【蝶恋花?答李淑一】：“我失骄杨君失柳，杨柳轻飏直上重霄九。”——当美国人在隐身领域一路领先高歌猛进的时候，俄罗斯在新一代战机研制进展方面却连遇挫折，在国家动荡和经济衰退的影响下，其近20多年来的发展历程可谓是一波三折、曲折坎坷。同一时期，我国正深陷于薄弱基础之上，引进、消化、吸收和自主开发三代战机举步维艰的泥潭之中，先进的隐身战机与我们现实中二代当家的窘境看起来是那么的遥远。然而就是在这样的困境中，经历了痛苦和磨难，俄、中两个难兄难弟最终都挺了过来，各自研发出了独具特色的五代战机，同时也跨入了隐身大时代的门槛。“谁无暴风劲雨时，守得云开见月明”，从“望尘莫及”到“望其项背”，如今甚至已经盘算着什么时候可以“并驾齐驱”——虽然未来仍然充满变数，但是——我们已经上路了。
在本文上篇中，讲述了隐身技术在军事航空领域的发展和截止到上世纪 80’s ~90’s 年代前的主要应用。由于这一时期也是隐身技术步入大成阶段的一个分水岭，本文将延续上篇的内容，对美国在隐身战机设计上的另外两款巅峰之作 F-22 和 F-35 进行分析，然后讲述俄罗斯、中国等在此项技术方面的追赶进展。本文后半部分将尝试从隐身无人机、电子对抗、战机生存力和隐身战术等方面作综合性论述和探讨，以引领读者略窥隐身技术涉及领域的全貌。
在开始讲述之前，有必要同时关注的一个现象是，上世纪 80’s ~90’s 年代是计算机和雷达技术突飞猛进的一段时期，计算能力的提高使得隐身和气动设计仿真更为高效精细，但同时也促成了雷达特别是相控阵雷达等技术的大幅提升。尤其是 80 年代伴随着微机和高速处理芯片技术的飞速进步而形成的数字化波束技术（DBF），为现代雷达发展带来了一次革命性的变革。这项技术从多波束控制和自适应波形变换等方面极大地拓展了雷达的性能和功能，也使得雷达系统的升级能够更方便地与微处理器技术的进步同步，结合后续新体制的双基地雷达、现代中低频雷达、无源相干探测等技术发展，对隐身战机构成了新的全方位威胁，由此也将促进电子对抗手段和隐身战术的进一步发展演变。本文虽不会重点讲述这方面内容，但军事爱好者们有必要对其中的重要性和关联关系有所认识。
一、 隐身时代的“绝代双骄”
F-22 和 F-35 是隐身技术与气动设计、机动性等完美结合的典范之作，也是美国隐身战机设计到目前为止的巅峰之作，其特点在于对超机动性、低可探测性（LO）、超巡、先进综合航电和态势感知、高可维护性等方面取得了较好地平衡和全面突破，一改 F-117 这类低性能亚音速超低可探测性（VLO）战机的诸多设计缺陷，为高生存力和高性能“鱼和熊掌得兼”树立了模版。其中 F-22 具备的 4S 特征——Stealth（隐形）、SuperSonic Cruise（超音速巡航）、Super Maneuverability（超机动）、Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness（超级战场感知和效能综合航电），已成为其他各国隐身战机设计上跟踪仿效的标准，同时 F-22 也是后来者 PAK-FA T-50和 J-20 的主要设计对抗目标，以其为代表的这一代战机被统称为第四代战机，俄版分法为第五代，后来为国际市场竞争目的，美国在 F-35 服役时也以五代标称，为方便起见，本文后续也统称为五代机。
F-22、F-35 等的隐身技术措施主要针对当前主要装备的 S、X 波段搜索、跟踪雷达，在毫米波和 L 波段的部分相邻段内也有一定的降低可探测性效果。在隐身外形设计上，凹凸曲面菱形机身、兼顾隐身和气动边条作用的全线长棱边、菱形机翼和 V 形垂尾是五代战机的共同特征。相对而言，在目前已出现的五代战机中，只有 F-22 真正贯彻了全向隐身设计要求，并较好地兼顾了红外和视觉隐身性能，其他几款或多或少都存在侧面和尾部隐身性能设计方面的各种缺陷和取舍折衷。另一方面，在隐身技术光鲜亮人的前景背后，其设计、制造和地面维护的综合成本仍然十分高昂，远超此前的三代战机，因此在性价比方面一直存在比较多的争议。相比 F-117、B-1B、B-2 等较早期的隐身战机在空-面攻击实战中已经取得的优势和成功，在制空任务中隐身战机的作用和价值还缺乏实战考验。虽然隐身技术存在的意义已经毋庸置疑，但就其技战术本身的缺陷和完善而言，仍有待在将来可能发生的有质量、有份量的战争中进行更为全面的检验和改进。
