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技術派|隱身版直-20直升機亮相?看這類飛機如何隱身和參戰
近日,中國直升機研發單位的一架隱身直升機模型引發外界高度關注。
據環球時報援引美國動力網站“戰區”欄目5月30日刊文稱,這是“隱身版直-20”多用途直升機,文章甚至猜測中國隱身直升機的很多技術“抄襲”美國隱身版“黑鷹”。不過中國專家表示,這是西方媒體慣用伎倆,“仿制說”完全子虛烏有。
接下來我們聊聊直升機隱身技術,這種隱身直升機在戰場上有什么作用?
隱身直升機模型。
隱身直升機走向前臺
從外形看,這是一架外形上采用隱身設計的通用運輸直升機,“戰區”刊文認為,該機是直-20戰術通用運輸直升機的隱身版。作為這幾年直升機領域的明星機型,直-20大家并不陌生。直-20是中國自主研發的新一代10噸級戰術通用運輸直升機,在2019年國慶70周年閱兵式首次公開亮相。
在當年舉行的第五屆中國天津國際直升機博覽會上,直-20首次近距離與公眾見面,根據官方的展板介紹,直-20戰術通用直升機是中國自主研制的中型雙發多用途直升機,應用了電傳飛控、旋翼防/除冰等新技術,可在晝夜復雜氣象條件下,遂行機降和運輸等多樣化任務,具有全域全時出動能力。
如果有隱身運輸機直升機的需求,在直-20基礎上研制,是一個研制成本相對較低、研制時間相對較短的選擇,而且已經有成功的案例,這就是美國的隱身“黑鷹”直升機。該機在2011年突襲本·拉登行動中首次被外界關注到。而“黑鷹”直升機與直-20同屬10噸級戰術通用直升機,外形上還有不少相似之處。
第五屆中國天津國際直升機博覽會上展示的直-20。
隨著隱身技術的普及,隱身戰機、隱身導彈、隱身戰艦……各種隱身兵器層出不窮,不少隱身兵器還參加了實戰,接受實戰的檢驗,并在戰爭中發揮了重要作用。比如大眾熟知的F-117A“夜鷹”戰斗機,其在海灣戰爭中有42架參戰,出動了1296次,只占全部戰機出動總數的2%,但卻摧毀了約40%的戰略目標。
F-117A“夜鷹”戰斗機在戰場上大放異彩的表現激發了各國研發隱身裝備的熱情,但多年來,航空領域隱身技術主要圍繞戰斗機、轟炸機和攻擊機等固定翼戰機展開,而直升機隱身技術的發展相對緩慢。只有美國啟動了一些隱身直升機項目,包括RAH-66“科曼奇”隱身武裝直升機、隱身“黑鷹”戰術通用直升機。
與固定翼飛機采用隱身設計的初衷一樣,直升機采用隱身設計也是為了降低被發現的概率,進而提高生存能力和作戰能力。直升機主要活動在低空或超低空,雖然可以利用地形、地物進行掩護,但隨著探測技術和防空武器的發展,直升機面臨的威脅也越來越大,便攜式防空導彈、高炮、高射機槍等防空武器都是直升機要面對的威脅,甚至士兵手中的步槍都能將直升機擊落。在這些防空武器中,地空導彈是最大的威脅,尤其是重量輕、尺寸小的便攜式防空導彈,更是直升機的“大敵”,蘇阿戰爭中,有大量直升機被便攜式防空導彈擊落的案例,近幾年,在中東的敘利亞、土耳其、伊拉克都也有不少這樣的案例。
美國RAH-66“科曼奇”隱身武裝直升機,項目已經下馬。
直升機如何實現隱身?
上面所說的防空武器使用時首先要發現目標,對于飛行在低空或超低空的直升機,可以通過雷達、光電系統、目視以及耳朵發現直升機,因此,直升機隱身主要以上幾個方面下功夫。
雷達是目前戰場上對目標探測和定位的最主要技術手段,據統計,雷達約占各種探測是手段對突防目標威脅的60%。因此,雷達隱身在是隱身技術發展和應用的重點。
目標雷達反射截面積(RCS)與飛行器離雷達的遠近無關,只與目標的形狀、大小、結構、入射波的頻率和特性,以及目標對吸波材料技術、無源對消技術、有源對消技術、微波傳播技術等因素有關。外形設計是實現武器雷達隱身最直接、最有效的方法。在滿足目標基本戰術技術要求下,要綜合設計導彈的氣動布局和外形,采取多種措施對目標進行合理的設計,盡可能地消除增大目標RCS的強反射效應。除了外形設計,隱身涂料、吸/透波材料或結構還可以彌補外形隱身的不足在材料隱身方面,作為隱身技術發展最快的美國,其已經進行了幾十年的研究,在一些著名的戰機,如B-2、F-22應用了隱身材料和結構。
直升機雷達隱身也主要靠外形設計、隱身涂料和材料來實現。
根據美國“科曼奇”和隱身“黑鷹”直升機來看,直升機雷達隱身也主要靠外形設計、隱身涂料和材料來實現。外形設計方面,機頭采用棱邊設計、機身側面輪廓折線式設計、旋翼槳轂整形、尾槳槳轂及減速器鼓包整形、金屬格柵屏蔽進氣口和尾噴口外形整形……可以看出,直升機外形隱身設計原理與固定翼飛機有非常多相同之處,但由于直升機有旋翼和尾槳,因此,設計時還要重點考慮這兩個分系統。為了進一步提升隱身性能,隱身直升機還可以使用隱身涂料和材料。
