【智库声音】美空军隐身能力建设与新一代隐身装备研究

导读

本文在调研B-2隐身轰炸机、F-22隐身战机、F-35隐身战机以及AGM-158隐身巡航导弹等美空军的经典隐身装备的基础上，对美空军隐身能力建设进行了分析。之后进一步对美空军下一代隐身轰炸机B21、隐身运输机、隐身加油机KC-Z、隐身无人侦察机R-180、隐身无人战斗机XQ-58A以及隐身巡航导弹LSOR的研究情况进行调研。可以得出：美空军从隐身布局、先进材料、动力系统红外抑制技术、数据链隐身技术以及雷达与电子战系统的低探测技术等多个层面提高了装备的隐身性能，从而成就了美空军强大的隐身能力。在研的下一代B21除了具有优异的隐身能力、作战能力之外，还具备高度的信息化与网络化以及强大的电子战能力，至少领先其他国家的轰炸机30年以上；美空军还进一步将隐身技术应用于运输机、加油机以及巡航导弹等装备；R-180与XQ-58A更是引领隐身战机向无人化、智能化的方向发展。

美空军隐身能力建设

美国在军事方面的投入一直居于世界首位，在打击火力准确程度进一步升级的21世纪，其为了提高未来空军的生存能力，更是提出了隐形空军计划，包括研发隐形轰炸机、战斗机、无人机，甚至是隐形加油机，旨在通过隐身技术提高战机的战场生存性。

美国是第一个研发出隐身战机的国家，其研发的第一架原型机F-117于1977年首飞成功，并于1983年10月正式进入美国空军服役，开启了隐身战机的新纪元，F-117参与多次军事行动，战绩斐然。自此之后，美空军更是大力发展各型隐身战机，B-2隐身轰炸机、F-22和F-35隐身战斗机相继出现，让美国空军向隐身时代迈进。

B-2隐身轰炸机

B-2隐身轰炸机的巡航速度为0.85马赫，最高速度0.95马赫。主要从外形设计、材料/涂料以及发动机等方面进行了隐身设计。

采用翼身融合无垂直尾翼设计，轮廓线互相平行，构造类似于回旋镖

能够大大降低雷达发射信号的局限性，从而增强其隐身能力。

表面大都被一种特殊的弹性材料覆盖，且涂上了稀有隐身涂层RAM（可多层喷涂）

弹性材料能使表面保持均匀的电导率以减少来自接头或接缝处的雷达波反射；涂层能够对雷达波起到双面反射的作用，并吸收其能量作为热量，且能够使该轰炸机在晚上执行任务时不易被发现。

锯齿状机尾是非常重要的设计突破，被称为“重入三角形”

当雷达搜索时，雷达波会被多次反射，波能也会随之降低。

发动机深埋于飞翼内，发动机进气口采用锯齿状设计，并远离机翼前缘，发动机喷管则深置于机翼之内，呈蜂巢状使雷达波能进不能出

扁平的进气口和弯曲的进气道能保证机载雷达无法从上/下方直接照射到发动机的正面。

B-2几乎只有雷达天线罩和边缘绕射，已经拥有通过最小化凝结尾迹来降低视觉特征的系统。此外：

◆B-2内部的燃料箱还充当散热器，能将冷空气与排放尾气相混合，以降低排放温度；

◆发动机构件内装有气流混合器，能将流经机翼表面的冷空气导入发动机中，持续降低发动机室外层的温度；

◆喷管呈宽扁状，使人在飞机的后方无法看到喷口，由于采用了喷管温度调节技术，喷管部分的红外暴露信号大为减少；

◆由于喷流和流经机翼上表面的气流之间相互作用，可在尾喷口两侧边缘形成涡流，进一步降低了排气温度。

尽管B-2具有优异的隐身能力，但造价高，并且由于B-2的整个机身都涂满了隐身涂层，每一次出动任务之后都要对轰炸机的整个机身做一遍检查和维护，维护成本亦高。

F-22隐身战机

F-22隐身战机

F-22隐身战机采用了完全不同于第三代战斗机以及F-117A、B-2等隐身飞机的多种隐身技术，包括外形隐身、材料隐身、红外隐身、数据链隐身技术，以及雷达与电子战系统的低探测技术等。

