从雷达与反射截面说开去--转
我说的那句话是：现在的雷达探测技术是基于“能量反射原理”的，发展到现在，遇到了一个大的瓶颈。而飞行器，因为技术进步，无论是材料，还是制造工艺，都越来越便于飞行器的隐形设计。特别是无人机技术、智能化（人工智能）的结合，会让以“能量反射为理论”的雷达探测，变的越来越尴尬。一旦飞行器达到某一个量值。以能量反射为原理的雷达就变的被无视了。除非，有新的理论奠基出现，来替代现在的雷达探测技术。否则，很难改变……
就是这句话让我与同群某位人物争论不休，断断续续好几天（并出现“同群某人”在背后，直言表示不屑，甚至有上升至人格层面的意思，这让我很是无奈）。为了结束这个毫无来由的争执，我不得不写了下面的文字。贴到群里，但没成想却又横生枝节，让人难以置信……
文字挺长，希望观者耐心看完。欢迎理性的有技术性的讨论，谢绝骂街，非诚勿扰……
按照惯例，同类“算数未知数”的命名区分应该用下标来进行，为了在论坛中文字中容易处理，我用下划线“_”代替下标，下划线后的小写字母表示区分。
为了阐述和证明我在上面所述观点，必须首先讨论雷达的探测距离与飞行器有效反射投影（即雷达截面积）的相互关系。
雷达探测距离，抛开雷达发射功率非线性衰减系数不谈，假定是平均的。那么，同一种类雷达探测距离与RCS值（雷达反射截面）有一个几乎是恒定的关系，就是其不同探测距离之比与不同RCS值的之比的四次方根成正比。这种关系是数学推理结果（具体的证明就不在详细阐述了），实际上也就是能量反射原理本身特性决定的。根据这个比例关系，得出以下的转换关系。
假定L_x为以RCS_x为反射面积目标（飞机）实际探测距离；L_s为以RCS_s标准反射面积目标标准探测距离，或者称为雷达设计和研发时，所期望的探测目标体反射面积要达到的指标探测距离；
从公开的资料上，杂志上，以及百度上都能看到F22A自身的一些指标：F22A所携带的雷达最大探测距离是250公里，对隐形目标的探测是在70~80公里之间。
那么我们假定，F22A的雷达其最大探测距离是根据标准的反射面积测试出来的，而对隐形目标是以远远小于标准反射面积测试得到的。因此，令L_x=80，L_s=250，根据上面公式中的关系可以进行下列计算：
上面得出的比例系数，说明了什么呢？就是告诉我们，假定RCS_s=1平方米，RCS_x=0.01048576平方米。也就是说，F22A标定的雷达最大范围的标准反射面积RCS_s是以1平方米为参照对象设计的，那么根据比例系数关系我们可以知道，F22A机载雷达所谓截获隐形目标的RCS_x=0.01048576。换而言之，如果F22A机载雷达标定的对隐形目标的探测，是以F22A自身正面截面为参照，那么，根据上述比例系数，可以推测，F22A的正面雷达反射截面约为0.01平方米。（我个人认为，这也就是为什么某些媒体说F22A的正面雷达反射截面只有0.01平方米的原因。）
但实际情况不是这样的，在2000年以后的雷达，特别是地对空防空导弹雷达，以S300、S400的雷达为例，其雷达指标的参考面元RCS是以5平方米来计算的。那么，机载雷达无论是激发功率还是雷达口径，都不能与地面的S300或者S400进行比拟。所以，机载雷达的设计参考反射面积最小也不会以低于5平方米。当RCS_s=5时，显而易见，根据上面得到的比例系数可知， F22A的正面雷达截面RCS_x=RCS_s×0.01048576=0.0524288平方米。
