鼻涕泥的正确玩法:关于大家比较关注的等离子隐形技术的科普

等离子体隐身技术

    等离子隐身技术是目前谈论最多的一种隐身技术，很多苏俄武器迷对它寄予厚望，希望这种技术与苏式超级机动战斗机结合，可以打造出能够与美式新战机一较高低的未来超级战斗机。

    这种隐身技术依赖的等离子体是指当任何不带电的普通气体在受到外界高能作用后，部分原子中电子成为自山电子，同时原子因失去电子而成为带正电的离子。这样，原中性气体变成由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的新气体，该气体被称为物质的第四态或等离子态。等离子体能够吸收雷达电磁波。当外界雷达波的频率高于目标等离子的本底频率时，高频雷达的波信号进入等离子体，通过波与带电粒子的相互作用，把波的能量转移到等离子体的带电离子上，从而减少反射回雷达站的电磁波信号。

    当外界雷达波的频率低于目标等离子的本底频率时，电磁波具有绕过等离子体的倾向。这是因为等离子体对电磁波来说相当于一个凹面镜，电磁波进入等离子体后会偏折方向，自然绕过等离子体，从而绕过被等离子体包裹的物体。

    等离子体能够使反射的电磁波失去原有的频率和相位特征。入射的雷达电磁波信号在等离子体中会通过散射而发生频谱展宽、频移、相移，甚至通过激发不稳定性而发生模式转化，使得出射电磁波完全丧失入射电磁波的特征。即使雷达站截获反射信号，也无法计算得到目标的准确位置和速度信息。

    生成隐身等离子体的方法主要有脉冲放电式、电子束式、微波／激光激发式、碱金属燃料燃烧、放射性同位素涂层等。

    脉冲放电式即在低温下，通过电源以高频和高压的形式提供的高能量产生间隙放电、沿面放电等形式，将气体介质激活，电离形成等离子体。

    电子束式是一种仿照老式电视发射机的阴极电子束产生装置，在真空中产生电子束，将气体介质激活，电离形成等离子体。

    碱金属燃料燃烧是在燃料中掺有铯、钾、钠等易电离成分，从而形成火箭和喷气式发动机的燃气射流，这些都可以形成弱电离等离子体。

    微波激发式采用微波与自转磁体的组合方法激发易电离气体介质，生成等离子体。

    放射性同位素涂层是在飞行器的特定部位（如强散射区）涂层放射性同位素对雷达波进行吸收。与前者相比，放射性涂料对其成员和维护保障人员十分危险，维护困难且维护成本极高。（注：在这里有必要说明一下，被动隐身技术与主动隐身技术有时难以截然分开，例如在被动隐身技术中采用放射性同位素涂层产生等离子隐形的功能也包含了积极的隐身技术成分）。

隐身等离子体的存在形式目前在飞行器表面产生隐身等离子体的存在方式分为外部开放式（开式）和封闭循环式（闭式）以及二者混合式。

外部开放式　就是用于隐身的等离子气体是覆盖在飞行器体表上。根据产生等离子体物质的来源不同又分为大气电离式和携带工作气体介质等离子体发生器。其中，大气电离式就是采用各种激发方法将飞行器外表面的大气电离而形成等离子体，通过大气等离子体来吸收反射干扰雷达波而达到隐身目的。而携带工作气体介质等离子体发生器是利用放电、微波等各种激发方式将工作气体在发生器内电离，然后利用压力差释放到飞行器外面形成等离子体层，从而达到隐身目的。显然，这种发生器相对于大气放电形式具有结构简单、工作可靠、维护便利、成本低廉等优点。

外部开放式等离子体隐身技术与传统的被动隐身技术相比具有很多优点：吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好（尤其对长波）、对飞机的外形没有特殊的要求、无须改变飞机的气动外形设计。此外，在气动上利用等离子体隐身技术还可以大大减少飞行阻力，经试验减阻可达 30%。其缺点主要有对电源要求高，电源要有较高的功率。大气放电需要超过万伏的高压、要覆盖整个飞行器的表面，必须大功率电源才能产生足够量的低温等离子体，能耗太大，电源和燃料都太重。因此，用大气压放电的方法产生包覆整个飞行器的等离子体层不太现实，只能用在重点强反射部位。而等离子发生器也面临同样问题。

外部开放式等离子体流场难稳定维持，很难形成大面积均匀等离子体覆盖层。在大气中高速运动的飞行器表面低温等离子体极难控制。磁约束系统太重，能耗太大，亦不可行，要在飞行器表面形成长时间稳定的大面积均匀等离子体更非易事。

等离子体产生器对于机载弹药也十分危险。产生等离子体通常需要高压，甚至高频微波来电离气体，有引爆机载油料和弹药的潜在危险。等离子体屏蔽雷达探测信号的同时也屏蔽了飞行器自身的导航、通讯、火控等电磁系统，使飞行器和外界失去了联系。

    此外，其最致命的缺点是等离子体自身也辐射一定频率的电磁波（尤其是本底频率），极容易被敌方采用无源被动雷达所探测。另外，开式等离子体有强烈的可视和红外信号源，容易被目视（夜间）和红外探测所发现和攻击，应用前景受到很大限制，不容乐观。

