水面作戰(zhàn)艦艇關(guān)鍵能力之——藏：隱身蔽體的偽裝

武為

保存自己是戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的永恒法則。在時(shí)空界限漸趨模糊的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隱藏自己是有效遂行作戰(zhàn)任務(wù)的基本前提。藏，就是通過(guò)將自身信號(hào)特征融合于環(huán)境背景中，降低可辨識(shí)度，以最大限度地減小被敵方發(fā)現(xiàn)的概率。在電子探測(cè)設(shè)備性能越來(lái)越好的今天，體型越來(lái)越大的水面艦艇暴露的風(fēng)險(xiǎn)在急劇上升，“不露臉、弱感受、動(dòng)靜小”成為了水面艦艇設(shè)計(jì)建造的基本標(biāo)準(zhǔn)。

不露臉

如今對(duì)水面艦艇的監(jiān)測(cè)早已越過(guò)了目視的階段，機(jī)載對(duì)海警戒雷達(dá)數(shù)百千米的探測(cè)距離讓水面艦艇無(wú)所遁形，如何躲避雷達(dá)的監(jiān)測(cè)成為了水面艦艇隱身的首要問(wèn)題。“不露臉”就是通過(guò)優(yōu)化外形設(shè)計(jì)、采用新材料新技術(shù)，有效縮短對(duì)方雷達(dá)對(duì)自身的探測(cè)距離，或者使對(duì)方無(wú)法通過(guò)雷達(dá)正確識(shí)別自己，從而達(dá)成進(jìn)攻的突然性或防御的有效性。

雷達(dá)反射面積我們知道，雷達(dá)探測(cè)的原理是通過(guò)電磁波在物體表面反射產(chǎn)生的回波成像進(jìn)行判別。那么，如何對(duì)成像情況進(jìn)行判別呢？這就涉及到雷達(dá)反射面積（Radar Cross-Section，簡(jiǎn)稱RCS）這個(gè)概念。

RCS是度量目標(biāo)在雷達(dá)波照射下所產(chǎn)生回波強(qiáng)度的一種物理量，它是目標(biāo)的假想等效面積，度量單位是平方米，一般用符號(hào)σ表示。RCS越大，在相同距離上雷達(dá)接收天線截獲的目標(biāo)回波功率就越大，被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的可能性就越大。因此，減小RCS值對(duì)水面艦艇在雷達(dá)上隱身具有十分重要的意義。

從影響RCS值的因素上看，大致可以分為內(nèi)外因兩類。一是內(nèi)因，與目標(biāo)的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料有關(guān)，其中最為重要的是目標(biāo)形狀。例如，蜜蜂的體積雖小于麻雀，但其RCS卻比麻雀大16倍。二是外因，與入射電磁波的角度等因素有關(guān)。某一物體的RCS并非一個(gè)固定的單值，對(duì)于每個(gè)視角、不同的雷達(dá)頻率等都對(duì)應(yīng)不同的RCS。例如F-16戰(zhàn)斗機(jī)在某一波段的RCS值，正前方為4平方米，側(cè)向則大于100平方米。那么，降低水面艦艇的RCS值就要從上述兩個(gè)方面入手。

