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“偷师”苏联,美帝才搞出第一架隐形战机?| 循迹晓讲
发布日期:2024-10-14 12:58    点击次数:148

主讲:三喵先生

策划:三喵先生

责编:马戏团长

全文约3500字 阅读需要10分钟

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最近看到两则消息,据说J-20战斗机换装了WS-15发动机,终于达成了完全体的状态,而差不多同时,隐身舰载机也首次上舰试飞。

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这两款第五代飞机都具有一个共同点——隐身,这也是第五代军用飞机的最核心指标之一(即隐身性/Stealth、超音速巡航/Supercruise、超级机动性/Super-maneuverability,综合传感器系统/Integrated Avionics),此隐身并不是用眼睛看不见,而是让飞机在雷达屏幕上消失,要做到这点需要对飞机的外形进行特别的设计,使得照射上去的雷达波无法被有效地反射到雷达接收器这里。

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◇ 图为F-117,F-35,B-21

纵观历史,对隐形飞机设计最完备的国家当然是美国,他们从F-117和B-2,再到如今的F-22和F-35,还有即将投入服役的B-21,其隐身性能和飞行性能的平衡做的越来越好。而追根溯源,美国飞机隐形的技术和灵感有不少竟然是来自苏联,那么苏联科学家怎么就指导了美国隐形飞机的设计,而苏联本身放着如此厉害的科学家和犀利的灵感,为什么没能开发出自己的隐形飞机?今天我们就来聊聊。

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美国开发隐形飞机在很大程度上是源于越南战争的惨痛教训。北越军队在苏联援助下靠着防空雷达和地对空导弹构筑了一套相当有威胁的防空体系,美国空军的实力不可谓不强大,但每次空袭都会在防空雷达和萨姆导弹面前碰的头破血流。

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◇ 图为一架被击中的F-4“鬼怪”战机

要解决这个问题有很多种办法,比如用干扰弹和箔条引开导弹,再比如用反辐射导弹压制对方的雷达,等等等等,当然,最靠谱的办法还是想办法让自己的飞机在雷达屏幕上完全隐身,让对方的导弹成为摆设。

这当然是釜底抽薪的一招,自从雷达技术发明以来,就不断有国家在寻找让飞机在雷达屏幕上消失的办法,二战末期美国德国进行的相关研究主要是集中在隐身吸波涂料之上,也不能说这办法没用,但是它对于雷达波反射的削减实在有限,如果想要真的让飞机消失在雷达屏幕上,势必要对飞机的外形进行重新设计,而这个设计到底应该是什么,没有人能够说清楚。

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◇ 图为青年时代的乌菲莫切夫

这样的局面在1960年代得到了改变。1962年,苏联数学家乌菲莫切夫在苏联无线电出版社出版了自己的著作,名字叫做《绕射物理理论的边缘波》,当时这本书总共发行了6500册,发行量并不大,在当时的苏联也没能引起重视。在这个著作中,乌菲莫切夫提出了一个理论,物体对雷达电磁波的反射强度和物体的大小无关,而是和边缘布局有密切关系。

这么一来,一架很大的飞机只要在外形上设计合适,也是可以在理论上极大减小雷达反射截面积的。在当时,乌菲莫切夫工作的单位是第108研究所,也就是中央无线电理论科学技术研究所,并在研究所中先后辗转几个部门,108研究所有很强的军方背景,以当时的苏联国情而论,他是不能自由跟其他人讨论学术话题的,但他的这著作既然是公开发表,那么肯定会被美国人给看到。

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◇ 图为晚年的乌菲莫切夫

当时的美国学术界针对乌菲莫切夫的观点展开了激烈讨论,甚至有教授写文章说他的底层分析逻辑是有问题的,这文章发表在公开的学术期刊上,乌菲莫切夫自然也能看得到,马上针锋相对地写文章批驳,并发表在学术期刊上。就这样,乌菲莫切夫和美国科学家用这样一种特殊的方式进行着科研交流。

1973年,乌菲莫切夫离开第108研究所,来到苏联科学院下属的无线电电子技术研究所工作。新单位的保密制度跟108研究所不可同日而语,乌菲莫切夫可以用各种方式与世界各地的同行交流。当他参加国际无线电联盟的大会时遇到了几个美国科学家,这几个美国人夸他写的书很好,并且正在认真学习研究。当然,美国人还是谦虚了。美国情报机关对于乌菲莫切夫的工作甚至他本人都予以特别关注。六七十年代美国飞机在越南战争中损失率居高不下,开发在雷达屏幕上隐形的飞机是空军飞机设计的终极目标,而乌菲莫切夫这来自苏联的指导成了美国工程师们的关键灵感来源。

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◇ 图为首次采用的乌菲莫切夫的隐身理论制造的海弗兰原型机

