【雲論】台灣的隱形戰機,成形中

IMAGE DISTRIBUTED FOR PRATT & WHITNEY - The Pratt & Whitney powered F-35 Lightning II hovers in front of crowds during its first solo appearance at the Farnborough Air Show on Tuesday 12th July 2016. The F-35 is slated to replace aging fighter aircraft from nine partner countries who have invested in the programme. Specifically, Australia, Canada, Denmark, Italy, the Netherlands, Norway, Turkey, the United Kingdom and the United States. In addition, Israel, Japan, and the Republic of Korea are acquiring the aircraft. (Fiona Hanson/AP Images for Pratt & Whitney)

▲F-35隱形戰機。(圖/達志影像/美聯社)

●張誠/前雄三飛彈總工程師,現任中央大學企管系兼任助理教授、中華民國解癮戒毒協會副理事長、國會政黨聯盟發言人。

想像一下,我們的手機可以摺疊起來,放在口袋裡,這是石墨烯材料更輕、更薄的神奇。在國內,中原大學所研發的綠色石墨烯製備技術,已獲得中科院採購,有機會運用於國軍下一代戰機的隱形塗料。

隱形戰機,並非真的隱形,而是針對偵測系統而言,讓物體有形無影。例如在軍事上單兵或地面裝備的迷彩偽裝,就是針對可見光的特性,將單兵或地面裝備與環境融合,而達到讓單兵或地面裝備的可見光識別度降低,達到隱形的目的。所以,隱形,非隱形,是名隱形(金剛經的語法)。

針對隱形戰機的隱形而言,重點不在可見光的隱形,而是隱形戰機在擔任戰備執行飛行任務時,如何在紅外線(熱)及電磁波(雷達)的運作環境中,達到有影無形的效果。紅外線是由戰機自主產生,主要來源是飛機引擎的尾焰及機體的動摩擦熱,類似響尾蛇飛彈的紅外線追蹤飛彈,追蹤的就是飛機的紅外線熱源。對於紅外線領域的隱形,最常用的技術是將熱減量或快速散熱。

談到雷達波領域的隱形技術,要先聊一個專有名詞,雷達截面積(Radar Cross Section, RCS)是指飛機對雷達波的有效反射面積。反雷達波的偵測就是採用各種手段來減小飛機的RCS。例如:美國B-52轟炸機的RCS大約是幾百平方公尺,然而與B-52轟炸機同等級,但採用隱形技術的B-2轟炸機,其RCS僅0.01平方公尺左右,一般雷達很難偵測到它。

減小飛機RCS的任何方法,都不可能違背能量不滅定律。從美軍隱形戰機發展的歷史來看,早期的F-117、B-2的飛機外型較為「特殊」,那個年代的隱形技術偏向於經由飛機的外形和結構來降低飛機的RCS,讓雷達波偏向折射、對消 (反射與雷達波同頻率、同振幅但相位相反的電磁波)、或換頻(反射與雷達波不同頻率的電磁波),此種概念的可應用在都市大眾運輸系統的消音上。

經由飛機外形和結構來降低RCS的設計,通常會違反空氣動力學的概念,而造成飛機性能的限制。因此,隱形戰機的發展也重視材料科技,期望使用碳纖、環氧樹脂、或陶瓷等低反射材料來替代金屬結構及機體,及吸波塗料(吸收雷達電磁波能量,轉化為光能),降低機體所反射的RCS。電磁波吸波塗敷材料應用在電子產品中,可大量降低電磁波的相互干擾,避免可能會造成的故障或是訊號失真。F-22、F-35隱型戰機的外型相對F-117、B-2於較為傳統,相信也是因為材料科技日趨成熟帶來的進步。

科技部自2015年起推動「運用法人鏈結產學合作計畫」,中原大學在科技部指導下,研發出可量產石墨烯的製備技術,已獲中科院採用,將用於隱形戰機的機身吸波塗料。中原大學的「綠色石墨烯製備技術」,能夠將原本難以量產的石墨烯,用成本相對低廉的方式量產,且能維持高品質。

石墨烯誕生在2004年,由英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆(Andre Konstantin Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功的分離出一片單層的石墨烯,證實了石墨烯可以單獨存在,兩人也因此獲得2010年諾貝爾物理獎。石墨烯有優異的導電性、導熱性、透光率與韌性,更是很好的吸波材料,可以做為電磁波的屏蔽膜,也可作為隱形戰機的塗料。石墨烯將可廣泛應用於電子、通訊系統以及航太科技等領域,預計將與5G、AI並列,成為21世紀熱門的新科技。

兩岸互動要以維持和平為主軸,因為和平才能發展經濟,經濟才能支持科技,科技才能主導戰場,主導戰場才能產生的戰略嚇阻,才能有真正的和平。以雄三飛彈為例,中華民國在民國90年代為反制中國大陸未來萬噸級以上軍艦,包含航空母艦的威脅,啟動了雄三飛彈的研發計畫。因此,筆者主張中華民國應加強「戰略技術投資」,以「未來要打什麼戰爭,現在要準備什麼科技」為指導,降低對外軍購比例,擴大國防科技的投資,整合產官學研合作機制,帶動台灣的產業升級,提升台灣的經濟體質,賺外匯,提高工資,給年輕人希望。

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