改變水面艦艇外形設(shè)計(jì)。這種方法的目的是使艦艇盡可能少的反射電磁波。從雷達(dá)實(shí)際接收的目標(biāo)回波來(lái)看，影響RCS值散射源的基本類型主要包括鏡面反射、邊緣繞射、尖角繞射、爬行波繞射、行波繞射和非細(xì)長(zhǎng)體因電磁突變引起的繞射。對(duì)于一般水面艦艇而言，它的散射場(chǎng)包括反射和繞射場(chǎng)，而其中尤以由光滑表面產(chǎn)生的鏡面反射和由目標(biāo)邊緣及過(guò)渡處產(chǎn)生的邊緣、尖角繞射起主要作用。那么，要達(dá)到對(duì)雷達(dá)隱身的效果，就要采取多種措施，使鏡面反射和邊緣、尖角繞射基本消失。在水面艦艇的隱身設(shè)計(jì)上，一般采取改變艦體設(shè)計(jì)和上層建筑形狀的方式來(lái)降低RCS值，例如對(duì)舷側(cè)采用傾斜設(shè)計(jì)，避免與水面相互垂直，使照射面進(jìn)行異向反射，以減小回波的反射能量；上層建筑四周及相鄰連接處避免直角，盡量采用圓弧過(guò)渡，防止產(chǎn)生尖角繞射，外露面積盡量減小等。目前在隱身上最為激進(jìn)的設(shè)計(jì)是美國(guó)海軍“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦。該艦采用艦體內(nèi)傾和一體式上層建筑設(shè)計(jì)，在雷達(dá)上顯示的目標(biāo)大小僅相當(dāng)于一艘小漁船，隱蔽性極強(qiáng)。

壓縮電磁波入射角度。這種方法的目的是最大程度減小主要迎戰(zhàn)方向的RCS值。上面提到，同一物體在不同角度的RCS值千差萬(wàn)別，從設(shè)計(jì)難度和成本上講，要全方位降低RCS值是不切實(shí)際的，因此，水面艦艇在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，往往會(huì)采用犧牲某些角度（如兩舷側(cè)，因?yàn)楝F(xiàn)代艦載武器已能夠?qū)崿F(xiàn)自主全方位打擊，不再需要通過(guò)艦艇的機(jī)動(dòng)來(lái)改變射擊角度）的RCS值，而在其它角度最大限度地進(jìn)行RCS縮減。這樣既有利于總體設(shè)計(jì)，也便于隱身技術(shù)的實(shí)施。以此原則設(shè)計(jì)的水面艦艇只是在某些主散射方向上存在較大的RCS值，因此使敵難于探測(cè)、跟蹤。

采用雷達(dá)吸波材料（涂料）。采用雷達(dá)吸波材料和涂料是減少水面艦艇雷達(dá)反射面積最簡(jiǎn)單的措施，但要實(shí)現(xiàn)徹底隱身技術(shù)難度較大，經(jīng)濟(jì)性較差。目前來(lái)看，世界各國(guó)都以外形改變?yōu)橹?、材料改變?yōu)檩o的隱身設(shè)計(jì)原則，只有在外形隱身難以實(shí)施或需要加強(qiáng)隱身效果時(shí)，才采用涂覆吸波材料的方法。

雷達(dá)波段雷達(dá)波段指雷達(dá)發(fā)射電磁波的頻率范圍。不同作戰(zhàn)功能的雷達(dá)工作在不同波段，根據(jù)雷達(dá)接收天線截獲功率計(jì)算公式，在相同距離和角度的情況下，照射在同一物體的入射波波長(zhǎng)關(guān)系到雷達(dá)接收天線截獲功率的大小。因此，不同波段的雷達(dá)，對(duì)隱身目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)能力也不相同，要實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)的隱身，必須要搞清楚各個(gè)雷達(dá)波段的特點(diǎn)。