光電設備逐步成為地位僅次于雷達的第二大探測設備,對于低空飛行的直升機來說,低空或超低空飛行的空域是敵方雷達探測的盲區,光電探測設備的威脅甚至高于雷達,因此必須將光電隱身考慮進去。所謂的光電隱身技術,就是通過降低武器裝備的光電信號特征,使其無法被敵方光電探測設備和制導系統發現、識別、跟蹤和攻擊技術。目前,光電隱身技術主要包括紅外隱身、可見光隱身、紫外隱身和激光隱身等。
紅外隱身是光電隱身技術的重要內容之一,大部分便攜式防空導彈都采用紅外制導方式,因此加強紅外隱身對提高直升機隱身性能至關重要。紅外探測設備通過探測目標和背景之間的溫差從而實現探測和跟蹤。具體地講,紅外隱身技術指的是利用屏蔽、低發射率涂料、熱抑制等手段,降低或改變目標的紅外輻射特征,從而實現在紅外方面的低可探測性。直升機飛行速度較低,發動機是主要紅外輻射源,因此要采用紅外抑制措施降低紅外信號,紅外信號抑制器、優化尾噴口外形及位置等措施都可以降低紅外信號。 可見光偵察設備利用目標反射的可見光進行探測,通過目標與背景之間的亮度實現識別,低可視度涂裝則可以大幅縮短被可見光偵察設備發現的距離。
看過電影《黑鷹墜落》的讀者也許記得,武裝分子監視跟蹤美國直升機就是靠目視和直升機的噪聲,因此,隱身直升機設計時還要考慮聲隱身。聲學隱身技術又稱為聲波隱身技術,目的是控制目標聲波輻射特性,降低目標自身的噪聲,減小聲波探測系統探測的概率。聲隱身技術主要采用低噪聲材料、低噪聲動力技術和隔音材料等。直升機減少噪聲設計要對旋翼、尾槳、發動機等主要噪聲源進行優化設計,必要時還應增加噪聲抑制設備。
隱身“黑鷹”至今遮蓋著神秘的面紗,圖為電影公司制作的隱身“黑鷹”電影道具。
隱身戰術通用直升機怎么用?
隱身戰術通用直升機有什么作用?先來看看隱身“黑鷹”參與擊斃本拉登的行動。
2011年5月2日午夜0時左右(巴基斯坦當地時間),79名美國海軍陸戰隊海豹突擊隊員,戴著夜視鏡和必要的武器,分別搭乘4架直升飛機,從阿富汗賈拉拉巴德的軍事基地進入到了巴基斯坦境內,目的是擊斃本拉登,行動代號“海神之矛”。
為了躲避巴基斯坦的防空雷達,直升機沿著事先規劃好的航線超低空飛行,為了進一步降低被發現的概率,本次行動還動用了隱身“黑鷹”直升機,周密的策劃加上先進的裝備,特戰隊員搭乘的直升機沒有被巴方防空系統發現,順利抵達阿伯塔巴德,1時10分左右,直升機在拉登住宅附近降落,開始了突襲行動,擊斃了本拉登,并將其尸體和大量資料帶回。
本次行動有個小插曲:就是一架隱身“黑鷹”直升機出現故障,墜落到拉登的院墻內,尾部還擦過了3米多高的院墻,引發了很大的動靜。不過直升機內的突擊隊隊員沒有受傷,他們以最快的速度爬出機艙,并在院子的各個地區站位部署,這也是此次軍事行動最令軍方和政府高官緊張的時刻(時任美國總統奧巴馬和其他高官通過衛星通信,實時觀看行動過程)。事發后,備用直升機趕來支援,撤離時特戰人員炸毀了這架直升機,但還是留下了不少殘骸,外界通過隱身機尾首次知道了隱身“黑鷹”的存在,但至今美方都未公開其全身照,隱身“黑鷹”仍遮蓋著神秘面紗。
“海神之矛”讓外界首次知道了美軍裝備了隱身戰術通用直升機。
這次行動非常直觀展示了隱身戰術通用直升機的用途——輸送特戰隊員,深入敵后,執行高危特戰任務。由于具備很強的隱身能力,相對未采用隱身設計的戰術通用直升機,隱身戰術通用直升機可以盡量降低被敵方發現的概率,提高任務的成功率。我們知道,特種部隊戰力強,主要承擔摧毀高價值軍事目標,比如斬首(抓捕)敵方重要人員、突襲敵方指揮所、奪控機場、港口等高價值目標,也可以執行偵察監視任務,獲得有價值的情報。此外還可以執行營救任務,解救被綁架己方人員。
滲透到作戰區域是特種部隊完成作戰任務的前提,滲透行動的成功與否直接關系到特種部隊后續行動的展開,因此各國都非常重視特種部隊的滲透訓練及輸送裝備的采購,以提高其滲透能力。空中滲透大體上可分為高空滲透和低空滲透。空中滲透主要采用的飛行器,具有飛行速度快、飛行距離遠等特點,因此空中滲透是一種最為迅速的滲透戰術。隱身戰術通用直升機的出現為特戰隊員提供了更給力的空中滲透工具,有助于進一步提升作戰能力。
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