不反光、不外露、沒有花里胡哨的外掛，連發(fā)動機(jī)轟鳴聲似乎都沒有了。它像一只靜靜翱翔的鳥，俯視著大地……

在剛剛結(jié)束的紀(jì)念中國人民抗日戰(zhàn)爭暨世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利80周年閱兵中，不知道你有沒有注意到這些低調(diào)的飛機(jī)。它們通體暗啞、線條干凈，外表看就存在感很低：

攻擊-11無人機(jī)丨CCTV

殲20丨作者供圖

這就是隱身戰(zhàn)機(jī)。閱兵儀式上，亮相了殲-20與殲35-A這樣的隱身戰(zhàn)斗機(jī)，以及數(shù)個(gè)型號的隱身無人機(jī)。

從1983年正式服役的F-117夜鷹攻擊機(jī)到2011年殲-20首次試飛，從2024年殲-35A航展亮相再到現(xiàn)在，隱身由外形學(xué)邁向表面工程，隱身涂層越來越重要、功能越來越強(qiáng)大，也越來越耐用。今天我們講講，“次拋”的易破損涂層，如何進(jìn)化到能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境洗禮的鎧甲。以下，Enjoy：

來源：果殼（ID:Guokr42）

作者：魚有吉

編輯：Luna

01

隱身戰(zhàn)機(jī)到底“涂”了什么？

如果把雷達(dá)想象成夜路上的手電，普通金屬機(jī)身就像一面鏡子，照一下就閃回去。隱身涂層的工作是把“鏡子”變成“厚地毯”：電磁波打上來，能量被材料里的微粒“嚼”掉一大半，剩下的也被打散，盡量別原路返回。這樣，在雷達(dá)監(jiān)視器上，飛機(jī)就從亮點(diǎn)變成了不可見的“暗”點(diǎn)，變得隱身了。

隱身涂層在受到雷達(dá)照射時(shí)，會減弱反饋的信號丨北京科技報(bào)

為了實(shí)現(xiàn)這些功能，隱身材料需要具備三種特性：

吸收能量：涂層里有特殊材料，把雷達(dá)波吸進(jìn)去轉(zhuǎn)成熱量。有點(diǎn)類似食物被微波爐加熱了。

相消抵抗：通過厚度和層數(shù)設(shè)計(jì)，讓反射波互相抵消，就像降噪耳機(jī)里“反向聲波”的原理。

阻抗匹配：讓涂層的電磁特性更接近空氣，使雷達(dá)波更容易進(jìn)入涂層，減少直接反射。

為實(shí)現(xiàn)這些特性，可行方法分別是：

1. 把鐵氧體、羰基鐵、碳基等“吃波”的填料摻進(jìn)樹脂里噴涂；

2. 把多層薄膜像千層餅一樣疊起來，讓反射互相抵消、讓阻抗?jié)u變像臺階那樣“好走”；

   
   

圖丨未來智庫. 軍工隱身技術(shù)行業(yè)專題報(bào)告：隱身涂層、結(jié)構(gòu)隱身材料與超材料

3. 使用更精細(xì)的膜層結(jié)構(gòu)，在涂層材料里做微納米的小結(jié)構(gòu)，讓它對某些頻段吸收特別強(qiáng)。

02

隱身涂裝怎么做？

隱形飛機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多種涂裝技術(shù)同時(shí)采用，以應(yīng)對不同部位的需求且耐用。

隱身“戰(zhàn)衣”也不只是薄薄一層丨作者制圖

噴涂型吸波漆

最常見，做法像是給飛機(jī)噴“汽車油漆”，只是里面加入了能吸收雷達(dá)波的細(xì)粉。“油漆”大面積刷在機(jī)身、進(jìn)氣道里，需要噴涂得極其均勻，讓表面保持光順以兼顧隱形和飛行阻力。

