飞机的魔法斗篷，隐身技术的早期发展与应用

万磁王

作者：Armstrong
来自空翼

　　由于双方都不了解对方军队的实力和能力，苏联和美国之间的冷战僵局在二十世纪五十年代开始恶化。1955年7月21日的4国日内瓦首脑会议重启东西方对话，试图增进互相了解以降低日益增长的冷战紧张局势。
　　参加会议的四国是苏联、美国、英国和法国。美国总统艾森豪威尔在会上天真地提出“开放天空”提议，让美苏互相之间每年进行有限架次的侦察飞行来检查军力规模，但被赫鲁晓夫否决。

参加1955年日内瓦峰会的4国首脑，分别是苏联苏联部长会议主席布尔加宁、美国总统艾森豪威尔、法国总理埃德加·富尔、英国首相安东尼·艾登

万磁王

　　明着来不行，美国就决定秘密对苏侦察。九个月后，六名中央情报局飞行员和十架洛克希德U-2高空侦察机准备就绪，开始了“感光板”计划。

早期U-2都被伪装成美国航空航天局的气象研究机

万磁王

U-2的对苏侦察
　　艾森豪威尔批准“感光板”计划的主要原因是一份美国国家情报评估（NIE）报告指出，苏联标准的P-20  V型波束雷达（北约代号“闩锁”）“无力探测18300米高度以上的目标”。在听取“感光板”计划的详细介绍之后，艾森豪威尔希望尽快对苏联境内的所有重点目标实施侦察，他还明确表示如果U-2被苏联雷达跟踪，他将停止入侵苏联领空。

P-20“闩锁”雷达

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　　1956年4月，两架U-2被部署到欧洲，在临时第1气象侦察中队（WRSP-1）的幌子掩护下进驻英国萨福克郡莱肯希思皇家空军基地。随后U-2前往西德，1956年7月4日，中情局飞行员赫维·斯托克曼从威斯巴登空军基地起飞完成了首次对苏侦察。这次代号2013的任务覆盖了明斯克和列宁格勒周围的目标，但斯托克曼透过偏航观测器看到下方有米格战斗机在爬升企图拦截，与所有美国人希望的相反，这次飞行已经被苏联人发现！

U-2的偏航观测器

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　　U-2紧接着执行了另外四次侦察，忍无可忍的苏联外交部在7月10日提出抗议，艾森豪威尔立即暂停“感光板”计划。
　　总统非常恼火，因为报告作出的保证被证明是错的。当侦察任务最终恢复时，艾森豪威尔对该计划提出更严格的要求，他对中情局U-2项目经理理查德·比塞尔下令：必须让雷达无法发现U-2。
　　1956年8月16日，比塞尔召集技术会议探讨U-2在雷达下隐身的可行性。

在U-2飞越过的机场上只有很少的“野牛”和“熊”式远程轰炸机，说明苏联的轰炸机数量是虚张声势

　　洛克希德臭鼬工厂负责人克拉伦斯·“凯利”约翰逊后来在回忆录中写道：“……会议一直开到凌晨1点半，我们喝了两瓶苏格兰威士忌。早上七点，我们又起来讨论，其中包括迪克（比塞尔）。到中午，我们已经启动了‘X’项目，这就是我现在最重要的工作。”
　　第二天中午，他们启动了一个项目来研究各种雷达隐身技术，保密代号“彩虹”。
　　该项目由埃德温·兰德博士主持，他通过马萨诸塞州列克星敦的麻省理工学院（MIT）林肯实验室主任马歇尔·霍洛威招募了几位雷达专家。
　　他们在林肯实验室（辐射实验室，通常被缩写成Rad实验室）楼顶上的一个保密建筑内展开研究。团队专家包括弗兰克·罗杰斯博士（林肯实验室雷达部副主任）和诺姆·泰勒。而就在两年前，正是极具影响力的兰德专家小组向艾森豪威尔建议了投产U-2，并且让中情局而不是美国空军来执行侦察苏联的任务，这在当时引起很大争议。
　　艾森豪威尔的政治意愿就这样推动了隐身技术的发展和作战部署，洛克希德公司将与民间情报机构合作来实现这一目标。