通常飞机的隐身能力85%由其外形决定，其余约15%由雷达吸波材料与吸波结构等隐身技术实现，F-22的隐身性能也主要是通过气动布局与结构设计实现。

◆采用翼身融合结构，进气口在机身下侧使用了S形进气道，并向后斜切；

◆双垂尾外倾，平尾前缘延伸到与机翼后缘的缺口重合，后缘延伸到尾喷管后方；

◆采用不同结构在不同方位角上分散产生的回波波峰与机翼前后缘产生的回波波峰合并的设计；

◆与飞机纵轴垂直的缝隙（口盖、舱门、进气道放气门等处）均设计成锯齿形或将缝隙斜置；

◆采用内埋式武器系统。

此外，其材料隐身、红外隐身以及雷达与电子系统低探测技术对提升F-22的隐身性能也起到了十分重要的作用。

材料隐身

座舱盖为聚碳酸酯板材整体融合件，表面研磨抛光并镀了一层金属膜以减少雷达回波；

在翼面前后缘以及翼尖、进气道管壁及棱边、机身棱边等关键部位涂敷吸波材料或贴片，并使用先进的复合材料吸波结构；

飞机表面各通气口（进气口、冷却排放孔）均用钛合金网状格栅屏蔽，并在金属格栅表面涂敷吸波材料或使用复合材料吸波结构制成，安装在发动机进气道处，反射或者减弱入射电磁波。

红外隐身

（两台F-119发动机红外辐射抑制技术）

二元喷管锯齿形的调节片可提高雷达反射截面积，矩形截面二元喷管能迅速散热，在非加力状态下的发动机喷口温度可能只有约700度，极大降低了红外特征。

尾喷管内的液态氮槽，可瞬间降低喷口处高温喷流释放的温度。

雷达与电子系统低探测技术

AN/APG-77雷达，其有源相控阵采用了约2000个模块单元，具有极快的扫描速度，在各种工作模式和雷达波形下都严格满足低截获频率要求；

综合设计传感器口径，将高隐身性与电子战和电子支援措施传感器的复杂阵列结合，以保形方式布置一系列的传感器和孔径。

此外，F-22的数据链隐身技术也是其一大亮点：

◆其机间数据链（IFDL）采用6副定向天线代替全向天线，实现机上4π空间全覆盖；

◆减少天线数量，只采用21副天线；

◆采用低截获隐身波形设计。

在F-22研制之初，集中了最先进的隐身材料、动力系统、电子作战系统和气动设计，但由于设计研发时间较早并诞生于冷战时代，F-22隐身战机的诸多性能指标到了今天已经有所不足，其引以为傲的隐身性能也不例外。

◆所采用的上一代机体表面隐身涂料存在适应性差、不易保养的缺点，现役的F-22隐身战机甚至出现了隐身涂层龟裂的情况，每一次出动，都伴随着该机的隐身涂层大范围的脱落，实际战果和涂层损失并不对等。

◆在传统的防空预警雷达和机载雷达波段内有很强的隐身能力，但受制于研发所处时期技术水平的不足，该战机并未考虑广域多种波段雷达的探测和一体化防空系统因素，在可见光、声波等波段范围内并未做到完全隐身。

综合而言，F-22战斗机的隐身能力主要以雷达隐身、射频隐身和红外隐身为主，也为探测和攻击F-22提供了可能。尽管美国声称F-22的隐身性能最为强大，雷达只有0.001平方米，雷达基本上无法监测到该机，但实际情况有所偏颇。自F-22战机服役以来，该机不仅多次被地面防空系统，空中战机锁定，甚至我军的反隐身雷达也曾多次在韩国上空锁定该机。

