武器的隱身性能有雷達隱身、紅外隱身、視覺隱身、音響隱身等多個維度，對戰鬥機影響最大的還是雷達隱身。我們經常看到的術語RCS（等效雷達散射截面積）在電子學上的定義是：一個物體的 RCS 等效為同一電磁場內系統可測得相同散射能量的標準球體徑向橫截面積的大小，比如某物體 RCS 為 1m²，即等同於半徑是 0.564m 的金屬球（幾何橫截面積 1m²）所反射的 RCS 效果。第四代戰鬥機的RCS需要小於0.1平米才具有實戰意義。

低可探測性戰鬥機的概念最早是美國在70年代初提出的，為的是能穿透華約組織日漸嚴密的防空火力網。受到當時計算機運算能力和內存容量的限制，雷達反射面積數值解析被限定在二維平面內，以免三維物體帶來的龐大運算量令計算機無法負荷。因此1982年首飛的第一代隱身戰鬥機F-117是基於多面體反射原理設計的多面體鑽石多稜形機體，外觀猶如一座金字塔，完全不像架能飛的飛機。這樣的構型氣動效率實在是不佳，所以F-117實際上是一架完全沒有任何空戰能力的亞音速攻擊機，唯一的自衛武器就是超低的RCS值。

▌第一代隱身戰機F-117A

隱身戰機的第二代是1989年首飛的B-2轟炸機，作為戰略轟炸機，它不需要做大幅度的機動動作，也沒有超音速要求，因此B-2採用了最接近理想外形的飛翼設計，沒有突出的機身和垂尾，進氣口和尾噴口都位於上表面，發動機深埋在機體內部，所有凸起部位都採用圓滑的曲面過渡，整架飛機形如巨大的蝙蝠。

▌第二代隱身戰機B-2轟炸機

1997年首飛的F-22則是一款真正的隱身戰鬥機，由於電磁理論的突破和計算機技術的發展，到了90年代洛馬的飛機設計師已不再受計算能力限制，RCS分析實現了更符合氣動要求的連續曲面隱身設計，將隱身、速度和機動性完美地融為了一體。F-22所採用的凹凸曲面菱形機身，兼顧隱身和氣動邊條作用的機頭稜邊、菱形機翼和 V 形垂尾成為了四代戰鬥機隱身設計的標配。

▌第三代隱身戰機的代表F-22A戰鬥機

現代雷達隱身技術，最主要採用了下列6項措施，將威脅最大方向的RCS值降到最低。我們依次看看殲-20是如何運用這些技術的。

- 1. 平行原則 -

四代機表面所有邊緣都儘量與主翼面前後沿保持平行，將入射雷達波合併集中到有限的幾個方向，優化反射角度，偏離最大威脅方向。採用這樣的設計，即使在某些特定角度反射回波能被雷達接收到，也因為波瓣寬度很窄，飛機稍微改變飛行姿態反射回波就會消失，在雷達上只留下閃爍的點，而不能形成穩定的連續回波。無法避免的端面則進行削尖處理，減少直接鏡面反射量。

▌殲-20與F-22的波係數量對比（根據網上的俯視圖自己製作，不保證準確性，僅供參考）

由上圖可見，殲-20為12波系，即將入射雷達波集中反射到12個主要方向，F-22為8波系。主要的區別在於殲-20進氣口的內切前沿（9、10）和垂尾的前沿（11、12），與主翼前後沿不完全平行，偏角不大，而且長度較短。這兩個部位在上一篇氣動佈局時都提到過，殲-20的進氣口因為採用了DSI設計，本身的隱身性能就強過F-22的加萊特進氣道；殲-20的全動垂尾也因為尺寸更小，在氣動性能和隱身效果上要強於F-22的高大垂尾。因此在波系設計上稍微放寬一點，在氣動和隱身設計中找到更好的平衡點。除了這兩個小的局部，殲-20的波系控制水平和F-22是處於同一個層次上的。

