隐身飛機雷達吸波材料背後的(de)“魔法”

一(yī / yì ／yí)般來(lái)說(shuō)，隐身外形對于(yú)減小雷達截面積（RCS）的(de)貢獻占90%，而(ér)雷達吸波材料（RAM）隻占10%。如果說(shuō)，使用RAM可以(yǐ)将飛行器的(de)RCS減小一(yī / yì ／yí)個(gè)數量級，那麽利用隐身外形則可以(yǐ)将RCS降低3～4個(gè)數量級。但是(shì)，在(zài)某些目标信号特征範圍内，RAM發揮的(de)作用遠超上(shàng)述水平。值得注意的(de)是(shì)，外形隐身技術進展緩慢，似乎已經逼近天花闆，而(ér)隐身材料技術的(de)研究卻飛速發展。

材料對隐身的(de)作用

一(yī / yì ／yí)種物質吸收電磁波的(de)能力取決于(yú)兩個(gè)參數，即介電常數和(hé / huò)磁導率。兩者分别描述的(de)是(shì)一(yī / yì ／yí)種物質儲存電勢能和(hé / huò)磁能的(de)能力。存在(zài)電勢能/磁能的(de)本質是(shì)因爲(wéi / wèi)材料中存在(zài)原子(zǐ)級、分子(zǐ)級或晶格級的(de)電偶極子(zǐ)/磁偶極子(zǐ)。

當電磁波作用到(dào)材料上(shàng)時(shí)，這(zhè)些偶極子(zǐ)指向與磁場相反的(de)方向。在(zài)某些材料中，當電磁波消失時(shí)，這(zhè)些偶極子(zǐ)很容易恢複爲(wéi / wèi)中性。在(zài)另外一(yī / yì ／yí)些材料中，這(zhè)些偶極子(zǐ)具有“黏性”，既需要(yào / yāo)更多的(de)電磁波能量才能使其指向與磁場相反的(de)方向，也(yě)需要(yào / yāo)對之(zhī)施加額外的(de)能量才能使其恢複到(dào)中性。因這(zhè)部分額外的(de)能量最終在(zài)材料中損耗掉了(le／liǎo)，所以(yǐ)稱這(zhè)種材料的(de)介電常數或磁導率具有吸收分量。

RAM是(shì)由基體材料和(hé / huò)填充物組成的(de)複合材料。基體通常選擇的(de)是(shì)介電常數損耗分量較低的(de)材料，這(zhè)類材料相對介電常數通常較小而(ér)磁導率可忽略不(bù)計。電磁波穿過基體材料時(shí)損耗很小，這(zhè)正是(shì)選擇基體材料時(shí)需要(yào / yāo)考慮的(de)物理特性。典型的(de)基體材料一(yī / yì ／yí)般是(shì)不(bù)導電的(de)聚合物，包括塑料、玻璃、樹脂、聚氨酯和(hé / huò)橡膠等。陶瓷具有較高的(de)磁導率和(hé / huò)較強的(de)耐熱性，而(ér)泡沫和(hé / huò)蜂窩結構由于(yú)包含有大(dà)量空氣，介電常數（即電能儲存能力）特别低。

有人(rén)可能設想用一(yī / yì ／yí)些能透過電磁波的(de)材料來(lái)制造飛機蒙皮，但是(shì)蒙皮裏的(de)物體， 如傳感器、燃油、金屬機體、發動機零件甚至飛行員也(yě)會反射雷達波。事實上(shàng)，隐身蒙皮的(de)底層是(shì)高導電率的(de)材料（金屬），這(zhè)種材料能夠強烈反射電磁波，從而(ér)避免電磁波透過蒙皮并在(zài)其他(tā)物體上(shàng)産生複雜的(de)回波。