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◇ 图为飞行中的海弗兰一号原型机

1973年,洛克希德公司的工程师们注意到乌菲莫切夫的理论,按照这个理论,一架飞机哪怕再大,只要对各种边缘进行仔细设计,理论上当然可以在雷达上隐身。当时美国的电脑技术已经有了相当的进步,要设计一款隐身飞机需要的大量计算也是可行的,随后洛克希德公司的工程师们花了六周时间基于乌菲莫切夫的理论编写了算法程序,用它设计飞机机身外形。

以当时的计算机技术,设计出来的飞机完全没有流线型的外表,反而是一些多面体的组合,看上去怎么都不像是能飞起来的样子,洛克希德公司给这飞机起了个昵称叫“绝望钻石”,但这样的外形在实测之时真的能够把雷达反射截面积降到几乎为零。

接下来洛克希德公司要做的就是在隐身和飞行两者之间找到平衡,如此打造的试验机还真的飞了起来,这就是他们的“拥蓝”计划,它标志着隐身飞机设计的革命性突破。

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◇ 图为夜间起飞准备执行打击任务的F-117

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◇ 图为复原插画中F-117“夜鹰”空袭伊拉克

“拥蓝”计划的飞机远远说不上完美,但这正是美国空军苦苦找寻的隐身飞机。随后洛克希德公司正式拿下了隐身飞机的设计生产合同,并基于“拥蓝”深度改进,最终打造的飞机就是F-117,这款飞机在海湾战争中执行了1300次任务,摧毁了40%以上的高价值战略目标,而伊拉克貌似固若金汤的防空体系对这F-117是毫无办法。

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◇ 图为美军一支F-117中队

此战不仅让F-117一战成名,也无可辩驳地说明在新时代的战争中,隐身才是王道。而在这个领域里,美国空军不止有F-117,还有B-2隐身轰炸机。当然,美国人并没有就此止步,F-117和B-2的确是隐身的,但飞行性能还有很大的改进空间,当1990年代之后电脑的算力突飞猛进,能让飞机隐身的外形可以不必是多面体,而是更加流线的造型,如此一来,在隐身的前提下飞机的飞行性能自然能够更好。

当1990年代美国提出新一代战斗机的设计理念时,隐身成了无可辩驳的第一核心,在这个理念下诞生的F-22和F-35,也的确面对传统的战斗机拥有压倒性的优势。在未来相当长的时间里,隐身飞机会是空军的核心战力,而这一切的源头,都可以从苏联科学家乌菲莫切夫的著作讲起。

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◇ 图为F-22独特的尾喷口,以及试车中的f119发动机

相比于隐形飞机的技术发展,乌菲莫切夫的祖国和他自己的命运就非常有戏剧性了。1991年苏联解体的时候,美国隐形飞机在海湾战争大杀四方的消息也得到了报道,苏联和俄罗斯军方稍一调查就发现,这F-117的设计关键灵感就来自乌菲莫切夫。当时知道这个事儿的有不少俄国人非常生气,怎么能给冷战期间的最大对手提供灵感呢?而苏联解体之后,俄罗斯的经济非常糟糕,乌菲莫切夫当时已经六十一岁,别说给这样的知识分子起码的待遇,俄国甚至连他的退休金也都发不出来了。

当时美国向乌菲莫切夫发出邀请,乌菲莫切夫也就答应了,在加州讲学,后来索性就定居美国,而在之后相当长的一段时间里,乌菲莫切夫的研究方向转为了“如何改进雷达使得过去隐身的飞机变得不那么隐形”,当然啦,他的研究成果美国政府也看在眼里,给他颁发了好几个奖章,而在乌菲莫切夫的祖国俄罗斯,他没有得到任何的名誉和物质上的奖励,毕竟他的发现到头来还是让美国人学了去,这事儿就这么黑不提白不提算了。那么当然,俄国的飞机到现在的隐身性能,也的确是约等于没有。

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◇ 图为乌菲莫切夫和他的著作

尽管如此,后代回顾美国隐形飞机发展历史的时候,还是能找到乌菲莫切夫这么个苏联人的影子,有人就会觉得美国是在剽窃苏联,可问题是乌菲莫切夫的发现就在公开发表的著作里,也是美国人把它当成了宝,而苏联的高层,却一而再再而三地与这些本可能改变游戏规则的发现发明失之交臂。

说到底,苏联俄罗斯的人才都是世界顶尖的,但在那样的国情之下,他们的人才不能充分施展才华,反而这乌菲莫切夫也是跑到了美国,所以,与其在纠结美国人如果没有苏联科学家就造不出隐形飞机,不如反过来想想,这些苏联科学家这么厉害,为何不见用于祖国呢?面对这样的灵魂拷问,所谓的答案大约也只剩这么一句话,那就是“我苏联自有国情在此”了。

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