图 1、F-22 在具有高隐身性能的同时兼顾了高机动性，是隐身与气动设计结合的典范
F-22“猛禽”
F-22 的研制源自于美国 20 世纪 70 年代早期开始的先进技术战斗机（ATF）计划，是美国战术空军司令部 TAC-85 研究计划的一部分，该研究通过预测 1970~1985 年战术空军面对的作战环境，明确指挥与控制、侦察、特种空军、空运和战斗机领域的能力要求。受越南战争期间地面雷达网、地-空导弹和雷达制导的防空火炮构成的防空体系对战术空军的巨大威胁影响，并考虑到同期 F-15 制空战机已在研发，因此 TAC-85 对 ATF 的研究强调的是具有高生存力的战术攻击机以应付中高强度冲突，以空-面任务为主，有一定的空战自卫能力，计划取代对象是 F-4、F-105、F-111 这类机型。后续陆续开展的先进战斗机技术综合（AFTI）、目标截获与武器投放（TAWD）、空-面技术评估与综合（ATS）、进攻性空中支援任务分析（OASMA）等系列研究，一直到 1976~1977 年的战术攻击系统研究（S3）均以空-面攻击为主要研究方向，其中在 ATS 研究中提出了隐身和机内/保形武器挂架的必要性。
1977~1979 年间，西方利用卫星侦察等各种手段发现前苏联正在发展几种新型战机（即后来的 Mig-29 和 Su-27），根据收集的情报分析这些战机的性能尤其是空战能力有了很大提升，很可能已经具备了与 F-15、F-18 和 F-16 等战机匹敌的能力，即使发展中的 F-15 在面对这些战机时也不能确保取得空中优势。在这样的背景刺激下，1979 年末开始，ATF 的研究作了重新规划，空-空任务被放在了与空-面任务平等的地位。这两项任务研究均由空军飞行动力实验室管理，其中空-空任务研究以“1995 战斗机研究”的名义展开，在 1981 年完成。期间承包商验证了“从超音速巡航状态下的高空突防到低空突防再到隐身技术的最大突防距离”，也包括了短距/垂直起落的优化设计。根据修改后的 ATF 计划还进行了先进战术攻击系统任务分析（ATASMA）研究，涉及到了低可探测性和电子对抗技术研究以及“质量对数量”的性能分析，强调以质取胜。1981 年 7 月 6 日发布的 ATF 新的任务需求书（MENS）中，使用低可探测性（LO）等新技术来实现高生存性被明确列为其中一项关键任务。实际在稍早一些的 5 月 21 日，美国空军航空系统部就已经给波音、洛克希德、诺斯罗普等 9 家公司提出了 ATF 的信息征询书（RFI），要求各公司提供概念设计进行评估。同年 11 月 23 日，美国政府批准 ATF 计划正式进入方案论证阶段。
图 2、早期 ATF 计划中洛克希德（大图）和波音（小图）提出的两种概念方案
在 1981~1982 年期间对 RFI 和 ATF 初始设计方案的讨论分析中形成了一些有共识的结论，比如：理想的空-空平台将把低可探测性和超音速巡航、高机动性等结合起来，Ma1.4~1.5 的巡航速度和 15,240~21,336 米的升限是比较合理的设计目标范围，通过隐身和远程空-空攻击能力压制包括苏联正在研制的 AWACS（A-50）和 Mig-29、Su-27 等空中力量。由于空-面战斗机不一定能完成空-空战斗机的任务，而空-空战斗机相对较容易改装完成空-面战斗机的作战任务，因此在 1982 年 12 月空军发布的最终 RFI 报告中，明确了以空-空任务为主，空-面任务为次要地位的空中优势战斗机目标，并在 20 世纪末取代 F-15 以应对下世纪早期将面对的空中威胁。