雷达是当前远距离探测和跟踪的主要手段，对于飞机的安全构成的威胁最大，因此，对雷达的隐身是飞机隐身设计的首要内容，也是提高飞机生存力研究的重点。雷达隐身技术主要分为外形隐身技术、材料隐身技术和等离子体隐身技术三大类，它们的目的是通过采取多种技术措施减弱、抑制、吸收、偏转目标的雷达回波强度，减低飞机对雷达的反射截面积（RCS），使对方雷达难以发现和识别。而一些国家提出的有源对消隐身技术，仍然是传统电子对抗和电子干扰的延伸，一般不计入隐身技术范畴。

    珠海航展上做飞行表演的J20隐身战斗机

    外形隐身技术

    外形隐身技术主要依据电磁波散射理论，对飞机总体及构成飞机的主要部件进行合理布局，采用针对性的优化设计，目的在于尽可能避免雷达探测方向上由于机体结构在威胁方向上产生的强反射点，重点是机翼、机身、尾翼、进气道、座舱等强反射点的雷达反射截面积减缩设计。现代飞机主要优化迎头方向上的隐身能力，尾向和侧向则有所放弃。

    飞机隐身设计的重点是缩减飞机的雷达反射截面积，它的大小决定了飞机突防时的通过性能。传统型平直机翼与机身构成一个直角角反射器，其前缘会产生很强的散射，当雷达波入射俯角不为零时，机翼后缘对前向也会产生很大散射，而如果采用后掠翼、三角翼，则可以使雷达反射波偏离雷达探测方向；另外，如果使机翼的前后缘角度不同，可以让能量向不同的方向散射开；还可把机翼翼尖修圆，使行波最小，从而减小朝向雷达接收机的二次辐射信号。侧向RCS的主要贡献是机身。对机身进行隐身设计的主要措施是利用机翼将机身尽可能遮挡及改变横截剖面，也可采用翼身融合的设计方法。大后掠角和大展弦比机翼都能提供对机身的大面积遮挡。另外，可取消外挂，用内弹舱，尽量减少散射源数量。采用内倾或外倾的双垂尾是目前设计的主要隐身特征之一，尾翼倾斜角度按照飞行高度和突防空域精心设计，可更大限度地减小侧向进入的雷达波。进气道是传统飞机的主散射点之一，在隐身飞机设计时，往往将进气道内部设计成S型，防止发动机叶片的直接强反射，再配合安装于内壁的折流板，进一步吸收进入的少量入射波。座舱会对雷达波产生强烈的空腔散射，除了选择合理的座舱盖外形之外，常采用镀金膜或ITO膜的方法，来减弱或避免上述散射的出现。

    打开腹部弹舱盖的J20隐身战斗机

    部件采用斜置外形设计，将电磁波向非主要威胁方向反射，这是降低飞机雷达反射截面积的主要设计方法，包括倾斜式立尾、平板形表面机身或多面体机身、斜切进气口、斜切翼尖等措施；用弱散射部件遮挡强散射部件，包括利用大后掠机翼、三角形机翼遮蔽机身的侧向散射，利用机身前端遮蔽进气口，改武器外挂为内挂等措施；消除或兼容角反射器效应，避开耦合波峰，包括采用倾斜式或V型尾翼代替正交尾翼，并合理设计倾斜角，机翼、机身表面融合过渡等措施；尽量消除面向主反射方向的表面台阶和缝隙，包括将舱门、舱口接缝斜置或锯齿化，提高接缝处电传导性等措施。采取外形隐身技术后飞机其它方向的散射往往会明显增大，这就需要结合采用材料隐身技术，进一步提高隐身性能；工程实现时，外形隐身设计必须与飞机的气动性能之间进行折衷，早期隐身飞机外形设计结果是以牺牲平台的气动性能和作战能力为代价的。

    国产歼10B战斗机

    外形隐身技术的主要问题是，避免电磁波向主要威胁方向反射的电磁波带宽有限。外形隐身设计对厘米波段雷达和部分波长较短的分米波段雷达效果较好，但对于波长更短的毫米波雷达，或者波长更长的米波雷达，效果会明显下降甚至消失。这是因为：雷达波在与自身波长相匹配的导体上，会产生自发的震荡并对回波有很强的加强作用，这称为谐振效应。利用谐振效应及波长与目标尺寸的关系，可以极大地增强反隐身能力。

    波长更短的毫米波，会在隐身飞机表面毫米级的凸起或者缝隙位置产生谐振，极大增强目标的雷达反射面积。但是毫米波波长较短，在大气中衰减更快，传播距离较短。其对雨、雾、霾、硝烟、扬沙等大气因素的适应性较差，此时探测距离会明显缩短，因此毫米波雷达并不适用于远距离和全天候探测。

