楊軍威：隱身飛機隱身問題剖析
原標題：楊軍威：隱身飛機隱身問題剖析
遠望智庫高級研究員 楊軍威
隱身技術是現代軍事技術發展的一次重大革命，正像錢學森曾經指出的那樣：「隱身技術的出現，與當年的原子彈具有類似的意義。」隱身技術在戰鬥機上的應用將徹底改變現代空戰的性質。
F-22隱身戰鬥機代表著繼F-117A隱身攻擊機和B-2隱身轟炸機之後的第三代隱身技術，是在不損失機動性和飛行速度的情況下實現隱身的。
隱身是針對感測器而言的，主要分為雷達（針對雷達探測）、紅外（針對光電探測）和射頻（針對電子對抗截獲接收機探測）三個隱身性能，因此研究隱身問題一定要了解相應的感測器特性。
隱身問題有三個要素，目標特性（散射源[雷達]、輻射源[紅外、射頻]）、感測器（主動[雷達]、被動[紅外、ESM]）、傳播介質（空氣[對紅外有明顯影響]）。
一、雷達隱身
隱身問題是從雷達隱身起始的。雷達是信息化作戰條件下發現空中目標的主要手段，雷達是依靠發射電磁波，電磁波遇到物體後產生散射，部分散射的電磁波返回發射雷達，被雷達接收經信號處理後，產生物體圖像。雷達是現代戰場中主要的探測手段，尤其是對於空中目標，因此，在飛機的隱身性能中，雷達隱身性能具有最高的優先順序。我們常說的飛機的隱身性能通常指的是飛機的雷達隱身性能。
傳統三代戰機的雷達散射截面（RCS）一般在10m2左右，如F-15、蘇-27等。隨著隱身技術的發展，出現了F-117A和B-2隱身飛機，其RCS水平達到了0.1m2量級，但其飛行性能受到大幅制約；同時，利用隱身技術改進的三代戰機的RCS也達到了1m2左右的量級，如F-16改進型，殲-10原型機也應在此量級。F-22則在保持高水平飛行性能的基礎上大幅提升了隱身性能，其RCS水平達到了0.01m2的量級。
一般認為目標的RCS在1m2以上為常規不隱身目標，RCS在0.1m2～1m2範圍內的目標為低可探測性目標（LO），RCS在0.1m2～0.01m2範圍內的目標為極低可探測性目標（VLO），RCS在0.01m2～0.001m2範圍內的目標為超低可探測性目標（VVLO）。
隱身技術的發展對作戰的殺傷鏈路帶來了十分明顯的影響，尤其是當目標的RCS達到或低於0.01m2量級時，影響到空中作戰OODA的各個互不環節，載機雷達的探測距離急劇下降，導彈導引頭難以正常截獲目標，導彈引信無法正常啟動。更進一步的是，F-22隱身戰鬥機將隱身、超聲速巡航、高機動、綜合航電等先進技術集於一身，形成了空中作戰的「先敵發現、先敵攻擊、先敵摧毀」的戰場壓倒性「主宰」優勢。
（一）飛機雷達隱身基本特點
飛機雷達隱身具有以下五個基本特點。
1．外部照射特性
飛機的雷達隱身性能是針對敵方雷達感測器的主動探測而言的。飛機的雷達隱身特性是一種需要在外部照射下才能呈現出的特性，雷達是通過目標的二次散射功率發現目標的，因而雷達隱身的實質是一個低可探測性（LO）問題。由於飛機的雷達隱身特性與外部照射相互對應，因此，飛機的雷達隱身性能與外部照射源的技術狀態密切相關，外部照射源的頻率、極化等特性對飛機的雷達隱身性能有直接影響。
雷達發現目標的距離用雷達方程描述，雷達發射功率、天線增益、波長和目標的RCS越大，雷達的靈敏度越高，雷達對目標的探測距離就越遠。
雷達方程：
，雷達作用距離
，雷達發射功率
，雷達天線增益
，雷達波長
，目標雷達散射截面積（RCS）
，雷達最小可檢測信號功率
2．單一參數描述
從雷達方程可知，在雷達性能確定的條件下，飛機的雷達隱身性能則只取決于飛機的雷達散射截面積（RCS）。RCS衡量一個物體把照射到自己的雷達波反射回照射雷達的能力，反射回照射雷達的能量越多，物體的RCS就越大，照射雷達接收到的信號就越強，雷達對這個物體就看得越遠。
從雷達方程知，雷達發現目標的距離與該目標的RCS的四次方根成正比。若飛機的RCS減小一個數量級（1/10），則雷達探測距離相應降低為原來的56%，即減少了44%。即飛機RCS每下降一個數量級（減小為原來的1/10），雷達對它的探測距離便縮短44%左右。
若飛機的RCS減小兩個數量級（1/100），則雷達探測距離相應降低為原來的32%；若飛機的RCS減小三個數量級（1/1000），則雷達探測距離相應降低為原來的18%；若飛機的RCS減小四個數量級（1/10000），則雷達探測距離相應降低為原來的10%。