尽管存在一定不足，但不可否认，F-22仍然是世界上最强大的重型隐身战机之一，尤其在面对非隐身战机时更是具有强大优势。

F-35闪电II式(F-35 Lightning II)隐身战斗机

F-35是美军最新一代隐形战机，其2457架飞机的设计、制造以及部署开支高达1.5万亿美元，预计到2070年退役。

该战斗机主要针对X至C波段进行雷达降噪，大幅度减小了机载火控雷达（X波段）和陆基火控雷达（C波段）在机身上产生的反射回波，从而降低了被雷达制导导弹锁定的可能性。其隐身性能主要通过外形设计、材料隐身技术以及采用隐藏武器舱等实现。

外形基本由上部和下部的斜面以及朝上或朝下的连续曲面组成，彼此间通过外凸的脊线衔接，其无边界层隔板超音速进气道也可改善隐身特性

机上的拐角、口盖边缘、接缝和铰链线除适当进行隐身处理外，还使用了吸波材料(RAM)。

雷达降噪涂层直接融入机身蒙皮中，使得大部分机体能够避免被雷达发现

降低了维护难度，并且保证涂层只有在机身受损时才会失效。

机舱内被涂上气相沉积金或氧化烟锡薄膜以分散雷达波，确保内部隐形

以解决飞行员头盔与机载仪器不具备隐身性能的问题

多功能先进数据链（MADL）采用低截获隐身波形设计，且只采用13副天线

还采用 6 副定向天线代替全向天线，实现机上 4π 空间全覆盖，以提高数据链隐身性能。

此外，该机还设有4个隐形武器舱（2个容纳空对空导弹，2个装备空对地导弹），以避免因为在机身外部安装导弹而易被雷达发现的情况发生，但综合而言，该飞机在隐身能力设计方面同样存在不足：

◆从外形隐形上看，尽管其设计上将机身与机翼等进行了圆滑过渡，但是由于空中作战任务需要垂直尾翼而使得其在某些条件下无法隐形，容易被现代防空系统的雷达覆盖。因此，该战机在执行任务时需与另一架飞机同行，由另一架飞机压制对方雷达以掩护该战斗机发起攻击。

◆从涂层隐形和红外隐形来看，在高空高速测试中，F-35会因机体温度高和较高的风压致使水平尾翼表面的隐形涂层脱落，甚至造成外壳破裂。

据称F-35雷达反射面积数值约在0.05～0.15平方米，隐身性能逊于F-22。并且与F-22隐身战机相比，其海空军通用的设计指标在速度和机体气动外形上不如F-22，但胜在采用了成本较低且耐用的隐身技术，并且具有更优异的战场数据链交互以及信息化作战能力，具有更加强大的实战性能。

AGM-158隐身巡航导弹

为增加突防概率，提高作战任务完成概率，美空军也在研究隐身巡航导弹。从技术和实战上说，美国是目前隐身巡航导弹研发最多且实战使用最多的国家。截止目前，美军已经研制并装备了AGM-129、AGM-158等多款隐身巡航导弹。

其中，AGM129是全球第一款隐身核巡航导弹。据称其虽然性能先进，采用了复杂的气动和隐身设计，射程超过3000公里，但由于价格过于高昂，美空军已经决定将其退役。

AGM-158隐身巡航导弹

AGM-158A隐身巡航导弹（也称联合防区外攻击导弹），主要优势在于可针对对手严密设防的指挥控制中心、防空系统、舰船以及通信装备等核心目标进行精确的攻击。2003年列装美空军，最大射程320公里，是美空军现役最先进的巡航导弹。

