颠覆性技术！央视确认歼20超材料隐身，领先F35一代的六代机技术
第五代战机有别于前代战机的最主要的特征就是“隐身”，关于这一点，歼-20副总师王海峰曾这样说道，国外的一些权威媒体，包括军事评论家，开始评价，这个飞机他们是抄的，后面发现，我们这个布局，无论是从布局还是各方面世界是没有的，所以这个升力体（边条翼鸭式）布局飞机应该是世界独一无二的，后面又有人说，哎，鸭翼，因为这个尖多，隐身就怕尖尖角角太多，做下来以后，我们实际发现这种布局，隐身性能非常好，所以也是引领着他们要跟踪式地进行研究。四年前，参加央视《对话》栏目的王海峰被问歼-20还有什么遗憾，他答道，对我们来讲，没有最好，只有更好，要说到遗憾的话，有一点遗憾，这架飞机这么先进，但是还是有遗憾，遗憾在哪呢，它最先进的地方，隐身，在常规的这种展示甚至表演过程中，普通观众看不到……王副总师何以如此“凡尔赛”？近日，央视解密的新型隐身材料给出了答案之一。央视披露了4款隐身材料，分别是微金属结构隐身材料、海绵结构隐身材料、皮质结构隐身材料、涂层结构隐身材料。手里拿着的便是“微金属结构隐身材料”其中闪烁着金光的微金属结构隐身材料格外抢眼，这其实就是5年前就已经公开的“超材料薄膜”。谈超材料之前先来澄清一个关于歼-20的误传，过去很多人以为歼-20的研发始于上世纪90年代，但事实并非如此，该机型号立项时间是2007年10月8日，首飞则是2011年1月11日，用时仅3年零3个多月，与之对比，F-22立项至首飞用时6年，F-35立项至首飞用时5年多。不仅立项至首飞用时短，从首飞至交接入列歼-20的用时同样短，只用了6年零8个多月，F-22是8年有余，F-35则是将近9年。众所周知，在歼-20诞生以前，我们甚至没有独立研发双发重型战斗机的经验，有的也只是仿造苏-27以及独立研发单发歼-10的经验，不仅装备质量对比美军有代差，研发能力更是难以望其项背，有人说那会儿至少落后20年……歼-10关于歼-20的研发速度，王海峰副总师多年前曾提到“3个没想到”，就是业内人士没想到，包括很多专家没想到，国外的对手更没想到。那么，为什么到了歼-20就突变了呢？这个项目涉及上百个厂家，零部件总量上万个，作为一款跨代战机，它的许多工艺标准对比三代机是完全不同的，如果沿用过去的办法造新机，首先时间上不允许，对于我们而言时间就是硬指标，是后墙不倒的，因为要尽早拿出一款能够与强敌抗衡的装备。所以，必须创新，在全国一盘棋的大协作下，在厂所联合创新攻关的基础上，歼-20最终实现了多快好省的研制目标。这里面还有一个发展战略问题，就是并不要求头几个交付批次的歼-20把所有的尖端技术装备全部用上，就要瞄准“尽早交付能够与强敌抗衡的装备”这一主要需求，对部分性能的要求并不急于求成，比如动力系统渐进式发展路线就是如此，从进口型号到后来的WS-10C，再到如今的WS-15。WS-10C能够与强敌抗衡的首要战技术指标就是“高隐身”，这是歼-20能否成功的关键所在，隐身功能本身是现代信息化战争的客观装备要求，只有隐身才能削弱对手的发现能力，从而建立针对强敌的空中对抗均势，乃至优势。至于超音速巡航与超机动能力，五代机对比上一代战机虽然冠以“超音速巡航”、“超机动”的标签，但其并不具有隐身能力那样的突变性，比如F-35作为F-22后继型号，为了高态势感知、多军种通用等需求，甚至不惜牺牲超音速巡航能力。F-22F-35隐身是指减少雷达散射截面积，缩短敌方雷达发现距离，从而构建我看得见你，而你看不见我的单方面信息优势。隐身战机首先要做的是外形隐身，就是通过带有折线的机体将照射过来的雷达波折射至其它方向，从而削弱敌方雷达接收到的回波。除此之外，还有S弯进气道、锯齿修形等局部隐身设计。外形隐身也要在一定程度上服从于其他诸如超音速巡航、中低空高机动等战术指标，而不是为了外形隐身而不顾一切。像轰炸机这种作战用途单一的机种可以为隐身功能赋予更高的权重，比如拿掉垂直尾翼的B-2A隐形轰炸机，采用的是飞翼式布局，还有大幅度牺牲机动能力的F-117攻击机，这对于五代机而言显然是不可能的。