如果飛機的RCS從10m2（三代機）降到0.01m2（隱身飛機），即原來的1/1000，則雷達對該飛機的探測距離將降低為不到原來的20%。原來設計能看400km的雷達，對隱身飛機只能看80km。加上戰鬥機的飛行速度提高了一倍，對方的預警時間將大幅減少。這種變化對作戰的影響極大，可能使基於攔截三代機構建的防空體系整體失效。
3．固有設計特性
飛機的RCS是一個與飛機總體設計相關的獨立變數，取決于飛機的氣動外形、結構形式和表面的吸波塗層。飛機的氣動布局一但確定，其RCS也基礎就基本確定，因此通過飛機外形的推算和測試即可大致估算該飛機的雷達隱身性能。
降低飛機RCS主要是三個手段，一是氣動布局，二是吸波結構（RAS）設計，三是吸波材料（RAM）。飛機通過氣動布局、結構設計和表面吸波塗層，將雷達的照射的能量向其他方向散射或吸收，大幅減少反射回照射雷達接收天線的照射能量，使雷達接受的信號能量不夠，達不到相應的信噪比要求，分辨不出目標，從而使飛機達到隱身效果。因此，飛機的雷達隱身性能是飛機的一種固有設計特性，一旦設計定型，其雷達隱身性能就基本確定。
氣動布局設計的目的除飛行性能外，主要是使入射的雷達波反射回去的方向不是照射雷達的方向，而是其他方向，使照射雷達收不到散射回來的電磁波，難以對目標進行測量。氣動布局設計對飛機雷達隱身的貢獻率最大，一般大於85%。典型的外形設計如飛翼式結構、翼面前緣平行設計、機頭棱邊設計等。因此，從氣動布局基本可以推測出飛機的大致隱身性能。飛機通過平行設計，即所有機翼的前沿的後掠角度均呈平行狀態，將大部分照射能量反射到非入射方向。
圖示為F-22的氣動布局。F-22的隱身最主要的是通過大量的平行設計使回波波峰集中到少數幾個非重要方向上：F/A-22的進氣道上/下唇口、主翼前緣、平尾前緣、平尾後緣內側、尾撐後緣及矢量噴管表面一側後緣；主翼後緣、平尾後緣外側及矢量噴管表面另一側後緣都是平行的，這樣可把散射波峰合併到偏離頭向及尾向的非重要方向上，儘管這會增加該方向的散射功率，但減少散射波峰數量確實能給隱身帶來更大的好處。
從圖中看出，F-22採用平行設計，各前緣進氣道進氣口角度與垂直尾翼平行，機頭截面呈菱形，兩側翼下菱形截面發動機進氣道，進氣道為CARET不可調節進氣道，進氣道內部有引擎葉片擋板（吸波結構）。艙門採用鋸齒狀設計，鋸齒邊緣符合平行設計原則。
吸波結構設計的目的主要是使入射的雷達波被吸收或衰減掉。典型的吸波結構設計如S型進氣道（蚌式進氣道）、隔柵進氣道、進氣道吸波結構、背負式進氣道、鋸齒形口蓋、內埋式武器艙等。
F-117A採用的是多面體結構，B-2採用的是飛翼式結構，研究證明多面體結構和飛翼式結構具有很好的雷達隱身性能，但帶來了氣動性能不良和飛行控制問題，氣動性能很難滿足戰鬥機的要求。
破壞飛機隱身性能的三大強散射源為：進氣道、座艙、雷達艙。因此需要綜合採用外形設計、結構設計、材料設計等都種措施來減少其RCS。如雷達艙即採用棱邊外形、頻率選擇表面（FSS）、表面塗料、雷達側傾設置等措施。
吸波材料的作用是將入射的雷達波能量衰減吸收掉，減小反射的雷達波能量。理論和實驗證明，吸波材料的塗層厚度與入射波的1/4波長相當時其吸波效果較好，對於X頻段（3cm）的雷達，雷達吸波塗層的厚度在7.5mm左右，因此對於一架飛機而言，雷達吸波塗層的重量很大（幾百千克）。若考慮到對長波雷達的吸波效果，則塗層就會更厚。典型的吸波材料如座艙鍍膜（內、外表面）、頻率選擇表面、表面塗料等。
大量採用複合材料也對提升雷達隱身性能大有益處。F-22在機體上廣泛採用熱加工塑膠（12%）和人造纖維（10%）的聚合複合材料（KM）。在裝備的批量生產的飛機上使用複合材料（KM）的比例（按重量）更高。
飛機外形尺寸與電磁波頻率之間存在嚴格的比例關係，因此可採用縮比模型對飛機外形的RCS進行測試，推算其雷達隱身性能。由於吸波塗層不存在縮比關係，因此縮比模型測試回答不了吸波塗層對縮減RCS效果的問題。
RCS的降低不是無限的。從雷達方程我們知道，RCS與雷達探測距離不是呈線性正比，而是呈四次方根的關係，RCS降低16倍，探測距離才能減半，加之降低飛機的RCS代價很大，受到飛機的飛行性能、成本、材料、工藝等因素的制約。因此，裝備的性能並不是越高越好，而是夠用最好。
4．取值方向明確
