电子发烧友App
作者：石康、李博彦
1、探测与隐身：矛与盾的较量
1.1、探测之矛不断发展
探测是利用各类手段识别与测量目标，隐身是降低目标的可探测性。探测与隐身 技术可以比作矛与盾，常常呈现交替发展的趋势。常用的探测目标手段包括可见 光探测（视觉）、雷达探测、红外探测和声学探测（声呐）。 视觉和听觉是人类重要的感官，在缺乏技术手段的年代也是最主要的探测手段， 然而视觉和听觉有天然短板，且受较多条件限制。人眼所能见的可见光仅仅是电 磁波中的一小部分，由于波长相对于红外和雷达较短，有效探测距离有限，且会 受到天气、昼夜等因素影响。此外，目前较为成熟的迷彩伪装是对抗可见光探测 的有效措施，迷彩伪装通过分割被伪装物的外形轮廓，或将被伪装物融入背景之 中实现降低视觉可探测性。声波在空气中传播速度较慢，往往更多用于水下探测。
雷达逐步成为探测核心装备。在第二次世界大战中，雷达（无线电探测及测距， Radio Detection and Ranging，缩写 Radar）已经被应用于探测目标并取得显著成果； 20 世纪后半叶，各种雷达探测新体制和新技术突飞猛进，极大提高了雷达装备的 探测能力，使雷达成为基于信息化条件下形成体系作战能力的核心装备。
对飞机和导弹探测的需求极大促进了红外探测发展。飞机和导弹发动机温度高， 高温物体主动向外辐射强烈的红外线信号，二战后喷气式飞机和导弹的发展促进 了红外探测技术发展，红外探测系统得以在实战中用于空空导弹和便携式低空导 弹等防空导弹，并在多次战争中发挥了重要的作用。据《红外成像探测技术发展 趋势分析》（范晋祥,杨建宇），上世纪 80 年代时，红外探测即已近广泛应用于天 基弹道导弹预警、机载舰载红外搜索跟踪、机载导弹发射预警、机载星载对地监 视侦察、反导反卫动能拦截弹、空空导弹、空地导弹、反舰导弹、反装甲导弹精 确制导等领域。
雷达和红外探测技术已经成为当前各型武器装备（水下除外，水下环境不利于电 磁波的传导，本文重点讨论的是水面以上的海陆空天各型武器装备的探测与隐身） 主要的探测手段；矛与盾相互对立又相互依存，探测技术与隐身技术相互促进、 交替发展。
1.2、有矛必有盾：隐身技术为降低可探测性而生
隐身技术并不能让目标完全不可被探测，其目的主要是降低可探测性、提升生存 能力。伴随 20 世纪后探测技术提升，尤其是第二次世界大战期间雷达投入使用， 为了降低可探测性的隐身技术应运而生。隐身技术用专业术语可称为低可探测技 术或者目标特征控制技术，即改变或者减少目标如飞机、舰艇、导弹等武器装备 的可探测信息从而降低其被敌方探测系统发现的概率。隐身技术使得武器装备在 战场中不易被发现、跟踪或打击，提高了装备在战场中的生存能力。 隐身技术涉及多类型信号，雷达和红外隐身是重点方向。据《飞行器隐身技术研 究及发展》（贺媛媛,周超），为使武器系统难以被发现，需要尽量降低武器系统雷 达、红外、激光、可见光及声音等特征信号。由于目前雷达和红外被广泛用于探 测与制导，因此雷达和红外隐身是重点发展方向。 隐身技术具有多种类型，当前以无源隐身技术为主。据《飞行器隐身技术研究及 发展》（贺媛媛,周超），隐身技术按不同的标准，可以进行不同的分类，若按是否 需要消耗能量来区分，可以分为有源隐身技术和无源隐身技术。无源隐身技术可 以分为雷达隐身、红外隐身、激光隐身、可见光隐身、声音隐身技术等。有源隐 身技术需要消耗能量且技术尚不成熟，当前以无源隐身技术为主。
雷达波长较长，可用波段范围较广，是中远距离探测的主要手段。雷达散射截面 积（RCS）被用来衡量飞机的雷达隐身性能。雷达通过接收并分析目标反射的回 波实现探测。雷达散射截面积（radar cross section, RCS）是目标在雷达接收方向 上反射雷达信号能力的度量。RSC 越小，则反射信号越弱，目标越难以被雷达探 测到。RCS 不仅仅由目标尺寸决定，其与目标结构、目标材料、电磁波频率、电 磁波入射角等多因素相关。
隐身战机外形设计遵循基本规则。隐身是涵盖多学科技术的综合设计，除了使用 隐身材料外，飞机本身的外形隐身设计也能够有效降低其可探测性。外形隐身技 术主要依据电磁散射理论，对飞机总体及构成飞机的主要部件进行合理布局，尽 量减弱其受威胁的主要方向上的电磁辐射强度。
2、主要隐身材料
雷达、红外、可见光探测技术特点不同，应对措施也不尽相同： 1) 雷达探测采取主动发射电磁波照射目标，接收目标的返回波。雷达波涵盖频 率宽，雷达探测体制和技术多种多样。因此雷达隐身材料最为复杂，手段包 括雷达波吸波涂料和吸波结构等。 2) 红外探测一般是被动接收目标发出的红外辐射，据《红外隐身技术的应用及 发展趋势》（李波），大气对红外辐射传播有衰减，仅 1~2.5μm、3~5μm、8~14μm 这三个波段受大气衰减较少。红外隐身的主要方式是采用降低红外发射率的 材料。 3) 可见光隐身的主要原理是通过迷彩伪装或融入背景环境降低视觉可见度。
2.1、红外、可见光隐身材料
低红外发射率材料
红外隐身技术目的是减小目标的热信号。低发射率材料是一类低红外辐射材料， 可降低目标表面的红外发射率和红外辐射特征。据《红外隐身材料研究进展》（谌 玉莲,李春海,郭少云,等），低红外发射率材料按照化学组成可分为无机低发射率材 料、有机低发射率材料和有机—无机复合低发射率材料。
可见光隐身材料
