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谎话隐身——隐身的传说……

从美国空军的第一代隐身飞机立项、研制开始,直至今天,“隐身”这个词在空军领域已经有近半个世纪的历史了。

1981年F117A攻击机首飞定型,1983年服役,1988年美国军方首次对外公布,证实美国空军部署了F117A隐身战机的事实。一时间世界舆论千万,恐慌者有之,但更多的军事分析机构、国家战略机构认为,美国所谓“隐身飞机”的说法又是一种类似“星球大战计划”的欺骗行动……

随着美国入侵巴拿马、海湾战争、科索沃战争等军事行动的一次次展开,F117A在这些局部战争中扮演了幽灵刺客的角色,逐步引起了世界各国的注意。特别是F117A在科索沃战争中折戟沉沙,就此揭开了隐身飞机的神秘面纱……

F117A正面视图

F117A的正视图非常直观的展示出了其设计理念,就是运用大量的菱形折面,组成了一个奇特的雷达回波反射体,总能将大部分雷达回波,避开雷达接收天线的方向,反射到其他方向。

在雷达隐身的研究中,外形隐身是一个很重要的指标。雷达隐身的核心就是减低RCS(雷达反射截面),RCS越小,雷达就越难对探测目标做出正确的判断与分析。

  • 外形隐身的优点是:能使常规飞行器在散射基础上大大降低RCS。
  • 外形隐身的缺点是:外形设计受到气动、结构、尺寸的限制,有一定瓶颈性。
  • 付出的代价:飞行器的气动性与操控性不许进行一定的取舍。

F117A三视图

由于外形隐身存在这些缺点,因此,F117A这种以菱形折面体堆砌起来机体,其气动性能与操控性能是非常糟糕的。F117A退役后,有关F117A的资深飞行员所写的回忆文字中描述,满弹满油的F117A,做3G转弯都要小心翼翼,即使空载的F117A做6G转弯都用可能造成机翼断裂事故。

外形隐身设计能够很好的解决减小飞行器头向(正面)的RCS问题,对于其他方向的RCS抑制就需要其他的“隐身”抑制手段。

材料隐身技术是弥补外形隐身不足的重要一环。材料隐身的核心是吸波材料的研究与研制,其原理是:将雷达波的能量通过材料吸收转换成其他的能量形式(例如热能)进行消耗散失掉,从而达到衰减雷达回波的目的。

  • 材料隐身的优点是:能在不改变常规飞行器外形或者改变有限的情况下,实现减小雷达回波的目的,从而达到隐身。
  • 材料隐身的缺点是:有可能增加机体重量,涂覆型材料易出现脱落、变质,造成维护和保养费用高昂。高速飞行是机体产生的热量也会降低吸波材料的性能。

透波材料

最新的材料隐身是导电高分子聚合物吸波材料,材料具有导电结构,实现阻抗匹配和电磁损耗,从而吸收雷达波。导电高分子聚合物的电导率可在绝缘体、半导体和金属体内变化,将导电高聚物与无机磁损耗物质或超微粒子复合,可发展为一种新型轻质宽频带微波吸收材料。

当今隐身战机的发展,其通过电子措施实现“隐身”的目的层出不穷。通过各种电子设备提高自身的隐身特性,尽早发现对方同时又不被对方发现也是现代战争中提高自身生存力的重要因素之一。

  • 有源对消技术:通过飞行器主动向雷达方向发射电磁波,与飞行器的雷达散射回波相位相反,相位叠加后使得雷达散射回波功率降低,实现降低雷达探测目的。
  • 无缘对消技术:通过改变飞行器不同部位的外形,使得飞行器不同部位的雷达散射回波相位相反,相位叠加后散射回波功率降低,实现隐身目的。优点:只需要局部改变飞行器外形;缺点:适用的隐身带宽窄,很难实现多方位隐身。
  • 电子干扰和欺骗:通过电子侦查设备,探知对方雷达频率谱信息,通过这个频率谱发射电磁波,给对方雷达提供虚假信息。再利用电子干扰设备,不断发射干扰信号,通过发射大量电子信息诱饵,实现误导对方,达到隐藏自身的目的。
  • 采用无源探测技术:利用无源探测设备,将对方发射的电磁波作为辐射源,进而实现对目标的被动的跟踪与探测。或者,利用其它的辐射源(广播、电视等发射台发射的电磁波)发射的电磁波在目标上产生的回波作为跟踪与探测目标的依据。
  • 采用低截获概率雷达:这种雷达通过多种综合措施,使得雷达信号被对方截获的概率最小。例如,低截获概率雷达一旦发现目标,会立刻自动降低雷达辐射能量,降低到截获、跟踪目标所需的最小功率,在时间、空间、频率、相位方面控制雷达的发射,并快速捷变雷达频率,从而降低自身雷达被对方截获的概率。
  • 采用连续波雷达:连续波雷达在工作时可将雷达信号变成编码噪声,扩频后分布在一个很大的频带上,隐藏在对方侦测接收机的噪声电平以下,从而降低被对方发现的概率。例如防辐射导弹的截获雷达。
  • 等离子隐身:在飞行器表面形成等离子云来实现规避电磁波探测,从而达到隐身的目的。优点:吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好,无需改变飞行器气动外形设计,维护费用降低。缺点:离子体发生器的部位无法隐身,电量功耗高,设备庞大。

当今隐身战机的红外隐身,主要包括机体的红外隐身和发动机进气道、尾喷口的红外隐身。

作为当代的隐身飞机,通过飞机的结构设计来减少飞机红外辐射的强度或被探测到的概率,如采用遮挡设计,减少发动机红外辐射被侧面探测的概率;

采用翼面蒙皮下燃油管散热等措施,以减小翼面的红外辐射。

F22进气道设计

据资料报道。F-22就可能在蒙皮下采用油管冷却的方式降低蒙皮的表面温度,从而减少蒙皮的红外辐射量。采用喷液氮、气溶胶等方法短时间大幅降低飞机发动机的红外辐射,从而使导弹的红外导引头失锁。F-22即采用在喷管喷液氮的方法降低尾部的红外辐射。

F22尾部

对于蒙皮红外辐射的缩减在设计上主要是采用表面涂层的方法,以降低飞机蒙皮的红外发射率,从而降低飞机蒙皮的红外辐射。红外涂层很薄(微米量级),对飞机增加的重量不多(几十千克),但效果不错。

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