前翼是否破壞了殲20的匿蹤性？
FLAK聊軍事·2018年3月20日 星期二
本文同步刊載於【貞觀防務】
近日，美國「商業內幕」媒體針對殲20服役與Su-57快閃敘利亞的新聞，邀請任職於「海軍分析中心」的軍事專家：Michael Kofman提出看法。訪談中對於Su-57與殲20的匿蹤性能都提出了質疑，他認為Su-57的匿蹤性能在Su-35與F-35之間，而殲20的外表仍有太多匿蹤問題：其體型巨大，構型有太多的「面」，且許多看起來是良好反射體。雖然他在文中沒有明確指明是哪些「面」破壞了匿蹤，但殲20是實體匿蹤機中唯一擁有前翼者，不禁讓人懷疑「前翼」是否為破壞匿蹤的元兇？本文簡單討論一番。
殲20的前翼前緣與主翼前緣平行（紅線），以保持前緣散射方向相同；前翼後緣則與另一側主翼後緣平行（黃線），以保持後緣散射方向相同
要討論這個問題，首先要對匿蹤外型理論有基本認識。這個理論在1970年代後期才被美國完善，內容相當地複雜，且仍有部分因為機密因素被「碼」了，不過從相關教科書中我們仍可瞭解到匿蹤理論最主要是要消減兩種雷達波的散射現象：
面散射：當雷達波照射到物體表面時，大部分能量會依「入射角=反射角」的原則朝表面形狀的反角度散射出去。這種散射是3D的，也就是說表面不論在垂直軸或水平X-Y軸方向傾斜都可偏折反射能量的角度。在F-117的年代由於電腦只能計算平面形狀的散射，因此它被設計得奇形怪狀，但等到「沈默彩虹」就掌握了預測曲面反射的運算技術，使匿蹤飛機能在匿蹤與氣動之間做出平衡。
邊緣散射：當雷達波照射到兩個以上的「面」交界產生的邊線時，大部分能量依「入射角=反射角」的原則會散射形成「凱勒錐」。這種散射就會變成2D的，也就是邊緣對於雷達波方向的垂直軸傾斜是沒有用的，只有水平X-Y軸的傾斜可以偏折「凱勒錐」的方向，因此匿蹤飛機外型上最明顯的特徵就是簡化邊緣角度來限制邊緣散射的方向。
前翼透過外型修正（切角）與吸波結構可以減輕邊緣散射，但同樣技術也可用在主翼與尾翼上，例如F-22的主翼也有切角
邊緣散射又可分成兩種主要現象：
前緣散射：意即直接面對雷達波的邊緣產生的散射，由於戰機通常對前方發射武器，因此前緣散射方向的控制通常是最首要的課題。以F-117為例，其機翼與機身採取了高達67.5度的後掠角不是為了超音速，而是為了確保前半球45度角內有極低的回波。
後緣散射：當雷達波照射到邊緣，部分能量會繼續沿著表面爬行，直到碰上下一道邊緣才散射出來，爬行波難以預測的特性是早期工程師無法做出匿蹤飛機的主因之一。而要注意的是，後緣散射一樣是2D的，其部分能量甚至可以繞著垂直軸180度轉向往前散射回去。
後緣散射遠比前緣散射微弱，但仍然存在，所以要不要處理就看客戶對匿蹤的要求程度。例如像疾風機將回波減為1/10，被偵測距離將縮短47%，使其能發射中長程導引武器；但F-22/35則要求將回波減至1/10000以下，使其能在防空系統頭上投下炸彈。
與Su-57相比，殲20對匿蹤的細部處理明顯較為完整，表面蒙皮與艙門的接縫都改為鋸齒狀以偏折邊緣散射的角度。但美國主流專家仍認為殲20的匿蹤性不如F-22與F-35，主要就是外型上的缺陷
除了垂直尾翼以外，機翼大都在水平面上，對前方遠距離雷達的面散射都會以很大角度偏折（這也就是為何垂直尾翼要盡量傾斜）而不產生威脅，因此其外型主要處理的是邊緣散射的角度。而不論前翼、主翼或尾翼，一樣都有邊緣散射現象，也都可以透過控制角度以及安裝吸波結構來削弱前緣散射與後緣散射，為什麼只有前翼會特別對匿蹤性有影響呢？首先，主翼是飛機的主體，再怎麼破壞匿蹤也得承受，所以能檢討的只有前翼與尾翼。但前翼比尾翼更不利匿蹤的原因有二：
前翼在主翼的前方，而尾翼在主翼的後方，因此面對前方雷達波，前翼不但有前緣散射，也會有後緣散射。相較之下，只將尾翼保持在主翼的同一平面（例如F-22、F-35與Su-57），尾翼就被主翼遮蔽，其前緣散射其實是來自主翼後緣散射的部分能量，而尾翼的後緣散射又更加微弱。
當雷達波長增加時，邊緣散射會更加明顯，更不受偏折角度影響，這就是米波雷達反匿蹤的原理。而由於前翼邊緣長度比主翼短，所以米波雷達的波長又相對更長了，更加強了米波雷達，甚至「半米波」雷達的偵測效果。