可见光隐身是针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术。据《隐 身涂料的研究进展与发展方向》（李海燕,张世珍,孙春龙,等），迷彩涂料分为保护迷彩、仿造迷彩和变形迷彩三类，保护迷彩适合于单色背景上的固定和小型目标； 仿造迷彩适用于多色背景上相对固定的目标；变形迷彩用于多色背景上的活动目 标。变形迷彩是由几种形状不规则的大斑点所组成的多色迷彩，主要用于伪装军 用车辆等活动目标。军用迷彩涂料，因其使用环境恶劣，要求迷彩涂料应具有良 好的物理化学性能，如附着力、抗冲击、耐腐蚀、耐候、耐霉菌等性能要优良。 不同颜料喷涂出来的迷彩图案和颜色组合，是涂料实现可见光隐身的关键。
2.2、雷达隐身吸波涂料
雷达隐身吸波材料通过将电磁波转换为热能或其它形式的能量实现对入射电磁波 的有效吸收。电磁吸波材料可以大幅降低飞行器的雷达散射截面, 从而提高其生 存防御能力和总体作战性能。据《电磁波吸收材料的研究进展》（陈雪刚,叶瑛,程 继鹏），根据成型工艺和承载能力, 吸波材料可分为涂覆型和结构型吸波材料两种; 根据吸波机理, 吸波材料可分为电损耗型、磁损耗型以及其它损耗型吸波材料。
2.2.1、磁损耗型吸波材料
铁氧体
据《涂覆型吸波材料的研究现状及展望》（谷国强,苏勋家,侯根良,等），铁氧体在高 频下有较高的磁导率和较大的电阻率，且电磁波易于进入并快速衰减，有强烈的 铁磁共振吸收和磁导率的频散效应，吸收强，吸收频带宽，是目前研究比较成熟 的吸波材料。英国海军于 1947 年研制的铁氧体-羰基铁-天然橡胶吸波材料，用于 减弱舰船天线及析端绕射，后作为一项标准用于英国船只; 美国 20 世纪 50 年代 著名的 U-2 高空侦察机也是用了铁氧体吸波材料。铁氧体的缺点包括耐高温性能 差，面密度较大，限制其在隐身飞机中的使用。
羟基铁
据《电磁波吸收材料的研究进展》(陈雪刚,叶瑛,程继鹏)，羰基铁主要通过热解五羰基铁制得, 是目前最为常用的雷达波吸收剂之一；而在单独使用时, 羰基铁吸波 材料类似铁氧体，也存在比重过高、匹配厚度大等缺点，一般通过将羟基铁/铁氧 体与碳材料、高分子和其它磁损耗吸收剂复合。
超细金属粉
据《电磁波吸收材料的研究进展》(陈雪刚,叶瑛,程继鹏)，超细金属粉是指粒径处 于亚微米~纳米级别的单质金属或金属合金微粒，其透波性和吸波性能取决于其粒 度，超细金属粉的最大缺点在于其抗氧化、耐酸碱能力差, 介电常数较大、频谱特 性差, 制备技术难度大、成本高。
2.2.2、电损耗型吸波材料
虽然磁损耗型吸波材料吸收频带宽、应用时间长、技术成熟，但由于居里温度（磁 性材料中自发磁化强度降到零时的温度）的限制，磁性材料不能应用于高温。因 此，高温吸波材料大多都是电损耗型吸波材料（碳系吸收剂、碳化硅等）。
碳系吸收剂
碳系吸收剂主要包括石墨和炭黑、实心碳纤维和中空碳纳米管等. 碳系吸收剂具 有原料来源广泛、制备工艺简单、密度低、电导率高、吸附性能强等优点, 常被用 作强吸收吸波材料的载体、多层吸波体的匹配层等。据《高温吸波材料研究面临 的问题》(周万城,王婕,罗发,等)，碳黑、石墨、短切碳纤维等碳类吸收剂的弱点是 高温氧化，导致吸波材料失去吸波性能。
碳化硅
武器高温部位的隐身所采用高温吸波材料，必须能够较长时间承受高温及温度冲 击。据《涂覆型吸波材料的研究现状及展望》（谷国强,苏勋家,侯根良,等），国外高 温吸波材料的研制主要集中在陶瓷基复合材料，碳化硅是制作多波段高温吸波材 料的主要组分；法国马特拉防御公司研制的应用于 1000℃高温的 Matrabsorb 系列 500 的陶瓷基材料，可以用作亚声速导弹喷管或进气道等某些部位的面层；美国 在 F-117 隐身飞机尾喷管的研制中，采用陶瓷基材料制备的结构吸波材料，可承 受高达 1093℃的高温。
2.2.3、其他吸波材料
纳米材料
据《电磁波吸收材料的研究进展》（陈雪刚,叶瑛,程继鹏），纳米材料具有极高的电 磁波吸收性能, 兼具吸波频带宽、密度低、厚度薄、兼容性好等优点。纳米复合材 料也是吸波材料的研究热点之一，目前纳米复合吸波材料的研究主要集中在铁氧 体复合、碳材料复合和碳化硅复合等三个方面。
吸波材料向着轻薄、宽频发展。据《电磁波吸收材料的研究进展》（陈雪刚,叶瑛, 程继鹏），吸波材料朝着“厚度薄、密度小、吸收强、频段宽”的方向发展；复合 化、结构化或为具有前景的发展方向。
2.3、结构隐身材料
结构隐身材料是在先进复合材料基础上发展起来的结构-隐身一体化复合材料，既 能作为结构件的一部分（如机翼、尾翼、进气道等）又能隐身，同时综合维护成 本更低，具有吸波涂料无法比拟的优点。结构隐身材料大体可分为传统结构隐身 材料（混杂纤维增强复合材料、碳化硅纤维复合材料、夹芯结构吸波复合材料、 导电增强复合材料等）和新型结构隐身材料（频率选择表面、超材料等）两大类。
2.3.1 传统结构隐身材料
混杂纤维增强复合材料 碳纤维复合材料因具有高比强度、比刚度以及质轻等优点而成为航空航天领域的 热门材料；因此，一种结构型吸波材料的研发路径是将碳纤维与其他纤维混杂制 备出吸波性能和力学性能优异的混杂纤维增强结构隐身复合材料。据《结构型雷 达吸波材料的性能特点及其应用进展》（崔红艳,潘士兵,于名讯,等），中国已制造 出吸波性能良好的混杂纤维增强塑料，广泛用于飞机制造中。
据《混杂纤维增强结构隐身复合材料研究进展》（樊威,孟家光,孙润军,等），混杂纤 维增强复合材料一般由透波层和吸波层组成，透波层首先让电磁波最大限度地进 入隐身材料内部，吸波层通过各种损耗机制将进入隐身材料内部的电磁波转化为 热能或其它形式的能量耗散失掉。