该导弹综合采用了气动外形隐身、动力系统红外抑制等技术措施，隐身性能非常突出，能够避开敌方的雷达监测，在对方防空系统下亦能精确命中目标。

气动外形隐身设计

采用大展弦比、大后掠的下单翼与无平尾式气动布局，导弹尾部仅有一片矩形后掠垂直尾翼；

弹体采用反向船形截面，底面与侧面接近平面，表面光滑的圆拱形设计平滑过渡，可有效减小雷达波沿原路返回的能量。

动力系统红外抑制技术

弹体尾部与尾喷管喷嘴趋于融合，同时尾喷管喷嘴进行向前、向上的斜切处理，有利于减小后向腔体散射；

发动机进气道位于弹体腹部，尾喷口采用遮挡技术，有助于减小被雷达和红外系统发现的概率。

此外，AGM-158还采用了隐身涂料，雷达反射面积仅0.1～0.01平方米（相当于F-35的隐身水平），一般雷达很难探测到。在AGM-129上使用的先进隐身技术，如十分复杂的兼顾气动和隐身性能的气动外形，昂贵而需要经常检修的隐身涂料等都被AGM-158弃用，以在保证隐身能力的同时，控制成本。

AGM-158能在高复杂性、高对抗性的战场环境下，凭借配备的电脑芯片自行决定如何完成战斗任务。其已经在叙利亚正式参战，战绩很理想，是全球隐身导弹首次参加实战。

新一代隐身装备研究进展

美空军不仅重视隐身战斗机与隐身轰炸机的研究，还进一步将隐身技术应用于运输机、加油机以及巡航导弹等装备。

B21隐身轰炸机

美国对下一代隐身轰炸机的需求非常明确：必需具备独立执行敌方纵深轰炸能力，能够对抗装备了下一代先进电子攻击设备、先进战斗机、先进地面预警防控系统、综合支援系统、定向武器和网络电磁攻击设备的敌军。因此，其下一代轰炸机除了将具备雷达隐身、红外隐身、射频隐身等隐身能力外，还需具备隐身突防能力。

目前，下一代隐身战略轰炸机B21正在研发当中。

最新一代隐身战略轰炸机B21

B21是B-2轰炸机的升级版，外形上与美国现役的B-2幽灵战略轰炸机较为相似，其构型概念旨在能够让轰炸机躲避所有的监视和交战雷达，实现轰炸机在世界上任何一个地方飞行、操作和打击的能力，同时又不让敌人发现飞机的位置。

B21在隐身性能方面比F-22和F-35以及B-2轰炸机有过之而无不及。

◆将采用类似B-2轰炸机的飞翼式布局与其他隐身结构设计；

◆发动机安装的位置与B-2不同，装备在机翼上；

◆进气口成斜角状，不同于B-2的锯齿状。

◆将采用最先进的雷达波隐身涂层，无需像B-2那样每次任务之后必须重新喷涂。

◆会采取相应的红外隐身措施，如给飞机涂红外隐身涂层，在尾喷口加入冷却剂等对机体进行降温。还可能采取可见光隐身涂层，这种涂层可以根据背景变换颜色，使得目视侦察都变得艰难。

在设计上更加符合隐身轰炸机的要求，更加流畅的布局和更先进的隐身涂料让B21轰炸机相对于其他国家的轰炸机，至少领先30年以上。在大幅增强隐身能力的同时，B21的作战半径/航速、雷达系统以载弹与模块化升级能力也十分强大。

作战半径与航速

B21轰炸机的作战半径将在4600公里左右，在不进行空中加油的情况下最大航程约为9300公里；

B21在使用2台F135改进型发动机的情况下，能以1.5马赫的速度进行突防，远超B-2轰炸机。

强大的雷达系统

拥有两个独立的电扫描天线，具有多达20种模式，能够探测地面的车辆，并使用核弹进行定点捕杀。

其探测躲避能力将能适应更快的处理器、数字网络和传感器在更广、更长的范围内探测的挑战，这其中包括UHF、VHF和X频带。

载弹能力与模块化升级

能配备下一代隐形巡航导弹，还可携带B61核弹，载弹量达20吨；

能够轻松升级，在武器仓内放置不同的侦查或者通讯设备，甚至是无人机以满足不同任务需求。

B21具备高度的信息化和网络化，有着强大的电子战能力、隐身能力，是集B1B的突防速度、B-2的隐身性能于一身的“完美轰炸机”。将更容易联合F-22和F-35一起作战，共同交换信息，既能配备下一代隐形巡航导弹，还可携带B61核弹，比B-2轰炸机更贴近于实战。