在超高速飛行中，空氣以及包含其中的雨水和顆粒會像砂紙一樣打磨飛機(jī)表面，破壞涂層加速脫離；所以這層漆之外要用更耐磨的清漆保護(hù)。

F-22座艙蓋前方的隱身涂料嚴(yán)重腐蝕丨TMZ

真空沉積薄膜，把座艙蓋、雷達(dá)罩當(dāng)“手機(jī)殼”

PVD加工方法比較特殊：在真空室內(nèi)，通過高溫將金屬材料蒸發(fā)，再一層層“凝結(jié)”出納米級薄膜。一些手機(jī)外殼就使用了這樣的工藝。

在戰(zhàn)機(jī)上這層膜薄到看不見，卻能做到透明、導(dǎo)電、還不容易掛水。這樣下雨一吹就干，通電還能除霧除冰，同時(shí)把雷達(dá)波導(dǎo)走。

難點(diǎn)在曲面要貼得均勻，否則顏色、通透度會不一致，影響飛行員視覺觀察。這種膜非常金貴，一旦劃傷，常常要整片重做。

PVD過程示意圖丨作者制圖

熱噴涂陶瓷，發(fā)動機(jī)噴口“耐火盔甲”

把陶瓷或金屬粉末用高溫高速“打”到表面，會形成堅(jiān)實(shí)外殼。這層材料具有較好的絕熱性、高熔點(diǎn)、高硬度，可以幫助部件降溫、耐燒、耐砂石沖刷，還能讓噴口看起來沒那么“發(fā)熱”，降低紅外暴露。

難點(diǎn)是長期高溫冷熱交替，涂層要扛得住、不開裂。

復(fù)合層系，“沖鋒衣”式的多層搭配

外層防風(fēng)雨、防劃傷、抗臟污；中間層做“過渡”，提高雷達(dá)穿透，減少反射；內(nèi)層負(fù)責(zé)隱身，把雷達(dá)波吸進(jìn)去、消化掉。

還可以做成漸變層，好處是覆蓋頻段更廣、壽命更長。代價(jià)是工藝更復(fù)雜，批量一致性和現(xiàn)場修復(fù)都得更講究。

03

哪些部位最難“伺候”？

早期隱身涂層 “嬌氣”是共識，雨蝕、濕熱、紫外、砂礫都會讓它老化或剝落。B-2、F-22時(shí)代就因涂層維護(hù)貴而聞名。

當(dāng)然，特殊部位還有特殊要求，這就需要前面提到的涂裝工藝進(jìn)行針對性地加工。

機(jī)翼前緣

前緣是高磨損和強(qiáng)反射邊。這里常用噴涂型吸波漆實(shí)現(xiàn)雷達(dá)反射，再疊一層抗雨蝕的透明清漆。很多機(jī)型的縫口、檢修蓋周邊也會用低臺階補(bǔ)面與機(jī)器人靜電噴涂，提高局部的厚度均勻性和表面粗糙度，避免“補(bǔ)丁”形成反射面。

座艙蓋

艙蓋那層淡金或茶色，不是“上色漆”，而是通過PVD濺射出的納米多層膜，核心是透明導(dǎo)電層。這層膜要把雷達(dá)波擋在艙蓋外并打偏，不能讓它進(jìn)艙內(nèi)亂飛。

本次閱兵上的殲-20S

有PVD透明導(dǎo)電膜的艙蓋，對雷達(dá)波就像一面光滑金屬鏡：大部分能量按“入射=反射”的方向被偏到別處，剛好回到雷達(dá)天線的那一小束很少。簡單比喻一下，如果來波=100，反射到別處70–80，透過艙蓋10–20，被膜內(nèi)損耗5–10，朝雷達(dá)回去≈1）。一旦雷達(dá)波透過艙蓋碰到座椅、儀表板這些“亂石堆”，就會多次亂反射，很多路徑像“角反射器”那樣沿原路折回，回波反而更亮。

發(fā)動機(jī)尾噴

發(fā)動機(jī)尾噴這塊是真正的“火山口”，表面涂層不是前面說的那種噴漆，而是一套熱噴涂出的多層外殼：內(nèi)層金屬黏結(jié)層負(fù)責(zé)抓牢并抗氧化，中間的熱障陶瓷像保溫杯內(nèi)膽把熱擋在外面，最外再疊低發(fā)射率功能層把紅外“亮度”調(diào)暗。