雷達(dá)波段由低到高可分為：高頻（HF）、甚高頻（VHF）、特高頻（UHF）、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段和Ka波段。頻率越高，波長(zhǎng)越短。非相控陣單雷達(dá)條件下，高頻波段定位更準(zhǔn)確，但作用距離短；低頻波段定位相對(duì)模糊，但作用距離遠(yuǎn)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)距離大。以目前的技術(shù)水平來(lái)看，還無(wú)法做到某一裝備實(shí)現(xiàn)“全頻譜隱身”，一般而言，都是根據(jù)該型裝備需要承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)來(lái)設(shè)計(jì)針對(duì)某一波段的雷達(dá)隱身性能。例如，某型戰(zhàn)機(jī)需要執(zhí)行縱深突防任務(wù)，將面對(duì)敵方多種防空系統(tǒng)的聯(lián)合，那么它就要設(shè)計(jì)成“寬頻譜隱身”；如果某型戰(zhàn)機(jī)要執(zhí)行淺近縱深突防任務(wù)或者面對(duì)分散的野戰(zhàn)防空系統(tǒng)，那么它只需要針對(duì)對(duì)方的火控和跟蹤雷達(dá)實(shí)現(xiàn)“窄頻譜隱身”即可。與戰(zhàn)機(jī)不同，水面艦艇不存在縱深突防的任務(wù)要求，而且艦載武器的遠(yuǎn)程化也使得水面艦艇不必抵近敵方海岸進(jìn)行攻擊，因此，水面艦艇的隱身設(shè)計(jì)一般都是針對(duì)中距對(duì)海警戒雷達(dá)和火控雷達(dá)等中短波雷達(dá)，也就是厘米波雷達(dá)，其中大多數(shù)工作在S和X波段。

由于水面艦艇一般只對(duì)中短波雷達(dá)隱身，因此通過(guò)長(zhǎng)波（主要是米波）或超短波雷達(dá)（主要是毫米波）對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)視就成為了破除隱身的重要手段，同時(shí)也是隱身設(shè)計(jì)中面臨的新難題。

一方面，電磁波照射在與自身波長(zhǎng)相近尺寸的目標(biāo)上會(huì)產(chǎn)生諧振效應(yīng)，盡管此時(shí)沒(méi)有直接的鏡面反射，但也會(huì)造成強(qiáng)烈的信號(hào)特征。例如，目前廣泛采用的陸基對(duì)海警戒雷達(dá)多是工作在米波級(jí)，當(dāng)這類電磁波射到與自身波長(zhǎng)可比擬的目標(biāo)部位上后，會(huì)在反射波與爬行波之間產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，使目標(biāo)的反射信號(hào)增強(qiáng)。而在波長(zhǎng)很短（毫米波）的雷達(dá)照射下，則從雷達(dá)視角觀察的水面艦艇的不平滑部位將顯著增多，從而導(dǎo)致RCS值增大。

另一方面，大多數(shù)雷達(dá)吸波材料或涂層都含有“活性成分”，經(jīng)雷達(dá)波照射后其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生電子重新排列，分子振蕩的慣性會(huì)吸收一部分入射能量。但是，入射波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，分子振蕩越慢而吸波效果越不明顯，使得吸收的入射波能量變少，在“此消彼長(zhǎng)”下增強(qiáng)反射波強(qiáng)度。

有鑒于此，近年來(lái)，一些國(guó)家開始重新重視研制早已邊緣化的長(zhǎng)波雷達(dá)。目前發(fā)展很快的長(zhǎng)波雷達(dá)是超地平線雷達(dá)（OTH），其工作波長(zhǎng)達(dá)10～60米（頻率為5～28MHz），處于主流雷達(dá)的工作波段范圍之外。這種雷達(dá)主要靠諧振效應(yīng)探測(cè)隱身目標(biāo)，而且?guī)缀醪皇墁F(xiàn)有雷達(dá)吸波材料的影響。另外，毫米波雷達(dá)的實(shí)用化也開始加速，目前已有可供特定條件下使用的量產(chǎn)裝備。