    虽然各种机动目标的形状和尺寸各不相同，但都有各自的“谐振”区。当前用于实战的目标都有着与米波雷达波长相当的特征尺寸，例如各类飞机的特征尺寸多在米级的范围内，各类导弹的特征尺寸多在分米级和米级，而米波雷达的波长范围约在1-10m。因此，只要将雷达的工作频率选取在米波波段，就可以利用谐振效应探测空中各类隐身目标。此时，大部分目标的散射波都处于瑞利区和谐振区。在瑞利区目标的RCS与形状无关，外形隐身技术不适用；在谐振区只要选择使隐身飞机回波谐振的工作频率，就能使外形隐身失效。

    材料隐身技术

    材料隐身技术主要指采用能吸收雷达波的涂料或复合材料，此类材料可将雷达波能量转化为其它形式的能量，损耗雷达波的反射强度；按材料损耗入射雷达波的机理可分为电阻型、电介质型、磁介质型和复合型及新型等多种类型。

    电阻型损耗材料主要包含碳纤维系材料和导电高聚物吸波材料等。碳纤维复合材料电阻率可控，既能降低雷达波特性，又能降低红外特征，可用它制作发动机舱蒙皮、机翼前缘以及机身前段。导电高聚物是由共主链的绝缘高分子通过化学或电化学的方法与掺杂剂进行电荷转移复合而成。具有结构多样化，密度低和独特的物理、化学特性。其电子共扼体系决定其电磁参量依赖于高聚物的主链结构、室温电导率、掺杂剂性质等因素。将导电高聚物与无机磁损耗物质或超微粒子复合可发展成新型轻质、宽频吸波材料。

    电介质损耗材料主要包含钛酸钡类材料等，其吸波机理主要是介质极化、离子极化、分子极化、界面极化和驰豫等。

    磁介质损耗材料主要包含磁性金属粉、铁氧体、羧基铁颗粒等，它们具有较高的磁损耗角正切，依靠磁滞损耗、畴壁共振和自然共振等磁极化机制衰减。铁氧体系列吸波材料是成熟的吸波材料，其吸收电磁波的主要机理是自然共振。通常可分为尖晶石型铁氧体和六角晶系铁氧体两种类型，六角晶系铁氧体吸波材料的性能较好，其片状结构是吸收剂的最佳形状。

    与非专业说法不同，电损耗型吸波材料的损耗效率并不比磁损耗型材料高。但磁损耗型材料有居里温度（一般不超过300℃）的限制，超过该温度后磁性丧失，不再有损耗能力，无法用于飞机高温部位。电损耗型材料则不存在这一问题，可用于飞机高温部位。

    复合型损耗材料主要包含以下几种：

    纳米吸波材料是指材料的组分特征尺寸在0.1-100nm的材料。由于纳米材料的特殊结构引起的小尺寸效应、表面与界面效应和量子尺寸效应，使它具有许多宏观材料所没有的特性。其对雷达波的透过率比常规材料要强的多，大大减少了反射率。其比表面积比常规粉体大3-4个数量级，对电磁波和红外光波的吸收率也比常规材料大的多。此外，随着颗粒的细化，颗粒的表面效应和量子尺寸效应变得突出，颗粒的界面极化和多重散射可成为重要的吸波机制。纳米吸波材料对电磁波特别是高频电磁波具有优良的吸收性能，同时具有频带宽，兼容性好，质量轻，厚度薄等特点，是一种发展前途较好的吸波材料。

    手性材料是指一个物体与其镜像不存在几何关系对称性，且不能通过任何操作使物体与其镜像互相完全重合。手性吸波涂料是近年来开发的新型吸波涂料，是一种双（对偶）各向同性（异性）的功能材料，其电场与磁场相互耦合。由于手性材料具有可调的手性参数，因而它与普通材料相比有两大优势：一是调节手性参数比调节介电常数和磁导率容易；二是手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小，容易实现宽频吸收。

    多晶铁纤维为羰基铁单丝，直径1-5μm，长度50-500μm，纤维密度低，它的研究始于80年代中期，包括铁、镍、钴及其合金纤维。其吸波机理是涡流损耗和磁滞损耗。它是一种良导体，具有较强的介电损耗吸收，在外界交变电场的作用下，纤维内的电子产生振动，将电磁能部分地转化为热能。它具有各向异性，可在很宽的频带内实现高吸收率，质量比传统的金属微粉材料减轻40-60%，克服了大多数磁性材料密度较大的严重缺陷，是一种轻质的吸波材料。

