23张伊朗“谍王”是如何纵横中东的
建军节之际，一组刚出厂“素颜”歼-20的清晰大图，照片中的飞机仅上黄色的防腐蚀底漆而没有正式涂装，但在雷达天线罩与机翼、弹舱边缘却呈现黑色的“黑胶带”。
这些“黑胶带”的背后可以说信息量巨大，如雷达罩是应是为了对雷达波保持透明不能上漆，其它部位的黑色边条很可能是电磁或材料特性特殊，同样无法喷上黄漆。这些材料很可能是为隐身而采用的吸波材质，也就是说它们身上藏着歼-20的隐身密码，从细节看，相比F-22/35也毫不逊色。今天，北国防务就来试着解读一下。
△歼-20的侧面（上）都有倾斜角度，就是为了让面反射转向（左下）而不会回到雷达。但边缘散射会朝垂直面的360度散射出去（右下），增加了回到雷达天线的机率，必须以角度平行、吸波结构等方式压制
根据隐身原理，雷达波打在飞机上的反应可分成三种：首先，雷达波会依入射角等于反射角的原则，反射到相反方向去，这可称为“面反射”；其次，雷达波遇到边缘也是依入射角等于反射角的原则作反射，但反射波绕着边缘形成锥状或环状，就称为“边缘散射”；第三，雷达波不管打到面或边上，都有部分能量会沿着表面爬行，直到下个不连续区域才产生散射，这称为“表面波”。
其中，让隐身设计者最头痛的是边缘散射，因为面反射就好像在太阳下拿个大镜子般，当它正对你眼睛虽然会很刺眼，但只要偏个角度你就看不到反光了。但是边缘散射却像是太阳下的一根细铁丝，虽然只看到一条细细的反光，但因为环状散射的关系，不管你从那个角度都看得到，这就代表飞机怎么跑，雷达员也能从屏幕上看到它的边缘散射。
△早期的吸波结构是类似消声室的原理，利用锯齿状结构让电波来回反射，而被介质吸收能量，例如SR-71的机翼前后缘（左），据说B-2边缘采用的新版吸波结构，是在玻璃纤维构成的微型蜂巢结构填入不同密度的石墨，让能量无法反射，并被石墨阻抗以渐进方式消耗掉（右）
早期隐身飞机的设计者就是不了解边缘散射的严重性，所以雷达截面积降不下来。而从F-117开始，设计者就知道边缘散射是对垂直方向最强，如果让飞机表面的众多边缘尽可能平行，则散射方向就会集中到少数角度，大部分角度就只会产生极微量的反射，在雷达眼中成为“隐形”。
然而，洛·马工程师曾说，隐身设计原则就是“形状、形状、形状、以及材料”。这并不是说只有形状才是重要的，而是用形状消除了大部分的回波，材料就可以再消除剩下的顽固份子。例如，在边缘加上吸波结构，就降低边缘散射能量，则隐身飞机就算用边缘对着你，你也未必看得到回波。因此，我们可以看到歼-20的所有翼面前缘与侧缘都有黑色边条，很可能就是吸收边缘散射的特殊结构。
△雷达波沿表面爬行到机翼后缘后，部分散射能量会转向180度而回到前方的雷达天线，因此隐身飞机的后缘必须加大前掠角使散射转向（下），也可利用后缘的锯齿状结构来达到小尺度转向效果
在歼-20的前翼与襟翼后缘，我们发现黑色边条还呈现了锯齿状，这就与“表面波”有关了。一般人以为，飞机后缘只跟后半球的回波有关，所以飞机如果不在乎后半球的敌人，使可以省略后缘的隐身处理。但这是错误的观念，当雷达打到前机身或机翼前缘后，一部份能量会沿着表面爬行，直到遇上结构接缝或后缘又产生环状的边缘散射，也会增加前半球的回波。
因此，早期的隐身飞机会利用“飞镖式”或“锯齿式”后缘来增加后缘角度，甚至与前缘平行，就是为了降低表面波的后缘散射。但歼-20的受限于战斗机的高机动需求，后缘角度不能太大，就只能透过吸波结构的锯齿形状增加后缘散射的角度，从而减少正前方的回波。
△腹鳍主要是弥补横向稳定性的不足，例如F-16（下）为了减重采用单垂直尾翼，就靠腹鳍来弥补高攻角与高速状态的稳定性；歼-20（上）可能也因为垂尾翼面较小而需用腹鳍弥补