不過(guò)，長(zhǎng)波雷達(dá)和超短波雷達(dá)也存在自身的弱點(diǎn)和技術(shù)難題。例如，盡管長(zhǎng)波雷達(dá)能較早發(fā)現(xiàn)隱身目標(biāo)，但較差的精確性決定了其還無(wú)法引導(dǎo)火力進(jìn)行精確打擊，而火控雷達(dá)又無(wú)法捕捉到隱身戰(zhàn)艦，這就造成了“看得見打不到”的尷尬局面。對(duì)此，俄羅斯軍工專家正在思考努力提高其VHF波段雷達(dá)的探測(cè)精度，使其能引導(dǎo)防空導(dǎo)彈和戰(zhàn)斗機(jī)飛到距離隱身戰(zhàn)艦足夠近的距離上，以便導(dǎo)彈或飛機(jī)上裝載的X/Ku波段雷達(dá)能直接捕捉隱身戰(zhàn)艦。而對(duì)于毫米波雷達(dá)來(lái)說(shuō)，其較高的頻率決定了傳播損耗過(guò)大，探測(cè)距離受到嚴(yán)重限制，而且極易受到外界信號(hào)干擾。美國(guó)空軍曾在1990年有關(guān)反隱身對(duì)抗的總結(jié)報(bào)告中稱，甚高頻（VHF）雷達(dá)（頻率160～180MHz、波長(zhǎng)1.65～1.90米）在探測(cè)低飛目標(biāo)或?qū)Ω度斯じ蓴_時(shí)存在嚴(yán)重問(wèn)題；OTH雷達(dá)提供的跟蹤和定位數(shù)據(jù)不夠精確；毫米波雷達(dá)（頻率約為94GHz）的探測(cè)概率不高。

弱感受

自上世紀(jì)七十年代紅外探測(cè)器的工作頻段擴(kuò)展到中遠(yuǎn)紅外區(qū)以來(lái)，紅外探測(cè)技術(shù)日趨成熟，已成為僅次于雷達(dá)的中遠(yuǎn)程探測(cè)、制導(dǎo)手段。由于海上背景環(huán)境相對(duì)較冷且一致性好，動(dòng)力設(shè)施、電子設(shè)備等熱源不斷增強(qiáng)增多的水面艦艇變得格外“刺眼”。在現(xiàn)代海戰(zhàn)中，各種水面艦艇的熱輻射很容易被對(duì)方的紅外探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，也容易遭到紅外尋的導(dǎo)彈的攻擊，在紅外波段的世界里隱藏身形成為了一個(gè)持之以恒的設(shè)計(jì)要素。以當(dāng)前水面艦艇的總體狀態(tài)來(lái)看，有兩個(gè)易暴露的熱源：一是面積小，但溫度高的部分，紅外特征非常明顯，主要集中在3～ 5μm中紅外波段；二是溫度不高，但面積較大，在環(huán)境背景中體現(xiàn)得較為明顯的部分，主要集中在8～14μm遠(yuǎn)紅外波段。要實(shí)現(xiàn)紅外隱身，必須首先解決這兩個(gè)方面的紅外輻射問(wèn)題。

高溫孔口高溫孔口指散發(fā)高熱量的孔壁和排氣口，水面艦艇的高溫孔口包括煙囪出口、排氣煙羽等。對(duì)于水面艦艇來(lái)說(shuō)，主機(jī)、電站輔機(jī)的排出廢氣溫度一般為350～650℃，處于3～ 5μm中紅外波段。這一波段的紅外輻射特征主要是與背景的強(qiáng)烈輻射亮度差，這種亮度差體現(xiàn)在紅外輻射熱像圖中就是許多亮度極高的點(diǎn)。由于自身溫度極高，因此這種輻射特征幾乎不受陽(yáng)光、環(huán)境溫度和氣候條件的影響，是點(diǎn)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈捕捉和攻擊的極佳目標(biāo)。而針對(duì)這一波段的隱身任務(wù)，就是要想辦法消除這些“亮點(diǎn)”。因?yàn)榧t外探測(cè)器對(duì)目標(biāo)的探測(cè)距離與目標(biāo)紅外輻射強(qiáng)度的平方根值成正比。而根據(jù)玻爾茲曼定律，目標(biāo)的熱輻射強(qiáng)度又與溫度的四次方成正比，如果目標(biāo)的溫度降低，則探測(cè)器的作用距離將下降68%，效果明顯。

