隱身技術(shù)涉及到電子學(xué)、材料學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等許多技術(shù)領(lǐng)域，是第二次世界大戰(zhàn)后的重大軍事技術(shù)突破之一。隱身技術(shù)包括：雷達(dá)隱身、紅外隱身、磁隱身、聲隱身和可見光隱身等。很多武器裝備，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船、坦克、戰(zhàn)車、水雷、大炮等，都可以采取隱身措施把自己隱蔽起來。首先出現(xiàn)的是隱身飛機(jī)，通過降低雷達(dá)截面積和減小自身的紅外輻射實(shí)現(xiàn)隱身。

隱身的意思是“抵抗探測設(shè)備檢測”，隱身適用于敵人可見的飛行器和材料，以及控制/產(chǎn)生噪音、熱量、電磁發(fā)射和光線變化的內(nèi)部 SAA 系統(tǒng)?？梢约僭O(shè)敵人正在使用反無人機(jī)行動和武器，隱身設(shè)計保護(hù)飛行器免受這些反無人機(jī)措施的影響。民用行動中的隱身性降低環(huán)境干擾影響。

UAS / UAV通過其特征進(jìn)行檢測：噪聲（聲學(xué)），光學(xué)（可見光），紅外（熱）和雷達(dá)（無線電）波長定義如下：

A） 噪音（聲學(xué)）[16 m-2 cm，或 20 – 16000 Hz]

B） 光學(xué)（可見光） [0.4 – 0.7 微米]

C） 紅外線（熱） [0.75 微米 – 1 毫米]

D） 雷達(dá)（無線電）[3 毫米 – 3 厘米]“（奧斯汀，2010 年）

如果設(shè)計者要“將飛行器可檢測性降低到可接受的風(fēng)險水平，則必須將上述波長（表示為頻率）的接收發(fā)射或反射降低到閾值特征值以下。UAS特征的很大一部分是飛行器操作高度的函數(shù)。

使用調(diào)諧發(fā)射器的無線電通信和無線傳輸以及互聯(lián)網(wǎng)的信息爆炸是戰(zhàn)爭革命的核心。攔截?zé)o線電通信和雷達(dá)信號的確定性以及定位發(fā)射機(jī)的能力對軍事行動產(chǎn)生了重大影響。攔截、干擾、發(fā)射器定位、消息安全和傳輸安全成為戰(zhàn)爭的基礎(chǔ)。戰(zhàn)爭中采用的基本破壞能力（能量）沒有太大變化。（快速移動的彈丸，顯著的超壓，熱量和聲音）。然而，通過使用EM頻譜（EMS），它們的使用方式發(fā)生了重大變化?，F(xiàn)在，我們使用EMS以多種方式將武器的破壞能量引導(dǎo)到其預(yù)定目標(biāo)。此外，電子戰(zhàn)專家使用EMS來防止這些武器擊中其預(yù)定目標(biāo)（美國），有時敵人破壞通信能力是一個目標(biāo)。

曾經(jīng)只有四個維度（緯度、經(jīng)度、海拔和時間（無線電之前）的戰(zhàn)斗空間現(xiàn)在有了第五個維度：頻率。參見表 8-1 戰(zhàn)斗空間維度。

表8-1 戰(zhàn)斗空間尺寸

帶寬定義為波長、頻率或能量帶內(nèi)的范圍。將其視為由調(diào)制載波占用的一系列無線電頻率，分配給設(shè)備可以運(yùn)行的服務(wù)。帶寬也是電氣通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。范圍對無線電傳輸有重大影響。根據(jù)環(huán)境的不同，接收信號的強(qiáng)度T是距離發(fā)射器的距離d的平方或四次方的函數(shù)。

距離較近的發(fā)射器將更好地接收信號，并且通?？梢愿鼫?zhǔn)確地定位發(fā)射器。一旦我們依賴來自多個接收器的輸入，網(wǎng)絡(luò)就成為我們戰(zhàn)爭能力的核心。