RAM填料通常是(shì)由“損耗材料”（即介電常數損耗分量較高）制成的(de)顆粒，或者是(shì)覆有“損耗材料”塗層的(de)顆粒。碳是(shì)一(yī / yì ／yí)種良好的(de)“損耗材料”，因爲(wéi / wèi)電損耗與電導率成正比，而(ér)碳的(de)電導率處于(yú)金屬和(hé / huò)絕緣體之(zhī)間。磁吸收層需要(yào / yāo)應用介電常數一(yī / yì ／yí)般但磁導率（表征磁能儲存能力）很大(dà)的(de)材料，一(yī / yì ／yí)般是(shì)羰基鐵（純粉末狀的(de)金屬）或是(shì)氧化鐵（也(yě)稱爲(wéi / wèi)鐵氧體）。這(zhè)些材料可以(yǐ)混入橡膠或是(shì)分散到(dào)塗層材料中，而(ér)鐵氧體通常燒結到(dào)某種貼片材料中。

材料的(de)介電常數、磁導率和(hé / huò)損耗分量越大(dà)，材料能夠吸收的(de)電磁能就(jiù)越多。但是(shì)，當電磁波傳播到(dào)兩種介質的(de)邊界處時(shí)，能量會被反射而(ér)不(bù)是(shì)進入另外一(yī / yì ／yí)種介質。反射能量的(de)多少取決于(yú)兩種介質的(de)阻抗，即每種材料磁導率和(hé / huò)介電常數比值的(de)平方根。在(zài)穿越邊界時(shí)阻抗改變越大(dà)，反射的(de)能量越多，被吸收的(de)能量越少。因此，RAM設計必須綜合考慮吸收率與表面反射率，以(yǐ)最大(dà)限度地(dì / de)吸收電磁波。

材料的(de)電磁特性也(yě)會随頻率而(ér)變。在(zài)頻率較高的(de)雷達頻段，任何磁性材料的(de)阻抗都不(bù)可能接近空氣（因爲(wéi / wèi)電磁波達到(dào)飛機表面時(shí)，飛機表面就(jiù)是(shì)邊界，兩邊的(de)介質分别是(shì)蒙皮材料和(hé / huò)空氣），因此不(bù)可避免地(dì / de)會産生較強的(de)表面反射。但是(shì)，如果表面吸波材料厚度爲(wéi / wèi)1/4波長，金屬底層反射的(de)電磁波就(jiù)會與表面反射産生相幹抵消效應。由于(yú)磁性RAM的(de)磁導率較高，所需材料厚度較小。采用諧振頻率爲(wéi / wèi)1～18GHz、厚度爲(wéi / wèi)0.1～0.5cm的(de)商用“諧振吸收體”即可達到(dào)20dB（99%）的(de)吸收性能。該項技術固有的(de)作用範圍不(bù)大(dà)，屬于(yú)窄帶，在(zài)諧振頻率點以(yǐ)外15%的(de)範圍内都有顯著的(de)吸波效果。

考慮到(dào)帶寬有限、重量大(dà)和(hé / huò)成本高，介電吸收體是(shì)高頻段的(de)首選寬帶吸收材料。由于(yú)電介質沒有磁性特征，其阻抗與空氣相差太大(dà)，但通過應用分層材料——每層材料中碳粒越來(lái)越集中，就(jiù)可以(yǐ)實現在(zài)介電常數、電導性和(hé / huò)介電損耗都逐步增大(dà)的(de)同時(shí)阻抗逐漸減弱。通過調整分層材料的(de)設計，還可以(yǐ)使對消最大(dà)。這(zhè)種阻抗漸變的(de)介電吸收體能使反射減少20dB，且其帶寬很容易覆蓋高頻區。不(bù)過，分層材料的(de)厚度需要(yào / yāo)達到(dào)一(yī / yì ／yí)定值才能在(zài)低頻段實現吸收——X波段(8～12GHz)需要(yào / yāo)2.5cm，500MHz需要(yào / yāo)11.4cm。