采用热塑性树脂的混杂纤维增强复合材料已经被应用于美国武器装备。据《结构 吸波材料的隐身性能研究》（王海风），热塑性 PEEK（Polyetheretherketones，聚醚 醚酮）、PEK（Polyether Ketone，聚醚酮）、PPS（Polyphenylene Sulphide，聚苯硫 醚）、PEKK（Polyethylene Ketone Ketone，聚醚酮酮）和 LCP（Liquid Crystal Polymer， 液晶高分子）等树脂纺成单丝或复丝，分别与不同的特殊纤维按一定比例交替混 杂成纱束，再把混杂纱编织成各种织物、轻质夹芯或粗网格布，然后将混杂织物 与同类的树脂制成复合材料。YF-22 采用 40%左右的 PEEK 混杂纱吸波复合材料 制造机翼和机身蒙皮；美国海军采用混杂纱 PEEK 结构隐身材料制造潜水艇艇身。
碳化硅纤维复合材料
据《具备雷达吸波功能的碳化硅纤维的研究进展》（谢根生,姜勇刚,刘旭光,等），碳 化硅纤维既具有与玻璃纤维相近的介电常数和电阻率、与碳纤维相当的强度与模 量，且具有碳纤维、芳纶等无法比拟的耐高温氧化性能，是高性能复合材料的理 想增强剂。
夹芯结构吸波复合材料
据《雷达隐身复合材料研究进展及在舰船上的应用》（张磊,李永清,王静南,等），夹 芯结构吸波复合材料由两层蒙皮和一层中间芯层构成，其本身具有一定承载能力， 雷达波被夹芯结构多重反射和吸收；夹芯型雷达隐身复合材料结构主要有波纹板 夹芯结构、角锥夹层结构和蜂窝夹芯结构等类型。
导电增强塑料
据《结构型雷达吸波材料的性能特点及其应用进展》（崔红艳,潘士兵,于名讯,等）， 导电增强塑料是在非金属聚合物或树脂类物质中加入导电纤维、薄皮、纳米级金 属粉末而制成的。当雷达波透过时，部分能量被吸收，从而成为有效的吸波材料， 其吸收频带可通过加入物质的种类和多少来调节。混入的物质可以是聚丙烯腈纤 维、镀镍碳纤维、不锈钢纤维、薄铝片、铁氧体、镍、钴粉末等，这种复合材料 可用作飞机或导弹的结构材料。
2.3.2 新型结构隐身材料
频率选择表面
频率选择表面（Frequency Selective Surface，简称 FSS），是一种由单元结构按特 定方式排列而成的周期表面，根据单元结构及排列方式的不同，频率选择表面可 以在电磁空间内呈现出不同的工作特性，它即可以在一定频段内呈现反射的特性， 也可以在一定频段内显示透过的特性。 据《隐身雷达罩技术研究进展综述》（门薇薇,王志强,轩立新），传统频率选择材料 一般通过在导体金属表面布满周期性的缝隙，或在介质衬底表面上排列周期性的 金属贴片来实现，贴片或孔径单元可以有多种几何形状形成的“电振子结构”，其 电性能因表面的周期性而受到调制。
由于频率选择表面工作原理及所表现的特性不同，可以将频率选择表面分为低通 （通过低频）、高通（通过高频）、带通（通过频率带）、带阻（阻止频率带通过） 四种类型的频率选择表面。
频率选择表面已被应用于战机和军舰雷达天线罩。频率选择表面的特性使得其可 以实现在雷达工作频段内具有良好的透波性能，不影响天线正常工作; 而在工作 频段以外，FSS 隐身雷达罩相当于一个全反射金属罩，从而降低了雷达天线的反 射信号。
超材料
超材料（Metamaterials）是指在微观层面上采用亚波长单元结构按照一定的方式进 行排列，在宏观层面上呈现出天然材料不具备的超常物理特性的新型人工复合功 能材料。通过超材料亚波长单元结构的调整设计，可以使超材料的等效媒质参数 在极大的范围内实现人工自由调节，从而得到独特的电磁特性。
超材料能够实现负折射率，也被称为“左手材料”。据《超材料隐身天线罩研究》 （郭鹏斐），当超材料的介电常数和磁导率同时为负值时，会产生不同寻常的物理 现象，包括负折射率，即电磁波经过分界面入射时，折射波与入射波位于法线的 同一侧。
据《超材料隐身天线罩研究》（郭鹏斐）和《A Perfect Metamaterial Absorber》（Landy N I , Sajuyigbe S , Mock J J ,et al），超材料发展历程可以大致分为三个阶段： 1) 理论研究阶段。左手材料即同时具有负介电常数和负磁导率材料的概念于 1968 年即被苏联科学家提出，为后续超材料研究奠定理论基础。 2) 电磁特性实现阶段。1996 年首次在微波波段实现了负等效介电常数，2000 年 首次打造左手材料，超材料特殊的电磁性能从理论变为现实。 3) 电磁隐身应用阶段。2006 年美国杜克大学的研究人员首次实现超材料“隐身斗 篷”，超材料在电磁隐身领域从此开始蓬勃发展。
2008 年“完美超材料吸波体”问世。一种以电开口谐振环、介质层和金属线作为 单元结构的超材料于 2008 年由波士顿学院和杜克大学研究者所发表的《A Perfect Metamaterial Absorber》（Landy N I , Sajuyigbe S , Mock J J ,et al）提出，该研究由 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和美国空军科学研究局支持，其率先实现了在微波 频段的完美吸波, 仿真结果表明该结构在 11.65 GHz 的吸收率高达 99%。与传统 吸波体不同，这一超材料仅由金属元素构成，因此可以独立编辑并针对性进行优 化。“完美超材料吸波体”的问世标志着超材料结构隐身登上了历史舞台。
超材料继续发展，应用频段增宽。吸波材料追求宽频吸收能力，据《电磁超材料 吸波体的研究进展》（王彦朝,许河秀,王朝辉,等），通过将结构的单元通过嵌套或 阵列排布等方式进行复合，可以实现对电磁波的多频段吸收，例如已经实现了在 S、C 和 X 这三个常见雷达工作波段同时工作的三频吸波体。