飛機的RCS越小，則被敵方發現、跟蹤的可能性就越小。因此，RCS的取值方向十分明確，越小越好。但是，降低RCS的努力是需要付出代價的，包括飛機飛行性能的下降、技術難度、經費時間因素等等。因此，飛機RCS的確定是在滿足作戰需求（與威脅相平衡）、技術經費可行（滿足研製能力）之間尋求平衡的問題，即飛機的雷達隱身是一個在需求與可能之間尋求平衡的問題。
F-117為降低RCS，在雷達隱身性能不過關的情況下，沒有裝機載雷達。即使如此，F-117的隱身外形設計仍使其氣動性能極差。由於F-117的外形是電磁專家設計的，因此F-117的隱身性能是目前隱身飛機中最好的，理論上其隱身性能要高於F-22。
5．地面靜態可測
由於飛機的雷達隱身特性是飛機的一種固有設計特性，只取決于飛機的結構和外部照射源的技術狀態，相對獨立於飛機的飛行狀態，即使舵面偏轉、大幅機動、彈艙開啟等動態行為會使飛機的RCS產生一定變化，這些變化的影響規律也可通過地面靜態測試獲得。加之大氣對電磁波的傳播特性影響較小（這也是雷達是戰場的主感測器的主要原因），因此，飛機的雷達隱身性能可以通過地面靜態測試掌握其絕大部分細節。
（二）飛機雷達隱身感測器特性
飛機的雷達隱身是針對敵方雷達感測器的主動探測而言的，因此研究飛機雷達隱身性能就必須從雷達感測器的角度進行。針對雷達感測器的技術特性和戰術運用特點，飛機雷達隱身感測器特性體現在以下五個方面。
1．方向特性
飛機的RCS是一個與飛機設計結構相關的獨立變數。由於飛機結構獨特點，其各方向的RCS是不一樣的，要做到各方向的RCS都很小是不可能。
另一方面，飛機所面臨的威脅與三維空間角度相關，雷達探測的威脅可能來自4π空間，但各個方向的威脅程度是不同的，構成威脅的武器也不同，武器的狀態也不同，各方向的威脅程度存在明顯差異。如敵方飛機（戰鬥機、預警機）的威脅主要來自前半球，地空導彈的威脅則來自於半球，而遠程地空導彈的威脅則主要來自下半球的上半部分。對於空空導彈和地（海）面防空導彈來說，迎頭攻擊是最常見的一種作戰模式。對於空戰，迎頭攻擊處於機載雷達和空空導彈的最佳作戰角度，而且目標相對飛行狀態穩定；對於地面攔截，迎頭攻擊的殺傷區最大。因此，機頭方向是威脅最大的方向。
因此，飛機在考慮雷達隱身設計時，必須依據作戰需求，對飛機各方向的RCS進行取捨，威脅大的方向要求高，威脅低的方向則可以適當降低要求。
我們提到的隱身飛機的隱身特性通常是指飛機前向的隱身特性，也就是隱身飛機隱身性能最好的方向的隱身特性。飛機側面和尾部的RCS會較大，雷達的探測距離會較大，這也是抗擊隱身飛機作戰運用的方法之一。
2．頻段特性
飛機的RCS對照射雷達頻率的敏感程度較高，這與電磁波的特性有關，電磁波的頻率不同，則波長不同，而電磁波的波長對物體形狀尺寸的敏感程度存在較大差異，從而使外形結構確定的飛機在不同頻率雷達照射下呈現出不同的RCS。當雷達波長與隱身飛機的尺寸相當時，隱身飛機就不隱身了，這也是採用低頻段雷達可提高對隱身飛機的發現概率的理論依據。但波長太長時測量精度會顯著下降，無法支持制導。
另一方面，從戰場看，不同頻段的雷達所構成的威脅程度存在較大差異。雷達的工作頻段一般根據雷達的用途決定，預警雷達一般工作於P、L、S頻段，機載火控雷達一般工作於X頻段，防空武器的制導系統一般是C、X等頻段，導彈的導引頭一般工作在高頻段。因此，從作為制空戰鬥機的隱身飛機的作戰任務可知， X、C、S頻段的威脅遠大於L和Ku頻段。因此，基於制空戰鬥機的定位，F-22雷達隱身的設計重點針對X頻段，其指標要求是最嚴格的。
3．起伏特性
由於飛機結構的特點，飛機在各個方向上的RCS變化並不是平均的，而是存在起伏，起伏所引起的RCS「尖峰」又可能遠大於該區域的RCS平均值。若飛機在機頭方向的平均RCS很小，但在某個角度範圍內，存在較寬的RCS「尖峰」，從而足以使雷達形成發現或跟蹤條件，構成攔截窗口。因此，RCS指標的設計必須考慮這種起伏特性的影響。
RCS「尖峰」的持續寬度應能夠保證雷達至少完成一次信號測量。考慮以下兩種由於RCS「尖峰」引起的惡化情況：一是在某個角度上RCS「尖峰」的持續寬度超過一定值，足以使導彈完成一次攔截過程；二是在某個角度範圍內RCS「尖峰」的個數足夠密集，足以使雷達保持一定的跟蹤數據率，從而構成攔截窗口。
RCS在各個方向上的起伏與飛機的氣動外形、掛載等因素有關。RCS「尖峰」是指RCS超過該方向的平均RCS，接近不隱身的水平。
4．極化特性
