，那么雷达反射信号就看起来就像随机噪声而被忽视。

中情局为此启动了“热忱”(Gusto)项目，洛克希德、通用动力康维尔分部参加了竞标。1957年洛克希德提出了采用切尖三角形上单翼和两台涡轮喷气发动机的方案，代号“天使长”1(Archangel 1)，简称A-1。接着又提出了一种采用与F-104类似的菱形机翼、中单翼布局、两台涡喷发动机的方案，代号“天使长”3，简称A-3。A-10方案的外形类似于拉长的米格-25，A-11为类似于B-58的三角翼布局，演进为翼身融合的双垂尾布局，奠定了SR-71的外形基础。与其竞争的是康维尔公司的子母机方案，子机采用升力体外形、速度M4一级，绰号“鱼”，计划从B-58“盗贼”载机上发射。

洛克希德A-12方案最终赢得竞标，该方案是A-11的进一步演进，代号“牛车”。A-12是高空高速战略侦察机，面临的最大威胁来自地面防空雷达，所以在设计中应用了隐身技术。A-12机体为采用钛合金材料的硬壳式结构，翼身融合体设计以减小RCS，从机头两侧到三角翼翼根前缘有拱形大边条，发动机短舱布置在两翼的半翼展位置，垂尾在发动机短舱尾部上方，内倾25度以避免和机翼形成角反射。机翼前后缘都覆盖了交错三角形蒙皮，有点类似现在的锯齿设计。三角形金属蒙皮之间的缝隙中填满了吸波材料(RAM)，当雷达波进入到这种迷宫结构中会在缝隙里来回反射，每反射一次RAM就会吸收一部分能量，大大减弱雷达反射波的能量。A-12最大的雷达反射区是发动机舱前端和垂尾，洛克希德最后使用复合耐火材料蒙皮取代了垂尾原先的钛蒙皮，这也是首次在飞机上采用该材料。进气口的圆锥形可移动的进气锥遮挡住后方发动机叶片，避免从前方照射过来的雷达波束形成强反射。飞机表面涂上暗蓝色(趋近黑色)希波涂料，除吸收雷达波束能量外，还可以加强热辐射冷却与高空的伪装效果。由于该机飞行高度极高，所以没有考虑红外隐身。

在隐身技术发展史上占据重要地位的另一家厂商是诺斯罗普公司，他们自20世纪30年代初就开始致力于研究飞翼飞行器。约翰·K·“杰克”·诺斯罗普设计过众多常规布局的飞机，但他始终着迷于飞翼飞行器，认为飞翼具有最高的升力效率，同时也没有机身和尾翼产生的废阻，制造费用也更低。二战期间诺斯罗普研制了XP-56飞翼战斗机，拜推进式飞翼布局所赐该机机长很短。随后诺斯罗普又研制了XB-35和YB-49喷气式飞翼轰炸机。在试飞中机场控制塔的雷达无法有效跟踪它们，设计师于是意识到到飞翼具有天然的隐身外形，上隆下平的锅盖外形可使雷达波的能量从边缘发散。但由于技术的限制无法解决飞翼的飞行控制问题，直到80年代线传增稳飞控技术的出现，才成功地研制实用化的B-2“幽灵”飞翼轰炸机。

光学隐身

现在提及隐身技术，多数人都认为是雷达隐身，但这只是隐身技术的一个方面。在光学隐身方面人们也作了许多有趣的尝试。1942年初美国海军的反潜轰炸机在攻击德国U艇时碰到了问题，在晴朗的天空背景下，潜艇上的对空观察员在很远的距离上就能发现美军轰炸机，潜艇有充裕的时间下潜规避。美国海军对此深感头痛，并启动了一个秘密项目，代号“耶胡迪”(Yehudi)，目标是降低飞机的光学可见度。在进行了一系列的试验之后，工程师们找到了独特的解决方案。他们在轰炸机机头前方和机翼前缘安装了许多灯泡，打开灯光后可以显着降低飞机与晴朗天空背景之间的亮度差，能使飞机融入地平线上的天空中。在理想情况下能将潜艇的对空目视观测距离从20千米降低到3千米，大大缩短了敌方反应时间。

“耶胡迪”灯利用了人眼无法区分两个发光强度和颜色相同物体的现象。有一些TBM-3D“复仇者”鱼雷轰炸机和B-24“解放者”轰炸机也进行了“耶胡迪”灯的改装。该项目一直持续到1942年底，此时美国海军已经装备了完善的机载反潜雷达，可在视距外发现海面目标，“耶胡迪”灯于是停止的进一步发展。

越南战争期间，美军发现体积庞大的F-4“鬼怪”II与米格-21相比，被目视发现的距离要大得多。为此五角大楼开始“罗盘幽灵”项目，参加实验的F-4采用了上篮下白的涂装，并在机身两侧和下表面安装了9个“耶胡迪”灯，使目视发现距离降低了30％。“鬼怪”机身两侧黑洞洞的进气口也是光学隐身要注意的地方，但进气道内没有安装“耶胡迪”灯，只是将进气道内壁刷成了白色。在F-4上采用“耶胡迪”灯的效果并不是很理想，这些高亮度的灯泡很耗电，并使飞机的红外特征加大。从此之后“耶胡迪”灯技术被束之高阁直到80年代才解密。