改变未来空战规则！中国搞出了等离子体隐身护盾

密闭式电子束等离子体实验装置

有一种等离子体隐身技术，可以让四代机随时主动变身成能隐身的五代机，更厉害的是未来战机的设计可以不用考虑雷达反射面积的限制，这意味着战机气动性能的巨大提升。

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什么等离子体隐身

航天器通过大气层“黑障区”是最危险的几分钟，这里的大气由于太阳辐射发生电离在飞船周围形成等离子体鞘套，导致飞船与外界无线电通信困难。等离子体是一种包含自由电子、离子和中性粒子整体呈现准电中性的物质体系，一般可分为低温等离子体和高温等离子体。

低温等离子体的电离度通常小于0.1%，其中电子温度可达1万K以上，而分子和中性类粒子的温度低至300～500K，因此其整体温度较低，对被包裹的设备影响较小，实用性更高。

等离子体隐身技术就是利用等离子体中粒子与电磁波相互作用，电磁波进行反射、吸收、折射、散射、变频及相移降低被雷达探测的概率。其中主要起作用的是折射与吸收：通过控制等离子体参数（如等离子体频率、碰撞频率等），让入射电磁波轨道发生折射弯曲，令雷达回波偏离敌方雷达的接收方向；当频率大于等离子体频率的电磁波进入等离子体时，会对其中的电子做功，消耗电磁波能量，起到吸收雷达波的效果。

因此用等离子体隐身技术相比于外形和材料隐身，具有吸波频带宽、吸收率高、动态连续可调等优势，是一种极具潜力的主动隐身技术。

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两种隐身路线的选择

美国通用电气的阿诺德·埃尔德雷奇（Arnold Eldredge）在1956年提交了一份“物体伪装方法和装置”的专利申请最早提出了用粒子加速器产生电离云（等离子体）降低飞机雷达截面的隐身技术的设想。由于这种设计具有吸波频带宽、使用简便、效率高等优点，特别是无须改变飞行器的外形，解决了隐身措施与气动性的矛盾，因而受到美国的重视，开始投入巨资研究。不过美国人研发一段时间后很快发现这是一个大坑，迅速改走了F-177通过外形隐身的路子。

而苏联却选择重点研究等离子体隐身技术，研究了几十年也没见到成果。直到目前俄罗斯最先进的五代机苏-57上也没有实装这一技术。传说是因为等离子体隐身装置太重、太费电，没法装在飞机上。

更讽刺的是，外形隐身最初设想源自1960年苏联彼得·乌菲姆采夫（Pyotr Ufimtsev）的论文《物理衍射理论中的边缘波方法》，文中量化了飞机形状如何影响雷达的可探测性，提出了雷达截面（RCS）概念。洛克希德根据论文中的方程使用超级计算机计算出全是直线的隐身外型，开发出了F-117。

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飞机的几种隐身办法

现代战争发现即摧毁，隐身的目的就是让雷达探测不到。雷达是靠发射电磁波“照射”四面八方，如果遇到飞行物，雷达波就会反射回来，通过分析回波就可以知道飞行物的大小、形状、速度等参数了。想要让雷达看不见，有4种办法。

一是外形隐身，通过改变外形，把雷达波反射到其他方向。其外形具有平滑曲线、锋利棱角、倾斜表面等特点。

飞机的雷达散射截面积模拟

二是材料隐身，通过为设备喷涂或覆盖能吸收雷达、红外线、毫米波、可见光波段的隐身材料，降低被这些波段探测器发现的距离和概率。目前的F-22就是综合使用了这两种技术。

三是无源对消技术，通过在飞行器表面安装一些特殊的结构，使其产生与入射波相同频率但相反相位的散射波，从而利用散射波干涉抵消反射波。苏-57就安装了无源对消结构。

四是有源隐身技术，通过发射与来射同频但相位相反的电磁波，从而抵消电磁波。这种原理和主动降噪耳机类似。

五就是等离子体隐身技术了，通过在装备周围产生等离子云，与雷达发射的电磁波发生强烈的相互作用，让雷达信号削弱或失真。

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两种等离子体隐身方案

想在飞机周围或关键部位部署等离子体云有两种技术方案。

一是放射性电离，在关键部位涂上放射性同位素材料，利用高能射线电离空气，形成具有足够厚度和电子密度的等离子体层，从而对雷达信号进行吸附和散射，以达到隐身的目的。

二是高压电离，利用等离子体发生器，通过高频高压高能量产生间隙放电、沿面放电和高能电子束，电离周围气体形成等离子区，或释放碱金属形成等离子体云团，让雷达信号强度减弱、频谱离散、极化失真，从而降低雷达截面。

近日，西安航天动力研究所谭畅团队发表的《密闭式电子束等离子体特性研究》就属于第二种隐身方案。他们提出了一种密闭式电子束等离子体隐身的技术方案，通过在封闭腔体内，利用放电产生高密度等离子体，然后调节气体密度或工作电压来改变等离子体密度和碰撞频率等，从而吸收多频段的电磁波，以达到隐身的目的。

通过90%Ar+10%CH4混合气体的测试，获得了不同工况下的等离子体参数，进行了初步实验研究，为飞行器等离子体隐身技术的发展和工程化应用提供了一定的参考依据。

不过这篇论文展示出的成果与外媒所说的已经成功研发两种等离子体隐身装置，并已在飞行测试中成功，能让所有飞行器从雷达屏幕上消失的说法相差甚远。并且外媒说的《中国无线电》这本杂志也并不存在，也许这只是一次乌龙新闻。

密闭式电子束等离子体实验示意图

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编辑｜张毅

审核｜吴新

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