超材料隐身被用于雷达天线罩。据《超材料隐身天线罩研究》（郭鹏斐），通过设 计超材料的介电常数和磁导率，打造吸波/透波一体化雷达天线罩： 1) 将雷达工作频带之外的电磁波通过超材料罩体引导绕射过雷达天线系统，并 引导到适当位置，再通过理想匹配层的设计吸收所有的入射电磁波，实现雷 达天线系统的隐身； 2) 而在雷达工作频带内，超材料罩体呈现出“透明模式”，保证雷达天线系统的 正常工作。
超材料隐身天线罩较频率选择表面隐身效果更进一步。据《超材料隐身天线罩研 究》（郭鹏斐），目前采用频率选择表面技术的雷达天线罩通常是将敌方雷达的信 号反射到远离来波方向，以减小雷达天线的 RCS，但是这种方式容易被多基地雷 达等技术探测发现；而借助超材料技术的电磁调控能力，理论上能实现对来波的 全部吸收。
超材料在本世纪初即受到美国尖端国防技术研究部门关注。据《Metamaterials: The early years in the USA》（Ziolkowski, Richard W），美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，简称 DARPA）在 1999 年就开始收集有关超 材料领域的信息；2001 年 DARPA 多大学研究计划提案征集，其中包括超材料主 题，其目标为“建模、合成、表征和开发新型合成超材料，可用于跨越电磁频谱 的广泛应用”；其后美国研究者与波音公司鬼怪工厂团队合作开展负折射率尖劈研 究并在 DARPA 所组织研讨会上交流。据中国青年网，2009 年 7 月，波音鬼怪工 厂公布了其设计的第六代战斗机的基本方案。 国外军工企业关注超材料研发应用。据杜克大学官网，杜克大学与诺斯罗普·格 鲁曼合作研发超材料合作开发适合现代军用飞机外形的超材料天线。诺斯罗普·格 鲁曼在 2013 年取得了应用于射频通讯设备的超材料专利；洛克希德·马丁在 2013 年取得了超材料透镜天线阵列专利。
3、战机雷达隐身性能受各国重视，结构隐身材料应用增加
3.1、美国已发展多款隐身战机，并经历实战检验
由于雷达已成为探测飞行器的主流手段，因此在一般情况下，隐身飞机都指代具 有低雷达可探测性的飞机。在世界范围的近几次的局部战争中，以美国为首的西 方发达国家，依靠隐身飞机取得了显著的作战效果。 以雷达隐身为主的隐身技术出现在第二次世界大战期间，德军将吸波材料用于潜 艇和机翼上实现了雷达隐身技术的首次应用；飞机隐身技术于冷战时期在美国得 到进一步发展；其后中、俄、德、法、英、瑞典、加拿大、日本等国家均开展了 隐身飞机研究。
F-117 和 B-2 两款作战飞机在美国所参与的战争中展现了较强生存性。据《军用 隐身涂料技术的研究进展》（张振英,王斌），在海湾战争、入侵南联盟战争以及伊拉克战争中，美国都使用了隐身战机，尤其是海湾战争中，美国的 F-117 战斗攻 击机执行了几千次的空袭任务，却只损失了一架飞机；而 B-2 隐身轰炸机从美国 本土长途奔袭到南联盟执行轰炸任务却未受到威胁。
3.2、美国隐身战机设计变迁趋势：兼顾隐身、气动性能和维护性
美国经过多款隐身战机设计和应用经验积累，其隐身战机设计已经从最初 F-117 优先隐身性牺牲了飞行性能，到 F-22 兼顾隐身、气动性能，再到 F-35 兼顾隐身、 气动性能和维护性，其隐身设计能力逐步成熟。 F-117 多面体隐身外形牺牲了机动性。美国 F-117 战斗机是世界上第一种投入使 用的隐身战机，其外形类似堆积的复杂多面体，机身是一个两端尖削的角锥体， 机身框架上覆盖有平板形蒙皮，可将雷达波束反射到远离发射源的地方，有利于 实现隐身。但多面体外形对飞机空气动力学特性有负面影响，从而限制了机动性。
B-2 轰炸机隐身涂层对维护要求高。美国 B-2 轰炸机没有采取 F-117 战斗机的多 面体外形，其外形如同普通飞机一样存在曲面，通过无垂尾飞翼式布局和涂敷吸 波材料降低雷达截面积。隐身涂料给 B-2 带来了优异的隐身特性，但也使得 B-2 需要额外维护。据中国军网 2015 年报告，B-2 轰炸机需要不断轮流接受基地维护， 所以它们的可执行任务率低于空军机群中的其他机型，维护周期大约是 13 个月， 美国空军称，在为 B-2 隐形轰炸机安排的基地维护项目中，约有 70%的工作与涂 层有关；为了维护娇贵的涂层，需要配专用机库。据《隐身材料的现状及发展趋 势》（白天,王秀兰），B-2 隐身轰炸机早期所用隐身涂层，每次飞行后，都需要对 其表面进行掉屑、划伤和腐蚀等检查，且在两次飞行之间必须对损坏的蒙皮进行 修理，导致其每飞行 1 小时至少需要 50 小时维护，维护效率低、成本高，大大 影响了作战效能。
F-22 和 F-35 战机平衡了隐身和机动性。相对于采用多面体外形的 F-117 和采用无尾飞翼布局的 B-2，F-22 和 F-35 采用了对空气动力学特性及操纵更有利的常规 布局，在隐身和机动性间取得了平衡。 F-35 战机所需隐身相关维护大幅降低。洛克希德·马丁的支持低观测性集成产品 团队领导 Bill Grant 在接受美国 SLDinfo 网站采访时表示，F-35 战机 99%的维护 与隐身性修复无关，而对于 B-2 轰炸机，这一数字仅为 19%；F-35 隐身系统要求 在 8000 小时飞机全寿命中均能胜任，飞机的整个寿命期内无需返回基地进行翻 新。据 Defense Daily 网站 2015 年报道，F-35 机队每飞行小时所需低可探测性维 护人工小时已经等于或小于 0.28 小时，已经优于标准所要求的 0.32 小时。