    随着雷达隐身问题的逐步解决，可见光及红外隐身的问题逐渐突出，须使涂层在几个波段彼此兼容。在雷达隐身材料上用阴极雾化法沉积一层几到几千微米厚的陶瓷金属，可使3-5μm及8-12μm的红外发射系数小于0.4。为最大限度降低雷达隐身材料的红外发射率，还可采用二维光栅，其为厚度极小的金属膜，红外发射系数小于0.2。这种二维光栅可以引入复合材料结构中，以确保机体既有高的吸波水平，又有相当低的红外发射系数。

    新型损耗材料主要指智能隐身材料，这是一种具有感知功能，信息处理功能，并对信号做出最佳响应的功能材料。目前这种新兴的智能材料和结构己在军事和航空航天领域得到越来越广泛的应用。

    材料隐身技术的主要问题在于，涂层或者结构的厚度要实现吸波功能的优化，必须按照阻抗匹配设计的原理，进行多层复合设计。其厚度一般应大于入射波长的l／lO，或与其接近。限于尺寸和重量，这些隐身涂层或结构，一般也主要针对厘米波段或更短波长的雷达。而对于米波雷达而言，其发射波长在1-10m间，涂层或结构厚度至少要达到0.1～1 m的级别，这将彻底破坏飞机的气动外形，极大增加飞机的结构重量，降低除隐身之外的所有关键性能。这是一种得不偿失的隐身方法。

    等离子体隐身技术

    等离子体隐身技术主要是依靠电离气体形成的等离子体，将雷达波能量转化为其它形式的能量，衰减雷达波的反射。

    当任何不带电的普通气体在受到外界的高能激励作用（如对气体施加高能粒子轰击、激光照射、气体放电、热致电离等方法）后，部分原子中的电子脱离原子核束缚成为自由电子，原子因失去电子而成为带正电的离子，这样原来中性气体就因电离而转变成由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的宏观仍呈电中性的电离气体，这类气体称为等离子体。等离子体被认为是继固态、液态和气态三种形态之外的第四态物质即等离子态，其运动主要受电磁力的支配。尽管等离子体在整体上呈电中性，却具有了很好的导电性，普通气体中如有0.1％的气体被电离，这种气体就具有很好的等离子体特性，如果电离气体增加到1％，便成为导电率很大的理想导电体。

    等离子体隐身技术的原理是利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现的，其中等离子体频率起着重要的作用。等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率，频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢，它是等离子体的重要特征。若等离子体频率小于入射电磁波频率，则电磁波不会进入等离子体，此时，等离子体反射电磁波。外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm，其能量86％就被反射掉了。但是当等离子体频率大于入射电磁波频率时，电磁波不会被等离子体截止，能够进入等离子体并在其中传播，在传播过程中，一部分能量传给等离子体中的带电粒子，被带电粒子吸收，而自身能量逐渐衰减。等离子体之内电子密度越大，振荡频率越高，和离子、中性粒子碰撞的频率就高，对雷达波的吸收就越大。其中同时还存在介电损耗、电导损耗、松弛极化损耗和谐振损耗等。

    等离子体隐身具有不少优点：吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好，使用简便、使用时间长、价格便宜；由于等离子体是宏观呈电中性的优良导体，极易用电磁的办法加以控制，只要控制得当，还可以扰乱敌方雷达波的编码，使敌方雷达系统测出错误的飞行器位置和速度数据以实现隐身；无需改变飞机等装备气动外形设计，无吸波材料和涂层，维护费用大降；利用等离子体隐身技术不影响飞行器的飞行性能，还可减少30％以上的飞行阻力。

    等离子体隐身也有不足之处，如等离子体发生器有较大的重量和体积，产生等离子体的功耗比较大等；飞机上等离子体发光暴露目标；等离子体的高温损坏机体材料以及等离子体对机体材料的腐蚀；采用放射性同位素的话剂量难以控制还会对维护人员产生伤害等；等离子体隐身的有效频率范围一般在20GHz以内，尚无适用毫米波波段的报道；等离子体本身有高能射线辐射，飞行员必须进行全身重型防护才能在等离子体全机隐身状态下操纵飞机，这对飞行员发挥自身水平不利；等离子体不仅吸收外来雷达波，对内部通信设备和雷达也产生屏蔽作用，飞机与外界隔绝，无法进行态势感知，很危险。此外，面对发射波长在1.5cm以下的厘米波和毫米波雷达，等离子体隐身技术不再适用。发光暴露目标也会招致光电探测设备的跟踪。

