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中国这项反隐技术一旦应用,美军900亿美元打水漂

新闻来源: 军工黑科技 于 2018-01-10 16:09:15  



军妹是哈利波特重度迷妹,记得小时候看《哈利波特之魔法石》,邓布利多曾送了哈利波特一件隐形衣,只要披上人就能立马消失不见。

虽然隐身衣有些小小bug,但并不影响军妹对它的憧憬啊。毕竟,穿上隐身衣就可以神不知鬼不觉干好多好多坏事,多幸福啊~


先别鄙视军妹的小心思嘛,看看现实中那些被称为“空中幽灵”的隐形战机,其实出发点基本上也和军妹差不多嘛。但是,就像披着隐形衣的哈利波特仍然可以出现在活点地图上,现有的隐形战机也拥有各自的缺憾,这其中,隐形战机与花式各样的反隐技术之间的斗智斗勇一直进行着,道高一尺魔高一丈,但谁是矛,谁又是盾,大家都是傻傻分不清楚。


但军妹最近听到了这个说法——中国这项反隐技术一旦应用, F-22与B-21都死定了!


哇,说的这么唬人,到底咋回事,别急,军妹慢慢告诉你。在介绍这项技术之前,先来看看现有的隐形战机。


世界上第一种可正式作战的隐身战斗机F—117,作为曾经的空军明星,却在2008年就被美军宣布全部退役。理由十分简单,F—117采用隐身外形,在性能上却造成了许多难以改变的缺陷,如空气动力性能不好,飞行不稳定、机动性能差、作战能力差等等。


接下来,各式隐形战机相继升天,军妹主要介绍四款目前世界上最先进的隐形战机。


01

美国:F-22猛禽战斗机

F-22猛禽战斗机(LockheedMartinF-22Raptor)是目前世界上唯一投入战备状态的第五代战机。F-22对隐身的重视几乎到了无以复加的程度,对各个谱系的传感探测设备都有隐蔽性,包括雷达信号、视觉、声音和无线电频率。除了外形设计、运用雷达吸收材料,设计者甚至注意到铰链和飞行员的头盔也可以产生雷达反射。其实,减小雷达截面只是F-22几种隐身杀手锏之一,它还可以进行红外辐射伪装,以用于应对具有红外自动跟踪能力的地对空和空对空导弹,包括其平面(而不是圆形)的推力矢量控制喷嘴。此外,设计师还采用了肉眼难以察觉的外观,并且有意限制了飞机的无线电和声音释放。

02美国:F-35闪电II


F-35闪电II战斗机(F-35LightningII)是单座、单引擎、隐形、多角色战斗机家庭的一员,目前正处于不断开发阶段。F-35具有突出的隐身性能,由于在设计中使用了纤维垫等低可侦测性材料,它拥有较传统隐形飞机更低的雷达目标有效截面。为了在执行任务时实现更好的隐身性能,F-35战斗机采用了内部燃料箱。它还采用了与SR-71黑鸟同样的利于隐形并增强升力的舷代替F-16和F/A-18所用的翼前延展(LEX)。飞机引擎前的突起构成了分流器超音速进气道(DSI)的一部分,它更为简单轻巧,可以在多种气候条件下保证高质量的气流,这些通气口同时也使得热量更不易被探测。
03俄罗斯:苏霍伊(Sukhoi)PAKFA(T-50)


PAKFA目前正处于开发阶段,其目标是取代俄罗斯原有的米格-29和苏-27战斗机,并且作为与印度合作的苏霍伊/哈尔FGFA项目的基础。因为目前关于PAKFA的信息还处于高度机密状态,但我们依然可以从俄罗斯国防部和军方的采访中得到蛛丝马迹。PAKFA据说将是一款新型隐形飞机,其基本任务是超音速巡航,不过将来可能升级为空对空、空对地和空舰导弹版本,并装备有主动电子扫描阵列(AESA)雷达,其中包含有1500多个电子元件,也不乏人工智能设备。

04中国:歼-20


歼-20作为中国首款第五代战斗机,融合了全球多种已经在使用的优秀战斗机的特点,具备很强的隐形性能、机动性能。比如美国F35的光电分布孔径系统(EODAS),也被技术人员整合到歼-20战斗机上。歼-20是世界上第二架应用EODAS的战斗机。 歼20是首款采用鸭式气动布局的隐身战斗机,采用DSI鼓包进气道。


那么,隐形战机究竟是如何隐形的呢?反隐又要如何实现呢?
要弄明白战机如何隐身,首先要弄明白雷达是怎样发现战机的。雷达发现战机是靠雷达发射电波,然后电波被战机表面反射,雷达接受到反射波,这才能发现战机。划重点,关键就在于战机对雷达波的反射。基于此,战机隐身的概念实际上就是指让战机不被敌方雷达发现,做到在雷达屏幕上隐身!


雷达的工作原理是依靠固定设备发射的超声波,遇到目标后,反射回来,以此来确定目标。也就是说雷达的超声波是一种声波,只是人类无法听到。在日常生活中人们接触的到的隔音房间,有很多都是用了吸音材料,在某种程度上能吸收声波,起到很好的隔音效果,这和隐身材料吸收雷达波的原理差不多。


隐形战斗机通过机身涂上一层高效吸收电波的物质,造成雷达无法追踪的效果,而还有一种要比涂上一层高效吸收电波的物质还要好的隐形办法,等离子(还在研制)。但是只靠涂吸收电波的物质也是达不到很好的效果的,还要在飞机的气动布局上做修改,要使飞机的平面反射面积尽量的小,同时还要对发动机的红外辐射做简化处理,隐形飞机要从很多方面下手才能达到隐形的效果。飞机的外形和气动布局决定了其雷达散射截面的大小。

反隐原理清楚了,但在实际的应用中,又存在的那些问题呢?