另一(yī / yì ／yí)種方法是(shì)應用物理梯度。這(zhè)些“幾何過渡”的(de)吸收體采用的(de)是(shì)垂直于(yú)波的(de)均勻材料尖體，其中最常見的(de)一(yī / yì ／yí)種是(shì)吸波暗室（用于(yú)RCS測試）裏的(de)錐形吸收體。在(zài)高頻段下，波在(zài)這(zhè)些結構中來(lái)回反射，但每次反射都會有能量損失。如果波長相對于(yú)結構足夠大(dà)，波表現出(chū)來(lái)的(de)效果好像是(shì)穿過一(yī / yì ／yí)種性能漸變的(de)材料。這(zhè)類吸收體能将反射減少60dB，但要(yào / yāo)想在(zài)30MHz起作用，結構厚度需要(yào / yāo)4.57m。

與常識相反的(de)是(shì)，在(zài)低頻段時(shí)，部分磁性材料更有效，因爲(wéi / wèi)它們的(de)能量儲存能力即磁導率增大(dà)了(le／liǎo)。在(zài)30M～1000MHz範圍内，某些鐵氧體表現出(chū)極高的(de)電磁波壓縮效應，阻抗接近空氣。厚度爲(wéi / wèi)0.64cm、面積密度爲(wéi / wèi)34.18kg/m2的(de)商用鐵氧體磁瓦，能将甚高頻(VHF)波段的(de)反射減少20dB以(yǐ)上(shàng)，将超高頻(UHF)波段的(de)發射減弱10dB。

到(dào)目前爲(wéi / wèi)止，我們讨論的(de)都是(shì)如何減少鏡面反射，實際上(shàng)，RAM在(zài)減少表面波輻射方面也(yě)是(shì)非常有效的(de)。這(zhè)些電磁波是(shì)雷達照射目标時(shí)因導電表面産生的(de)電流而(ér)發射出(chū)來(lái)的(de)。當這(zhè)些表面波沿表面移動時(shí)，會發射出(chū)行波，通常其發射角與入射餘角相近；當表面波遭遇不(bù)連續性表面，比如達到(dào)機體邊緣時(shí)，或者遇到(dào)表面縫隙、結構台階或是(shì)材料變化時(shí)，會激勵出(chū)邊緣波。邊緣波的(de)能量更集中，接近鏡面反射。表面電流并非沿着材料的(de)厚度方向而(ér)是(shì)沿着長度方向穿過，RAM的(de)作用相當于(yú)波導，捕獲電流并加以(yǐ)吸收。厚度僅爲(wéi / wèi)0.076cm的(de)磁性RAM就(jiù)能很好地(dì / de)抑制表面電流。

當然，上(shàng)述多種技術可以(yǐ)進行組合應用。0.76cm厚的(de)分層磁性材料能在(zài)2～20GHz範圍内減縮10dB。由物理梯度介電層作爲(wéi / wèi)正面材料，由磁性材料作爲(wéi / wèi)背面，可以(yǐ)組成混合RAM，以(yǐ)減弱從VHF波段到(dào)Ku波段的(de)雷達反射。

材料隐身技術的(de)發展

U-2和(hé / huò)“口蓋派”

自RAM問世以(yǐ)來(lái)，在(zài)減縮RCS方面發揮了(le／liǎo)積極作用。1943年，德國(guó)Horten兄弟設計了(le／liǎo)HoIX飛翼，機翼爲(wéi / wèi)膠合闆夾層結構，夾芯混合了(le／liǎo)膠水、鋸末和(hé / huò)粒狀碳。德國(guó)原本計劃在(zài)潛艇上(shàng)使用RAM——一(yī / yì ／yí)種叫作“Sumpf”的(de)材料，即填充了(le／liǎo)碳粒的(de)橡膠（部分來(lái)源說(shuō)是(shì)磁性填料），準備塗在(zài)潛艇的(de)通氣管和(hé / huò)指揮塔上(shàng)。到(dào)了(le／liǎo)1945年，麻省理工學院的(de)輻射實驗室開發了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)種填入碟狀鋁片的(de)橡膠材料，稱爲(wéi / wèi)MX-410，具有反雷達特性。