涂層的難點(diǎn)在于抵抗冷熱循環(huán)、沙塵和鹽霧的長期折騰。

機(jī)鼻雷達(dá)罩

雷達(dá)罩要做到自家雷達(dá)自由進(jìn)出、外來雷達(dá)盡量受限。它不是刷一層漆，而是在復(fù)合材料夾層里做一張“會挑食”的金屬微網(wǎng)（FSS）：自家頻段放行，帶外盡量攔住。

常見做法是先用PVD或化學(xué)鍍鋪一層超薄金屬，再用蝕刻或激光把網(wǎng)格刻出來；也有用絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電墨，或直接嵌入電鑄微網(wǎng)的。網(wǎng)層上下再鋪?zhàn)杩蛊ヅ浠蛭⑽毡?，提升隱身性能。

外表面還會噴清漆；內(nèi)表面可加一層背面吸波漆，打散殘余反射。

該多層結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)是網(wǎng)格圖案的精度、層壓的一致性和外表面的氣動質(zhì)量。

04

除了飛機(jī)，哪些裝備也在用這些“外衣”？

巡航導(dǎo)彈與無人機(jī)

這類平臺個(gè)頭小、外形干凈，表面做一層輕薄吸波涂層，就能把被發(fā)現(xiàn)的距離減少一大截。在海天交界面飛行的型號，還得重點(diǎn)防鹽霧與掛水，免得服役沒多久就破壞了。速度到了高超聲速，表面溫度直線上至千把攝氏度，普通涂層扛不??；這時(shí)可以換成耐高溫結(jié)構(gòu)材料與流場降熱設(shè)計(jì)，隱身涂層只在局部使用。

本次閱兵上的鷹擊-17

水面艦艇與水下無人潛航器

海上首先講“減阻”和“耐?！薄４w更看重抗污涂層，盡量推遲貝藻附著，可以換來多一節(jié)航速、少幾成油耗。水下的螺旋槳、舵面常用抗氣蝕、減噪涂層，延緩葉面起坑，保持推進(jìn)效率和靜音指標(biāo)。

美國泰坦深潛器的宣傳圖丨OceanGate

光電窗口與導(dǎo)引頭

對于高速飛行火箭的導(dǎo)引頭，其膜層既要硬、又要透、還要扛風(fēng)沙：外側(cè)常加一層氮化物超硬透明膜抗劃傷、抗雨砂，內(nèi)側(cè)疊增透與熱控薄膜，做到清晰成像又耐用。同一思路也用在雷達(dá)罩的選頻金屬網(wǎng)和車輛、艦艇透明件上。

典型空空導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)示意圖丨國外紅外導(dǎo)引頭及紅外誘餌發(fā)展歷程與展望

過去，隱身由外形學(xué)邁向表面工程：多譜段協(xié)同、涂鍍噴一體、耐穿易修。未來，可調(diào)自適應(yīng)將成標(biāo)配：雷達(dá)罩像濾鏡按威脅切換，艙蓋可控發(fā)射率，尾噴調(diào)輻射譜；涂層的自愈、快修與低溫固化普及，批產(chǎn)一致性提升。

讓我們期待新一代隱形戰(zhàn)衣的到來！

參考資料

[1] 李風(fēng)姣, 石建建, 歐正昕, 何茗. 鋇鐵氧體與羰基鐵復(fù)合材料的吸波性能研究[J]. 材料科

[2]王信剛, 汪興京, 夏龍, 徐偉. 羰基鐵粉改性環(huán)氧樹脂/乙基纖維素微膠囊的吸波性能[J]. 材料研究學(xué)報(bào), 2019, 33(11): 824-830

[3] TWZ: These Images Of An F-22 Raptor’s Crumbling Radar Absorbent Skin Are Fascinating

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