回到隱身方面，關(guān)于無人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計，我們注意到無人機(jī)的情報、監(jiān)視、偵察和武器有效載荷運(yùn)載功能。這些都是IO操作，頻率是他們成功或否認(rèn)敵人的核心。

電磁頻譜

德國公司Tontechnic-Rechner-Sengpielaudio（TRS）已經(jīng)整合了一些聰明的工具，用于將波長轉(zhuǎn)換為頻率（反之亦然），“用于真空中的聲波（聲波）和無線電波和光波”。從圖 8-1 EMS 開始。請注意頻率、f 和波長 L（λ – 希臘語）之間的反比關(guān)系。

圖 8-1 EMS

還要注意可見光譜作為巨大EMS的一部分有多小。圖 8-2 顯示了一些 EMS 功能。

圖 8-2 EMS 函數(shù)

圖8-3顯示了聲波和聲波周期到頻率和頻率的轉(zhuǎn)換。圖 8-4 顯示了聲音 EMS 區(qū)域

圖8-3 聲波和聲波周期到頻率和頻率的轉(zhuǎn)換

圖 8-4 聲音 EMS 區(qū)域

“空氣中的聲波和聲波

UAS隱身聲學(xué)（噪聲）或聲波的設(shè)計極限是“[16m-2cm，或20Hz–16000Hz]。相比之下，奧斯汀值為 20 Hz。對于 2 cm = 0.02 m，結(jié)果值為 f = 17650 Hz。這高于奧斯汀的 16,000 Hz 限制。這可能是由于 20 攝氏度的基差。這告訴UAS設(shè)計師，噪聲的上限 - 隱身可接受性17,150 Hz.隱身范圍為20 Hz-17,150 Hz。

“聽覺范圍描述了人類可以聽到的頻率范圍（又稱電平范圍）。人類范圍通常為 20 至 20,000 Hz，個體之間存在相當(dāng)大的差異，尤其是在高頻下，并且隨著年齡的增長逐漸失去對更高頻率的敏感性被認(rèn)為是正常的。靈敏度也隨頻率而變化，如相等響度等值線所示“。請參見圖 8-5。

“等響度等高線是EMS頻譜上聲壓（Db SPL）的量度，當(dāng)呈現(xiàn)純穩(wěn)定的音調(diào)時，聽眾會感知到恒定的響度。響度等級的測量單位是音，通過參考等響度等值線得出。據(jù)說兩個不同頻率的正弦波具有相同的響度水平，如果普通年輕人認(rèn)為它們的聲音相同，而沒有明顯的聽力障礙。

圖 8-5 等響度等值線

“真空中的無線電波和光波

“無線電波和微波輻射都是被稱為電磁輻射（EMR）的能量形式。陽光包含其他EMR形式：紫外線，紅外（熱）波以及可見光波。這些EMW以~300,000公里/秒的光速在真空中作為電磁輻射傳播。

圖 8-6 減少的 EMS

可見光、伽馬射線、微波和無線電波都是 EMS 的一部分。它們只是因波長而異。（TRS，2018）圖 8-7 是真空中無線電波和光波的轉(zhuǎn)換圖表。

圖 8-7 轉(zhuǎn)換圖 – 真空中的頻率到波長無線電
和光波

我們已經(jīng)介紹了噪聲、光學(xué)和紅外隱形特征。如果沒有另一次沿著雷達(dá)車道行駛，雷達(dá)就沒有那么簡單了。如果我們能“看到”敵方無人機(jī)的到來，它就可以被跟蹤、禁用、摧毀或攔截，并“轉(zhuǎn)向”一個新的航點(diǎn)或目標(biāo)。

圖 8- 8 雷達(dá)頻段

雷達(dá)/電子戰(zhàn)/測距方程

從奧斯汀，我們知道UAS RADAR特征的上限頻率是0.03 m = 3 cm。這大約是 10 GHz 頻率。參見圖 8-8。雷達(dá)通常被認(rèn)為是頻段。參見圖 8-9 雷達(dá)頻段及其用法。