爲(wéi / wèi)減少U-2飛機的(de)RCS，洛克希德·馬丁公司的(de)臭鼬工廠和(hé / huò)麻省理工學院的(de)雷達專家嘗試了(le／liǎo)多種方案。最終方案是(shì)加一(yī / yì ／yí)層羰基鐵氧體的(de)塗層，使U-2的(de)RCS降低了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)數量級。然而(ér)，這(zhè)些方案最終都無法阻止俄羅斯跟蹤到(dào)U-2飛機。

U-2的(de)後繼者——美國(guó)中央情報局的(de)A-12和(hé / huò)美國(guó)空軍的(de)SR-71，這(zhè)兩款飛機利用突出(chū)的(de)飛行速度和(hé / huò)高度作爲(wéi / wèi)突防手段，但當局仍堅持要(yào / yāo)求臭鼬工廠減小這(zhè)兩款飛機的(de)RCS。最終，研究人(rén)員在(zài)外形修形方面取得了(le／liǎo)重要(yào / yāo)突破。以(yǐ)SR-71爲(wéi / wèi)例，飛機總體外形設計得更薄，超薄的(de)前機身“颌部”光滑連續地(dì / de)延伸到(dào)短艙、前緣和(hé / huò)機身。這(zhè)樣的(de)設計最終得出(chū)了(le／liǎo)連續光滑的(de)機體和(hé / huò)大(dà)體扁平的(de)機身底部，使SR-71的(de)RCS減縮了(le／liǎo)90%。

另外，SR-71飛機上(shàng)約有18%的(de)材料是(shì)RAM。這(zhè)些RAM都是(shì)摻有鐵氧體的(de)塗層，同時(shí)輔以(yǐ)石棉材料，用以(yǐ)抵抗高速飛行（Ma3）時(shí)産生的(de)高溫。垂尾幾乎全部由RAM組成，向内傾斜15°。A-12的(de)外邊緣最初由三角钛片組成，但在(zài)後期，在(zài)機翼的(de)鋸齒邊緣和(hé / huò)機身颌部，都嵌入了(le／liǎo)包裹有玻璃纖維表面的(de)阻性塑料蜂窩結構，當然形狀也(yě)是(shì)三角片，這(zhè)些三角片被稱爲(wéi / wèi) “口蓋派”。SR-71“黑鳥”的(de)RCS最終相當于(yú)一(yī / yì ／yí)架“幼狐”（Piper Cup）J-3單翼機，約爲(wéi / wèi)4m2。

“捕蟲器”

RAM的(de)應用必須綜合到(dào)雷達吸波結構設計中來(lái)。如果不(bù)綜合考慮，會導緻結構重量和(hé / huò)體積增大(dà)。因此，隐身設計人(rén)員專門使用修形技術來(lái)控制對RCS貢獻最大(dà)的(de)鏡面反射。第一(yī / yì ／yí)架具有隐身能力的(de)飛機F-117充分采用了(le／liǎo)表面修形來(lái)控制這(zhè)類反射，大(dà)大(dà)節省了(le／liǎo)爲(wéi / wèi)控制腔體反射和(hé / huò)表面波反射的(de)RAM用量。

F-117的(de)蒙皮由鋁合金制成，幾乎都塗覆了(le／liǎo)RAM。最初所用的(de)材料是(shì)類似于(yú)油氈的(de)鐵氧體聚合物薄闆，這(zhè)些薄闆以(yǐ)不(bù)同的(de)厚度黏結到(dào)機體的(de)各個(gè)位置。采用RAM填泥或塗層來(lái)覆蓋緊固件、密封間隙和(hé / huò)使不(bù)均勻的(de)表面平整。艙門和(hé / huò)維護口蓋在(zài)每次飛行前用金屬膠帶密封，并覆以(yǐ)RAM。起初，RAM的(de)用量很少，因爲(wéi / wèi)很難控制厚度，而(ér)且需要(yào / yāo)使用有毒的(de)溶劑。座艙玻璃塗了(le／liǎo)金，以(yǐ)盡量減少與蒙皮之(zhī)間的(de)阻抗過渡效應，同時(shí)阻止雷達波穿透座艙，因座艙裏飛行員頭盔的(de)RCS比飛機大(dà)100倍。