相對應的，沒有采用隱身設計的三代戰鬥機，如蘇-27和F-15，波系可多達20幾個，在全方向上都有強烈的反射波峰出現。

▌F-15粗略數了一下就已經有19個波系

- 2. 傾斜設計，避免直角反射 -

常見物體對雷達波反射的強度，從高到低依次為：腔體>三面直角體（角反射器）>兩面直角體>矩形平面>圓柱體>球體。四代機採用稜型機頭，機身帶有曲面，側壁和垂尾都是傾斜的，就是為了把入射波反射到低威脅的次要方向，避免來自主要威脅方向的入射雷達波產生直角反射。

▌殲-20、F-22與F-15的正視圖對比

殲-20和F-22在這方面幾乎完全一樣，任意兩個平面之間都不構成直角。而對比三代機中最經典的F-15，高大的垂尾、進氣道兩側的機身和機翼幾乎是90度垂直的，構成巨大的直角反射器。

小結：殲-20在氣動佈局設計時很好地貫徹了平行原則和傾斜原則，將雷達回波範圍集中於非常有限的幾個角度之內，和F-22基本處於同一水平

- 3. S型進氣道遮擋 -

進氣道作為一個半封閉的腔體，不論是面積還是反射效果都是戰鬥機正面最大的雷達波反射源。而進氣道後部還有高速旋轉的發動機風扇，當雷達波能直接照射到風扇的情況下，就好比黑夜中兩個巨大的頻閃燈，在雷達屏幕上格外醒目。每種發動機風扇都有各自特定的反射頻率，雷達甚至可以因此分辨出發動機和載機的型號。

因此四代戰鬥機必須下大力氣處理進氣道的隱身問題，最常用的措施就是將原本直通到底、暢通無阻的進氣道扭曲拐彎，拉成S型，儘量使進氣口正面入射的雷達波無法直接照射到隱藏在彎曲部位後面的風扇上。雖然進氣效率難免收到一定影響，但是依靠新一代功率強大的發動機，這點損失和隱身性能上的巨大收益相比是非常值得的。客觀上，進氣道也必須扭曲作出避讓，以容納飛機底部的主彈艙和側面的側彈艙空間。

▌殲-20、F-22進氣道示意圖（個人推測），進氣口和發動機噴口不在一條直線上，在水平和垂直方向上都帶有明顯的彎曲

▌上圖為F-22進氣道正面外觀，在很短距離內就大幅度扭轉，完全遮蔽了後面的發動機風扇，下圖為F-22進氣道組件模型

殲-20至今沒有任何清晰的特寫鏡頭展示其進氣道內部的細節，但是有DSI鼓包的遮擋，進氣道內部的扭轉，加上超長的機身，累積吸波效果好，進氣道隱身性能比F-22只高不低。

再看下圖，左側是T-50的進氣道，發動機短艙本身就很短，也沒有任何彎曲，長焦鏡頭都直接能拍到發動機，只好採用F-18E/F那樣的雷達屏障勉強遮擋一下，隱身性能和殲-20/F-22差了一個檔次。F-18E/F是三代半，氣動佈局已定情況下的亡羊補牢，T-50作為全新設計的四代機依然如此，只能說老毛子對隱身設計太不上心，或者是心有餘而力不足。

▌左側是T-50進氣道，右側是F-18E進氣道，都採用了導流片結構的雷達屏障，進氣損失相當大。F-18E還帶有明顯的上彎，暴露部分比T-50還要少

進氣道採用S型設計，可不是隨意擰一下這麼簡單。進氣道任何形狀的改變都會對各種攻角、速度下發動機的工況產生很大的影響，需要進行大量的空氣動力學計算和風洞試驗。就算有這個技術實力，飛機本身也未必有這個容積。T-50就是因為繼承了蘇-27的總體佈局，機內密度很大，發動機短艙沒有多餘的空間佈置彎曲的進氣道。必須像殲-20/F-22這樣完全另起爐灶，把進氣道隱身和機體隱身、超巡等性能作為一個整體設計。

