歼20解锁隐形能力主要靠一间神秘“小黑屋”？还真是这样！

去年，由央视《走遍中国》栏目组推出的5集系列片《幕后荣光》开启热映。

《幕后荣光》系列片主要展现了我国一线科研人员的爱国奋斗精神与卓异技艺，其第三集《隐形战力》特别透露了我国尖端隐形武器装备的研发秘辛，并且在视频里我们还能看见一间神秘的“小黑屋”，后者的墙壁和天花板均布设有密集的尖锥状物体。

根据视频里的相关描述，这间小黑屋对我国研发包括国产五代机歼20在内的隐形武器装备有着重大“贡献”。

这间看起来“玄机重重”的“小黑屋”其实就是我国自主建造的微波暗室。

所谓“微波暗室”（Anechoic Chamber，别名微波实验室、电波暗室、无回波室等），指的是一种专门被设计成用来做电磁相关测试的特殊试验场所，其的典型特征就是建筑主体采用金属屏蔽结构，并且建筑内壁装设有大量尖锥状的“钉子”。

微波暗室里的这些尖锥状“钉子”乃是用吸波材料（RAM，Radar Absorption Material）做成的棱锥，其作用很简单：借助蜂窝状吸波材料和其独特的棱锥造型弱化并吸收散射到墙面的测试电磁波，避免测试电磁波二次反射向待测对象而构成杂波干扰，同时将被测物与外界的电磁波信号相隔离，如此人为制造出一个足够纯净、精准的电磁测试环境。

吸波材料制成的棱锥状物体会弱化并吸收散射到内侧墙面的测试电磁波，至于微波暗室外侧墙壁则为金属屏蔽结构

我们可以清楚看见棱锥表面的蜂窝状结构吸波材料

仅就原理而言，微波暗室同现实生活中常见的录音棚极为相似。

有必要指出，微波暗室可被分为半微波暗室和全微波暗室，两者之间的区别就是半微波暗室的地面没有铺设吸波材料制成的棱锥体（下图中99A坦克做电磁兼容测试时所用到的微波暗室正是半微波暗室），而全微波暗室是六面墙壁均铺设有吸波材料制成的棱锥体。

正在半微波暗室里做电磁兼容测试的99A坦克

美国在上世纪40年代末便开始启用微波暗室进行电磁波相关的研究，随后其他国家也纷纷在此领域跟进。微波暗室在军工领域的用途很广泛，包括但不限于武器装备的天线辐射性能测试、电磁兼容测试、电子对抗测试等，不过其最广为人知的用途还是做特定物体的雷达发射截面积（RCS，Radar Cross-Section）测试。

在微波暗室里接受测试的F35战机

说到雷达反射截面积，顾名思义，它所指的是一个物体在雷达电磁波照射下形成的反射面积大小。就军事领域的应用而言，一样武器装备的雷达反射截面积越小，它就容易被“混淆”在敌方雷达电磁波反馈信号里的背景杂波中，如此让敌方雷达极难对其进行甄别乃至于进一步的定位及锁定。

对于如何测量一样武器装备的雷达反射截面积这一问题，目前业界主要有两种解决方法，分别是微波暗室RCS测试法和外场RCS测试法。就原理而言，这两种办法都是用不同波段的雷达波从各个角度来照射被测试对象，通过计算回波数值而得出被测试对象的雷达反射截面积大小。

通常情况来讲，外场RCS测试法的结果最具备实战参考价值，但外场RCS测试法的典型缺点是测试成本很高，再就是测试过程与测试结果极易受外界因素包括天气、背景杂波等影响，故而如今微波暗室RCS测试法已经成为业内主流选择。

重点还在于，以歼20、F22、F35为代表的第五代战机均非常强调雷达电磁波下的低可探测性，亦即“隐形”（Stealth）能力，恰巧雷达反射截面积的大小正是衡量五代战机隐身性能高低的最关键指标。

非但如此，由于五代战机的隐身能力很大一部分依赖于其的独特外型设计，故在五代战机的设计初期，设计者就必须对五代战机外型的雷达反射截面积有一个较精准的把控，而微波暗室的出现就让验证飞行器的隐形外型设计可行性多了一种便利的方法。

试验机版歼20便在机腹部位专门装设了放大其RCS的龙伯透镜，可见其隐形外型设计有多优秀

研发人员可以先根据专门的RCS算法和气动理论设计出隐形飞行器的原型方案，然后将原型方案模型化，并将对应的模型放到微波暗室进行RCS测试。接着，在此测试结果的基础上，设计者会结合隐形飞行器模型的风洞测试结果，对隐形飞行器的外型进行不断优化修正。

待隐形飞行器的最优化隐形外型设计方案确定后，研发人员再制造全尺寸模型进行新一轮的微波暗室RCS测试以及外场RCS测试，如此便实现隐形飞行器设计工作的高效费比。实际上，公认世界上第一款隐形战机F117的设计建造过程便大量受益于微波暗室。

老照片：微波暗室里的F117原型机缩比模型

有必要指出，放在微波暗室里的隐形飞行器模型既可以是缩比模型，也可以是等比例模型甚至是实机。理论上，模型尺寸越大，造型还原度越高，测试结果越精准可信，但由此而生的代价就是对微波暗室的容积需求暴增，并且微波暗室越大，对建造成本和建造工艺的要求就越高。

微博暗室里的F16战机

有必要指出，限于成本、技术等多方面的因素，目前具备自主建造军用级别微波暗室能力的国家并不多，至于拥有大型微波暗室的国家更是屈指可数，比如美国爱德华兹空军基地的电子实验室以及洛克希德•马丁公司位于德克萨斯州沃尔斯堡的微波暗室都是全球知名的大型微波暗室。

反过来，那些缺乏大型微波暗室的国家在研发隐形战机时往往会事倍功半。以日本为例，由于日本本土没有大型微波暗室，所以日本军方在研发五代机“心神”时，只能选择将“心神”战斗机的全尺寸模型不远万里地运到法国武器装备总局的微波暗室进行RCS测试，然后根据反馈结果对“心神”战斗机的外型方案进行二度调整和修正，费时费力不说，还因此而沦为国际笑柄。

我国直到上世纪80年代的“中美蜜月”合作期间才有机会接触到大型微波暗室，而经过多年的发展，现在我国在微波暗室方面的技术积淀已经不输给西方欧美国家，目前成飞、沈飞连同国内诸多高校与研究所机构均配备有独立的军用级别大型微波暗室，并多次通过新闻报道等途径得到曝光，比如中航集团在2016年迪拜航展期间播放的FC31战斗机宣传片里就出现了FC31模型接受微波暗室RCS测试的画面。同样的，根据公开资料披露，我国的歼20战机在设计过程中也大大受益于微波暗室RCS测试。

微博暗室里的FC31模型

借助于缩比模型，微波暗室同样可用于战舰等大型武器的RCS测量

关于沈飞的微波暗室，还有这样一段感人的故事：“十五”期间，时任601所所长的孙聪认为建微波暗室对于设计五代机乃至于其它隐形飞行器至关重要，但建立一个微波暗室动辄需要几千万的资金，而当时国防科工委暂时并未此方面的扶持计划，孙聪遂通过自筹资金外加国防科工委援助的方式，硬是咬牙完成了微波暗室的建造。通过这一件小事，我们可一睹我国军工科研工作者紧追尖端技术发展趋势、牺牲小我成就大我的革命与奉献精神。

据媒体公开报道称，沈飞在研发普通型歼16及电子战型歼16时均充分发挥了大型微波暗室的功用价值。附带一提，在2018年，沈飞RCS测试团队荣获第22届中国青年五四奖章。