不反光、不外露、沒有花里胡哨的外掛,連發動機轟鳴聲似乎都沒有了。它像一只靜靜翱翔的鳥,俯視著大地……
在剛剛結束的紀念中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利80周年閱兵中,不知道你有沒有注意到這些低調的飛機。它們通體暗啞、線條干凈,外表看就存在感很低:
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攻擊-11無人機丨CCTV
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殲20丨作者供圖
這就是隱身戰機。閱兵儀式上,亮相了殲-20與殲35-A這樣的隱身戰斗機,以及數個型號的隱身無人機。
從1983年正式服役的F-117夜鷹攻擊機到2011年殲-20首次試飛,從2024年殲-35A航展亮相再到現在,隱身由外形學邁向表面工程,隱身涂層越來越重要、功能越來越強大,也越來越耐用。今天我們講講,“次拋”的易破損涂層,如何進化到能經受嚴酷環境洗禮的鎧甲。以下,Enjoy:
來源:果殼(ID:Guokr42)
作者:魚有吉
編輯:Luna
01
隱身戰機到底“涂”了什么?
如果把雷達想象成夜路上的手電,普通金屬機身就像一面鏡子,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,在雷達監視器上,飛機就從亮點變成了不可見的“暗”點,變得隱身了。

隱身涂層在受到雷達照射時,會減弱反饋的信號丨北京科技報
為了實現這些功能,隱身材料需要具備三種特性:
吸收能量:涂層里有特殊材料,把雷達波吸進去轉成熱量。有點類似食物被微波爐加熱了。
相消抵抗:通過厚度和層數設計,讓反射波互相抵消,就像降噪耳機里“反向聲波”的原理。
阻抗匹配:讓涂層的電磁特性更接近空氣,使雷達波更容易進入涂層,減少直接反射。
為實現這些特性,可行方法分別是:
把鐵氧體、羰基鐵、碳基等“吃波”的填料摻進樹脂里噴涂;
把多層薄膜像千層餅一樣疊起來,讓反射互相抵消、讓阻抗漸變像臺階那樣“好走”;

圖丨未來智庫. 軍工隱身技術行業專題報告:隱身涂層、結構隱身材料與超材料
3. 使用更精細的膜層結構,在涂層材料里做微納米的小結構,讓它對某些頻段吸收特別強。
02
隱身涂裝怎么做?
隱形飛機的結構復雜,需要多種涂裝技術同時采用,以應對不同部位的需求且耐用。
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隱身“戰衣”也不只是薄薄一層丨作者制圖
噴涂型吸波漆
最常見,做法像是給飛機噴“汽車油漆”,只是里面加入了能吸收雷達波的細粉。“油漆”大面積刷在機身、進氣道里,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。
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F-22座艙蓋前方的隱身涂料嚴重腐蝕丨TMZ
真空沉積薄膜,把座艙蓋、雷達罩當“手機殼”
PVD加工方法比較特殊:在真空室內,通過高溫將金屬材料蒸發,再一層層“凝結”出納米級薄膜。一些手機外殼就使用了這樣的工藝。
在戰機上這層膜薄到看不見,卻能做到透明、導電、還不容易掛水。這樣下雨一吹就干,通電還能除霧除冰,同時把雷達波導走。
難點在曲面要貼得均勻,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。
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PVD過程示意圖丨作者制圖
熱噴涂陶瓷,發動機噴口“耐火盔甲”
把陶瓷或金屬粉末用高溫高速“打”到表面,會形成堅實外殼。這層材料具有較好的絕熱性、高熔點、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“發熱”,降低紅外暴露。
難點是長期高溫冷熱交替,涂層要扛得住、不開裂。
復合層系,“沖鋒衣”式的多層搭配
外層防風雨、防劃傷、抗臟污;中間層做“過渡”,提高雷達穿透,減少反射;內層負責隱身,把雷達波吸進去、消化掉。
還可以做成漸變層,好處是覆蓋頻段更廣、壽命更長。代價是工藝更復雜,批量一致性和現場修復都得更講究。
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時代就因涂層維護貴而聞名。
當然,特殊部位還有特殊要求,這就需要前面提到的涂裝工藝進行針對性地加工。
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機翼前緣
前緣是高磨損和強反射邊。這里常用噴涂型吸波漆實現雷達反射,再疊一層抗雨蝕的透明清漆。很多機型的縫口、檢修蓋周邊也會用低臺階補面與機器人靜電噴涂,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,核心是透明導電層。這層膜要把雷達波擋在艙蓋外并打偏,不能讓它進艙內亂飛。
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本次閱兵上的殲-20S
有PVD透明導電膜的艙蓋,對雷達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,被膜內損耗5–10,朝雷達回去≈1)。一旦雷達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。
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發動機尾噴
發動機尾噴這塊是真正的“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:內層金屬黏結層負責抓牢并抗氧化,中間的熱障陶瓷像保溫杯內膽把熱擋在外面,最外再疊低發射率功能層把紅外“亮度”調暗。
涂層的難點在于抵抗冷熱循環、沙塵和鹽霧的長期折騰。
機鼻雷達罩
雷達罩要做到自家雷達自由進出、外來雷達盡量受限。它不是刷一層漆,而是在復合材料夾層里做一張“會挑食”的金屬微網(FSS):自家頻段放行,帶外盡量攔住。
常見做法是先用PVD或化學鍍鋪一層超薄金屬,再用蝕刻或激光把網格刻出來;也有用絲網印刷導電墨,或直接嵌入電鑄微網的。網層上下再鋪阻抗匹配或微吸收薄層,提升隱身性能。
外表面還會噴清漆;內表面可加一層背面吸波漆,打散殘余反射。
該多層結構的要點是網格圖案的精度、層壓的一致性和外表面的氣動質量。
04
除了飛機,哪些裝備也在用這些“外衣”?
巡航導彈與無人機
這類平臺個頭小、外形干凈,表面做一層輕薄吸波涂層,就能把被發現的距離減少一大截。在海天交界面飛行的型號,還得重點防鹽霧與掛水,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,普通涂層扛不住;這時可以換成耐高溫結構材料與流場降熱設計,隱身涂層只在局部使用。
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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“耐海”。船體更看重抗污涂層,盡量推遲貝藻附著,可以換來多一節航速、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,保持推進效率和靜音指標。
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美國泰坦深潛器的宣傳圖丨OceanGate
光電窗口與導引頭
對于高速飛行火箭的導引頭,其膜層既要硬、又要透、還要扛風沙:外側常加一層氮化物超硬透明膜抗劃傷、抗雨砂,內側疊增透與熱控薄膜,做到清晰成像又耐用。同一思路也用在雷達罩的選頻金屬網和車輛、艦艇透明件上。
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典型空空導彈結構示意圖丨國外紅外導引頭及紅外誘餌發展歷程與展望
過去,隱身由外形學邁向表面工程:多譜段協同、涂鍍噴一體、耐穿易修。未來,可調自適應將成標配:雷達罩像濾鏡按威脅切換,艙蓋可控發射率,尾噴調輻射譜;涂層的自愈、快修與低溫固化普及,批產一致性提升。
讓我們期待新一代隱形戰衣的到來!
參考資料
[1] 李風姣, 石建建, 歐正昕, 何茗. 鋇鐵氧體與羰基鐵復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. 羰基鐵粉改性環氧樹脂/乙基纖維素微膠囊的吸波性能[J]. 材料研究學報, 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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