物理对人类社会发展的重要作用
——隐形飞机
【摘要】物理的发展是人类历史发展的重要基石，可以说社会的每一次巨大的进步都是在物
理学发展的基础上完成的，它涉及到人类发展的各个领域，没有物理学的发展就没有人类社
会和文明的巨大进步。

人们通过研究仿生学，并且应用了最新的技术和材料，终于在庞大的
飞机上也实现了隐形。

它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。

隐形飞机在现阶段能够尽
量减少或者消除雷达接收到的有用，虽然是最为秘密的军事机密之一，隐形技术已经受到
了全世界的极大关注。

【关键词】物理学；人类社会；雷达；隐形技术；隐形飞机
一部人类社会发展的历史就一是部改造自然的历史，每一次大的技术变革乃至社会变革都有其物理方面的成因，物理在其中扮演着举足轻重的角色，物理学在整个科学体系中占有先导和表征的地位，是推动人类历史发展的重要力量。

物理学的发展，促进了科学技术的进步。

现代物理学更成为高新技术的基础。

物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。

可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。

18世纪中叶，瓦特在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。

蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能，大大推动了社会的发展。

古人云：一日千里。

火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。

蒸汽机的使用是第一次产业革命。

1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。

在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。

大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。

这是第二次产业革命。

20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。

这是第三次产业革命。

以量子力学和相对论的创立为标志的物理学革命，不仅导致了人类宇宙观的重大转变，诱发或促进了整个自然科学的变革，而且带来了人类社会空前的技术进步，极大地改变了人类的生产方式和生活方式。

物理学一方面把人类的视野扩展到150亿光年的遥远的宇宙空间，用“宇宙大爆炸”的学说，解释了大尺度的宇宙现象。

另一方面又把人类的视线一步又一步地引进
分子、原子、原子核和基本粒子的领域，物理学是认识物质世界的基本工具，借助物理科学思想和客观事实，人们能够科学地理解我们赖以生存的物质世界，这一点有着十分重要的现实意义，它是战胜一切非科学的宇宙创生观的最有力的理论基础。

可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。

使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。

现在让我们关注一下发达国家的军事机密之一——隐形飞机。

从原理上来说，隐形飞机的隐形并不是让我们的肉眼都看不到，它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。

隐形飞机在现阶段能够尽量减少或者消除雷达接收到的有用信号。

隐身技术定义是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术，当前的研究重点是雷达隐身技术和外形隐身技术。

简言之，隐身就是使敌方的各种探测系统（如雷达等）发现不了己方的飞机，无法实施拦截和攻击。

早在第二次世界大战中，美国便开始使用隐身技术来减少飞机被敌方雷达发现的可能。

隐形飞机离不开雷达隐身技术和隐形技术的使用。

雷达隐身技术
避开雷达是实现隐身的关键
雷达隐身技术是怎样实现的呢？首先我们得分析雷达的工作方式，雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。

由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标飞机、导弹等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。

由此可见，飞机要想不被雷达发现，除了超低空飞行避开雷达波的探测范围外，就得想办法降低对雷达波的反射，使反射雷达波弱到敌人无法辨别的地步。

这里有一个衡量飞行器雷达回波强弱的物理量：雷达散射截面积（英文名称RadarCross-Section，缩写为RCS），是指飞机对雷达波的有效反射面积，雷达隐身的方法便是采用
各种手段来减小飞机的RCS。

例如美国的B-52轰炸机的RCS大于100平方米，很容易被雷达发现，而与其同类的采用了隐身技术的轰炸机B-2的RCS约为
0.01平方米，一般雷达很难探测到它。

目前用来减小飞机RCS的主要途径有两种：一是改变飞机的外形和结构，二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料。

由于一般飞机的外形比较复杂，总
有许多部分能够强烈反射雷达波，像发动机的进气道和尾喷口、飞机上的凸出物和外挂物、飞机各部件的边缘和尖端以及所有能产生镜面反射的表面，因此必须对飞机的外形和结构做较大的改进。

我们可以看到隐身飞机的外形十分独特，如
F-117基本上是由平面组成的角锥形体，尾翼为V形；而B-2则是前缘后掠、后缘为大锯齿形，没有机身和尾翼，整个飞机像一个大的飞翼，其发动机进气道布置在机体上方，没有外挂物突出在机体外面。

此外，为了进一步减小飞机的RCS，还在机翼的前后缘、进气道唇口部分采用了能够吸收雷达波的材料，整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。

隐形技术
让我们看看隐形飞机在设计上遵循的规律。

隐形飞机最重要的两种技术是形状和材料。

首先，隐形飞机的外形上避免使用大而垂直的垂直面，最好采用凹面，这样可以使散射的信号偏离力图接收它的雷达。

例如，SR-71“黑鸟”飞机和B-1
隐形轰炸机采用的弯曲机身；贝尔AH-1s“眼镜蛇”直升机最先采用的扁平座
隐形飞机原理图
舱盖；在海湾战争中发挥重要的F-117A“大趋势”隐形战斗机采用的多面体技术；美国波音F-111实验机上的任务自适应机翼等。

这些飞机的造型之所以较一般飞机古怪，就是因为特种的形状能够完成不同的反射功能。

其次，隐形飞机采用非金属材料或者雷达吸波材料，吸收掉而不是反射掉来自雷达的能量。

雷达吸波材料分两大类，一类是谐振型，一类是宽频带型。

其中谐振型雷达吸波材料是为了某一频率而设计的、以磁性材料为基础、能把相消干涉和衰减结合起来的吸波材料。

宽频带雷达吸波材料通常通过把碳-耗能塑料材料加到聚氨酯泡沫之类的基体中制成，它在一个相当宽的频率范围内保持有效性。

把雷达吸波材料与雷达能量可以透过的刚性物质相结合，形成雷达吸波结构材料，
这种材料还属于保密的吸波材料之一。

运用最新的材料，隐形飞机在雷达上反射的能量几乎能够做到和一只麻雀的反射能量相同，仅仅通过雷达就想分辨出隐形飞机是非常困难的。

另外，应尽量减少机身的强反射点或者说是“亮点”、发动机的噪声以及机体本身的热辐射等，因为这些方面的存在也容易“出卖”飞机的存在。

例如，SR-71黑鸟飞机就采用闭合回路冷却系统，把机身的热传给燃油，或把热在大气不能充分传导的频率下散发掉。

隐形飞机在现代战争中发挥着重要的作用。

例如，在1991年的海湾战争中，美军派出了42架F-117A隐形战斗机，出动1300余架次，投弹约2000吨，在仅占2%架次的战斗中去攻击了40%的重要战略目标，自身没有受到任何损失。

随着材料技术和更新的技术的出现，隐形飞机的隐形能力会越来越强，在未来战争中的作用会越来越突出。

物理学的发展已经对人类的发展和社会的变革作了巨大的推动作用，在未来，任何一项物理上的突破，也必定对人类社会产生更大的影响。

在世界物理学和人类社会发展的同时，我更对从事研究、矢志不渝的科学家们致以崇高的敬意。

【参考文献】
[1]《物理学史》（美）弗·卡约里著，戴念祖译.广西师范大学出版社，2008.12
[2]《飞机》（英）罗伯特·杰克逊著，李静主译.上海科学技术文献出版社，2007.01。