盡管高溫孔口的可見金屬面積只占全艦總面積的1%～2%左右，但由于其溫度高、所處位置高，因此是水面艦艇最強(qiáng)的紅外輻射源。研究表明，在3～ 5μm中紅外波段，排煙管和煙羽的輻射強(qiáng)度占總輻射源的99%以上，成為艦艇3～5μm中紅外波段的最主要目標(biāo)源。因此，紅外隱身技術(shù)研究大都是從高溫孔口開始。

對(duì)于采用舷側(cè)排氣的中小型艦艇來(lái)說(shuō)，由于空間狹小和動(dòng)力機(jī)械設(shè)備布置過(guò)于緊湊，主要采用在排煙管內(nèi)進(jìn)行噴水降溫的紅外抑制措施。從目前的技術(shù)水平來(lái)看，中小型艦艇上采用的噴水降溫技術(shù)可以將主機(jī)產(chǎn)生的500℃左右的高溫廢氣降低到約60℃左右，盡管比周圍環(huán)境溫度仍然要高，但由于面積小，已經(jīng)能夠較好的融入背景中，從而實(shí)現(xiàn)紅外波段的“點(diǎn)隱身”。

對(duì)于采用煙囪排氣方式的大型艦艇來(lái)說(shuō)，管內(nèi)噴水的降溫方式就不太可取，因?yàn)檫@樣極易造成煙囪后部的雷達(dá)、通信等天線設(shè)備出現(xiàn)腐蝕。例如，美國(guó)海軍雖然在大型艦艇上進(jìn)行了噴水降溫試驗(yàn)并取得了良好的紅外抑制效果，但終因腐蝕問(wèn)題難以解決而最終放棄。因此，大型艦艇普遍主要采用在排煙管末端加裝紅外抑制器的方式。從技術(shù)發(fā)展歷程來(lái)看，這一方式經(jīng)歷了三代：第一代是采用單噴管引射冷空氣的方式進(jìn)行主機(jī)紅外抑制，降溫幅度在50%左右，雖然效果一般，但成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，目前仍有國(guó)家在使用。第二代是在前一代基礎(chǔ)上增加了噴管數(shù)量，提高了引射效率，降溫幅度在80%左右。這種方式對(duì)主機(jī)功率會(huì)產(chǎn)生一定影響，并且由于尺寸過(guò)大，會(huì)降低艦體對(duì)雷達(dá)的隱身效果。第三代對(duì)第二代進(jìn)行了小型化改進(jìn)，不僅能夠與艦身融為一體，而且解決了阻礙主機(jī)功率的弊端，典型代表是加拿大海軍使用的“得勒斯球”紅外抑制裝置。

艦體表面發(fā)射率除3～5μm波段的高溫點(diǎn)紅外輻射外，水面艦艇還有一類較為明顯的紅外輻射是面紅外輻射。由于艦體表面大面積部位的溫度高于環(huán)境溫度，從而會(huì)產(chǎn)生明顯的紅外輻射特征，這類紅外輻射處于8～14μm波段。與3～5μm波段輻射源于自身發(fā)熱不同，8～14μm波段的紅外輻射源于艦艇表面對(duì)外部環(huán)境輻射的吸收和反射，比如太陽(yáng)、天空、海面、大氣等。由于高溫孔口的紅外輻射在降溫后會(huì)轉(zhuǎn)換為8～14μm波段的紅外輻射（兩者之間轉(zhuǎn)換的臨界溫度大約在160℃），因此后者所產(chǎn)生的紅外輻射在艦體總紅外輻射強(qiáng)度中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，是水面艦艇的主要輻射源?/p>

從熱成像圖上看，8～14μm與3～5μm波段的紅外輻射呈現(xiàn)完全不同的特征，后者只是一些亮點(diǎn)，而前者由于面積大，其熱圖像基本能夠清晰顯示出包括艦體、甲板和上層建筑等體現(xiàn)艦艇輪廓的部位，危害極大，因?yàn)樵谶@種情況下敵方甚至可以有選擇性的攻擊艦艇的要害部位?，F(xiàn)在反艦導(dǎo)彈的紅外成像導(dǎo)引頭多工作在8～14μm波段，研究抑制在這一波段的紅外輻射具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。那么，如何有效實(shí)現(xiàn)如此大面積的紅外隱身，首先需要搞清楚發(fā)射率的概念。