F-22 和 F-35 维护成本下降归功于隐身结构设计。Bill Grant 在接受 SLDinfo 网站 采访时表示，过去隐身飞机设计中，是先有飞机设计、后有隐身设计，而在 F-35 项目中隐身是被“制造”进飞机中。据福克斯新闻报道，F-35 蒙皮采用了混合复 合材料。据《结构吸波材料的隐身性能研究》（王海风），F-22 的翼面前后缘、副 翼、襟翼、尾翼、机身边条、进气道均采用了吸波结构复合材料。
美国 B-21 轰炸机采用新一代隐身技术，被称为是最容易维护的隐身轰炸机。据诺 斯罗普·格鲁曼官网，B-21 是第六代隐身轰炸机，B-21 采用新一代隐身技术、先 进的网络能力和开放的系统架构，针对高端威胁环境进行了优化，可在空军最复 杂的任务中发挥关键作用。据美国国防部网站，在 2022 年 12 月 2 日 B-21 亮相 时，美国国防部长 Lloyd J. Austin 表示“B-21 经过精心设计，是最容易维护的隐 身轰炸机”。 回顾美国在役/退役隐身战机发展历程，从 F-117 到 F-35，结构隐身材料日趋成熟； 频率选择表面已经应用于 F-22 隐身战机。 1) 受限于当时技术，F-117 和 B-2 所使用的结构隐身材料为复合材料、蜂窝结构 为主。 2) F-117 和 B-2 作战主要方式为对地攻击，F-22 战机是空中优势战机，因此 F22 使用频率选择表面作为雷达天线罩材料，使得自机雷达发射波正常工作， 又屏蔽了自机雷达工作波段外的电磁波，实现攻守兼备。 3) 受益于隐身技术进步，B-21 轰炸机相较于 B-2 轰炸机可维护性大幅提升。
3.3、美国主要战机项目预算中隐身战机占比过半
据美国国防部副部长办公室（OUSD）预算报告，2021-2023 财年美国主要战机项 目合计预算分别为 335、307、328 亿美元，其中 F-35、空军下一代空中优势战机、 MQ-25、B-21 四种隐身战机合计预算分别为 169、168、189 亿美元，分别占主要 战机项目合计预算的 50.42%、54.72%、57.62%，占比呈现上升趋势。
F-35 战机 2021-2023 财年项目预算分别为 129、119、110 亿美元，在各型战机中 排首位。B-21 是美国新型隐身战略轰炸机，据参考消息 2022 年 11 月 29 日援引 美国福克斯新闻网报道，诺思罗普-格鲁曼公司于 2015 年获得了设计并建造 B-21 “突袭者”隐身轰炸机的合同；该公司相关负责人介绍称，“B-21 是有史以来建造 的最先进的军用飞机”；建造B-21使用了先进的制造技术和突破性隐身技术。2021- 2023 财年 B-21 项目预算分别为 28、30、50 亿美元。
3.4、F-35 隐身战机全球已获 3453 架订单，累计交付超过 865 架
据洛克希德·马丁，截至 2023 年 6 月，F-35 战机已经获得 16 个国际客户的共计 997 架订单，加上美国本土 2456 架订单总数已经达到 3453 架。截至 2023 年 6 月， 公司已经交付逾 945 架 F-35 战机。
F-35 战机成为多国航母舰载机。F-35B 已经成为美、英、日、意等国航母舰载机。 据环球网援引美国海军学会新闻网站报道，2021 年 10 月 3 日，日本海上自卫队 2 架 F-35B 战斗机在“出云”号航母上起降，系日本在二战后首次在舰艇上起降 固定翼飞机。据环球网 2021 年 7 月 30 日报道，英国“伊丽莎白女王”号航母进 入南海，并开展了 F-35B 战机起降飞行训练。据新华社援引“防务新闻”网站 2021 年 11 月 23 日报道，意大利海军和空军 F-35B 战机在意大利海军“加富尔”号航 母上开展联合行动。 美国 F-35 战机计划批产周期长达 33 年，未来年均开发与采购费用达 104 亿美元 /年。据美国政府问责局报告，美国空军及海军规划对 F-35 战机的开发及采购持 续至 2044 年。以 2011 年第一批次量产型 F-35 战机下线作为起点，F-35 战机批 产时间有望长达 34 年。预计 2018 至 2044 年年均开发及采购费用达 104 亿美元/ 年，而且伴随战机逐渐开发成熟，2021 年之后基本为采购费用。2021-2030 年是 F-35 战机采购“高峰期”，期间年采购费用在 119 亿美元/年至 140 亿美元/年之 间，年采购数量在 98 至 105 架之间。
3.5、隐身战机是全球武器装备研发重点
当前中美俄三国均装备了隐身战斗机，并公开展示了不止一款隐身战机。据《World Air Force 2022》，截至 2021 年，美国拥有 178 架 F-22 战机和 504 架 F-35 战机， 隐身战斗机数量远超其他国家。
除中美俄三国外，法国、德国、西班牙、英国、日本、韩国、土耳其也开展了隐 身战机研究。据中国军网报道，2022 年 7 月 19 日，韩国 KF-21 战机首飞。
3.6、高技术产品关乎装备核心指标，研发周期长定制化程度高
隐身性能是隐身军机核心指标。隐身性能是衡量先进武器装备性能的重要指标， 以军机为例，隐身（Stealth）、超音速巡航（Supersonic）、超视距攻击（Superiorsensor）和超机动（Super-agility）是第四代战斗机的四个重要标准。 隐身材料涉及核心性能，具有资质壁垒。由于武器装备隐身性能是核心性能，因 此对其隐身材料供应商有较高资质要求，中国对相关产品的研发生产企业实行严 格的许可制度，为新进入企业设立了较高的资质门槛。 隐身材料技术壁垒高。由于隐身材料的性能和质量在相当大的程度上决定着武器 装备关键构件的使用性能和服役周期，因此相关武器装备对于隐身材料的性能、 质量的要求非常高，隐身材料因此具有高技术壁垒。