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近日，美國「商業內幕」媒體針對殲20服役與Su-57快閃敘利亞的新聞，邀請任職於「海軍分析中心」的軍事專家：Michael Kofman提出看法。訪談中對於Su-57與殲20的匿蹤性能都提出了質疑，他認為Su-57的匿蹤性能在Su-35與F-35之間，而殲20的外表仍有太多匿蹤問題：其體型巨大，構型有太多的「面」，且許多看起來是良好反射體。雖然他在文中沒有明確指明是哪些「面」破壞了匿蹤，但殲20是實體匿蹤機中唯一擁有前翼者，不禁讓人懷疑「前翼」是否為破壞匿蹤的元兇？本文簡單討論一番。
殲20的前翼前緣與主翼前緣平行（紅線），以保持前緣散射方向相同；前翼後緣則與另一側主翼後緣平行（黃線），以保持後緣散射方向相同
要討論這個問題，首先要對匿蹤外型理論有基本認識。這個理論在1970年代後期才被美國完善，內容相當地複雜，且仍有部分因為機密因素被「碼」了，不過從相關教科書中我們仍可瞭解到匿蹤理論最主要是要消減兩種雷達波的散射現象：
面散射：當雷達波照射到物體表面時，大部分能量會依「入射角=反射角」的原則朝表面形狀的反角度散射出去。這種散射是3D的，也就是說表面不論在垂直軸或水平X-Y軸方向傾斜都可偏折反射能量的角度。在F-117的年代由於電腦只能計算平面形狀的散射，因此它被設計得奇形怪狀，但等到「沈默彩虹」就掌握了預測曲面反射的運算技術，使匿蹤飛機能在匿蹤與氣動之間做出平衡。
邊緣散射：當雷達波照射到兩個以上的「面」交界產生的邊線時，大部分能量依「入射角=反射角」的原則會散射形成「凱勒錐」。這種散射就會變成2D的，也就是邊緣對於雷達波方向的垂直軸傾斜是沒有用的，只有水平X-Y軸的傾斜可以偏折「凱勒錐」的方向，因此匿蹤飛機外型上最明顯的特徵就是簡化邊緣角度來限制邊緣散射的方向。
前翼透過外型修正（切角）與吸波結構可以減輕邊緣散射，但同樣技術也可用在主翼與尾翼上，例如F-22的主翼也有切角
邊緣散射又可分成兩種主要現象：
前緣散射：意即直接面對雷達波的邊緣產生的散射，由於戰機通常對前方發射武器，因此前緣散射方向的控制通常是最首要的課題。以F-117為例，其機翼與機身採取了高達67.5度的後掠角不是為了超音速，而是為了確保前半球45度角內有極低的回波。
後緣散射：當雷達波照射到邊緣，部分能量會繼續沿著表面爬行，直到碰上下一道邊緣才散射出來，爬行波難以預測的特性是早期工程師無法做出匿蹤飛機的主因之一。而要注意的是，後緣散射一樣是2D的，其部分能量甚至可以繞著垂直軸180度轉向往前散射回去。
後緣散射遠比前緣散射微弱，但仍然存在，所以要不要處理就看客戶對匿蹤的要求程度。例如像疾風機將回波減為1/10，被偵測距離將縮短47%，使其能發射中長程導引武器；但F-22/35則要求將回波減至1/10000以下，使其能在防空系統頭上投下炸彈。
與Su-57相比，殲20對匿蹤的細部處理明顯較為完整，表面蒙皮與艙門的接縫都改為鋸齒狀以偏折邊緣散射的角度。但美國主流專家仍認為殲20的匿蹤性不如F-22與F-35，主要就是外型上的缺陷
除了垂直尾翼以外，機翼大都在水平面上，對前方遠距離雷達的面散射都會以很大角度偏折（這也就是為何垂直尾翼要盡量傾斜）而不產生威脅，因此其外型主要處理的是邊緣散射的角度。而不論前翼、主翼或尾翼，一樣都有邊緣散射現象，也都可以透過控制角度以及安裝吸波結構來削弱前緣散射與後緣散射，為什麼只有前翼會特別對匿蹤性有影響呢？首先，主翼是飛機的主體，再怎麼破壞匿蹤也得承受，所以能檢討的只有前翼與尾翼。但前翼比尾翼更不利匿蹤的原因有二：
前翼在主翼的前方，而尾翼在主翼的後方，因此面對前方雷達波，前翼不但有前緣散射，也會有後緣散射。相較之下，只將尾翼保持在主翼的同一平面（例如F-22、F-35與Su-57），尾翼就被主翼遮蔽，其前緣散射其實是來自主翼後緣散射的部分能量，而尾翼的後緣散射又更加微弱。
當雷達波長增加時，邊緣散射會更加明顯，更不受偏折角度影響，這就是米波雷達反匿蹤的原理。而由於前翼邊緣長度比主翼短，所以米波雷達的波長又相對更長了，更加強了米波雷達，甚至「半米波」雷達的偵測效果。