發(fā)射率指物體的輻射能力與相同溫度下黑體的輻射能力之比（熱輻射投射到物體上會(huì)產(chǎn)生吸收、反射和透射現(xiàn)象，能全部吸收輻射能的物體稱為“黑體”）。水面艦艇輻射紅外能量不僅取決于表面溫度，還決定于自身的表面發(fā)射率。溫度相同的物體，由于表面發(fā)射率不同，在紅外探測(cè)器上會(huì)顯示出不同的紅外圖像。物體的發(fā)射率與其表面狀態(tài)（包括物體表面溫度、表面粗糙度以及表面氧化層、表面雜質(zhì)或涂層的存在）有關(guān)。因此，目前解決8～14μm波段紅外隱身問(wèn)題的方法主要采用兩種方式：一是降低表面溫度；二是采用紅外隱身材料（或涂料）。

降低表面溫度主要通過(guò)對(duì)全艦噴淋海水實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)艦艇熱成像圖形的人為破壞，使敵方無(wú)法找到準(zhǔn)確的攻擊目標(biāo)，目前的技術(shù)水平能夠?qū)崿F(xiàn)在10分鐘左右就將艦體表面溫度降到與周圍環(huán)境溫度相仿的狀態(tài)。而采用紅外隱身材料（或涂料）是“治本”的方法。但由于海戰(zhàn)環(huán)境下對(duì)材料（或涂料）的要求較高，例如不僅要求較低的發(fā)射率和控溫能力，而且還要具有較低的太陽(yáng)能吸收能力，并能夠與雷達(dá)隱身的要求兼容，因此雖然許多國(guó)家在此領(lǐng)域已經(jīng)研究了數(shù)十年，但一直進(jìn)展不大，有些能夠?qū)崿F(xiàn)很好的紅外隱身，但在白天的環(huán)境中反而會(huì)更加凸顯艦艇的特征。

動(dòng)靜小

如果說(shuō)雷達(dá)隱身和紅外隱身都是為了應(yīng)對(duì)水面以上的“魔眼”，那么，聲磁隱身則是為了應(yīng)對(duì)水面以下的暗箭。事實(shí)上，潛艇和魚水雷已經(jīng)成為水面艦艇的最大威脅來(lái)源。其中，以捕捉噪聲為代表的聲吶和以捕捉磁場(chǎng)為代表的磁感應(yīng)器最為突出。因?yàn)槁暣艌?chǎng)是任何水面艦艇都不可能徹底消除的物理特性，因此，如何最大程度的降低噪聲和磁場(chǎng)就成為了聲隱身的核心目標(biāo)。

噪聲臨界頻率水面艦艇的輻射噪聲源主要有三類：一是機(jī)械噪聲，由發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器和各類設(shè)備振動(dòng)產(chǎn)生；二是螺旋槳噪聲，由螺旋槳葉片轉(zhuǎn)動(dòng)和空化現(xiàn)象產(chǎn)生；三是水動(dòng)力噪聲，由水流輻射以及空腔和附件共振產(chǎn)生。其中，前兩者貢獻(xiàn)了約90%以上的輻射噪聲，是水面艦艇被聲吶發(fā)現(xiàn)的“罪魁禍?zhǔn)住?。?shí)驗(yàn)證明，當(dāng)水面艦艇輻射噪聲降低6dB（分貝）時(shí)，可使對(duì)方被動(dòng)聲吶作用距離減少50%；當(dāng)水面艦艇聲反射強(qiáng)度降低10dB時(shí)，可使對(duì)方主動(dòng)聲吶作用距離減少70%，同時(shí)可將本艦聲吶作用距離提升100%。因此，降低噪聲可大幅提升艦艇的隱身能力。

