1
化学世界奇观
1.5.1 空战中的“不速之客”

空战中的“不速之客”

一只蝴蝶落在花朵上,看上去好像是为花朵增加了一个花瓣;酸苹果树上的蜘蛛从不结网,只是静静地躲在花上,变成跟花一样的颜色,轻而易举地捕捉前来栖息的幼虫。你看,昆虫的“隐身术”是多么高明啊!

在军事技术上,也有类似的隐身技术。像侦察中的化装术和通信中的干扰术,飞机和导弹的隐身技术等。不过,这里的“隐”字,不是对眼睛来说的,而是对雷达、红外电磁波和声纳等探测系统来说的。目前,军用飞行器的主要威胁是雷达和红外探测器。

那么,有没有什么办法对付这种威胁呢?有的,采用“隐形材料”就是一种好办法。

1982年6月初的一天,黎巴嫩的贝卡谷地显得十分闷热,防空部队的雷达兵们汗流浃背地守卫在荧光屏前,屏幕上除了司空见惯的地物回波外,什么敌情信号也没有。然而,就在这寂静炎热的气氛中,6月9日下午,当时钟刚刚指向2:14的时候,以色列的96架战斗轰炸机,突然出现在贝卡谷地上空,向19个“萨姆—6”防空导弹营同时发起了猛烈的轰炸攻击,仅仅用了6分钟的时间,就把这些防空导弹营全部摧毁!

原来以色列空军在偷袭以前使用了具有隐形效果的“侦察机”,它悄悄地躲过了雷达的监视,飞到贝卡谷地上空,拍摄了叙利亚军队阵地上的大量照片,还录下了叙利亚军队防空雷达的频率和波长,为偷袭作了充分的准备。

由此看来,在现代战争中,武器的突防能力是取得胜利的重要条件之一。对敌方进行“突然袭击”能不能获得成功,又跟能不能被对方发现有很大关系,而研究“隐形材料”,就是为了减少被对方发现的可能性。因此,近些年来,国内外的军事科学家正致力于“隐形材料”的研究和应用。

img108

隐形飞机

美国是当今世界上研究“隐形技术”起步最早、投资最多、花力气最大的国家。早在60年代美国为了从空中获取其他国家的军事情报,研制出了一种叫“黑鸟”(也叫SR-7)的高空侦察机,这种飞机雷达有效反射“很小,不容易被对方的雷达发现。原来其隐形的秘密在于它机身外面的一层特殊的涂料。这是一种由两层镶在聚胺醛甲酸乙酯塑料中的反射性铁素体材料,中间夹一层绝缘体组成的。各层材料的厚薄,通过精密的计算,有严格的规定。这样,当雷达波射来时,两层反射材料分别将其反射回去,恰恰使一个反射波的波峰处于另一个反射波的波谷位置,于是就产生了相消干扰作用,从而使两个反射波都抵消掉,敌雷达屏上就得不到任何信号了。

然而,美国的这种隐形材料也有局限性。这就是由于这种像三明治般的夹层材料各层的厚薄已经固定,它只能对付敌雷达的一种波长。要对付另一种波长,就得另外确定材料各层的厚度,大致说来,飞机的这种涂料可以包含有多种这样的材料,因而能同时对付多种不同波长的雷达探测,但是数目毕竟有限。因此,研究性能更好的“隐形材料”这一课题又摆上了美国五角大楼的议事日程。

一批来自匹兹堡的卡内基—梅隆大学的科学家,在化学系主任罗伯特·伯奇博士的率领下,多年来一直对人眼睛中的一种化学物质进行研究。这种物质叫“席夫碱性盐”,它存在于眼底视网膜中对光十分敏感的视网膜杆状细胞中,由于这种细胞同时含有一种叫视紫红质的成分,在光的光子进入眼中时,视紫红质能够在瞬息之间引起席夫碱性盐分子结构产生变化,并且在恢复原状前,使其与周围的物质产生一系列神经化学反应,从而最后导致人脑最终产生视觉。为了再现这一生理过程,伯奇博士研究小组试图复制席夫碱性盐的一种简单分子结构,成为实验室试验的模型。这是一种非常细致、复杂的工作。他们失败了多次,搞出来的一些分子结构作为对可见光产生生物反应的模型均不甚理想。但出乎意料的是,科学家们发现,有一种结构居然能绝妙地吸收电磁辐射波,也就是雷达波。这正是“无意插柳柳成荫”,伯奇博士的这一发现简直使美国国防部欣喜若狂。投入了重金试制这种能够吸收雷达波的化学材料并获得了成功。这是一种复合材料,每一种材料可以吸收一段雷达波长,将它们混合在一起,研制出新型的涂料,可以万无一失地覆盖整个雷达波长谱。用这种复合涂料的飞机在雷达屏幕上将是全“透明”的,没有任何痕迹!

当然,美国军方并不准备专门依靠一种技术使飞行武器“隐形”,归纳起来有四种措施:

第一,如前所述在机身上涂上一层能够吸收电磁波的材料。

这种在视觉中吸收光的分子结构可以用来制成飞机涂料从而吸收雷达波,使飞机隐形。

第二,采用吸收雷达波的复合材料。这种材料的内部分子结构疏松,受到雷达波辐射以后会产生振动,把雷达波转换成热能而散发掉。

第三,缩小雷达有效反射面积。这种措施主要是排除飞机、导弹上那些突出的、反射作用很强的边缘部分,使飞机和导弹的外形尽可能平滑,从而减少飞机、导弹体本身在雷达上所能观察到的横截面。

第四,尽量减少飞机、导弹本身发出的电子辐射和热辐射,使对方的监测雷达和红外检测器捕捉不到电磁波和红外线。比如,在飞机和导弹上采用激光设备代替一部分电子设备,可以减少电磁波的辐射;采用既能高速燃烧,燃烧以后的热量又能急速冷却的新型燃料,这样能减少红外辐射,提高“隐形”效果。

经过一系列的探索试验,美国空军于1975年正式执行“隐形”飞机研制计划。整个“隐形”飞机的设计和制造是高度保密的。据泄露出来的消息,这种飞机的特点是:机身采用聚氨酯、聚苯乙烯和碳纤维等对雷达“透明”或吸收的材料制成,材料表面光洁度比铝高20%,使机身与空气摩擦力较小,发动机功率可以降低,机载燃料也减少,炸弹一类的作战载荷可以增加。机身和很小的机翼融成一体,表面平缓而光滑,外部突出的构件极少,尾翼和机身成一定的倾角,使雷达波经相互反射而改变方向;发动机被嵌入机身,藏在一个深深的沟道末端,既能减少雷达波的反射,又能阻挡发动机产生的红外热辐射。这就是美国于1988年11月向世界公开的造价达数亿美元的B-2隐形战略轰炸机。它的雷达图像只有B-52的1/200,几乎“无形”。

隐形材料技术是一门新兴起的技术。它属于高技术领域。随着这门技术的深入研究和发展,必将给一些军事大国带来更激烈的军事竞争。各种武器发展的历史告诉我们,有矛必有盾。同样可以预料,有隐形技术,也必然会出现反隐形技术。人们将寻找新的对策,建立新的防空体系。