隐身材料研发周期长，具有定制化特征。为保障型号装备特别是预研、在研装备 的性能，客户一般要求隐身材料生产企业配合其进行同步研发，从研发设计、首 件试制到产品定型批量生产的周期较长；由于隐身材料应用武器装备部位及种类 不断增加，下游型号众多、产品需求各异，每种型号的产品在材料、规格、性能 方面均具有特殊性要求，客户的定制化需求较多，因此产品具有定制化特征。 结构吸波材料对供应商提出综合要求。结构吸波材料兼具电磁吸收和结构承载作 用，相较于涂敷吸波材料，结构吸波材料与飞机结构联系更加紧密；隐身设计定 制化特点决定了隐身材料供应商的角色更倾向于隐身解决方案提供者，对供应商 的功能与结构一体化仿真设计能力提出综合要求。
客户倾向于长期稳定合作，先发者有优势。在既定的产品质量标准及技术指标要 求下，客户更换相关供应商的转换成本较高且周期较长，若隐身材料研制生产企 业提供的产品能持续符合客户的质量及技术要求标准，下游客户将与其形成长期 稳定的合作关系，且具有一定的排他性。
4、重点公司分析
4.1、华秦科技
陕西华秦科技实业股份有限公司于 2022 年 3 月上市， 公司前身华秦有限系由华秦公司在 2012 年 7 月由集体企业改制设立，华秦公司系 成立于 1992 年 12 月 28 日并挂靠在陕西省科技咨询服务中心名下之集体企业， 2020 年 11 月华秦有限整体变更为股份有限公司。 公司主营业务为从事特种功能材料，包括隐身材料、伪装材料及防护材料的研发、 生产和销售，公司主要产品有隐身涂层材料、结构隐身材料、高仿真伪装遮障、 伪装网、重防腐材料、高效热阻材料。公司产品主要应用于中国重大国防武器装 备如飞机、主战坦克、舰船、导弹等的隐身、重要地面军事目标的伪装和各类装备部件的表面防护。公司经过多年持续艰苦攻关，突破了多项特种功能材料研发 与产业化的关键技术瓶颈，主要产品在多军种、多型号装备实现装机应用，隐身 材料及伪装材料的核心产品分别在 2019 年及 2020 年实现了批产。
2022 年华秦科技实现营收 6.72 亿元，2018-2022 年营业收入复合年均增长率为 93.91%。2022 年实现归母净利润 3.33 亿元，2018-2022 年归母净利润复合年均增 长率为 138.82%；净利率为 49.59%，同比增加 8.15pct。2019 年归母净利润为1.06 亿元，主要是公司于 2019 年度进行股权激励，确认股份支付费用 1.68 亿 元计入当期管理费用所致。
分产品看，特种功能材料产品贡献主要营收，2022 年特种功能材料产品实现销售 6.15亿元，同比增长24.93%，占总营收91.44%；特种功能材料产品毛利率为59.25%， 同比增加 0.19pct。
2022 年公司期间费用 0.94 亿元，同比期间费用率 16.63%，同比减少 2.70pct； 其中，销售费用 1161.63 万元，同比增长 19.45%，销售费用率 1.73%，同比减少 0.17pct，主要系公司积极开拓市场，销售人员增加，工资薪酬增加及业务拓展相 关费用增加所致；管理费用 2641.57 万元，同比增长 25.92%，管理费用率 3.93%， 同比减少 0.17pct，主要系工资薪酬增加及 IPO 相关费用增加所致；财务费用626.94 万元，同比减少 498.41%，主要系货币资金利息收入增加所致；研发费用 0.63 亿元，同比增加 18.83%，研发费用率 9.21%，同比减少 0.97pct，主要系 2022 年研发人员增加以及研发人员薪酬增长，跟研型号数量增加致使研发物料消耗、检测费用等增加等所致。
据招股说明书，华秦科技是特种功能材料领域军工配套产品供应商。2021 年 1-6 月，公司向第一大客户 A 集团销售 1.81 亿元，占总营收的 95%,其中，向客户 A1 单位销售 1.26 亿元，占总营收的 65.98%，向客户 A2 单位销售 0.24 亿元，占总 营收的 12.82%。
据招股说明书，公司与西工大遵循平等、独立、有偿、互利的原则，在多年的合 作中探索出一条较为成功的“产学研”合作体系。2016 年，“航空发动机用特种 功能材料”项目通过国家国防科技工业局组织的国防科学技术成果鉴定，根据鉴 定结果，公司隐身材料“综合技术水平达到国际先进水平，在 XX 方面达到国际领 先水平”，上述技术成果分别于 2017 年及 2018 年获得“国防技术发明一等奖” 与“国家技术发明二等奖”。截至 2022 年 3 月 2 日，公司已获授权国防发明专利 38 项、国家发明专利 2 项。
据 2022 年报，华秦科技积极跟进客户的型号研发工作，参与了多个武器装备型号 特种功能材料产品的研制工作，部分产品已进入验证定型阶段，为日后继续扩大 市场份额奠定基础。
4.2、光启技术
光启技术股份有限公司（光启技术，002625.SZ）曾用名浙江龙生汽车部件股份有 限公司，原主营产业为汽车制造业，2017 年通过非公开发行购买光启合众持有的 光启尖端 100%的股权，主营业务中增加新材料智能结构和装备的研发、生产及销 售。光启尖端致力于从事超材料前沿技术研究和超材料解决方案提供及产品生产。 据光启技术公告，光启尖端原控股股东光启合众为控股型公司，主要通过下属公 司从事对外投资与超材料及其上下游相关的产业。光启合众成立于 2011 年由刘若 鹏、张洋洋、季春霖、赵治亚及栾琳联合出资设立。光启尖端为国内较早进行超 材料商业化运用的公司，已成功将超材料应用于空间科学等领域，具有雄厚的技 术优势和技术积累。光启尖端高学历人员占比高，截至 2017 年 6 月 30 日，光启 尖端员工中分别有 13、50、45 人最高学历为博士、硕士、本科，占公司总员工的 80.60%。光启尖端专利储备丰富，截至 2017 年 11 月 24 日，光启尖端及其子公司 共拥有 154 项专利权，主要与超材料有关。