不過(guò)，水面艦艇的輻射噪聲源頭多變、頻譜復(fù)雜，有效控制各類噪聲的難度比較大，需要搞清楚噪聲譜型和頻率，然后有針對(duì)性的采取降噪措施。水面艦艇的輻射噪聲譜型分為線譜和連續(xù)譜兩類，前者是由頻率離散的成分組成的譜，主要是機(jī)械噪聲；后者指由頻率在一定范圍內(nèi)是連續(xù)成分組成的譜。一般來(lái)說(shuō)，水面艦艇的總輻射噪聲是由強(qiáng)線譜和弱連續(xù)譜疊加而成，但與航行狀態(tài)和設(shè)備工作狀態(tài)密切相關(guān)，處于時(shí)刻變化之中。而這種變化主要表現(xiàn)為譜峰向不同頻段位移。通常水面艦艇的噪聲頻率為1～100Hz聲譜的主要成分是機(jī)械噪聲的線譜，位于100～1 000Hz頻率聲譜的主要成分則是螺旋槳空化的連續(xù)譜。對(duì)于水面艦艇來(lái)說(shuō)，這種變化取決于航速，高航速時(shí)，主要為低頻線譜；低航速時(shí)，則為高頻連續(xù)譜。

艦體表面發(fā)射率除3～5μm波段的高溫點(diǎn)紅外輻射外，水面艦艇還有一類較為明顯的紅外輻射是面紅外輻射。由于艦體表面大面積部位的溫度高于環(huán)境溫度，從而會(huì)產(chǎn)生明顯的紅外輻射特征，這類紅外輻射處于8～14μm波段。與3～5μm波段輻射源于自身發(fā)熱不同，8～14μm波段的紅外輻射源于艦艇表面對(duì)外部環(huán)境輻射的吸收和反射，比如太陽(yáng)、天空、海面、大氣等。由于高溫孔口的紅外輻射在降溫后會(huì)轉(zhuǎn)換為8～14μm波段的紅外輻射（兩者之間轉(zhuǎn)換的臨界溫度大約在160℃），因此后者所產(chǎn)生的紅外輻射在艦體總紅外輻射強(qiáng)度中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，是水面艦艇的主要輻射源?/p>

從熱成像圖上看，8～14μm與3～5μm波段的紅外輻射呈現(xiàn)完全不同的特征，后者只是一些亮點(diǎn)，而前者由于面積大，其熱圖像基本能夠清晰顯示出包括艦體、甲板和上層建筑等體現(xiàn)艦艇輪廓的部位，危害極大，因?yàn)樵谶@種情況下敵方甚至可以有選擇性的攻擊艦艇的要害部位?，F(xiàn)在反艦導(dǎo)彈的紅外成像導(dǎo)引頭多工作在8～14μm波段，研究抑制在這一波段的紅外輻射具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。那么，如何有效實(shí)現(xiàn)如此大面積的紅外隱身，首先需要搞清楚發(fā)射率的概念。

發(fā)射率指物體的輻射能力與相同溫度下黑體的輻射能力之比（熱輻射投射到物體上會(huì)產(chǎn)生吸收、反射和透射現(xiàn)象，能全部吸收輻射能的物體稱為“黑體”）。水面艦艇輻射紅外能量不僅取決于表面溫度，還決定于自身的表面發(fā)射率。溫度相同的物體，由于表面發(fā)射率不同，在紅外探測(cè)器上會(huì)顯示出不同的紅外圖像。物體的發(fā)射率與其表面狀態(tài)（包括物體表面溫度、表面粗糙度以及表面氧化層、表面雜質(zhì)或涂層的存在）有關(guān)。因此，目前解決8～14μm波段紅外隱身問(wèn)題的方法主要采用兩種方式：一是降低表面溫度；二是采用紅外隱身材料（或涂料）。