由於飛機外形的影響，飛機的RCS對照射雷達的不同極化方式呈現不同的方應特性。如採用水平極化掃描時，雷達對於一根豎立物體的發現概率較大，但信號強度低；若採用垂直極化方式掃描，則雷達雖然對這根豎立物體的發現概率較小，但一旦發現，則信號強度很高。對於一般目標，RCS對不同極化方式的差異最大可達10dB以上。
圖中所示的是F-117A在兩種極化下的平均RCS，可以看出存在明顯差異。F-117A針對所有可能的極化方式專門進行了綜合優化設計，其極化差異仍有2dB左右，F-117A的扁平機身，使其垂直極化RCS的水平低於水平極化的水平。而對於沒有專門進行針對性設計的飛機，RCS對不同極化方式的差異可達到10～15dB。如果飛機的RCS對某種極化方式敏感，就會大大降低其隱身效果。
根據公開資料，美軍「愛國者」和「宙斯頓」系統跟蹤/制導雷達採用垂直極化（線極化）方式，而C-300系列、紅-9系列則採用圓極化。垂直極化具有較好的低空性能，而圓極化具有相對穩定的RCS。不同的極化方式下飛機的RCS差異最大可達10dB～15dB水平（垂直和水平極化），新一代防空雷達中已開始採用變極化和同時多極化技術，以獲取極化增益。
因此，隱身飛機的RCS設計是考慮雷達極化方式的，最好適用於所有的可能極化方式，包括垂直極化和水平極化。由於機載雷達一般採用垂直極化，因此，從制空戰鬥機的任務特點考慮，隱身飛機的重點考慮垂直極化。
5．動態特性
飛機飛行中還存在一些動態特性，如彈艙開啟方式和時間、舵面偏轉、機動飛行等動態狀態對雷達隱身的影響等問題。這些動態問題，有些是作戰使用問題，對研製方案的影響較小（如機動飛行），而有些則對研製方案有較大影響（如彈艙打開方式）。
美國的F-22在參加航展時，總是打開彈艙、或者不收起落架進行飛行的，這就是為了不讓別人測得它的RCS，另外，F-22在機腹下安裝有專門的RCS增強裝置（龍波球），也是出於同一目的。
二、紅外隱身
通過雷達隱身措施，可將雷達對隱身飛機的探測距離壓縮到了60km左右。然而，F-22正常的作戰狀態有時處於超聲速巡航狀態，其紅外輻射特徵明顯超過三代機，大氣條件良好情況下，機載紅外感測器對F-22的探測距離超過80km，紅外隱身問題又凸顯出來。原來處於輔助角色的紅外感測器（如蘇-27），對於探測隱身目標，上升到了主感測器的地位。因此，在雷達隱身的基礎上，隱身飛機還要考慮紅外隱身的問題。
（一）飛機紅外隱身基本特點
飛機紅外隱身具有以下六個基本特點。
1.有源輻射特性
與飛機雷達散射特性RCS不同的是，飛機紅外輻射是一種有源目標特徵，敵方可利用被動感測器進行探測，紅外隱身的實質是一個低截獲（LPI）問題。
飛機的紅外輻射來源於飛機的蒙皮熱輻射、發動機尾噴管熱輻射、發動機排出的尾焰輻射以及飛機對環境輻射（太陽、地面和天空）的反射。飛機蒙皮熱輻射由兩部分組成，飛機飛行時氣動加熱形成的蒙皮熱輻射和蒙皮對環境輻射（太陽、地面和天空）的反射。由於對環境輻射的反射較為複雜，且影響較小，因此可以忽略。
2.單一參數描述
與雷達隱身相似的是，紅外隱身可以也用單一參數——紅外輻射強度進行定量描述。紅外輻射強度是一個與飛機結構、表面塗料和飛行狀態密切相關的變數，也是飛機的一種固有特性，一旦設計定型後就基本確定。
3．取值方向明確
紅外隱身與雷達隱身相似，參數的取值方向十分明確，屬性也是越小越好，同樣是需求與可能之間的權衡，要與雷達隱身性能匹配。
4．固有設計特性
飛機的紅外隱身性能的主要影響因素有三個，結構、塗層和飛行狀態。結構和塗層是設計參數，設計一定，則紅外隱身性能就基本確定。因此，飛機的紅外隱身性能是飛機的固有設計特性，其屬性是越小越好。
可以通過飛機的結構設計來減少飛機紅外輻射的強度或被探測到的概率，如採用遮擋設計，減少發動機紅外輻射被側面探測的概率；採用翼面蒙皮下燃油管散熱等措施，以減小翼面的紅外輻射。據資料報道。F-22就可能在蒙皮下採用油管冷卻的方式降低蒙皮的表面溫度，從而減少蒙皮的紅外輻射量。採用噴液氮、氣溶膠等方法短時間大幅降低飛機發動機的紅外輻射，從而使導彈的紅外導引頭失鎖。F-22即採用在噴管噴液氮的方法降低尾部的紅外輻射。
對於蒙皮紅外輻射的縮減在設計上主要是採用表面塗層的方法，以降低飛機蒙皮的紅外發射率，從而降低飛機蒙皮的紅外輻射。紅外塗層很薄（微米量級），對飛機增加的重量不多（幾十千克），但效果不錯。
5．飛行狀態相關