此外，B21轰炸机的成本与维护相对较低，平均维护时间将比B-2轰炸机减少至少三成。作为一款多功能的轰炸机，B21同样可以投放核弹。如果作为常规轰炸机使用，其还可以随时转变为侦察机、电子战飞机以及作为先进战机的指挥机。

据称，B21轰炸机将会在2025年首飞，至少要生产100架，甚至可能最终达到200架，用以取代B52和B1B轰炸机。

新型隐身加油型运输机/加油机

随着远程隐身战斗机、射程700公里的超远程空空导弹等新一代兵器的出现，具有隐身能力的空中加油机对于提高隐身战斗机部队作战能力具有重要的战略意义。同时，美军的五代战机F-22与F-35存在航程较短的致命缺陷，其作战任务续航力将十分依赖空中加油机，因此美国空军近年来致力于推进隐身空中加油机概念。然而，空中加油机作为载油量大的大型空中平台，要进行隐身化设计难度很大。

目前较为典型的两款隐身加油机设计概念为洛克希德马丁公司的“速度敏捷”加油型隐身运输机和KC-Z隐身加油机。对于少量关于这两款隐身加油机隐身设计技术的资料进行梳理，见下图。

“速度敏捷”加油型隐身运输机

主要通过外形设计减少前下方的电磁波反射，涂敷能吸收雷达波的涂料，并采用特殊的复合材料等方式提高该机的隐身性能；

采用翼身融合有尾气动布局，四台大推力涡扇发动机埋设于翼根的发动机舱内，通过隐身修形的进气口进气。

KC-Z隐身加油机——新一代穿透性加油机概念

各大航空巨头提出翼身融合气动外形设计方案，把高涵道涡轮风扇发动机嵌入机翼上表面；

采用更为经济实惠的雷达吸收材料（RAM）涂层或面板实现隐身效果；

将使用装备了认知智能系统的下一代雷达干扰器来达到隐身目的；

将采用信号波形改变技术，使其易于伪装成民用客机、运输机等“无害”目标，以增加对手识别的难度。

其中：

◆洛克希德马丁公司的“速度敏捷”隐身运输机的加油型，源于美国空军研究实验室发起的一项为期十年的先进运输机研究计划，旨在探索一种能取代C-130的全新战术运输机概念。美空军要求该机是一款具有突出的短距起降能力、极高的巡航效率和更高的有效载荷的隐身飞机。

◆KC-Z计划旨在让加油机可以与F-22等隐形战机，共同飞入危险空域以支持作战，从而能够在危险地带具有更充足的作战时间。美空军要求其在具有大航程和大载油量的同时，还具有良好的起降能力和机动性，尤其强调其隐身性能，能以各种方式为美空军的现役机型加油。并且五角大楼还希望下一代加油机具有更多的自动化功能，以减少机组人数并加快加油过程。

此外，洛克希德马丁公司的“速度敏捷”隐身运输机的加油型将采用超临界机翼，能够使飞机保持较高的经济航速，与隐身性能结合，从而更好地保障其完成任务。但论隐身，其设计外形不及B-2隐身轰炸机的无尾飞翼布局，并且需要对短距起降与隐身能力进行权衡，如何减少频繁维护也将是其设计所面临的一大技术难题。