降低表面溫度主要通過(guò)對(duì)全艦噴淋海水實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)艦艇熱成像圖形的人為破壞，使敵方無(wú)法找到準(zhǔn)確的攻擊目標(biāo)，目前的技術(shù)水平能夠?qū)崿F(xiàn)在10分鐘左右就將艦體表面溫度降到與周圍環(huán)境溫度相仿的狀態(tài)。而采用紅外隱身材料（或涂料）是“治本”的方法。但由于海戰(zhàn)環(huán)境下對(duì)材料（或涂料）的要求較高，例如不僅要求較低的發(fā)射率和控溫能力，而且還要具有較低的太陽(yáng)能吸收能力，并能夠與雷達(dá)隱身的要求兼容，因此雖然許多國(guó)家在此領(lǐng)域已經(jīng)研究了數(shù)十年，但一直進(jìn)展不大，有些能夠?qū)崿F(xiàn)很好的紅外隱身，但在白天的環(huán)境中反而會(huì)更加凸顯艦艇的特征。

動(dòng)靜小

如果說(shuō)雷達(dá)隱身和紅外隱身都是為了應(yīng)對(duì)水面以上的“魔眼”，那么，聲磁隱身則是為了應(yīng)對(duì)水面以下的暗箭。事實(shí)上，潛艇和魚水雷已經(jīng)成為水面艦艇的最大威脅來(lái)源。其中，以捕捉噪聲為代表的聲吶和以捕捉磁場(chǎng)為代表的磁感應(yīng)器最為突出。因?yàn)槁暣艌?chǎng)是任何水面艦艇都不可能徹底消除的物理特性，因此，如何最大程度的降低噪聲和磁場(chǎng)就成為了聲隱身的核心目標(biāo)。

噪聲臨界頻率水面艦艇的輻射噪聲源主要有三類：一是機(jī)械噪聲，由發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器和各類設(shè)備振動(dòng)產(chǎn)生；二是螺旋槳噪聲，由螺旋槳葉片轉(zhuǎn)動(dòng)和空化現(xiàn)象產(chǎn)生；三是水動(dòng)力噪聲，由水流輻射以及空腔和附件共振產(chǎn)生。其中，前兩者貢獻(xiàn)了約90%以上的輻射噪聲，是水面艦艇被聲吶發(fā)現(xiàn)的“罪魁禍?zhǔn)住?。?shí)驗(yàn)證明，當(dāng)水面艦艇輻射噪聲降低6dB（分貝）時(shí)，可使對(duì)方被動(dòng)聲吶作用距離減少50%；當(dāng)水面艦艇聲反射強(qiáng)度降低10dB時(shí)，可使對(duì)方主動(dòng)聲吶作用距離減少70%，同時(shí)可將本艦聲吶作用距離提升100%。因此，降低噪聲可大幅提升艦艇的隱身能力。

不過(guò)，水面艦艇的輻射噪聲源頭多變、頻譜復(fù)雜，有效控制各類噪聲的難度比較大，需要搞清楚噪聲譜型和頻率，然后有針對(duì)性的采取降噪措施。水面艦艇的輻射噪聲譜型分為線譜和連續(xù)譜兩類，前者是由頻率離散的成分組成的譜，主要是機(jī)械噪聲；后者指由頻率在一定范圍內(nèi)是連續(xù)成分組成的譜。一般來(lái)說(shuō)，水面艦艇的總輻射噪聲是由強(qiáng)線譜和弱連續(xù)譜疊加而成，但與航行狀態(tài)和設(shè)備工作狀態(tài)密切相關(guān)，處于時(shí)刻變化之中。而這種變化主要表現(xiàn)為譜峰向不同頻段位移。通常水面艦艇的噪聲頻率為1～100Hz聲譜的主要成分是機(jī)械噪聲的線譜，位于100～1 000Hz頻率聲譜的主要成分則是螺旋槳空化的連續(xù)譜。對(duì)于水面艦艇來(lái)說(shuō)，這種變化取決于航速，高航速時(shí)，主要為低頻線譜；低航速時(shí)，則為高頻連續(xù)譜。