    因为开式等离子技术存在上述的种种缺点，限制了其在飞行器上广泛的采用，顶多用在重点强反射部位，其它部位还得使用常规隐形方法。

    封闭循环式　为了解决外部开放式等离子体隐身在大气中高速运动时飞行器表面等离子体难控制、流场难维持稳定以及降低可视和红外信号等问题，科学家自然想到了采用向日光灯那样将等离子体密封屏蔽在透波的材料中的办法。早在上世纪90年代科学家就实验了将等离子发生片布置在以酚醛树脂为透波封闭材料的隐身无人机技术，其基本原理就是将等离子发生装置产生的等离子体封闭在酚醛树脂为表面透波材料密闭的空间内，这样做不仅能减小发生器的体积重量、发射功率、还节约了能量，等离子发生器的开闭可自由控制，以实现飞机的隐身或不隐身两种状态。

    除了在气动上不能减阻外，相对于开式等离子技术，采用各种透波材料制作的真空腔体内放电激发等离子体的封闭循环式具有的优点是：控制简单，类似控制日光灯，可以解决屏蔽自身通讯问题，激发功率也小得多。最简单的直流辉光放电就能满足要求，消耗能量少、等离子的密度高、对电源的要求低、重量轻、用透波材料制造瓦片覆盖飞行器表面，非常容易实现长时间稳定的大面积均匀等离子体。而且因为是在腔体内放电，不受外界气流的影响，无论周围大气多复杂、气压变化多大、空气成分如何、飞行器运动多快、飞行姿态如何、甚至在空气稀薄的大气层之外也没有任何影响。

    采用封闭式等离子隐身的最大难点在装配制造上。如果将飞机的所有表面上铺设闭式等离子材料，其一是结构重量增大，影响机动性能。另外，最难的是飞机机身与机翼接合处、进气道、座舱、起落架、尾喷口等外形复杂的过渡如何加工制造及铺设（这就要求飞机有像 B-2 那样简单一体化的外形设计），因此将闭式等离子体隐身装置瓦片覆盖整个机身表面也不太现实.近年来，等离子体隐身技术在俄罗斯也取得了突破性进展。

    1999年初，俄罗斯克尔德什研究中心就已研究开发出第一代和第二代等离子体发生器（其实这两种都属于外部开放式等离子体隐身技术）并在飞机上进行试验获得了成功。据悉，其第一代产品是等离子体发生片（高频大气放电式），其厚度为O.5-0.7毫米，将该发生片贴于飞机的强散射部位，电离空气即可产生等离子体。第二代产品是等离子体发生器，在等离子体发生器中加入易电离气体，经过脉冲放电，对电离介质的电离，即可在发生器安置部位周围产生等离子体云层。经飞行试验证明，它不仅能减弱雷达的反射信号，还能通过改变发射信号频率实现隐身。

      目前，克尔德什研究中心正在应用新的物理知识研制效果更好的第三代产品。据称，第三代产品可能利用飞行器周围的静电能量来减小飞行器的雷达截面。不过笔者认为，俄罗斯遮遮掩掩所谓第三代产品也不过是封闭循环式等离子隐身技术罢了。

综上所述，无论是外部开放式和封闭循环式等离子主动隐身技术，其相对于传统的被动隐身技术具有优点是：吸收、反射、干扰的频带宽、效率高、隐身效果好（尤其对长波），其中外部开放式对飞行器外形没有特殊要求、无须改变飞机的气动外形设计，还可以大大减少飞行器飞行阻力等。但该技术也存在着许多缺点和不足：要想实现飞行器整体隐身，就得使等离子体层覆盖整个飞行器表面，导致所需电源功率极高，整体设备体积庞大笨重。

    此外，其致命的缺点是等离子体自身也向外界辐射大量的电磁波（尤其是本底频率），极容易被敌方采用无源被动雷达所探侧，如捷克“维拉”、美国“寂静哨兵”反主动隐身雷达或者利用 F-16 在 2003 年就实现的 AT30 战术目标定位技术。实际上该技术就是利用三角定理与多普勒原理实现对包括地面、海上和空中目标的辐射源测距定位，以及对敌方与空防有关的射频辐射源进行快速和精确定位。 3 架飞机联网并共享精确信号测量结果，在不使用任何外界硬件的情况下，能够覆盖从 360°方向上任何角度来的敌方辐射源进行快速精确定位。

    那种奢望将等离子体覆盖整个机身表面而实现全面主动隐身的想法还不太现实，只能应用在某些局部的雷达强反射区。所以只有等离子隐身技术（适合用于在远程对长波段雷达隐身）和其他隐身技术综合互补，才能取得更好的效果。

    仇旻(瑞典皇家理工学院终身教授, 浙大“千人计划”引进教授):  贵重金属在纳米光子学中开始起着越来越重要的作用，特别是贵重金属的表面等离子体效应和人工电磁介质结构的应用。表面等离子体纳米光子器件能实现光学模的亚波长束缚，因此在超高集成度光路、发光二极管、传感器、探测器等应用中将起着巨大的作用。同时，亚波长金属材料组成的人工电磁介质也能展现出各种激动人心的物理特性和潜在的应用。表面等离子体器件和人工电磁介质结构都需要贵重金属（如金、银等）作为其基本的组成元素。在这里，将回顾我们研究小组最近在表面等离子体器件和人工电磁介质结构方面的一些进展。将系统介绍光通讯波段的亚波长表面等离子波导和普通硅波导之间的高性能耦合器，以及超薄、宽吸收角度的亚波长人工电磁介质完美吸收结构等内容。也将简单介绍我们利用表面等离子体效应和人工电磁介质结构在隐形方面的一些研究。(这是教授的2010年1月的演讲内容节选)

从这里我们可以看到表面等离子器件需要用到金,银等贵重金属.也证明了等离子隐形技术并不是每个国家都玩的起的(这不是整天算白菜价的人玩得起的).那么我就很有理由怀疑老毛的等离子隐形技术是不是还在实验室能工程化和实用化了?