1983 年 5 月，美国空军提出了 ATF 方案开发招标书（RFP）的调查需求，低可探测技术是其中一项重要内容，对洛克希德和诺斯罗普这样的已经在隐身飞机设计和应用中取得长足经验的公司来说无疑是占据了一定优势。经过近两年的方案论证和评估，以及对新战斗机单价成本的控制要求讨论，最终美国空军在 1985 年 9 月确定并发布了正式招标书，计划于 1986 年 1 月完成招标，后来推迟到 4 月。此后在美国国会施压下，美国海军也同意在 90 年代末期采购海军型 ATF（NATF），全尺寸研制、首飞和初始作战能力形成（含 52 架飞机）计划时间分别定为 1989 年、1991 年末和 1995 年。
图 3、较为难得的 YF-22 与 YF-23 比翼齐飞的照片，只是如今 YF-23 已芳踪渺渺
初期方案设计包括结合先进计算机能力，以相对低成本制造全尺寸和缩比模型进行风洞、RCS 计算和航电等子系统试验，从而大幅降低昂贵的飞行试验成本。在后续方案研究中还对演示验证阶段的 RFP 进行了修改，增加了战斗机后部低可探测性的要求（主要是喷口设计）。1986 年 5 月，空军宣布对 RFP 作一项重大改变，将不再从初期演示验证的理论方案中选定最终承包商，而是将演示验证扩展至原型机飞行试验阶段，让两种最有希望的设计方案竞争，并各制造两架原型机用于评估，同期，两家发动机制造公司通用电气 GE 和普?惠 PW 也将进行原型机竞争。为确保各自利益，波音、洛克希德和通用动力公司宣布达成联合协议，一旦其中一家方案被选中，另外两家将作为主转包商分包部分设计开发合同，随后诺斯罗普和麦道也达成了类似协议（格鲁门和洛克韦尔因 B-1B 项目无暇顾及 ATF，已先期退出）。后来事件发展的结果证明，这种联合模式有效地把各家所掌握的最优技术集中在了一起，如隐身外形设计和材料技术，推力矢量技术、先进综合航电和传感器技术等，从而真正实现了高起点的划时代的设计方案。1986 年 10 月 31 日，洛克希德和诺斯罗普的方案经评估优于其他公司，两家公司分别获得了 6.91 亿美元的主合同，开始进入原型机演示验证阶段。在这一阶段的方案布局与后续的 YF-22 和 YF-23 还存在比较大的区别，如图 4。洛克希德和诺斯罗普两个联合团队的原型机 YF-22 和 YF-23 最终都在 1990 年中完成了总装，并很快开始了验证试飞。
图 4、F-22 的方案演进过程
美军在模拟分析中发现，借助隐身技术，在空-空任务中实现先敌发现、先敌发射和超视距攻击，被攻击目标的生存概率只有 10% 左右，正是因为这个结论，在研制过程中军方对隐身性能指标进行了极为严格的要求和控制。在隐身设计验证方面，要求两家公司利用实际元件和计算机 RCS 预测模型、缩比和全尺寸飞机进行试验与分析，并要求高保真的全尺寸 RCS 飞机模型具有全部的雷达目标发射装置和有可能实际采用的吸波材料，最后在新墨西哥州白沙靶场的雷达散射实验室对两套模型进行了对比评估。YF-23 和 YF-22 原型机分别在 1990 年 8 月末和 9 月末开始进行试飞，各自用了 104 天和 91 天完成了全部试飞验证项目，两架飞机都展现了完全满足 ATF 预计要求的性能和特征，其中除高机动性一项外，其他如武器容量、隐身指标等方面 YF-23 均超过 YF-22，但差距并不是太大。由于设计安装了二元矢量喷管，YF-22 在机动性上，尤其是大仰角（60°）和较低速的机动敏捷性和可控性方面远远超过 YF-23，尽管后者也同时满足了 ATF 的机动性设计要求。同时，通用电气的 YF120 变循环发动机在超音速巡航中的表现也胜过了普?惠的 YF119 发动机，YF-22 在装备 YF120 试飞时超巡速度达到了 Ma1.56，超过了安装 YF119 时 Ma1.4 的表现。但是在 1991 年 4 月 23 日，空军司令赖斯宣布方案相对保守常规的洛克希德小组和普?惠分别获胜，之所以 YF-22 和 YF-119 能够最终胜出，更关键的原因在于方案的全寿命周期预测成本较低，技术风险和未来预期发展投入也更低。YF-23 由于无尾气动布局过于超前，可能给飞控和性能发展带来不确定性，同样的理由也针对发展潜力更大但风险和研制成本更高的 YF120 变循环涡扇发动机。