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“壁纸”、“秋千”和“导线”
　　小组面临的问题是U-2在苏联上空遇到的V形波束（65-86 MHz）低频率预警监视雷达，此外还有高频率S波段（2-4 GHz）和X波段（8-12  GHz）目标截获雷达。由于当时宽波段（适用于所有不同频率）隐身解决方案在技术上无法实现，所以需要开发不同的技术和材料来应对不同雷达系统。
　　专家们最终研究出两个有限的解决方案，一种是对付S波段雷达的Echosorb雷达吸波材料（RAM），绰号“壁纸”，贴在U-2机身下方。这种材料仅厚6.35毫米，由玻璃纤维、蜂窝垫片、石墨浸渍层、耐用保护层和外层油漆组成。石墨浸渍层的电子特性使Echosorb表现得好像更厚的吸波材料，也就是说虽然其厚度仅为1/16波长，却相当于1/4波长的吸波材料。
　　把这种石墨层覆盖在飞机蒙皮上后，能吸收部分入射雷达能量。

机身下表面贴了“壁纸”吸波材料的U-2

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　　进入石墨层的剩余能量在遇到U-2的金属蒙皮后会被反射，但这些“出射波”会抵消反射波，因为它们彼此相位相差180°。科学家还发现在“壁纸”每个方格中心开个小口后，可产生共振并降低X波段（8-12GHz）雷达回波。

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　　但小组遇到的最大困难是如何对抗苏联V型波束预警监视雷达及其4.26米波长。Rad实验室与臭鼬工厂电子工程师组成的小团队最终研制出被称为“秋千”和“导线”的两套系统。
　　“秋千”就是沿U-2机翼和平尾前后缘沿翼展方向布置的一组镀铜钢丝，为了调整阻抗，导线上被精确串上了铁氧体磁珠。
　　前后导线之间通过弦向导线相连，同样用铁氧体磁珠来调谐频率响应。因此“秋千”就成为一个慢波结构，通过感应电流来抑制U-2机翼和平尾平面产生的菱形旁瓣。

U-2的“秋千”系统

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　　为了抑制U-2的机身反射（这些反射发生侧面的某些入射频率上），团队研制了“导线”系统。该系统基本上是由沿机身和垂直尾翼表面规律布置的串有铁氧体磁珠的导线组成的索尔兹伯里屏（能降低物体表面的无线电波反射）。每根长导线相当于偶极子，抵消了雷达信号。

U-2的“导线”系统

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　　中情局为“彩虹”项目专门提供了两架U-2，驻扎在内华达州水城（一个专门建立的秘密行动基地，后来被称为“牧场”和51区）。改装后的U-2在飞行测试中显示，“秋千”把70MHz回波降低了20分贝，把S波段回波降低了约10分贝，总体来说通过降低U-2的雷达截面积（RCS），该机被雷达发现的距离降低到原先的一半。但由于导线增加的阻力，U-2的航程缩小了20%，飞行高度降低了1524米。

美国空军的道格拉斯C-124运输机把U-2运到“牧场”进行试飞

　　1957年5月6日，比塞尔和中情局局长艾伦·杜勒斯向艾森豪威尔报告了“彩虹”项目的成果。比塞尔非常乐观地预测经过改装的U-2在飞越苏联时能完全避免被雷达发现。
　　在一次作战评估行动中，一架U-2从土耳其起飞在1957年7月21日和30日两次进入苏联领空，结果机载5号系统（多频雷达记录仪）仍显示苏联雷达在U-2迎头飞来和背向飞离时仍发现了该机。进一步测试表明U-2进气道、座舱和尾喷管的回波暴露了飞机，当时的隐身技术还无法处理这些部位，显然需要更激进的设计。