可是问题来了。F22A的机载雷达是以RCS_x为5平方米为参考截面进行设计的吗？答案是不可能。理由是，武器平台的设计是有针对对象的。例如，老美的F-14设计初衷是，冷战时期苏联装备了大量的TU-22和TU-26轰炸机，能带绰号“厨房”导弹，对老美航空母舰威胁特别大，利用F14拦截这一系列轰炸机，将“厨房”消灭在其射程以外。那么，F22A的对抗对象是谁？绝不是F22A自己，应该是俄罗斯的空中力量，以及欧洲联合搞出来的所谓联合战斗机才对。
如果非要说F22A的机载设计者抛开这些，硬是把对抗目标是针对F22A自身的，那么只有一种可能，F22A会被作为出口飞机进行推销出去。可实际上，老美宁愿F22停产也不会出售。还有一个因素是，以F22A自身为针对目标进行雷达设计太不经济了，会给雷达的设计难度、体积大小的约束，功耗峰值的限制等诸多方面带来巨大的困难，是得不偿失的。
个人推测，实际上F22A的雷达是针对当前三代机进行设计的。特别是老美出口的F16非常多，而F16A的雷达截面据说在6~7之间（有的媒体文中写的比这个小得多，个人理解应该是F16C/D以后的型号才有可能），加之有些国家的三代机设计借鉴了很多F16的技术特点。因此，从这个侧面揣测，F22A的雷达参考面元以RCSs=6.5（取个中间值）更为靠谱。根据比例系数计算可得，F22A的正面截面为0.06815744平方米。这与某些杂志介绍的F22A正面雷达反射截面为0.065平方米已经非常接近了。因此，某些主流军事杂志说，F22的隐身能力在0.01这个量级（这种说法是一个相对的比例关系，是指相对5平方米反射截面的而言，而非绝对的数值标定），这个说法更为科学。而有些媒体直接写是0.01平方米（还有更低的），个人认为，是偷换概念，或者是有意扰乱视听，再就是想当然……
可以进行一些简单计算证明我的观点。如果F22A真的就只有0.01的截面，那么像S400预警相控阵雷达是以5平方米为截面积设计的，最大探测距离为500~600公里（已经很牛了），那么有如下的计算结果：
如果用600公里来计算是126公里。如果真是这样，S400也就没有必要装备了。用F22A的雷达截面为RCS_x=0.065计算，约170公里（或者200公里）。因为，S400是以团进行部署，通过多个团进行多角度组合，实现多角度探测。F22A的侧面反射应该比正面大，应该在1左右，也许更大。暂且用1来计算，可得出约350~400公里左右的探测距离。
这也就是为什么S400敢夸下海口，说可以消灭350~400公里内一切飞机的底气。既有打得远的各种层次导弹，又有看的远的雷达，S400当然有底气把F22A挡在300公里半径以外了（再近了，F22A准保会遭到重创）。这也从一个侧面证明了，F22A正面雷达截面0.065更为合理。因此，有媒体说F22A正面雷达截面相当于一个麻雀的反射大小，其实是形容大于内容的说法。
通过上面的计算，相信我已经把同一种雷达探测距离，在面对飞行器RCS值大小不同时，会有怎样的变化。并且也看到了，当雷达截面真的变成0.01的时候，对于S400使用的性能卓越的相控阵雷达而言，也会尴尬。
隐身化设计从F117的出现，开始引人瞩目，距今发展已经是有小三十年的时间了。对于J20的隐身能力的高与低，网上众说纷纭，我不想凑这个热闹。我想说明的是，隐身化设计的天敌，是把“大物体的反射面积减小”的实现过程。一旦物体本身的体积，本就不大，再要实现隐身化设计就要容易的多。那么像上面提到的那个0.01平方米的截面，也就是不是什么不可完成的任务，甚至还能更低……
记得张绍忠少将在某一期节目中曾经说——现在的飞机在飞行性能上很难大幅度提高，飞机机动的G数，只能控制在9这个量级，都是因为“有人”的存在。为了保护人，增加了很多的重量，空闲了很多的空间。因为“有人的生理”限制，其飞行速度，机动动作的剧烈程度，也只能限定在某一个范围内，一旦超限，人的生命就会有危险。一旦不考虑人的因素，那么，飞行器可以设计的非常流线和紧凑，会减少很多重量，会减少很多阻力，推重比会因此提高很多，很容易达到3马赫以上的速度，由于紧凑，结构强度也会大幅提高，机动动作达到10~20个G是很容易的。