雷达最早在二战期间得到大规模应用,特别是在不列颠空战中,英国皇家空军依靠雷达的辅助对德国空军造成较大杀伤。当时的雷达单纯利用发射的电磁波信号,经过目标表面散射后,通过判断接收信号的能量,来识别、判断目标。不过,这种雷达的信息载体只能通过信号的绝对幅度或幅度的变化来体现,检测机理就是简单的能量检测,无法区分杂波和目标,分不清在空中飞舞的锡箔条和真正的战机,信息利用方式单一,因此,应用领域受到较大的限制。


目前,经典雷达存在一些缺点,一是发射功率大(几十千瓦),电磁泄漏大;二是反隐身能力相对较差;三是成像能力相对较弱;四是信号处理复杂,实时性弱。


据外媒报道,中国的反隐技术目前已经名列世界前沿,其中中国的量子雷达技术就是一种十分成功的反隐设备,这种设备能够探测到数百公里之外反射截面很小的机型。这是因为量子雷达的成像原理和一般雷达不同,物体只要接受光子信号就会改变量子属性,这一原理应用在隐形战机上也是一样的,所以隐身技术对于量子雷达而言并不奏效。而值得了解的是,量子雷达也是可以配备在卫星上的,这也是未来反隐技术发展的一个大方向。


中国电科十四所在其官方微信透露,该所研制的量子雷达原理样机已能探测到数百公里外的目标,成功通过验收成为中国首台威力突破百公里量级的同类型雷达样机,中国完成了量子雷达样机的远程试验走到了世界的前列。


量子雷达这项技术牛在哪?


量子雷达技术可用于探测和识别传统的射频隐身平台和武器系统,为准确探测隐身目标提供了一种新的技术途径。面对新型信息化战争,量子雷达可能成为一项革命性技术,正如上世纪末射频隐身技术的出现一样,量子雷达将会发展成为射频隐身技术的“克星”。


事实上,即使是世界上最先进的隐形飞机,在该雷达面前也不可能消失的无影无踪,一旦被锁定,将很难逃避防空导弹打击。另外,量子雷达所采用的量子波束,其隐形态传输与传播媒质无关,可自由探测深海潜艇目标。

量子雷达将量子信息技术引入经典雷达探测领域,解决经典雷达在探测、测量和成像等方面的技术瓶颈,提升雷达的综合性能。量子雷达属于一种新概念雷达,首要应用是实现目标有无的探测,在此基础上可以进一步扩展应用领域,包括量子成像雷达、量子测距雷达和量子导航雷达等,从本质上来说,量子雷达并没有脱离经典雷达探测的框架体系,只是在利用量子理论进行系统分析时,对雷达中一些概念和物理现象,如接收机噪声等,具有全新的、更准确的理解。在此基础上,量子雷达从信息调制载体和检测处理等方面入手,提升雷达的性能。

量子雷达的分类:

根据利用量子现象和光子发射机制的不同,量子雷达主要可以分为以下3个类别:

一是量子雷达发射非纠缠的量子态电磁波。发射机发射单光子脉冲探询目标可能存在的区域,如果目标存在,则信号光子将会以一定的概率返回至接收机处,通过对返回光子状态的测量可以提取出目标信息。

二是量子雷达发射纠缠的量子态电磁波。其探测过程为利用泵浦光子穿过(BBO)晶体,通过参量下转换产生大量纠缠光子对,各纠缠光子对之间的偏振态彼此正交,将纠缠的光子对分为探测光子和成像光子,成像光子保留在量子存储器中,探测光子由发射机发射经目标反射后,被量子雷达接收,根据探测光子和成像光子的纠缠关联可提高雷达的探测性能。与不采用纠缠的量子雷达相比,采用纠缠的量子雷达分辨率以二次方速率提高。

三是雷达发射经典态的电磁波。在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能,目前,该技术在激光雷达技术中有着广泛的应用。中电14所实际上应用的是上述三种模式中的一种。



量子雷达的技术优势


据专家披露,其实相关量子雷达研究已经做了很多年,之前做的量子成像方面的工作,并没有在单光子水平上,而是用光的高阶关联特性实现的成像,确实有突破云雾等的特点,但成像过程还是比较复杂的,流程也较漫长,实用性还有待发展,而且很难说叫量子成像。


实际上,世界各国对此也都有研究,而且技术发展较快——2008年美国麻省理工学院的Lloyd教授首次提出了量子远程探测系统模型—量子照射雷达,从理论上证明了量子力学可以应用于远程目标探测。2012年,东京大学的Nakamura和Yamamoto采用超导回路,取得了微波频段单光子态和压缩态产生与接收技术的新突破。2013年,意大利的Lopaeva等首次用实验方法实现了量子照射雷达,该实验基于光子数关联,验证了Lloyd提出的量子照射雷达模型探测在高噪声及高损耗时依然有目标探测能力;2015年,德国亚琛工业大学的Shabir Barzanjeh等对微波量子照明探测进行了深入研究。

据说美国为了确保其空中领导地位,正在研发的B-21被寄予了十分的厚望。考虑到一些国家越来越先进的防空系统,美军计划组建规模达165架以上的B-21机群,才能满足未来战斗需求。根据五角大楼数据显示,B-21轰炸机单价将是5.5亿美元。也就是说,如果满足组建165架规模机群的要求,则要投入900多亿美元。如果中国的量子雷达技术一旦应用,则很有可能让美空军投入900多亿美元打造的B-21机群无用武之地。


这样看来,美军还真是压力山大啊。

网编:网事随风

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