小結：殲-20帶DSI和S型彎曲的進氣道設計，無論是氣動性能上還是隱身效果上都不遜色於F-22，甚至更強。

- 4. 座艙蓋鍍膜 -

對於戰鬥機來說良好的視野非常重要。不管雷達和武器有多先進，目前都不可能在中遠距離上徹底解決對手。一旦空戰進入到近距離格鬥時，全方位視野帶來的事態感知能力很大程度上能夠決定狗斗的輸贏。因此四代戰鬥機依然得采用高高拱起的水滴型座艙蓋，以保證近乎360度的環視視野。但是這樣形狀的座艙蓋對隱身性確是一大挑戰。座艙不但是一個凹入機體的巨大腔體，裡面還裝滿了各種向外輻射電磁波的電子設備。無隱身措施時，座艙可以佔到全機迎頭RCS的20%以上，不對它進行遮蔽無疑是在隱身衣上留下了一個大洞。

要修補這個大洞，目前採用的方式就是給座艙蓋鍍上一層金屬薄膜，以屏蔽座艙內外的電磁波輻射，隔絕紫外線、遠紅外線的射入。從F-16開始，美軍自用的主力戰機都有鍍膜，俄羅斯的三代半戰鬥機以及T-50原型機中最新批次也開始採用鍍膜。

▌Eglin AFB第53測試與評估大隊的F-22和F-16C，座艙蓋都有金屬光澤的反光

▌2012年茹科夫斯基俄羅斯空軍百年紀念航空展上比翼齊飛的新一代米格-29M2和T-50 2號機，俄式鍍膜顏色明顯偏深

美國用的是氧化銦錫(ITO)膜，以昂貴的真空層沉積法鍍膜，薄膜的厚度僅有10-20納米，透光性好，但比較脆弱，可維護性稍差，壽命不長。俄羅斯則用金(Au)膜（沒錯，就是真的金子），以等離子磁控濺射法鍍膜，工藝簡單，性能穩定，但透光性較差，每10納米的厚度透光性降低10%左右。不論用那種工藝鍍膜，它們的電磁隱身性能是基本相同的，採用金屬鍍膜後可以令座艙蓋的RCS降低90%以上，效果非常好。

▌茄子塗裝的蘇-35，第一次注意到俄式鍍膜在風擋和座艙蓋上部的顏色是不一樣的，可能真的是因為金膜透光率較差，前向的風擋處不得不減小厚度或者採用不同材料

中國在殲-10B上曾經試驗過金屬薄膜，正式出現於殲-20的2017號原型機。從鍍膜的顏色以及技術淵源來看，中國的金屬薄膜屬於俄系的Au膜。當然中國正在發展更先進、更便宜的碳納米管（石墨烯）導電鍍膜，將來必定會大規模應用於新型作戰飛機上。

▌殲-20 2017號和2016號座艙蓋對比，2016號是透明的玻璃，2017號則鍍上了一層土豪金

2017號不但鍍了膜，而且座艙蓋的形狀也有變化，風擋從側面看近乎拉成了直線，整個座艙蓋隆起更高，最高點從飛行員頭部正上方前移了一個頭盔的距離，而且隔框的傾斜度也更大。從圓滑的卵形改為凸起的鷹頭形，我認為至少有三方面的原因。首先是優化了氣動外形，增強了高速性。具體的氣動原理我不明白，但看到這個構型我首先聯想到的就是F-15A/C的座艙蓋，外形相當接近，而F-15是三代機裡高速性能最強悍的機型。其次是增加了導爆索的起爆高度，給彈射座椅啟動加速穿蓋留出了更多的空間和時間，這肯定是經過實際彈射試驗後得出的優化結果。第三就是增加了飛行員頭部空間，提高了駕駛艙的人機工效。

▌殲-20 2017號、2016號及F-15單座型座艙蓋弧度對比

駕駛艙座艙蓋對於整個四代機項目來說只佔了非常小的比重，即使這樣，它的技術含量、製造工藝和造價都是非常驚人的，可見四代機研發之難。

小結：座艙蓋覆膜隱身型一直是中國戰鬥機的一塊短板，從F-16服役算起落後美國近30年，如今殲-20終於迎頭趕上。

剛開新號，所以還不能標註原創標籤，原創不易請多多指教，

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