光電感測器迎頭探測的主要輻射來源是飛機蒙皮的紅外輻射，而飛機蒙皮的紅外輻射程度與飛機的飛行狀態密切相關，且只有在高速飛行狀態下才能明顯呈現。相比之下，飛機的飛行狀態對發動機的紅外輻射的影響則可以在地面靜態測試。
6．與傳播介質特性相關
與雷達波的傳播不同，紅外輻射的傳播受傳播介質的影響十分明顯。從目標發出的紅外輻射，在傳播過程中，要受到傳輸介質—大氣的衰減。由於紅外輻射的傳播特性，從而使紅外輻射的程度受天氣的影響較為明顯。
（二）飛機紅外隱身感測器特性
飛機的紅外隱身性能是針對敵方光電感測器的被動探測而言的，因此研究飛機紅外隱身性能就必須從光電感測器的角度進行。針對光電感測器的技術特性和戰術運用特點，飛機紅外隱身感測器特性體現在以下三個方面。
1.方向特性
紅外輻射也存在方向特性，這主要取決於感測器探測的視角。紅外輻射向各方向是同性的，感測器觀測到的飛機紅外輻射的輻射強度與輻射源的輻射亮度與其投影面積的乘積成正比。而感測器從不同方向探測時，目視的飛機的幾何形狀面積是不同的。蒙皮的紅外輻射面積由於探測方向的不同將有很大差別，在側視時較大，前視(即迎頭觀測)或後視時較小。
所有作戰飛機起飛後，總的長波紅外輻射均呈現迎頭弱、尾後強的態勢，其形狀類似於「蘋果」。
紅外感測器是被動探測，與雷達感測器相比，缺乏距離信息，因此需要結合其他的輔助測距手段使用，如激光測距、雙機定位、單機多點定位等。雷達探測可形成攻擊態勢，實施導彈發射；而紅外探測要形成攻擊態勢則還要其他手段的輔助。因此，相對於雷達隱身而言，紅外隱身處於從屬地位，只要紅外發現距離不大於雷達發現距離即可。
2.波段特性
不同的熱源產生的紅外輻射具有不同的波段，由於大氣窗口的原因，紅外探測主要集中在8～12μm的長波和3～5μm的中波兩個波段。飛機蒙皮的氣動加熱紅外輻射主要是長波紅外輻射（8～12μm），而發動機的紅外輻射則主要是中波紅外輻射（3～5μm）。
長波紅外輻射（8～12μm）主要針對先進紅外感測器，中波紅外輻射（3～5μm）主要針對紅外導彈（如AIM-9X）。
目前國外的先進戰機中採用中波、長波探測的紅外搜索跟蹤系統均有裝備。從目前技術發展水平看，先進的長波紅外搜索跟蹤系統在高空、良好大氣條件下對非隱身飛機的迎頭探測距離不小於75km，尾後不小於150km。
3.傳播特性
與雷達波的傳播不同，紅外輻射的傳播受大氣的影響十分明顯。從目標發出的紅外輻射，在大氣傳輸路徑上要受到衰減，會被大氣散射和吸收，即大氣對紅外輻射的傳輸起削弱作用，這種作用稱為大氣衰減。大氣對紅外輻射的吸收形成兩個大氣窗口，即8～12μm的長波和3～5μm的中波兩個窗口。
由於紅外輻射的傳播特性，從而使紅外輻射的程度受天氣的影響較為明顯。由於隱身飛機一般在高空飛行，因此可認為大氣條件良好，紅外輻射傳播特性相對穩定。
飛機在對付紅外導彈是會採用兩種措施，一是發射紅外干擾彈，二是發射氣溶膠。紅外干擾彈的目的是形成比飛機紅外輻射更強的紅外輻射源，誘使導彈的紅外導引頭跟蹤紅外干擾彈，但這對於紅外成像導引頭無效。氣溶膠則是阻斷飛機紅外輻射的傳輸路線，改變介質傳輸特性，使導彈的紅外導引頭丟失目標。
三、射頻隱身
通過雷達和紅外隱身，壓縮了對隱身飛機的探測距離，提高了隱身飛機的突防能力。然而，隱身飛機要完成作戰任務，就必須輻射，要輻射信號，就有被發現的可能。因此，又引發了射頻隱身問題。
射頻隱身是指目標與無源探測系統之間的對抗。無源探測系統可以根據武器平台上電子設備（系統）輻射的電磁波確定武器的位置（角度和距離）信息。射頻隱身是指通過對電子裝備射頻有源信號進行特徵控制，有效避免被敵方無源電子偵察裝備截獲、分選識別和定位。射頻隱身技術是武器平台上的電子設備針對無源探測系統的隱身技術，屬於武器平台有源或主動信號特徵控制範疇。
對常規飛行器，機載雷達對它的探測距離200km左右，機載IRST（美國的AAS-42）對它的前向探測距離185km左右，無源探測系統（美國的ALR-94）對它的探測距離460km左右。而針對雷達隱身的飛行器，其RCS已經降到0.1m2以下，比常規飛行器降低了20～30dB，機載雷達對它的探測距離降低到了只有幾十千米。作戰飛行器將首先被無源探測系統發現，其後將被IRST發現，射頻隱身已經成為飛行器隱身平衡設計的短板。