圖 8-9 雷達(dá)頻段

理解電子戰(zhàn)（EW）的關(guān)鍵，它在檢測UAS接近目標(biāo)中的作用，是理解無線電傳播理論。如果我們了解無線電信號是如何傳播的，我們就可以按照邏輯進(jìn)展進(jìn)行攔截、干擾或保護(hù)。使用dB對數(shù)數(shù)學(xué)來解決強(qiáng)度，增益，損失，雷達(dá)，攔截器，干擾技術(shù)，當(dāng)前威脅，防御系統(tǒng)等的電子戰(zhàn)方程，供讀者研究和欣賞。

雷達(dá)是無線電探測和測距。它是使用無線電波及其在EMS中的傳播來確定接近的飛機(jī)，UAS，船舶，潛艇或任何移動車輛的戰(zhàn)斗空間元素。我們只對兩個方程感興趣，以了解UAS的RADAR（無線電）特征。

“源和接收器可以采取多種形式。當(dāng)雷達(dá)脈沖從UAS或飛機(jī)的皮膚反射時，反射機(jī)構(gòu)是發(fā)射器。它遵循與按下傳輸按鈕時適用于對講機(jī)的相同定律。然而，反射沒有電源和電路。

單向鏈接方程

“基本通信鏈路，稱為單向鏈路，由發(fā)射器，接收器，發(fā)射和接收天線以及沿路徑的兩個天線之間的傳播損耗組成。請參閱圖 8-10 通過鏈接的路徑。

圖 8-10 通過鏈接的路徑

圖 8-11 單路雷達(dá)

雷達(dá)距離方程可用于估計探測UAS的最大距離。UAS越小，反射區(qū)域越小，無法將雷達(dá)脈沖“返回”其發(fā)射器源。其中給出了用于確定RADAR單元最大范圍的單向和雙向（回程）。在最大鏈路范圍內(nèi)，接收功率等于接收器靈敏度?！敖邮掌黛`敏度被定義為它可以接收并仍然提供指定輸出的最小信號（最低功率強(qiáng)度）。

如果接收的功率電平至少等于接收器靈敏度，則通過鏈路進(jìn)行通信。設(shè)計信號增量與最小接收器靈敏度的增量量稱為裕量。其他形式的基本雷達(dá)測距方程、推導(dǎo)、術(shù)語定義以及用于監(jiān)視、跟蹤和干擾應(yīng)用的雷達(dá)單元示例可以在 Toomay的簡化參考中找到。

聲學(xué)特征減少

“飛機(jī)噪音可能是其存在的第一個警告;但是，它可能不會立即定向/定位以進(jìn)行檢測?！癠AS噪聲主要來自渦流，機(jī)翼尖端，轉(zhuǎn)子或螺旋槳。降低翼展或葉片跨度可增強(qiáng)聲學(xué)隱身性。由于燃燒噪音，傳統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)是一個令人擔(dān)憂的問題。電動機(jī)幾乎不會產(chǎn)生噪音?！皽p少UAS的質(zhì)量和空氣阻力可以減少噪音的產(chǎn)生。

人耳對設(shè)計師來說是一個問題?！八鼘?500 Hz左右的頻率最敏感，可以聽到低至10 dB的實(shí)際閾值的聲音。對于給定的聲壓級，聲音在空氣和絕緣材料中的衰減隨距離而變化。低頻聲音給UAS隱身設(shè)計帶來了更大的問題。

MALE和HALE系統(tǒng)不存在聲學(xué)問題 “來自其高頻發(fā)生器的噪聲在到達(dá)地球時會衰減。更大的噪音問題是由使用活塞發(fā)動機(jī)的小型UAS造成的。聲音來自他們的內(nèi)燃機(jī)和排氣系統(tǒng)。通過吸音材料、消音器和消聲器以及向上引導(dǎo)進(jìn)氣和排氣歧管可以實(shí)現(xiàn)聲音散發(fā)?！白詈?，檢測到的聲音水平取決于聲音對比度的背景噪聲水平。

熱特征

“紅外（IR）輻射從熱源發(fā)射并以與光相同的方式傳播。輻射體的可探測性取決于它與背景的對比度?！凹t外輻射被大氣吸收得很好，特別是水和二氧化碳分子，比可見光吸收得更多。紅外穿過大氣層的主要窗口位于2-3和4-8微米波段。接收器設(shè)計為在這兩個頻段之一中工作。