试想，如果结合了现下流行的无人机技术、隐身化设计、复合材料、多重涂层吸波和正在努力实现的智能化自主驾驶作战系统，在把F22A体积减小二分之一，重量降低三分之一，那么，完全变成无人化，无人驾驶的超小“F22A”（这已经不是F22A了）变为0.01这个水平是绰绰有余的。并且具有更高的航速，更敏捷的变向、转弯、爬升的能力。
我个人认为，现在的以著称的反隐身专用雷达系统，其雷达设计参考目标截面积是1.5~2.0平米之间。即使是这种雷达在面对达到0.01这个数值的飞行目标时，一样是望尘莫及的。
假设这种反隐身雷达的探测最大距离是500~600公里，也就是说， RCS_s=1.5，那么在针对RCS_x=0.01的飞行器时，其探测距离在150~170公里之间。在这个区间范围，飞行器兴许已经发动攻击后，正在开始快速逃跑过程中。假设将RCS_x设为2，那么就变成了130~150公里，其情况会更加严重（但是这种无人化的飞行器是可以达到更低的量级，达到0.001，那么，雷达的发现距离只能是80~90公里之间）。
退一万步讲，即使发现距离在200公里。飞行器这么小的反射截面，必然会让防空导弹的自锁定距离（不可逃逸区）大大缩小（只能完全依靠防空系统的火控雷达进行引导了），再加之飞行器的高航速（即使是2马赫，也足以大大增加逃生概率），其摧毁飞行器的概率会降低到一个极低的数值（并且，对于无人机而言，只要完成任务，即使被击落，其造成的破坏也是无法再短时间弥补的）。那么，这种情况下，飞行器相对于防空导弹（防空系统）而言，就呈现出无视的局面……
有人会说，雷达也可以改变，增加天线面积，增大激发功率，通过微电子技术，提高接收单元的灵敏度等等，使得小面元也能有高能量反射，使得对小能量团的接收和发现能力增强。这样，隐形是矛，探测是盾，孰优孰劣还未可知。
可实际上，雷达是以能量激发与反射，即“能量反射”原理来实现探测的。雷达起源于无线电技术，从雷达诞生的那一天起，直至今日，已经经历了电子管、晶体管、大规模集成电路、微电子诸多时代。并从完全模拟量的激发和探测，进入到了完全成熟的模拟接收，数字化采集与处理的今天。
在雷达技术发展的七八十年（也许更长）的过程中，无论雷达设备的水平如何进步，但自始至终没有脱离“能量反射”这一原理。随着大量引入微电子技术的相控阵雷达完全成熟，普遍装备应用。我们不难发现，能够提升雷达技术的各个环节，都被历次的电子技术革命，无一例外的梳理过了多少遍，并且逐步趋向临界，使得雷达的发展空间变得越来越小。
毕竟，激发能量是不能无限提高的（看看S400的相控阵雷达天线都多大了，再大如何机动？）。接收传感器单元也不可能无限的灵敏下去，空天电磁效应也是有能量的，当飞行器的反射能量只有“空天电磁效应”的几个量级时，想分辨出来，这样的接收传感器是无法实现的。就如同，原来的潜艇都用主动声纳，后来都用被动声纳（现在谁用主动声纳谁死定了），当现在的潜艇噪声低于100分贝时，那么，被动声纳就与瞎子无异了（因为海洋的背景噪声就有90分贝，只有10分贝的差别，辨别能量太低了，只能在很近才能发现，几乎都有相撞的可能，更不要说，某些潜艇正在往90分贝的噪音量级去进发）。
可无人机技术、隐身化设计、复合材料技术、多重涂层吸波技术和正在努力实现的智能化自主驾驶作战系统，都是正在应用于飞行器的新兴领域技术。发展的空间还非常大，一个小小的提升与改变，会对以“能量反射原理”为奠基的雷达，带来严重的影响（也有可能是灾难性的）。