RQ-180大型高空隐身无人侦察机

由诺斯罗普格鲁门公司研制的大型隐身无人机RQ-180，将用于替代“全球鹰”无人机，因为其高度机密性，很多相关技术未见详细资料。

据称RQ-180极可能采用了大展弦比飞翼布局设计，并拥有类似于B21隐身轰炸机的隐身性能，根据少量的报道对其隐身技术探寻一二。

RQ-180无人机隐身技术

机体结构由铝合金部件和碳纤维/环氧复合材料蒙皮组成，采用了符合空气动力学的棱角和舵面设计，将副翼、襟翼等制成了综合面，减少了表面缝隙，从而具有优异的雷达与红外低可视特征。

采用了无尾翼的飞翼结构，体积非常庞大，翼展仅次于美国空军服役多年的“全球鹰”无人机。

设计中结合了隐身与超高效气动布局，不仅提升了飞行高度、射程和任务时间，还在F-117、F-22和F-35的基础上进一步提高了面对全向宽带雷达的隐身能力，非常有助于应对各方向的低频和高频探测。

RQ-180隐身无人机的研究表明，高隐身能力仍能应对低频雷达等全新威胁。

据美国国防部官员透露，RQ-180无人机装备了AESA有源相控阵雷达、被动电子监视测量装置等众多先进的航电设备，并具备出色的电子攻击能力。加之其强大的全向宽带隐身能力，RQ-180无人机将是B2等远程打击装备的有力补充，其在未来的大规模使用，将预示着耗资巨大的“全方位”平台将被网络化的协作系统所代替。

X-58A中型远程高亚音速隐身无人作战飞机

作为一款主打忠诚僚机概念的无人作战飞机，XQ-58A十分强调低成本与可消耗。XQ-58A的最大飞行速度可达0.85马赫，最大航程达到3941千米，升限13715米，具有从跑道自主起降的能力。其两个内置弹舱最多可挂载0.5吨弹药，可挂载的武器类型包括联合直接攻击武器（JDAM）、小直径炸弹（SDB）等弹药等等。

XQ-58A同样具有高度隐身性能。

采用菱形截面机身+V形尾翼隐身设计

采用背负式S形进气口

采用低红外辐射固定尾喷管

优异的隐身性能更有助于其伴随F-22或F-35作战，在有人驾驶战斗机的指挥下发射武器或者进行侦察，或者组成无人机蜂群实施自主察打任务。

2019年3月5日，XQ-58A已经成功首飞，历时1小时16分钟。未来该无人机将为美空军实现智能化而高效率的自主系统，在多种平台间进行编组执行任务，在复杂作战环境下仍能执行任务并确保效率的目标奠定坚实的基础。

LSRO新型核隐身巡航导弹

据称，美军已经于2019年依据其“黑色计划”的部署着手立项研制全新的LSRO核隐身巡航导弹。该导弹将由最新式的B21隐形轰炸机搭载，同时也适用于美军正在服役的B52大型轰炸机，比以往的导弹更具备精确轰炸的特点，智能化程度更高。将用于取代现役AGM-86 ALCM巡航导弹。

◆与常规巡航导弹相比，该隐身巡航导弹将对外形进行隐身化修改，加之其本身目标就小，各种声光电信号微弱，难以被有效侦测和拦截；

◆基于美国近年来隐身技术的进步，LRSO很可能实现对维护依赖较少，并具有优于前一代隐身飞机的隐身能力。

LSRO导弹的目标射程将超过2500公里，并创下美国空射隐身巡航导弹的新纪录。在搭载8枚该款巡航导弹时，B52H战略轰炸机在不进行空中加油时亦能够打击8000公里之外的目标，将赋予美国空军强大的战略打击力量。

小结

美空军十分重视隐身能力的建设，下一代研究的各型战机都将具有较为强大的隐身性能。B21除了具有优异的隐身能力、作战能力之外，还具备高度的信息化与网络化以及强大的电子战能力；R-180则具有强大的全向宽带隐身能力，将是B-2等远程打击装备的有力补充，并将在未来网络化作战中起到至关重要的作用；XQ-58A更是将引领隐身战机向无人化、智能化的方向发展。

注：原文来源网络，文中观点不代表本公众号立场，相关建议仅供参考。

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