應特别注意發動機和(hé / huò)進氣道(dào)，因爲(wéi / wèi)從前向角度來(lái)考慮的(de)話，這(zhè)些位置貢獻了(le／liǎo)飛機絕大(dà)部分的(de)RCS。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)抑制這(zhè)部分RCS，設計人(rén)員在(zài)F-117的(de)進氣口布置了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)玻璃纖維制成的(de)吸波栅格，作用相當于(yú)一(yī / yì ／yí)個(gè)“捕蟲器”，即雷達電磁波能量被栅格吸收且不(bù)會逸散。更方便的(de)是(shì)，這(zhè)種材料具有導電性，可以(yǐ)加熱以(yǐ)防結冰。這(zhè)種結構材料中的(de)填料可能是(shì)碳，含量從前往後越來(lái)越高。這(zhè)樣的(de)話，入射波遇到(dào)的(de)阻抗逐漸減弱，在(zài)傳播過程中更易穿過這(zhè)部分材料，也(yě)容易被吸收；如果反射波從後往回彈回時(shí)，會遇到(dào)強烈的(de)不(bù)利阻抗變化，因而(ér)被反射回進氣道(dào)深處，進氣道(dào)也(yě)可能敷設有RAM。

F-117項目中還有幾項改進RAM方案的(de)措施。隐身主塗層的(de)噴塗方式改用了(le／liǎo)機器人(rén)系統，即一(yī / yì ／yí)個(gè)噴塗吊架确定好飛機的(de)位置，由計算機控制噴管來(lái)噴塗雷達吸波塗料。此外，設計人(rén)員還試圖減少“前緣RCS”，并發展新的(de)RAM蒙皮。曾經在(zài)一(yī / yì ／yí)段時(shí)間内，F-117機隊應用了(le／liǎo)多種隐身RAM方案，直到(dào)20世紀90年代末期一(yī / yì ／yí)個(gè)标準化項目出(chū)台。

邊緣處理、鍍銀層和(hé / huò)S形進氣道(dào)

在(zài)F-117之(zhī)後，諾斯羅普·格魯門公司研制了(le／liǎo)B-2隐身轟炸機，據稱對外形隐身的(de)依賴程度要(yào / yāo)大(dà)于(yú)F-117，而(ér)對RAM應用較少。由于(yú)F-117的(de)外形修形工作已經将鏡面反射處理得很好，因此，B-2的(de)外形隐身可能指的(de)是(shì)表面波抑制。B-2飛機的(de)上(shàng)下表面都是(shì)完整的(de)曲面，外形沒有不(bù)連續之(zhī)處，因此不(bù)會産生很強的(de)表面波，隻有飛機邊緣處除外。

不(bù)過，随着技術進步，工程師們對邊緣表面波有了(le／liǎo)應對之(zhī)策。從B-2開始，美國(guó)所有的(de)隐身飛機都呈現出(chū)獨特的(de)“邊緣處理”風格，在(zài)機體邊緣可以(yǐ)看到(dào)不(bù)同顔色标識的(de)帶狀結構，這(zhè)些結構實際暗藏玄機。在(zài)三角楔的(de)内部是(shì)輕量材料，如玻璃纖維蜂窩結構，其中填充了(le／liǎo)碳，從外表面頂部向基部集中。因此，阻抗從機身結構尖銳邊緣處開始下降，直到(dào)其後部導電表面，阻抗逐漸降爲(wéi / wèi)0。這(zhè)種設計使得表面電流能夠緩慢而(ér)非陡峭地(dì / de)流動，同時(shí)也(yě)被吸收。這(zhè)樣的(de)布置抑制了(le／liǎo)RCS的(de)三大(dà)貢獻源：通過減緩表面電流的(de)轉捩，減少了(le／liǎo)邊緣波散射；通過吸收電流，減少了(le／liǎo)行波反射；通過吸收入射的(de)雷達波，減少了(le／liǎo)邊緣衍射。每個(gè)方向的(de)RCS都由此顯著降低，特别是(shì)偏離法向的(de)RCS。