有人提出，缩小了飞行器的体积，那么其载弹量会大打折扣，其作战效能就会降低，也是得不偿失的。可实际上，老美的弹药，其战斗部越做越小，其原因就是命中精度的提高。为了保护飞机驾驶者安全，就必须在防务圈外实现投送，那么，就要增大精确武器的射程。因此，现在老美的武器实际上70%以上的重量来自于燃料本身。
当缩小了的飞行器能够近距离的接近对方的防空系统，那么其新兴弹药也就没有必要做那么大了，射程减小，燃料也就要少得多。原来至少在300公里（甚至更远）外投送的弹药，现在只需要在120公里左右投送就可以，那么其重量至少减少三分之一，体积将会减少很多，所以，新兴的飞行器其载弹量也不会很小。如果是单纯的“打眼睛”、“清障碍”的任务，距离近了那么精度会更高，战斗部会做的更小（如果仅仅是为了消灭对方的雷达目标，实际上五公斤或者几十公斤的TNT足以了）。因此，小也有小的优势……
有人会提出，F117A打下来的例子。我个人以为，应该用“被猎杀”更为合理。后期公开的一些说法多多少少可以看出，实际上是F117A被引入了一个陷阱，一些守株待兔的导弹连一直在静默。有另一双眼睛在盯着F117A，当F117A已经飞临守株待兔者的头顶时，守株待兔的导弹连，瞬间快速开机，近距离发射防空导弹，将F117A击落。这种战例，中国在打U2高空侦察机时，有过不止一次。这是最为合理的解释。那么到底是怎么样的一双眼睛再盯着F117A呢？我想，这里面保证缺少不了人的肉眼，和各国、大国脚力的情报网参与……
综上所述，战斗飞行器被无人化了，无人战斗机又被小型化，小型化的无人战斗飞行器又被隐形化，隐形化的小型无人战斗机，当反射截面达到一个量级，那么，由“能量反射原理”奠基的雷达作为预警、目标指示、目标引导的防空导弹系统，将会面临被无视……
更为可怕的是，当这种模式下的作战系统建立完成，那么，世界上绝大多数的国家将被完全排除在外。因为，为了维持上述的无人作战飞行器进行作战，其系统的庞大，高技术的积累，经济上的实力都是不比庞大的。国力没有达到这个量级，根本就搞不出来。没有这个庞大的系统进行支撑，即使购买这一类无人飞行器，也发挥不了作用。
那么这些被排除在外的国家，为了自己的安全，就必须把自己绑在某一个有这个能力国家的战车上。那么这些国家就成为了这种“有实力”国家的附庸，与免费的军事基地（为何免费，因为他们要用“这个有实力”国家的无人战斗飞行器，这些国家的无人战斗飞行器还要掏钱去买才给制造）。那么，敌对一方的国家，将会面对来自各方的无人战斗飞行器的压迫（其窘境会是何种困难，可想而知）。而弱势的一方，想翻身和进行自主的自我发展，将会变得更加困难重重。
也许，大家会认为我说的太神妙了，属于科幻电影的范畴。可实际上，很多的雏形已经出现了，甚至起步早的领域已经进入了大踏步前进的门槛。如果在一个时期内，没有新的理论奠基，或者是另辟蹊径的方法来代换“能量反射原理”的雷达探测技术，那么，雷达在面对快速发展的新兴（而非新型）飞行器，就会是被无视的结局……
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本来个人以为，写下这些文字，争执就此能够画上句号了。没成想，“同群某人”，突然发来一片搜索来的文章，题目是《隐身与反隐身技术的发展研究》。全文链接如下：
http://www.doc88.com/p-89156409136.html
并截取这篇文章的一段文字其内容如下：
