張誠/台灣的隱形戰機,成形中

▲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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