在實(shí)際的紅外探測過程中，物體發(fā)出的紅外輻射通過大氣傳輸才能到達(dá)紅外探測器。大氣傳輸過程中紅外輻射會因波長不同而有不同程度的衰減，通常把大氣衰減較少的波長區(qū)域稱為大氣窗口。大氣的紅外窗口有以下3個波段：短波1～2.5μm、中波3～5μm、長波8～14μm。紅外輻射在這3個波段以外基本上是不透明的，目前使用的紅外探測器大都工作在這3個波段內(nèi)。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以采用合適的材料作為表面涂層，調(diào)節(jié)己方軍事目標(biāo)的紅外輻射波段至大氣窗口之外，使得對方紅外探測器無法探測到己方目標(biāo)的紅外輻射能量。

改變紅外輻射傳輸路徑主要是改變目標(biāo)周圍大氣的光譜透過率，以達(dá)到屏蔽和對紅外探測器干擾的作用。煙幕以其較好的經(jīng)濟(jì)性和較高的實(shí)用性在海上軍事艦艇紅外隱身方面得到了廣泛的應(yīng)用。煙幕的主要功能是通過在空中施放氣溶膠微粒，改變電磁波介質(zhì)傳輸特性，實(shí)施對光電探測、觀瞄和制導(dǎo)武器系統(tǒng)的干擾。在紅外方面其隱身作用機(jī)理主要是：①使得目標(biāo)周圍大氣路徑上充滿煙幕微粒，對物體紅外輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收和散射作用，削弱紅外偵察和制導(dǎo)系統(tǒng)中紅外探測器接收信號的強(qiáng)度，使之無法成像；②煙幕本身可以發(fā)出更強(qiáng)的紅外輻射，覆蓋目標(biāo)及背景的紅外輻射，使紅外探測設(shè)備只能探測到一片模糊影像。但是由于煙幕必須懸浮在目標(biāo)的周圍，所以多用于保護(hù)靜止和慢速運(yùn)動的目標(biāo)。

改變目標(biāo)紅外輻射特性的主要措施是改變目標(biāo)的主要紅外輻射波段以及模擬背景輻射特性，使得敵方紅外探測器無法探測或識別己方目標(biāo)的紅外輻射。

改變目標(biāo)主要紅外輻射波段，其一是使得目標(biāo)主要紅外輻射在對方探測器的工作波段以外，另外是使己方目標(biāo)的主要紅外輻射集中在大氣強(qiáng)損耗波段。具體應(yīng)用如：通過向燃料中加入特殊添加劑，使排氣尾焰的紅外輻射帶偏移到紅外探測系統(tǒng)的響應(yīng)波段之外；采用紅外變頻材料制作有關(guān)的結(jié)構(gòu)部件等。實(shí)例之一為目前國外采用的一種特殊燃料，使飛機(jī)排氣尾焰輻射偏移到5～8μm的大氣強(qiáng)損耗波段。

模擬背景輻射特性即紅外圖形迷彩，是指通過使用不同發(fā)射率的材料來改變目標(biāo)物體各部分紅外輻射分布狀態(tài)，使得目標(biāo)與背景的紅外輻射分布狀態(tài)相協(xié)調(diào)，從而目標(biāo)的紅外圖像成為整個背景紅外圖像的一部分，使得敵方探測器難以識別。例如目前采用的紅外光區(qū)四色變形迷彩涂料等。瑞典采用的角形結(jié)構(gòu)碎片迷彩以及德國陸軍采用的歪曲車輛陰影圖案，都收到了較好的效果。

隱形無人機(jī)是雷達(dá)的一個問題。隱身不會使它們隱形，但它大大降低了檢測限制。在我們的第一個例子中，一架快速隱形UCAV戰(zhàn)斗機(jī)在~18 nm處飛越地平線可能不會立即被看到。雷達(dá)操作員的人為滯后時間可能是1-2分鐘，使UCAV在發(fā)現(xiàn)之前距離雷達(dá)接收器或船只60秒內(nèi) - 沒有太多時間采取致命的對策。