隐身和反隐身研究是密不可分的矛盾统一体，他们彼此相互依存，失去一方，另一方也没有存在的意义。在隐身飞机出现前，雷达的能力优于飞机，飞机的生存能力受到严重威胁。粗略的说，雷达比飞机强10dB。现在隐身飞机的RCS下降了20~30dB，准隐身飞机的RCS下降了10~15dB。故此，为了反隐身，雷达的能力应该提高5~10dB。
以此为证据，来一次证明我得出的结论错误。认为雷达的发展足以对抗飞行器的隐形化设计。
可是我看了这段文章的第一个反应是，“同群某人”没有看懂这段文字到说明的是什么意思。只是根据文章的题目，与章节标题，揣测其内容含义，认为这个是强有力的证据。并且我认认真真的问了“同群某人”还几次，是否真的明白这段话其中的含义是什么，“同群某人”言辞凿凿说，看懂了，劝我不要扰乱视听，不懂装懂……
我的确不是专家，只是一个军事发烧友而已。但我确信，“同群某人”，的确没有看懂上面文章摘抄的内容。我的理由是，这句话里的几个分贝值的变化恰恰支撑了我前面的计算过程，以及得出的计算结果和以“能量反射原理”的雷达处境的尴尬。
我先分析一下这几个分贝值到底表示的是什么意思，以及含义与关系（RCS是面积，因此分贝计算应该按照第一个公式来进行，计算方式参考③进行）：
第一句，“雷达比飞机强10dB”。雷达很早就已经进入的对RCS_s平方米的探测。飞机的雷达反射面积RCS_x平方米远远大于RCS_s平方米。按照这个说法，现在的雷达是以5平方米为反射截面制造的，那么，暂且认为RCS_s=5平方米是合理的。既然雷达比飞机大了10dB，那么，飞机的反射截面积根据计算可得出，RCS_x=50平方米。详细计算过程如下：
有人会问，有这大吗？我们可以看一下“同群某人”给出全文（上有链接），其中有一个列表，注明B-52的雷达反射截面是300平方米。因此，我猜测，实际上应该把RCS_s调整为10平米更加合理，那么作为战斗机的雷达反射截面RCS_x计算为100平米。个人认为文中给出的数据是指，二代飞机而言的数据。当时的飞机棱角分明，全部是由铆钉连接固定，不够实现光滑与平整，能够造成多次反射的反射点非常多，并且追求高空高速，都具有宽大高耸的垂尾、垂直的腹鳍和翼刀，反射面积非常大也是显而易见。我们暂且把这个有些跳跃感的数据忘却，就以RCS_s=5平方米进行讨论好了。
第二句，“隐身飞机的RCS下降了20~30dB”。一开始是雷达比飞机强10dB，是+10dB。当雷达的RCS_s与飞机的RCS_x相同时，也就是RCS_x=5平方米时，那么，雷达与飞机的dB数值变为0（计算一下可知），也就是雷达比飞机下降了10dB。当飞机的RCS_x=0.5平方米时，雷达与飞机的dB值变为-10，就是雷达比飞机下降了20dB。当飞机的RCS_x=0.05平方米时（这不就是F22A的RCS），雷达与飞机的dB值变为了-20dB了，就是雷达比飞机下降了30dB。
有人会说不对，文字中明明是说，“隐身飞机的RCS下降了20~30dB”。你怎么说是“雷达比飞机下降了20~30dB”呢？一定是你搞错了。实际上非常简单，是参考对象的不同，说法不同罢了。文章的参考对象是指早起飞机的RCS值而言的（我们已经在上面计算出事50平方米）。如果你用我们计算出来的早起战斗机是50平方米的雷达反射截面为参考。看看当RCS下降30dB时，是不是说，飞机的雷达反射截面是从50平方米降到了0.05平方米呢（数学运算是不会骗人的）？
第三句，“准隐身飞机的RCS下降了10~15dB”。理解第二句话，那么第三句话就容易了。无非是说，准隐形飞机的雷达反射截面是5~1.58平方米（有兴趣自己计算一下）。
第四句，“为了反隐身，雷达的能力应该提高5~10dB”。理解前面几句话，这句话剩下就的是计算而已。雷达的参考标准反射截面是5平米，那么要提高雷达能力，就要把这个参考标准反射截面变小。那么，令RCS_x=5，分贝数为5，利用③求出RCS_s的结果就行了。得出，提高5dB，雷达参考标准反射截面是约1.58平方米，提高10dB，雷达参考标准反射截面是0.5平方米。