美國在開展飛行器雷達隱身的同時，就開展了飛行器射頻隱身的研究。據已解密的公開資料，美國在1979～1980年就完成了第一個射頻隱身的飛行試驗，僅滯後於美國第一架隱身飛行器F-117A的驗證機「海弗藍」首飛（1977年12月）一年多的時間。該計劃開始於70年代中期，由美國國防部預先研究計劃局（DARPA）、美國空軍和海軍主持，休斯飛機公司為主承包商。試驗的未隱身的雷達為法國「幻影」飛機Cyrano雷達系列。射頻隱身後雷達參數為5w/波束、9波束、320MHz帶寬、天線旁瓣-55dB、LPI波形。射頻隱身的作戰對象為F-111A飛機載的AN/ALR-62雷達尋的告警接收機RHAW（它是當時美國最先進的RHAW）、ELINT和反輻射導彈ARM。試驗結果顯示，機載雷達採用射頻隱身技術後，在保持雷達對目標作用距離不降低的條件下，威脅方RHAW對飛行器的探測距離從346km降低到8.5km，ELINT的探測距離從2188km降低到19.3km，反輻射導彈的攻擊距離從55km降低到0.48km。無源探測系統的探測距離縮減了97%以上，可見飛行器射頻隱身的效果是十分顯著的。
美國的射頻隱身發展可以分為三個階段。第一階段：F-117A時期，意識到射頻隱身的重要性，但沒有較好的技術解決方案，因此F-117A飛機上沒有裝備機載雷達。第二階段：B-2時期。上世紀80年代後期，美國在B-2隱身轟炸機上裝備了具有低截獲概率（LPI）的APQ-181相控陣雷達，該雷達具有隱身波形和5級輻射功率控制。第三階段：F-22和F-35時期。上世紀90年代到本世紀初，美國為新一代戰鬥機F-22和F-35研製了射頻隱身性能良好的機載雷達、通信導航識別（CNI）等電子設備。
總體來說，美國現今已經全面掌握各類機載電子設備輻射能量的自適應控制技術，射頻隱身波形設計技術等射頻隱身技術。對於機載電子設備射頻隱身作戰使用問題的研究沒有相關的公開資料，但可以預料美國已經掌握了射頻管控方面的相關技術與作戰使用策略。
（一）飛機射頻隱身基本特點
飛機射頻隱身具有以下六個基本特點。
1.主動輻射特性
飛機要完成任務，就需要輻射，若飛機所有的射頻設備都保持靜默，則射頻隱身就轉變成一個雷達隱身問題。射頻設備在非工作狀態下的射頻隱身問題，是一個RCS問題。因此，飛機射頻輻射是一種有源目標特徵，敵方可利用被動感測器（ESM）進行探測，射頻隱身的實質是一個低截獲（LPI）問題。
飛機射頻輻射所具有主動輻射特性與紅外輻射所具有主動輻射特性不同，紅外輻射的主動輻射特性只要飛機飛就會存在，人為可控的程度較小。而飛機射頻輻射的主動輻射特性是與飛機要完成的作戰任務密切相關，可以人為控制，通過收益/風險評估，可以選擇不同的輻射策略，從而控制射頻隱身效果。射頻隱身的目的就是要以最小的風險完成既定的作戰任務。
與紅外隱身特性一樣，採用截獲接收機截獲信號只具有方位信息，缺少距離信息。
2.具有博弈特性
雷達隱身和紅外隱身研究的基點是盡量壓縮敵方的探測距離，而射頻隱身則要複雜得多。 飛機的射頻設備不輻射則不存在射頻隱身問題，而飛機的射頻設備不輻射則無法完成作戰任務，要輻射就必定存在被敵方截獲的可能。因此，飛機在作戰狀態下的探測和敵方截獲是一種博弈，不是一種越大越好或越小越好的單向性問題。要提升完成作戰任務的能力，就要提高輻射的能力；要降低敵方截獲的可能，就要降低輻射的能力；這兩者之間是相互矛盾的。因此，射頻隱身問題不是單純地以降低截獲為基點的，而要以飛機完成預定作戰任務為基點，使飛機以最低的風險完成預定的作戰任務。這不僅要在作戰使用時根據戰場環境、作戰對手、作戰態勢選擇最優方式，更應當在飛機設計階段導入科學、正確、明晰的作戰需求作為設計輸入，為作戰使用時提供更大的靈活度和更好的基礎。
3.影響因素眾多
射頻隱身所涉及的射頻感測器指利用發射無線電信號來感知目標和環境的設備，有機載相控陣雷達（AESA）、電子戰系統（ECM）、敵我識別器（IFF）、數據鏈（IFDL）、導航設備、高度表等。射頻隱身的基礎是雷達隱身，射頻輻射所涉及的設備首先要滿足雷達隱身的需求。
射頻輻射又涉及各射頻設備的多種獨立和組合輻射狀態。有源於任務需求的主動輻射，如相控陣雷達的搜索、跟蹤、制導、干擾，電子戰系統的主動干擾，數據鏈的傳輸，敵我識別器的詢問、應答等；還有源於外部威脅的被動輻射，如電子戰系統被動干擾。
射頻輻射涵蓋空域、頻域、時域和能量域（時、空、頻、能）四個維度。其中空域涉及4π空間，敵方的截獲接收機可能位於4π空間的任意位置。