但是吸波结构只能做在边缘，不能整片翼面都是吗？新一代隐身技术是在碳纤维编织过程就加入吸波材质，所以歼-20的黄色底漆下的碳纤蒙皮可能也有一定吸波能力。然而，机体不同部位的受力与温度不同，主翼部位可能还要嵌入天线、灯具、维修舱盖、外置挂架等等需求就需要较高强度的材料，就得牺牲吸波系数。
但歼-20的腹鳍仅具稳定功能而不负责控制，因此受力轻微；加上没有任何天线或灯具，因此我们可以看到腹鳍除了前、后缘外，中间一大块也是黑色吸波材质。由于威胁雷达波大多来自下方，西方隐身飞机都避免使用腹鳍，而歼-20的腹鳍藉由增加吸波材料的比例可降低对下半球隐身的冲击。
△前翼由于受力较大，目前还难以用全复合材料制造，例如 “台风”（左下）是整片用钛合金打造， “阵风”（右下）则是前半钛合金，后半复合材料，因此歼-20的前翼（上）可能也是钛合金结构，边缘加上吸波结构
有观点以为，前翼与腹鳍一样都是单纯的气动面，也能用全吸波材料制成以消弭对前半球隐身的冲击。但前翼与腹鳍的不同点在于前翼是控制面，需要改变攻角来产生俯仰力矩，而升力的反作用力就会形成结构负荷。
事实上，由于前翼位于气流的上游位置，其单位面积的受力会比主翼还大，因此像 “台风”与 “阵风”的前翼都必须以高强度、抗疲劳的钛合金结构打造，自然无法大幅采用吸波结构。同样的道理也可套用到歼-20的全动式垂直尾翼，因为要产生偏航与高攻角滚转力矩，对强度的要求较高，也只有边缘能装吸波结构。
△（上）F-35的DSI进气道肿包是机身结构（红圈处）的一部份，蒙皮材质也与机身相同，但进气道外唇则整条都是褐色吸波结构（下）歼-20的“肿包”有两片大型吸波蒙皮，进气道外唇也有长条状黑色吸波结构，但转角处可能因为工艺问题没有涵盖到
不过，跟腹鳍一样不用“出力”的部位还有DSI进气道的“肿包”，它是利用精确的表面形状达到控制震波与排除边界层乱流的效果，本身受力不大，因此歼-20在肿包上下换成大片吸波材质可降低前方与侧方的回波。
另外我们可以隐约看到进气道内壁也是黑色材质，这是因为歼-20虽然采用S形进气道让雷达无法从前方照到发动机叶片，但雷达波打到进气道内壁还是会在多重反射后打到发动机正面，又经过多重反射从进气道出来，所以整个进气道内壁都需具有吸波效果，使雷达波在多重反射的过程衰减消失。
△除了舱门外框与结构接缝外，（上）F-22的Caret进气道整片边界层隔板与机身内壁（红圈）可能是褐色吸波结构，以避免边界层隔板产生多重反射回波（中）F-35的垂直尾翼、水平尾翼与襟翼也是大块黑色吸波结构。（下）新版的歼-20出厂照也在侧面与腹部弹舱增设了早期版本没有见到的吸波外框，表示这些可能是更新的量产版本
当然，这些也都只是我们的推测，毕竟我们无法到现场“切一块”回来分析。但读者可能也想知道的是：那美军的吸波结构又长什么样子呢？从F-22与F-35的出厂照片可以发现，其翼面前后缘并没有明显的边条，这是因为F-22与F-35全机几乎是碳纤维蒙皮，在碳纤维强化塑料的成形过程就嵌入了吸波材质与微型结构，加上表面的吸波镀层，形成全面的吸波效果。
然而，它们在机身舱盖外框与主要结构的接缝会出现不同颜色的复合材料，官方说法是因为局部受力较大或是温度较高，需要不同材质来强化；但这些材料可能也强化了吸波功能，以阻止表面波从接缝处泄漏。
值得注意的是，这波歼-20的黄皮照也首度在侧面与腹部弹舱也首度出现了吸波外框，显示歼-20在服役后也逐步加强吸波措施，尽量将一切做到极致来追赶F-22/35的隐身性。（作者署名：贞观防务/Flak）
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