“魔法”層和RAM的未來
B-2和F-22應(yīng)用的隱身材料降低了飛機的RCS，但這些材料的耐久性不盡如人意，需要頻繁更換，維護(hù)工作量很大，導(dǎo)致保障成本很高，占用的維修時間也很多，因而限制了飛機的可用性。RAM的填充材料是從幾微米到幾十微米直徑不等的球形微粒，這些微粒聚集在一起，雖然可以提高吸波效果，卻影響了耐用性，而且黏合到飛機上的難度不小。
因此，從F-35項目一開始，洛克希德·馬丁公司（洛馬）就將隱身設(shè)計工作的目標(biāo)定為：飛機達(dá)到預(yù)期的隱身水平，同時減少隱身的維護(hù)需求。以此為指導(dǎo)，F(xiàn)-35繼續(xù)使用多種RAM技術(shù)，包括采用S形進(jìn)氣道、RAM襯里、邊緣處理和處理縫隙的“畫框”技術(shù)。從洛馬的早期報告還可看出，F(xiàn)-35大大減少了外蒙皮的塊數(shù)，此外，采用激光測量技術(shù)，使得結(jié)構(gòu)裝配精度非常高，報告稱“99%的維護(hù)工作不再需要修復(fù)隱身表面”。F-35的目標(biāo)很可能是大幅減少當(dāng)前頻繁進(jìn)行的縫隙彌合工序。
研發(fā)期間，項目負(fù)責(zé)人曾透露F-35可能比F-22隱身性能更好。但是，由于F-35的外形不如F-22規(guī)整，這一結(jié)論難以令人信服。為進(jìn)一步宣傳F-35，官方拋出一個所謂的秘密，宣稱使用了某種材料：“導(dǎo)電層即是魔法所在”。2010年5月，負(fù)責(zé)F-35項目的執(zhí)行副總裁的Tom Burbage披露，F(xiàn)-35采用了一項“纖維氈”技術(shù)，并將該技術(shù)描述成是“F-35項目最大的技術(shù)突破”。
纖維氈可以取代許多RAM貼花，通過與復(fù)合材料蒙皮結(jié)合，提高了耐久性。F-35項目負(fù)責(zé)人進(jìn)一步說明了這種材料的特性是“全向編織”，即能保證電磁特性不隨角度而改變。熔入蒙皮后，這層材料能根據(jù)需要改變厚度，但洛馬公司以保密為借口拒絕提供更多細(xì)節(jié)。雖然沒有更多證據(jù)，但可以明確的是，“纖維氈”一詞意味著這種材料用的是纖維而不是顆粒，纖維能使表面更強韌；而“導(dǎo)電性”這個詞指的應(yīng)該是碳基RAM。
就在F-35負(fù)責(zé)人放出消息一個月后，洛馬就申請了一項專利，專利中宣稱首次采用新方法生產(chǎn)了耐用的RAM口蓋。專利對方法做了具體介紹：可在玻璃、碳等纖維、陶瓷或金屬上生長出碳納米管（CNT），并可控制其長度、密度、管壁層數(shù)、可連接性甚至方向，而且控制精度達(dá)到前所未有的水平。注入了CNT的纖維能吸收和反射雷達(dá)波，各個CNT之間可連接，能為感應(yīng)電流提供流動通道。
更為重要的是，CNT能浸入鐵或鐵氧體納米顆粒中。沿著纖維長度方向，CNT密度可以不同，且同質(zhì)纖維能鋪層或混合。具體應(yīng)用包括：與空氣阻抗匹配的正面層、1/4波長厚度用于對消、非連續(xù)或連續(xù)CNT密度梯度，以及在不同厚度采用不同的CNT密度，可提高寬頻吸波能力。纖維能置于材料中的“任意方向”，適用的材料包括“織物、無紡纖維氈和纖維鋪層”。
專利稱，基于CNT纖維的復(fù)合材料能吸收0.1MHz～60GHz范圍內(nèi)的電磁波，這是商用吸收體此前未曾達(dá)到的范圍，并對L波段到K波段都有效果。專利沒有具體說明該材料的吸收能力，但稱這種材料制成的面板“在面對各雷達(dá)波段時幾乎可視為黑體”。有趣的是，這種材料制成的正面層具有可設(shè)計特性，可使連接在其上的計算機讀取到纖維中的感應(yīng)電流，這樣正面層就成為一臺雷達(dá)接收裝置。
雖然專利中提到了隱身飛機，但沒有特別提及F-35，而且未公布當(dāng)時該材料的制造成熟度。不過，專利公布時正是披露“纖維氈”的時間，這個巧合不容忽視。當(dāng)被問到基于CNT纖維的RAM是否在F-35上使用以及這項技術(shù)是否就是洛馬負(fù)責(zé)人曾提過的技術(shù)時，洛馬官方發(fā)言人表示，“對專利以外的內(nèi)容不予置評”。
即使CNT纖維不是F-35的“魔法”層，也代表了最新的RAM技術(shù)。不過，雖然這可能是RAM技術(shù)中最大的一項革新，但也不會是唯一的一項。工程師們一直在試驗新材料。尤其值得關(guān)注的是，一些采用了亞波長幾何結(jié)構(gòu)的超材料，被賦予了自然界不存在的新特性，其在隱身領(lǐng)域的熱度越來越高。總而言之，隱身技術(shù)在未來的前景，已經(jīng)離不開RAM的發(fā)展。
王亞林、李悅霖，編譯自AW&ST,2016-10-30，原載于《國際航空》2017年第3期
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