飛機的射頻隱身性能是針對敵方被動感測器（截獲接收機）而言的，截獲接收機對射頻參數的處理主要包括截獲、識別、分選、關聯、跟蹤等過程，這些過程具有串聯，一個環節失效則全程失效。若對方只能截獲信號，但無法完成對信號的識別和分選，則飛機仍是隱身的。截獲接收機的截獲只與輻射能量有關，而識別、分選、關聯等則與頻率、波形等輻射參數有關。
因此，飛機的射頻隱身是一個多設備、多狀態、多維度的影響因素眾多的綜合性問題。
4.難找描述參數
由於飛機的射頻隱身性能所涉及的射頻設備多樣，影響參數眾多，因此，很難用一個獨立的單一參數定量描述射頻隱身的需求。
目前，對採用什麼參數描述射頻隱身的看法不統一，射頻隱身的描述參數很難統一，對不同的設備，甚至對不同的作戰任務要求，可能需要用不同的參數來描述射頻隱身性能。
飛機的射頻隱身性能涉及射頻設備的LPI問題，同時還涉及射頻設備的作戰使用問題，因此，飛機的射頻隱身特性應分為LPI設計特性和使用設計特性兩類。
LPI設計特性是射頻設備固有的LPI性能設計特性，可以用相關的LPI參數描述。
使用設計特性是對射頻設備的射頻資源作戰管理的設計特性，這一特性會隨著飛機作戰任務、作戰過程、作戰狀態、作戰對手和戰場環境的不同而變化。
5.取值方向多樣
由於飛機射頻設備與作戰任務密切相關，所涉及射頻設備眾多，因此，射頻隱身不同於雷達、紅外隱身，不是一個越小越好或越大越好的單向問題，而是一個與作戰任務密切相關的探測與反探測的博弈問題。雷達隱身及紅外隱身要求儘可能地減小目標的雷達及紅外特徵，即目標的RCS及紅外輻射強度越低越好。但射頻隱身則有很大的不同，射頻隱身是減少機載感測器系統的射頻信號特徵，使敵方的無源探測感測器處於不斷的信號處理和猜測中，從而不能及時發現和確定目標。然而，卻不能無限制地減小飛機的射頻特徵，因為電子設備要依靠輻射的電磁波工作，電子設備輻射的電磁波能量小到一定值後，電子設備的功能和性能會下降或消失而失去作用。因而射頻隱身的一大特點或限制條件是需要保持電子設備的功能及性能，滿足使用需求。因此射頻隱身是飛機以完成作戰任務為基本目的，在需求與可能的基礎上，風險與收益之間的權衡。
比如截獲接收機信號截獲的過程只與信號的強度有關，則輻射信號的功率在滿足作戰任務需求的條件下，越小越好，空間特性越精確越好；而截獲接收機識別分選信號的過程與信號的波形、時序、頻率等參數有關，越多變、越隨機越好。而這些參數之間本身又存在一定的矛盾性，因此參數的取值方向並不是單一的，而是呈現多樣化的局面。這種控制參數多樣化、參數取值多樣化的局面使得面向作戰任務的射頻管控十分重要。
6.地面靜態可測
飛機的射頻隱身性能在實驗研究方面具有與雷達隱身相似的特性，即多數射頻隱身性能可以通過地面靜態測試進行實驗研究。射頻隱身的這種基本特點，為地面靜態實驗研究飛機射頻設備的射頻隱身性能提供了可能。
（二）飛機射頻隱身感測器特性
飛機的射頻隱身性能是針對敵方截獲接收機的被動探測而言的，因此研究飛機射頻隱身性能就必須從截獲接收機的角度進行。針對截獲接收機的技術特性和戰術運用特點，飛機射頻隱身感測器特性體現在以下三個方面。
1.截獲設備多樣
在空間截獲飛機射頻信號的感測器設備多樣，有可能是飛機上的ESM，有可能是飛機上的AESA以被動方式截獲，也有可能是地面被動雷達。不同感測器設備截獲的信號可用性存在差異，AESA以被動方式截獲信號的質量要高於ESM截獲。
2．收益風險權衡
飛機在作戰時，打開雷達探測目標，獲得的收益是掌握了對方飛機的信息，所面臨的風險則是有可能被對方截獲己方的輻射信號。己方輻射所面臨的風險有兩種類型。
第一種情況是我機可通過輻射獲得敵機的信息。在此狀態下，我機對所面臨的風險可以預計，則該類風險為可預計風險。如我機在雷達跟蹤狀態下，來自被跟蹤目標的截獲威脅所產生的風險就是一種可預計風險。在可預計風險狀態下，我方的風險與敵方的收益相平衡。處理可預計風險的對策是一種典型的零和對策，一方的得利等於另一方的損失。
第二種情況是我機不能通過輻射獲得敵機的信息，而敵機可截獲我方的輻射並加以利用，則我方所面臨的風險是不可預計風險。如我機在雷達跟蹤狀態下，來自被跟蹤目標以外或主瓣作用距離以外的目標的截獲威脅所產生的風險就是不可預計風險。在此狀態下，我方的收益為零，單向承受著風險威脅。