入21世紀(jì)，世界各國特別是美、俄、英、法等軍事強(qiáng)國都加大了隱身技術(shù)的研究力度，拓展了研究范圍，并在傳統(tǒng)隱身技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，不斷探索仿生學(xué)隱身技術(shù)、等離子隱身技術(shù)、微波傳播技術(shù)、有源隱身技術(shù)等新的隱身機(jī)理，研制高分子隱身材料、納米隱身材料、結(jié)構(gòu)吸波材料、智能隱身材料等新型隱身材料。可以預(yù)見，隱身技術(shù)發(fā)展前景非常廣闊。

1.擴(kuò)展雷達(dá)隱身的頻段

目前，隱身技術(shù)主要針對厘米波探測雷達(dá)，為了達(dá)到反隱身目的，探測雷達(dá)的工作波段正在向長波和毫米波、亞毫米波乃至紅外、激光波段擴(kuò)展。因此，隱身技術(shù)所能適應(yīng)的波段也必須相應(yīng)地擴(kuò)展，如研制新型寬頻帶吸波涂料和結(jié)構(gòu)型材料，研制寬頻帶干擾機(jī)等，否則難以達(dá)到隱身的目的。

此外，還在尋找更多更新的技術(shù)途徑，如將仿生學(xué)的研究用于隱身技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)：海鷗與燕八哥的體積相近，但它的雷達(dá)的散射面積卻比燕八哥大200倍；蜜蜂的體積小于麻雀，但它的雷達(dá)散射面積反而比麻雀大16倍。

2.發(fā)展隱身材料的功能

隱身技術(shù)的發(fā)展使隱身材料進(jìn)入一個新的階段。一是隱身材料向反雷達(dá)探測和反紅外探測相兼容的方向發(fā)展。要求未來的隱身材料必須具有寬頻帶特性，既能對付雷達(dá)系統(tǒng)，又能對付紅外探測器；二是雷達(dá)吸波材料向超細(xì)粉末、納米材料方向發(fā)展。人們發(fā)現(xiàn)超細(xì)粉末、納米材料可能是良好的雷達(dá)吸波材料。目前，一些國家正在對其吸波材料機(jī)理進(jìn)行深入研究。這類材料的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、透氣性能好，但制造技術(shù)要求高，價格昂貴。

3.注重各種隱身技術(shù)的綜合運(yùn)用

現(xiàn)代偵察探測系統(tǒng)采用了多種探測技術(shù)，決定了隱身技術(shù)是一項(xiàng)多學(xué)科的綜合性技術(shù)。要想使目標(biāo)達(dá)到理想的隱身效果，必須綜合應(yīng)用各種隱身技術(shù)。實(shí)驗(yàn)證明，采用隱身外形設(shè)計可降低5～8分貝，利用吸波材料可降低7～10分貝，其他措施（如阻抗加載、天線隱身等）可降低4～6分貝，綜合起來，可獲得降低約20分貝的隱身效果。

4.武器裝備將廣泛應(yīng)用隱身技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，隱身技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)已由隱身飛行器開始擴(kuò)展到研制地面坦克和火炮、水面艦艇、水下潛艇等各種武器裝備。一些國家還在研究具有隱身性能的機(jī)場、機(jī)庫、士兵、偵察系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、雷達(dá)等。預(yù)計未來將會出現(xiàn)更多的隱身和具有部分隱身性能的武器裝備和設(shè)施。

5.降低隱身武器裝備的成本

由于目前采用隱身技術(shù)的成本很高，如吸波結(jié)構(gòu)材料和吸波涂料的價格非常昂貴，導(dǎo)致隱身武器裝備的造價不菲。例如，F(xiàn)-22隱身戰(zhàn)機(jī)售價近2億美元，遠(yuǎn)貴于F-16的2 000萬美元。因此，如何在技術(shù)上突破，降低隱身武器裝備的成本，是今后隱身技術(shù)發(fā)展的重要方向。