个人猜测，“雷达的能力提高5dB”指的就是现在以反隐身著称的雷达系统的真实能力。而“雷达的能力提高10dB”实际上是一个正在努力的工作过程。我在前文中曾经猜测，现在的所谓反隐身专用雷达，其探测目标体应该在1.5~2平方米之间。根据这里的计算，也能证明是靠谱的。
退一万步讲，就算已经都实现了，最好的水平也只是针对0.5平方米反射截面目标的探测，与我们估算的F22A雷达反射截面0.065平方米也相差整整一个数量级呢，并且还是已经要退役的东西了。
从这四句话中，我们可以看出，现实情况下雷达与飞机的真实生存状况，雷达的的确确是被弱化对象。这还是对我们现在常规意义上的有人飞机而言的。这四句话是对我前面文字中计算推理，以及结论的强有力支持。
曾经有传闻，说日本、韩国、台湾对中国大陆的歼10多次发生无法锁定或者丢失目标的情况。为此日本、台湾等地区的飞机大批量更换机载雷达系统，甚至连地对空的雷达系统也都进行逐步更换，切切实实花了一大笔钱。
某些网友说，不可信，是忽悠，是找借口。但通过这些计算，也许可以看出，未必就不可信。歼10A的做工工艺非常，其雷达截面应该在2~3平方米之间（绝对不会大于5平方米的，老美可是说他的新F15反射面积是5平方米）。那么对于日本、韩国、台湾这些地区的飞机而言，其机载雷达系统是早期的三代水平，其探测目标搞不好是以10平方米为面元的（机载无法与地面雷达是不能相比），再加之扫描方式缺陷。在面对类似歼11这样反射面积为5~7平方米之间的作战平台已经非常吃力了。再面对歼10A的2~3平方米的反射面积，在机载雷达标定的正常搜索范围内，就会时隐时现，无法提供持续的能量返回，那么，不能锁定，甚至丢失目标也就不足为奇了……
这还是仅仅一个歼10A带来的“雷达更换效应”。如果隐形效果更好的歼10B也入役该如何？如果是歼20也入役了，又该如何？难道就周边各国就这样“永无休止的换下去”？如果真的就这样继续下去，中国周边的各国没有一个消费的其，迟早要被拖垮的……
个人认为，歼20的出现，不仅仅是一款飞机那么简单。是真正打破亚太地区空中平衡又一个有力的砝码。
这一系列的变化也警示我们，“战斗飞行器被无人化了，无人战斗机又被小型化，小型化的无人战斗飞行器又被隐形化，隐形化的小型无人战斗机，与智能化自主驾驶作战系统结合”爆发出来能量将是颠覆性的。如果我们国家能早日实现这样的目标，那么，周边的各国只能被我们所绑架，又何来怕某些腰杆子粗的人挑唆……
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当我把这些解释与分析提供给“同群某人”时，却得到了“同群某人”这样的回答，“你明白吗？好像你这是啊Q精神，证明全群的人说，看看吧，他求我了....”。这让我太无语了。
作为一个军迷，就算是业余的，总要知道手中的那些指标是怎么样来的吧。总要明白其指标的真实含义是什么吧。那些可信，那些不可信，那些纯粹是瞎说，总要有个自我的判断吧。否则，即使是名称相同的指标，如果参照系不同、标准不同，那么，数据在明确直接进行比较也没有意呀。
争论不可怕，探讨的激烈也不可怕。可怕的是，抛开逻辑学思想，抛开严谨的求实作风，为了争论而争论，为了探讨而探讨，最终只能沦为“诡辩与骂街”。那么，我们所谓的“言论自由”畅想，最终也就是个落下个“泼妇嚼舌头”的下场罢了……
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