公司董事长刘若鹏和董事季春霖等人实现了宽频带超材料隐身衣的设计与制备， 该成果于 2009 年以论文《Broadband Ground-Plane Cloak》发表在全世界最权威 的学术期刊之一美国《Science》杂志上，引起业界强烈反响，据学术平台 ResearchGate 统计，截至 2022 年 12 月 21 日该论文被引用次数达 1334 次。 光启技术最早的创始团队成员均为超材料相关领域海归，其中 4 位在美国杜克大 学获得博士学位。杜克大学在本世纪初超材料隐身研究中处于世界领先地位，2006 年，杜克大学的 D.R.Smith 研究团队首次实现了微波频率下的超材料隐身斗篷 （ResearchGate 统计引用量 6000+）；光启技术董事长刘若鹏和董事季春霖于 2009 年所发表论文的通讯作者也为 D.R.Smith。
公司的目前的主营业务为主要分为超材料业务板块和汽车零部件业务板块。公司 超材料业务板块主要是新一代超材料技术在尖端装备领域的应用，按照使用场景 分为航空结构产品与海洋结构产品，按照业务性质又分为超材料研制业务和超材 料批产业务；汽车零部件业务板块主要业务为各类汽车座椅功能件、安全件及其 关键零部件的研发、生产和销售。 光启技术2019-2022年营收规模和盈利能力实现大幅增长。2022年实现营收11.68 亿元，同比增长 35.88%，2019-2022 年营业收入复合年均增长率为 34.37%。2022 年公司实现归母净利润 3.77 亿元，同比增长 38.84%，2019-2022 年归母净利润复 合年均增长率为 48.51%；2022 年净利率 32.26%，同比增加 0.69pct。
分产品看，超材料产品贡献主要营收，2022 年超材料产品实现营收 8.00 亿元， 同比增长52.94%，占总营收68.50%；超材料产品毛利率54.81%，同比减少4.89pct； 超材料研发实现营收 0.73 亿元，同比减少 17.78%，占总营收 7.63%；超材料研发毛利率 15.56%，同比减少 35.31pct。
光启技术 2022 年期间费用 0.11 亿元，同比减少 77.75%，期间费用率 0.90%，同 比减少 4.61pct；其中，研发费用 0.82 亿元，同比增长 26.53%，研发费用率 7.05%， 同比减少 0.52pct。
2022 年光启技术向第一大客户销售 6.47 亿元，较 2021 年对第一大客户销售金额 增长 54.00%，占总营收的 55.39%。
据公司公告，光启技术经过 10 年垂直深耕，完成了超材料技术在装备应用上的关 键技术突破，将超材料从“基础学科”转变为“产业应用”，实现了中国超材料 技术由“0 到 1”的突破，在世界超材料产业化竞争中抢占了先机。公司在世界范 围内，率先完成了从 0 到 1 的超材料工业体系构建，开创了超材料的设计、制造、 检测的全产业链体系，在超材料的设计、制造、检测方面取得了多项突破。2022 年公司及公司控股子公司合计申报专利 38 项（其中：发明专利 9 项），获得授权 90 项，在研 4 项超材料领域标准，累计持有 3 项国家标准。
据光启技术公告，2021 年，采用公司第三代超材料技术的结构件产品已转入批产 阶段。2021 年公司某大型复杂超材料构件产品顺利通过客户验收，由研制阶段转 入批产阶段，并收到了投产通知，相关供货合同已于 2022 年 1 月正式签订，金额 约 20 亿元人民币，是公司自成立以来签署的金额最大的单笔销售合同，具有里程 碑式的意义。2022 年 11 月 26 日公司公告，光启尖端与客户 A 签订了合计 1.38 亿元的超材料产品批产合同，该合同与公司以往披露的订货需求以及其他订单无 关，属于新增的订单，其中 1.19 亿元属于 2022 年已完成转批产的 11 项产品对应 的订单。
股权激励考核目标驱动，超材料业务有望保持高增速。据光启技术 2021 年股票期 权激励计划规定，以 2019 年公司在超材料业务营业收入 2.19 亿元为基数，对各 考核年度的超材料业务营业收入进行考核。据此增幅目标值可得，2021/2022/2023 年超材料业务营业收入目标值分别为 6.58/10.09/14.03 亿元，分别同比增长 61.21%、 53.33%、39.13%。
4.3、佳驰科技
成都佳驰电子科技股份有限公司（佳驰科技）前身是 2008 年 7 月成立的成都佳驰 有限责任公司，2021 年 8 月变更为股份有限公司。公司主要从事电磁功能材料与结构（Electronic Magnetic functional Materials and Structures，简称 EMMS）的研发、制造、测试、销售和服务业务，主要产品包括隐身功能涂层材料、 隐身功能结构件、电磁兼容材料。据招股说明书，EMMS 产品以军用产品为主，2022 年收入占比超过 98%，主要应用于隐身领域；以民用产品为辅，主要应用于电磁兼 容领域。