图 5、这架总装完的 F-22 正在进行表面隐身涂料喷涂，以增强雷达、红外吸收效果 为控制飞机重量和提高可维护性，F-22 对吸波材料（RAM）和吸波结构（RAS）的应用在满足 RCS 设计指标的情况下被降低到了最低限度，主要通过外形和结构的优化设计方面来实现隐身。按照一个较为普遍认同的观点，F-22 的隐身效果 85% 由外形决定，其余 15% 通过吸波材料和吸波结构实现，根据一项较为公认的的数据分析，其前向 RCS 约为 0.065m2，只有典型三代机的 1/100 左右。F-22 的隐身设计遵循“平衡可探测性”原则，在具备突出的雷达隐身性能的同时，还兼具优秀的红外隐身和声音隐身性能，在隐身设计与气动布局以及推力矢量的结合方面，达到了一个前所未有的高水平。根据已公开的数据，仅在演示验证阶段，花在 YF-22 的 RCS 测试时间累计就已达到了 3,200 小时，YF-23 此项也基本类似。
F-22 外形隐身设计特征主要包括：
①. 机身采用带两侧棱边的凹凸曲面机身设计，包括带金属镀膜的整体式座舱盖外形设计也符合这一低 RCS 原则。得益于计算机技术的极大提高，F-22 的 RCS 分析设计采取了整机计算机模拟方法（含吸波进气道、吸波材料和结构影响），较十几年前 F-117 的分段分部件模拟和合成更精确和全面，且不再受计算能力限制只能进行少量多面体设计，实现了更符合气动要求的连续曲面设计，该机的 RCS 试验结果与计算机模拟预测值偏差很小，其中关键频率 73% 与预测值差异在 2dB 以内，97% 在 3dB 以内；
②. 飞机所有边缘、缝隙、平面倾角等均按照平行原则设计，严格保持与主翼面前后缘和V形垂尾平面倾斜角度的一致性，以合并减少边缘反射的主要波峰数量。同时，所有无法避免的断面、端面如襟副翼等活动翼面侧端均按照倾斜平面要求进行削尖处理，减少直接镜面反射量；
③. 机身和机翼采取翼身融合设计，并保持了机身棱边、边条和机翼边缘的连续延展，减少外形上影响电磁波传递的不连续断点，这条棱边兼顾了气动设计上边条的作用，前机身的 3 段式棱边可以产生有利的组合涡系增加升力；
④. 采用双斜切入口的 Caret 式 S 形进气道，避免入射波直接照射发动机叶片，同时涂覆吸波材料，通过电磁波在S形弯曲吸波通道内不断反射吸收，逐步衰减回波能量；
⑤. 雷达天线和底框采用固定倾角安装，局部贴覆吸波材料，雷达罩采用低 RCS 外形并应用频率选择表面设计（FSS，一种分层滤波网络，具有频率带通特性），这样只有在本机雷达工作频段内的电磁波可通过，并将其他目标发射的该频段雷达波大部分反射至其他方向和吸收削弱；
⑥. 机表主要开口采用致密的菱形金属导电格栅网屏蔽，同时主要天线和传感器也不再伸出机表，而是采取内埋保形设计，部分有活动口盖，在非工作状态时可屏蔽；
⑦. 机身主要边缘和带转角点应用吸波材料和吸波结构，外表喷涂吸波和红外抑制涂料，对机身和机翼前缘的一些气动热点设计了燃油循环冷却装置（关于这项设计，还记得洛克希德 SR-71 的燃油循环冷却系统吗？）；
⑧. 正常作战状态无外挂，武器隐藏在机身两侧和腹部的内置武器舱内，机炮口也设置舱盖屏蔽。普通武器外挂架单件就可能造成 0.5~1m2 左右的 RCS 增量，因此武器内置或采取保形外挂的方式对隐身战机来讲是不可或缺的措施；
