张诚/台湾的隐形战机,成形中

▲F-35隐形战机。(图/达志影像/美联社

张诚前雄飞弹总工程师,现任中央大学企管系兼任助理教授、中华民国解瘾戒毒协会副理事长、国会政党联盟发言人。

想像一下,我们的手机可以折叠起来,放在口袋里,这是石墨材料更轻、更薄的神奇。在国内,中原大学所研发的绿色石墨烯制备技术,已获得中科院采购,有机会运用于国军下一代战机的隐形涂料

隐形战机,并非真的隐形,而是针对侦测系统而言,让物体有形无影。例如在军事上单兵地面装备的迷彩伪装,就是针对可见光的特性,将单兵或地面装备与环境融合,而达到让单兵或地面装备的可见光识别度降低,达到隐形的目的。所以,隐形,非隐形,是名隐形(金刚经的语法)。

针对隐形战机的隐形而言,重点不在可见光的隐形,而是隐形战机在担任战备执行飞行任务时,如何在红外线(热)及电磁波雷达)的运作环境中,达到有影无形的效果。红外线是由战机自主产生,主要来源是飞机引擎的尾焰机体的动摩擦热,类似响尾蛇飞弹的红外线追踪飞弹,追踪的就是飞机的红外线热源。对于红外线领域的隐形,最常用的技术是将热减量或快速散热。

谈到雷达波领域的隐形技术,要先聊一个专有名词,雷达截面积(Radar Cross Section, RCS)是指飞机对雷达波的有效反射面积。反雷达波的侦测就是采用各种手段来减小飞机的RCS。例如:美国B-52轰炸机的RCS大约是几百平方公尺,然而与B-52轰炸机同等级,但采用隐形技术的B-2轰炸机,其RCS仅0.01平方公尺左右,一般雷达很难侦测到它。

减小飞机RCS的任何方法,都不可能违背能量不灭定律。从美军隐形战机发展的历史来看,早期的F-117、B-2的飞机外型较为「特殊」,那个年代的隐形技术偏向于经由飞机的外形结构来降低飞机的RCS,让雷达波偏向折射、对消 (反射与雷达波同频率、同振幅但相位相反的电磁波)、或换频(反射与雷达波不同频率的电磁波),此种概念的可应用在都市大众运输系统消音上。

经由飞机外形和结构来降低RCS的设计,通常会违反空气动力学的概念,而造成飞机性能的限制。因此,隐形战机的发展也重视材料科技,期望使用碳纤、环氧树脂、或陶瓷等低反射材料来替代金属结构及机体,及吸波涂料(吸收雷达电磁波能量,转化为光能),降低机体所反射的RCS。电磁波吸波涂敷材料应用在电子产品中,可大量降低电磁波的相互干扰,避免可能会造成的故障或是讯号失真。F-22、F-35隐型战机的外型相对F-117、B-2于较为传统,相信也是因为材料科技日趋成熟带来的进步。

科技部自2015年起推动「运用法人链结产学合作计划」,中原大学在科技部指导下,研发出可量产石墨烯的制备技术,已获中科院采用,将用于隐形战机的机身吸波涂料。中原大学的「绿色石墨烯制备技术」,能够将原本难以量产的石墨烯,用成本相对低廉的方式量产,且能维持高品质

石墨烯诞生在2004年,由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆(Andre Konstantin Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功的分离出一片单层的石墨烯,证实了石墨烯可以单独存在,两人也因此获得2010年诺贝尔物理奖。石墨烯有优异的导电性导热性透光率韧性,更是很好的吸波材料,可以做为电磁波的屏蔽膜,也可作为隐形战机的涂料。石墨烯将可广泛应用于电子、通讯系统以及航太科技等领域,预计将与5G、AI并列,成为21世纪热门的新科技。

两岸互动要以维持和平主轴,因为和平才能发展经济,经济才能支持科技,科技才能主导战场,主导战场才能产生的战略吓阻,才能有真正的和平。以雄三飞弹为例,中华民国在民国90年代为反制中国大陆未来万吨级以上军舰,包含航空母舰的威胁,启动了雄三飞弹的研发计划。因此,笔者主张中华民国应加强「战略技术投资」,以「未来要打什么战争,现在要准备什么科技」为指导,降低对外军购比例,扩大国防科技的投资,整合产官学研合作机制,带动台湾的产业升级,提升台湾的经济体质,赚外汇,提高工资,给年轻人希望。

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