    发现和拦截隐身飞机

    目前，主要国家的隐身飞机仍以外形隐身技术和材料隐身技术为主，等离子体隐身技术由于自身的固有问题，应用仍较为有限。通过前文的讨论，可以得出结论，目前状态下，米波雷达是较为合适的反隐身探测设备。而所谓的无源探测雷达，被动接收的电磁波辐射信号，主要也是米波等波长较长的电磁波信号，它与一般米波雷达区别主要在于被动工作模式之于主动工作模式；而且这类雷达还有探测精度低，虚警率高等明显缺陷。回顾雷达的发展历史，米波雷达曾在二战前后占主流地位。但随着技术发展，米波雷达不能准确测高、威力覆盖不连续、低角盲区大、阵地适应性差等缺陷逐渐凸显出来，微波雷达（主要在厘米波段）以其高精度、更好的抗干扰能力逐渐取代米波雷达，成为骨干。但是，隐身飞机出现后，正被淘汰的米波雷达重新受到重视：能避开隐形飞机的隐身波段，具有探测隐身飞机的天然优势。

    中国电子科技集团首席科学家、雷达专家吴剑旗敏锐的捕捉到米波雷达的巨大潜力（今年3月14日科技日报专文报道过），下决心攻克提升米波雷达性能的技术难题。在引入有源相控阵技术体制的前提下，他从空间分集和超分辨处理两个技术路径进行了大胆创新：一是创立具有空间分集作用的稀布阵综合脉冲孔径雷达体制，二是率先使用超分辨处理和分区保形波束设计方法提高测高精度和改善空域覆盖性能。2001年，他的团队完成了课题研究；2012年，完成了世界上首个实用系统研制。吴剑旗用科技创新的力量创造了奇迹，使先进米波雷达具有良好的低仰角空域覆盖性能和精确的测高性能，以较低代价成功解决了雷达反隐身问题，为我国探索出了一条高效、经济的反隐身装备建设之路。该专家还在2003年攻克了DBF（数字波束形成）技术，并于次年形成了DBF体制三坐标防空雷达装备，而西方国家在2007年后才推出DBF体制的三坐标防空雷达。

    珠海航展上的FD-2000远程防空导弹系统

    2011年，该专家所在央企集团还公开发表了另一种机动式米波三坐标有源相控阵体制雷达的相关论文，该雷达采用固态有源T/R组件和两维DBF（数字波束形成）技术，大大提高了系统任务可靠性和时间资源调度的灵活性。系统工作方式多样，充分发挥低频段反隐身和阵面两维相扫的优势，可探测隐身飞机和中近程战术弹道导弹目标，是未来反隐身战场的骨干装备。该雷达对中空6千米典型隐身飞机目标如F22探测距离可超过230km（主要受地球曲率影响），万米高空探测距离可达350km以上（而F22超音速巡航高度超过一万米）。近两届珠海航展（2014/2016）上，中国空军也公开展出了工作在分米波和米波波段的多种反隐身雷达，这些雷达多采用了有源相控阵体制和DBF（数字波束形成）技术，也成功的在东部沿海地区多次精确监控了对我国进行威慑侦察的美军F22隐身飞机。虽然有说法称这是美军故意让我国发现，飞机上挂载了龙伯透镜，但该说法明显缺乏技术常识：这是主要针对厘米波设计的装置。我国监控隐身飞机的雷达均采用分米波或者米波工作波段，龙伯透镜达不到分米级中较大的尺寸，不足以让这类波长的雷达波进入，波的放大和增强更无从谈起。对该小型凸起物，米波雷达的发射波会直接绕过，振幅和相位都不发生变化。

    引导我方飞机前去拦截用老式米波雷达即可，偏差几千米对于有主动探测系统的飞机来说不算问题。但是，如果想引导我方防空导弹打击隐身飞机，误差几千米就会导致导弹严重脱靶，特别是早期的防空导弹采用的多是无线电指令指导或者半主动雷达制导，对雷达引导精度要求较高。如上文引用的公开报道所述，解决了发现和精确测定三坐标的问题，拦截隐身飞机就相对容易多了。当代防空导弹如红旗9系列和红旗16改进型，都采用了主动雷达末制导，这类末制导雷达口径在400mm左右，探测距离一般超过30km（按照中国标准，是对雷达反射面积3平米目标的测试值），对典型的隐身目标（雷达反射面积0.1平米）的作用距离可根据公式求得，即30乘以0.1除以3所得数的四分之一次方，大约是13千米左右，这放宽了对雷达探测精度的要求。新型米波雷达可以精确测定坐标，将导弹引导至目标附近，主动制导的防空导弹将会牢牢抓住目标，而以当代防空导弹的高精度、高过载和大威力，被抓住的目标很难逃脱被摧毁的命运。

    有矛必有盾，没有绝对化的武器。学习相关的技术常识，将有助于人们摆脱神秘主义的迷雾，认清事物的发展规律，这是大有裨益的事情。