⑨. 采取喷口较扁平的二元矢量喷口设计，边缘锯齿倾角也符合平行设计原则，F-22 的二元喷管虽然推力损失了 2~3% 左右，但由于具有较大的管壁面积和较低的高度，有利于后机身的融合一体化设计和空气混合冷却，雷达隐身和红外隐身效果突出，其中 3~5μm 红外抑制效果达到 80~90% 左右，红外辐射波瓣大幅缩小。同时， F119 发动机还带有液氮冷却装置，可以瞬间降低尾部喷流局部温度，在面对红外格斗导弹尾追攻击时可在一定程度上达到瞬间红外隐身的效果，降低被击中概率。
除上述外形相关的隐身设计外，F-22 还采取了天线共用减少辐射孔径、光缆传输、可定向收发的窄波束数据链等措施，进一步降低了主动向外辐射暴露位置的可能性。虽然 APG-77 有源相控阵雷达具备一定的被动探测功能和自适应调零能力，但 F-22 隐蔽接敌模式的被动探测和情报收集能力主要依靠的是其综合电子战系统（INEWS），其中关键是 AN/ALE-94 雷达告警接收机（RWR），这方面的分析本文将在后面电子对抗章节中详细论述。
图 6、演习中的两架 F-22 战斗机 F-22 首架生产型于 2005 年底交付，由于苏联解体冷战结束，美国空军在全球面临的威胁降低，加上本身研发制造成本剧增等原因，F-22 的计划生产数量多次调减，从最初的 750 架一直削减到了 187 架（4 架已坠毁），按照美国方面评估，这个数量应该可以满足支持同时开展两场中等烈度地区性战役的需要。在美军历次举行的演习中，F-22 取得了令人难以置信的骄人战绩，例如对 F-15、F-16、F/A-18 等机型 0：144 的交换比；在对欧洲战机 EF-2000 和阵风的对抗演习中，只在近战和限制过载的情况下有过被“击落”记录；另一次是在对抗 EA-18G“咆哮者”时，据称被对手利用电子对抗手段抢到先机并“击落”。
图 7、EA-18G 在演习中曾击败过 F-22，左图为在 HUD 中显示锁定 F-22 的情形
F-22 自服役以来至今经历了增量 2、增量 3.1、增量 3.2 等多次系统升级和 4 次武器能力更新，包括战术数据链从 IFDL 到 TTNT(增强 Link-16)、MADL（多功能先进数据链，与 F-35、B-2 通用）的升级，APG-77 雷达增加合成孔径（SAR）功能实现对地面机动目标的成像分辨和精确打击能力，增加电子攻击能力，优化武器投放能力（超音速状态下投放空-空和空-面武器）等。其中增量 3.2 计划分为多个阶段：阶段A预计在 2014 年完成，主要针对雷达、通讯数据链和电子对抗设备等升级；阶段 B 计划 2018 年完成，将使全部 183 架 F-22 具备使用 AIM-9X 和 AIM-120D（增程型，有效射程>180公里）的能力，阶段 C 尚未定义完成。研究中的后续计划还包括升级 AN/AAR-56 导弹发射探测系统，并加载类似 F-35 的全向态势感知和红外搜索跟踪系统（SAIRST），综合战斗力将进一步得到完善和提高。
图 8、近期经过升级的 F-22 已经具备了使用发射 AIM-9X 的能力
总体来看，隐身性能是 F-22 克制现役其他三代战机的最大技术优势之一，即使是依靠机载电子设备和武器升级改进的三代半战机，综合起来也不具备对抗 F-22 的能力。一般的观点认为，唯有在借助更先进的反隐身探测技术发现 F-22 的大致方位的情况下，借助电子干扰压制等手段，设法逼近搜索锁定（瞬时 LPI 探测或红外多谱段无源探测等，近距离锁定），或者在其开机状态下依靠无源探测技术快速定位和攻击，才有可能在一定程度上实现与 F-22 的对抗和遏制。但实际战争中战场环境十分复杂，态势瞬息万变，各种技术手段层出不穷，因此这类战术的有效性还很难准确预测，而且在找到切实可行的对抗措施和方法前，很可能首先要付出较为沉重的代价。装备相近技术水平的隐身战机，并就隐身技战术和对抗方法进行模拟演练和研究，同时提前做好关键区域反隐身雷达网的部署和准备，有可能是对抗隐身战机威胁的唯一途径。对于美军在全球的任何一个对手来说，在具备同等水平的战机和战术支援体系前，F-22 绝对是这个世界上最强大和最难以对付的战斗机。