除可預計風險和不可預計風險兩種風險類型外，我機的射頻輻射風險還可按敵方利用截獲我機輻射信號可以實施的作戰動作，也就是按敵方獲得的收益的大小，劃分為高（定位）、中（跟蹤）、低（感知）三個級別。敵方的收益越大，我方的風險越高。
射頻隱身的目的就是要以最小的風險完成既定的作戰任務。因此，射頻管控的本質是在收益與風險之間進行權衡，以最小的風險完成既定的作戰任務。
從可預計風險和不可預計風險的屬性可看出，風險的類型取決於對戰場態勢信息的掌握程度。風險是由不確定性導致產生的，如果我們全面掌握戰場的態勢信息，則不存在風險，只存在危險。對戰場態勢信息的掌握程度越高，風險越小，反之，風險越大。因此，我們可以通過編隊或體系信息支援等方式，提高對戰場態勢信息的掌握程度，從而將不確定性的不可預計風險轉化為確定性的可預計風險，降低風險程度。
因此，對於不同類型的風險，需要採取不同的措施降低、規避、轉化風險。將不可預計風險轉化為可預計風險，將高級別風險轉化為低級別風險。
對於不可預計風險，一是採用低截獲（LPI）設計措施降低風險，二是提高對戰場態勢信息的掌握程度轉化風險，將威脅程度較高的不可預計風險轉化為威脅程度較低的可預計風險。
對可預計風險，主要採用管控措施降低或規避風險，面對不同的對手，採用不同的輻射管控措施，以最大程度地降低作戰風險。
3.具有階段特性
射頻輻射的特點是在進行每一步行動決策時，需要對敵我雙方的風險、收益進行綜合判斷、預測和權衡。包括以下過程：
第一步：基於我方的作戰任務、作戰目標、作戰階段，確定可選擇的行動方案；
第二步：評估可選擇的行動方案所帶來的預期收益；
第三步：基於敵方的數量、位置、狀態（能力）、意圖等，評估可選擇的行動方案可能帶來的風險；
第四步：權衡收益與風險，按一定準則形成符合風險控制準則的行動決策。
在這四個步驟中，第一、二個步驟是基於自身的，是完全可控環節；第三個步驟與敵方信息有關，需要考慮信息的不確定性影響；第四個步驟的核心是射頻隱身策略，射頻隱身策略與作戰的階段密切相關。
因此，對於不同作戰階段，具有不同的射頻隱身策略，射頻設備的使用應與相應的作戰階段相匹配，不同的作戰階段應採用不同的射頻隱身策略。
四、結語
雷達、紅外、射頻隱身是隱身飛機主要的隱身特性，此外隱身飛機還有聲隱身、可見光隱身等隱身特性，但這些隱身特性對隱身飛機的綜合隱身性能影響較小。
表中描述了雷達、紅外和射頻三個隱身性能之間內在關係。
隱身性能 |
衡量指標 |
敵方探測模式 |
影響因素排序 |
性能屬性 |
雷達隱身 |
RCS |
主動探測 （LO） |
飛機結構 |
固有特性，越小越好 需求/可能權衡 |
紅外隱身 |
輻射強度 |
被動探測（LPI） |
飛機結構 飛行狀態 |
固有特性，越小越好 需求/可能權衡 |
射頻隱身 |
輻射的強度、空間、時間、頻率、波形等特性 |
被動探測（LPI） |
射頻設備參數 作戰任務 作戰對象 |
固有特性，提供管控資源 可控特性，面向任務管控 風險/收益權衡 |
備註 |
無法用LPI定量衡量射頻隱身性能 |
射頻隱身性能與相互距離和任務狀態密切相關，在不同階段，其影響重要度不同 |
射頻隱身影響因素需要依據作戰任務分析對設計指標和管控準則同時提出需求 |
固有特性，一旦設計定型後就基本確定，研究側重於怎麼降低，降到什麼程度。 可控特性，在設計資源保證的條件下，研究側重於怎麼管控，管控到什麼程度。 |
隱身飛機的隱身是一個綜合平衡、協調發展問題。依據隱身飛機的特點，在雷達、紅外和射頻三個隱身性能中，雷達隱身具有優先順序；依據平衡可觀測原則，各種隱身技術之間應平衡發展，各種隱身應有大致相近的可觀測距離，雷達、紅外和射頻隱身性能應匹配，不應存在「短板」；基於風險/收益權衡原則，飛機的射頻隱身性能不但要與雷達、紅外隱身性能相匹配，還要與飛機的綜合探測和綜合攻擊能力相協調，同時還必須與敵方的探測和攻擊能力相平衡。
雷達隱身和紅外隱身基本上是一個較為單純的防禦性問題，研究的基點是盡量降低敵方探測的距離，而射頻隱身則要複雜得多。射頻隱身是一個防禦與攻擊交織的問題，各種射頻設備在非工作狀態下的射頻隱身問題實質是一個RCS問題，而工作狀態下的射頻隱身問題則與作戰任務、作戰過程、作戰狀態以及作戰對手的特性密切相關。
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