B-2AF-117外形隐身是基础，但最终决定隐身能力的则是隐身材料的水平高低。采用小展弦比鸭式边条翼布局的歼-20，在超音速巡航与高机动两项性能上是加分项，换装WS-15发动机后，还可以再加分，从而使得歼-20成为各项能力突出且均衡的“全能机”。多年以来，一直有一个观点，就是对歼-20采用鸭式布局对隐身能力的削弱心存芥蒂，就像文章开头王副总师提到的那样，但是最终做出来的隐身性能结果并不是如此。对此，澳大利亚专家库伯对苏-57与歼-20进行了相对靠谱的RCS能量图谱分析，测算数据表明歼-20隐身能力不仅全面而且大幅度优于苏-57，正向隐身结构设计与F-22、F-35处于同一水平线。歼-20的RCS能量图谱苏-57的RCS能量图谱有了这个基础，定胜负的就是隐身材料。所以，王海峰副总师说，隐身设计，结构隐身是必要的，但材料是关键。比较常见的是涂层结构隐身材料，通过央视披露的微波暗室实验数据可知，此种材料可吸收将近一半的雷达波束能量，根据雷达方程可知，雷达发现目标的距离与该目标RCS的四次方根成正比，要使雷达有效探测距离缩短一半，RCS就需要减少为原来的1/16，显然，如果单纯依靠隐身涂层肯定是做不到高隐身。隐身是系统性工程，它既需要科学的结构设计，也要有到位的局部细节设计，更重要的是要有功能更强的新型隐身材料支持。一款隐身飞机应用的隐身材料肯定不止一种，需要在机体不同部位因地制宜布置各类隐身材料，比如超材料隐身薄膜早在多年前就已经实现了局部应用。超材料隐身产品超材料是自然界没有，通过人工制备出来的新型材料。一种表面镀铜的特殊材料是制作超材料的基础材料，经过加工后材料表面还将贴上一层曝光显影的薄膜，通过曝光显影就可以看到不计其数的微结构，这些微结构是将天然物质中的分子结构重新组织排列，从而做出适应隐身、防水等不同用途的微结构，材料表面仅2毫米尺度下的微结构就多达上万个，微结构的设计与制备也正是超材料的核心技术。超材料多年前，在超材料研发能力上，我们与美国可以说处在同一水平线，皆属世界领先水平，但实验室能力并不能等同于应用能力。早在歼-20初期量产阶段我们就建成全球第一条超材料生产线，并实现了此种材料的批量化生产与应用。反观大洋彼岸，则是计划将这种材料应用于六代机，换句话说，歼-20作为一款五代机已经应用了六代机技术，也难怪今年年初王海峰副总师说，面对强敌，航空工业已经实现从望其项背到同台竞技与局部领先。超材料隐身显然就是这个局部领先的其中一项。在某一个领域，同一时刻，参与竞争的双方如果在科研能力上处于同一水平，那么谁能率先应用就必将决定未来的领先与落后。超材料隐身就是一个典型案例，因为大规模应用，就可以针对应用中出现的新情况新需求进行迭代升级，这在实验室中是无法高效显现的。去年，主导超材料产品研发与生产的某公司负责人在航展上披露，超材料从一项最先进的技术，逐步发展到试用、局部应用，以及到目前成为尖端装备应用尽用、能用全用的主流技术，可以这样说，超材料已经发展到了一个新的高度。在短短五六年时间里，超材料就发展出了四代产品，第四代产品已经实现从二维平面向三维蜂窝状结构设计的跨越，这种材料有更加出色的隐身能力，可以实现全向高性能吸波。先进技术的发展目的绝不是实验室里的展示品，而是应用。第四代超材料隐身材料在应用能力上也有新的飞跃，过去的产品在加工工艺上存在尺寸限制，而现在三维蜂窝状结构的第四代超材料隐身产品已经实现由有限尺寸向近似无限尺寸的转变。换句话说，就是我们想造多大就有多大，过去一款飞机是局部应用，现在则可以全面应用。看到这里，就能更加深刻地理解为什么王海峰副总师说隐身材料是关键，就如同一、二、三代超材料产品实现了“应用尽用，能用全用。”，这显然也将是第四代产品的发展目标，设想一下，歼-20后续改进型、第六代战机、新一代隐身轰炸机，乃至陆海装备，如果大批量应用这种新型材料，会是什么局面。高精尖技术“白菜化”我们历来是认真的……
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