B-2飛機采用了(le／liǎo)相當厚度的(de)吸波結構，由介質材料構成。然而(ér)，有報告指B-2還使用了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)種磁性材料，可在(zài)VHF波段提供更好的(de)吸波能力。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)加強錐度和(hé / huò)盡量減少衍射，下方的(de)導電表面可能緩慢過渡成楔形。

雖然邊緣處理能吸收表面電流，但無法完全阻止這(zhè)些電流到(dào)達機身邊緣處。如果表面不(bù)連續，可以(yǐ)防止電流到(dào)達機身邊緣，但卻會加強輻射。彈艙門、起落架艙門和(hé / huò)維護口蓋周圍無可避免地(dì / de)存在(zài)縫隙，所以(yǐ)，B-2機體盡量減少了(le／liǎo)口蓋數量。雷達能量能夠誘使門和(hé / huò)口蓋産生表面電流，如果這(zhè)些電流遇到(dào)不(bù)連續結構表面，尤其是(shì)口蓋這(zhè)種尺寸較小的(de)結構，将會在(zài)其邊緣處發射強烈的(de)邊緣波和(hé / huò)行波。因此，這(zhè)些縫隙必須用導電“填泥”和(hé / huò)膠帶連接起來(lái)。在(zài)最開始時(shí)，每架B-2需要(yào / yāo)用到(dào)大(dà)約915m長的(de)膠帶。另外，B-2的(de)蒙皮有鍍銀層。不(bù)連續性結構的(de)影響取決于(yú)結構尺寸和(hé / huò)兩邊結構的(de)導電性。銀是(shì)傳導性最強的(de)金屬，把銀塗在(zài)不(bù)連續處可以(yǐ)最大(dà)限度地(dì / de)減少縫隙對RCS的(de)影響，同時(shí)還能吸收電流，阻擋雷達穿透。

爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)抑制發動機的(de)回波，B-2使用了(le／liǎo)内襯有RAM的(de)S形進氣道(dào)。形狀和(hé / huò)材料是(shì)這(zhè)種RCS縮減技術的(de)關鍵。RAM很薄，但進氣道(dào)的(de)彎度可使來(lái)波多次反射，增加了(le／liǎo)吸收效果。比起直線進氣道(dào)，未經處理的(de)S形進氣道(dào)能将正中方向的(de)RCS減小30dB，但在(zài)偏離中心線5°以(yǐ)外則毫無效果。如果增加RAM手段，正中處的(de)RCS還可再減小30dB；而(ér)且無論是(shì)直線形還是(shì)S形進氣道(dào)，這(zhè)個(gè)效果的(de)作用範圍擴大(dà)到(dào)偏離中心線10°方向範圍内。

1990年以(yǐ)來(lái)，B-2的(de)RAM方案發生了(le／liǎo)改變，重點轉向減少維護負擔和(hé / huò)降低RCS，引入了(le／liǎo)質量更好的(de)膠帶，使鉚縫更緊密，固化時(shí)間更短。2003—2010年期間，B-2還應用了(le／liǎo)先進高頻材料（AHFM），即一(yī / yì ／yí)種可用機械臂塗覆到(dào)口蓋上(shàng)的(de)磁性RAM材料，可縮短常規維護時(shí)間。具有彈性的(de)“刀片密封”材料成爲(wéi / wèi)部分口蓋的(de)導電橋，某些間隙周圍環繞着窄帶磁性RAM材料，被形象地(dì / de)稱爲(wéi / wèi)“畫框”。