电子科技大学院士为首，核心技术团队实力雄厚。公司以邓龙江院士为首席科学 家，凝聚了一支在国内 EMMS 领域专业人才队伍。公司董事、首席科学家邓龙江先 生为中国工程院院士，电子科技大学教授。据电子科技大学官网，邓龙江院士长 期从事电磁辐射控制材料领域的基础理论、制备技术和工程应用研究。研制了一 类磁各向异性纳米晶片状电磁波吸收剂，发明了多层结构多频谱电磁辐射控制材 料的设计方法，在电磁辐射控制材料的“薄型化”和“超宽带”等方面取得重要 进展并产业化，保障了重大工程任务的需求。以第一完成人获国家技术发明二等 奖 1 项（2015 年）、国家科技进步二等奖 2 项（2008、2018 年），发表论文 200 余 篇，授权发明专利 100 余件。公司核心技术人员多人毕业于电子科技大学，部分 核心技术人员具有在电子科技大学、专业研究院所任职经历。
分产品看，隐身功能涂层材料和隐身功能结构件贡献主要营收，2022 年隐身功能 涂层材料实现营收 4.03 亿元，同比增长 54.05%，占总营收 52.41%；隐身功能涂 层材料毛利率 82.44%，同比减少 0.17pct。 2022 年隐身功能结构件实现营收 3.29 亿元，同比增长 44.37%，2019-2022 年隐 身功能结构件营收年均复合增长率为 119.58%；隐身功能结构件毛利率 85.24%， 同比减少 3.53pct。
2022 年佳驰科技期间费用 0.77 亿元，同比减少 63.49%，期间费用率 10.01%，同 比减少 29.75pct；其中研发费用 0.44 亿元，同比增加 34.36%，研发费用率 5.73%， 同比减少 0.27pct。
2021 年，佳驰科技采购高强度芳纶蜂窝 2645.65 万元，同比增长 90.42%，采购特 种结构件 1713.86 万元，同比增长 556.37%。2021 年，基础粉料、助剂的采购金 额占比明显下降，特种结构件、高强度芳纶蜂窝的采购金额占比明显上升，主要 是因为公司隐身功能结构件销售占比大幅提升，而特种结构件、高强度芳纶蜂窝 为其主要原材料，采购结构的变化与销售结构的变化相匹配。2022 年，佳驰科技 采购高强度芳纶蜂窝 2645.65 万元，同比增长 53.89%，采购特种结构件 2272.84 万元，同比增长 32.62%。
佳驰科技是电磁功能材料与结构领域军工配套产品供应商，中国航空工业集团和 中国电科集团是公司前两大客户。2022 年公司向第一大客户中国航空工业集团销 售 5.06 亿元，同比增长 63.61%，占总营收的 65.81%，其中，向客户 KH00109 销 售 3.56 亿元，同比增长 67.22%，占总营收比例为 46.34%;向客户 KH00104 销售 1.34 亿元，同比增长 78.65%，占营收比例为 17.41%。2022 年公司向中国电科集 团销售 1.50 亿元，同比减少 5.67%，占总营收 19.56%，其中向客户 KH00209 销售 1.04 亿元，同比减少 9.86%，占总营收比例为 13.54%。
佳驰科技坚持自主创新，解决了 EMMS 行业系列重大难题，先后获国家科学技术进 步奖二等奖 1 项、四川省科学技术进步奖一等奖 1 项、国防科学技术进步奖三等 奖 1 项，连续被航空工业集团某单位认定为“金牌供应商”。截至 2023 年 06 月 12 日，公司尚有 10 项在研项目。
首发募投项目扩大产能和全面提升研发能力。佳驰科技首发拟募集资金 12.45 亿 元，用于投入电磁功能材料与结构生产制造基地建设项目、电磁功能材料与结构 研发中心建设项目和补充营运资金。下游军工客户对公司产品需求量将快速增加， 在民用电子信息领域，消费电子、通信、汽车等产品内部的电磁兼容问题逐渐显 现，公司新建智能制造基地、储备充裕产能可促进公司的持续发展，也有助于中 国关键材料的自主可控。现阶段公司正处于军民业务全面发展的重要机遇期，通 过募集资金投资项目的开展，公司将全面提升研发中心软硬件和人才实力，保证 公司下一阶段研发工作的顺利开展。
4.4、新劲刚
广东新劲刚科技股份有限公司（新劲刚，300629.SZ）是由劲刚有限整体变更设立 的股份有限公司，公司前身劲刚有限成立于 1998 年 12 月。2021 年，公司剥离出 售传统超硬材料制品业务，集中资源聚焦于“特殊应用领域材料业务”。目前公司 主要业务为特殊应用领域电子业务和特殊应用领域材料业务,公司主要产品包括 射频微波功率放大器、射频微波滤波器及组件、跳频滤波器及组件、热喷涂材料、 电磁波吸收材料、防腐导静电材料、ZnS 光学材料等。
新劲刚 2022 年实现营收 4.30 亿元，同比增长 19.46%；实现归母净利润 1.32 亿 元，同比增长 35.54%；净利率 30.56%，同比增加 3.63pct。
射频微波产品贡献主要营收，2022 年射频微波产品实现营收 4.16 亿元，同比增 长 22.21%，占总营收 96.54%；毛利率 61.49%，同比增加 3.74pct。2022 年，特殊 应用领域材料及其他业务实现营收 0.15 亿元，同比减少 26.75%，毛利率 42.81%， 同比减少 2.45pct。
2022 年，公司期间费用 1.02 亿元，同比增长 9.03%，期间费用率 23.75%，同比 减少 2.27 pct；其中研发费用 0.49 亿元，同比增加 4.59%，研发费用率 11.34%， 同比减少 1.61pct。
据新劲刚 2022 年报，公司的特殊应用领域材料业务以子公司康泰威为载体，主要 产品包括热喷涂材料、电磁吸波材料、结构吸波材料、碳纤维增强树脂基复合材 料、防腐导静电材料、ZnS 光学材料等。热喷涂材料、电磁吸波材料、防腐导静 电材料已实现批产供货。复合材料、结构吸波功能材料及 ZnS 光学材料处于研发 验证阶段。公司电磁波吸收材料可应用于飞行器、舰船、特种车辆、地面装备等 领域，实现雷达隐身，有效提高装备电磁对抗能力和生存能力，目前已实现小批 量产供货。
编辑：黄飞
工商网监
评论