F-22繼承了(le／liǎo)B-2的(de)多種RCS減縮技術。F-22的(de)外形由翼身融合體組成，可減少表面波。設計人(rén)員對機翼、操縱面和(hé / huò)發動機進氣口周邊做了(le／liǎo)很明顯的(de)邊緣處理。另外，F-22采用了(le／liǎo)S形進氣道(dào)，其内表面敷設了(le／liǎo)RAM襯裏；F-22還在(zài)一(yī / yì ／yí)些口蓋和(hé / huò)阻抗間隙上(shàng)應用磁性RAM。

“魔法”層和(hé / huò)RAM的(de)未來(lái)

B-2和(hé / huò)F-22應用的(de)隐身材料降低了(le／liǎo)飛機的(de)RCS，但這(zhè)些材料的(de)耐久性不(bù)盡如人(rén)意，需要(yào / yāo)頻繁更換，維護工作量很大(dà)，導緻保障成本很高，占用的(de)維修時(shí)間也(yě)很多，因而(ér)限制了(le／liǎo)飛機的(de)可用性。RAM的(de)填充材料是(shì)從幾微米到(dào)幾十微米直徑不(bù)等的(de)球形微粒，這(zhè)些微粒聚集在(zài)一(yī / yì ／yí)起，雖然可以(yǐ)提高吸波效果，卻影響了(le／liǎo)耐用性，而(ér)且黏合到(dào)飛機上(shàng)的(de)難度不(bù)小。

因此，從F-35項目一(yī / yì ／yí)開始，洛克希德·馬丁公司（洛馬）就(jiù)将隐身設計工作的(de)目标定爲(wéi / wèi)：飛機達到(dào)預期的(de)隐身水平，同時(shí)減少隐身的(de)維護需求。以(yǐ)此爲(wéi / wèi)指導，F-35繼續使用多種RAM技術，包括采用S形進氣道(dào)、RAM襯裏、邊緣處理和(hé / huò)處理縫隙的(de)“畫框”技術。從洛馬的(de)早期報告還可看出(chū)，F-35大(dà)大(dà)減少了(le／liǎo)外蒙皮的(de)塊數，此外，采用激光測量技術，使得結構裝配精度非常高，報告稱“99%的(de)維護工作不(bù)再需要(yào / yāo)修複隐身表面”。F-35的(de)目标很可能是(shì)大(dà)幅減少當前頻繁進行的(de)縫隙彌合工序。

研發期間，項目負責人(rén)曾透露F-35可能比F-22隐身性能更好。但是(shì)，由于(yú)F-35的(de)外形不(bù)如F-22規整，這(zhè)一(yī / yì ／yí)結論難以(yǐ)令人(rén)信服。爲(wéi / wèi)進一(yī / yì ／yí)步宣傳F-35，官方抛出(chū)一(yī / yì ／yí)個(gè)所謂的(de)秘密，宣稱使用了(le／liǎo)某種材料：“導電層即是(shì)魔法所在(zài)”。2010年5月，負責F-35項目的(de)執行副總裁的(de)Tom Burbage披露，F-35采用了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)項“纖維氈”技術，并将該技術描述成是(shì)“F-35項目最大(dà)的(de)技術突破”。

纖維氈可以(yǐ)取代許多RAM貼花，通過與複合材料蒙皮結合，提高了(le／liǎo)耐久性。F-35項目負責人(rén)進一(yī / yì ／yí)步說(shuō)明了(le／liǎo)這(zhè)種材料的(de)特性是(shì)“全向編織”，即能保證電磁特性不(bù)随角度而(ér)改變。熔入蒙皮後，這(zhè)層材料能根據需要(yào / yāo)改變厚度，但洛馬公司以(yǐ)保密爲(wéi / wèi)借口拒絕提供更多細節。雖然沒有更多證據，但可以(yǐ)明确的(de)是(shì)，“纖維氈”一(yī / yì ／yí)詞意味着這(zhè)種材料用的(de)是(shì)纖維而(ér)不(bù)是(shì)顆粒，纖維能使表面更強韌；而(ér)“導電性”這(zhè)個(gè)詞指的(de)應該是(shì)碳基RAM。

就(jiù)在(zài)F-35負責人(rén)放出(chū)消息一(yī / yì ／yí)個(gè)月後，洛馬就(jiù)申請了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)項專利，專利中宣稱首次采用新方法生産了(le／liǎo)耐用的(de)RAM口蓋。專利對方法做了(le／liǎo)具體介紹：可在(zài)玻璃、碳等纖維、陶瓷或金屬上(shàng)生長出(chū)碳納米管（CNT），并可控制其長度、密度、管壁層數、可連接性甚至方向，而(ér)且控制精度達到(dào)前所未有的(de)水平。注入了(le／liǎo)CNT的(de)纖維能吸收和(hé / huò)反射雷達波，各個(gè)CNT之(zhī)間可連接，能爲(wéi / wèi)感應電流提供流動通道(dào)。

更爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo)的(de)是(shì)，CNT能浸入鐵或鐵氧體納米顆粒中。沿着纖維長度方向，CNT密度可以(yǐ)不(bù)同，且同質纖維能鋪層或混合。具體應用包括：與空氣阻抗匹配的(de)正面層、1/4波長厚度用于(yú)對消、非連續或連續CNT密度梯度，以(yǐ)及在(zài)不(bù)同厚度采用不(bù)同的(de)CNT密度，可提高寬頻吸波能力。纖維能置于(yú)材料中的(de)“任意方向”，适用的(de)材料包括“織物、無紡纖維氈和(hé / huò)纖維鋪層”。

專利稱，基于(yú)CNT纖維的(de)複合材料能吸收0.1MHz～60GHz範圍内的(de)電磁波，這(zhè)是(shì)商用吸收體此前未曾達到(dào)的(de)範圍，并對L波段到(dào)K波段都有效果。專利沒有具體說(shuō)明該材料的(de)吸收能力，但稱這(zhè)種材料制成的(de)面闆“在(zài)面對各雷達波段時(shí)幾乎可視爲(wéi / wèi)黑體”。有趣的(de)是(shì)，這(zhè)種材料制成的(de)正面層具有可設計特性，可使連接在(zài)其上(shàng)的(de)計算機讀取到(dào)纖維中的(de)感應電流，這(zhè)樣正面層就(jiù)成爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)台雷達接收裝置。

雖然專利中提到(dào)了(le／liǎo)隐身飛機，但沒有特别提及F-35，而(ér)且未公布當時(shí)該材料的(de)制造成熟度。不(bù)過，專利公布時(shí)正是(shì)披露“纖維氈”的(de)時(shí)間，這(zhè)個(gè)巧合不(bù)容忽視。當被問到(dào)基于(yú)CNT纖維的(de)RAM是(shì)否在(zài)F-35上(shàng)使用以(yǐ)及這(zhè)項技術是(shì)否就(jiù)是(shì)洛馬負責人(rén)曾提過的(de)技術時(shí)，洛馬官方發言人(rén)表示，“對專利以(yǐ)外的(de)内容不(bù)予置評”。

即使CNT纖維不(bù)是(shì)F-35的(de)“魔法”層，也(yě)代表了(le／liǎo)最新的(de)RAM技術。不(bù)過，雖然這(zhè)可能是(shì)RAM技術中最大(dà)的(de)一(yī / yì ／yí)項革新，但也(yě)不(bù)會是(shì)唯一(yī / yì ／yí)的(de)一(yī / yì ／yí)項。工程師們一(yī / yì ／yí)直在(zài)試驗新材料。尤其值得關注的(de)是(shì)，一(yī / yì ／yí)些采用了(le／liǎo)亞波長幾何結構的(de)超材料，被賦予了(le／liǎo)自然界不(bù)存在(zài)的(de)新特性，其在(zài)隐身領域的(de)熱度越來(lái)越高。總而(ér)言之(zhī)，隐身技術在(zài)未來(lái)的(de)前景，已經離不(bù)開RAM的(de)發展。      

（王亞林、李悅霖，編譯自AW&ST,2016-10-30）

版權聲明：原文刊載于(yú)《國(guó)際航空》2017年第3期。歡迎分享，請注明出(chū)處。