隐形飞机的“隐身”技术原理是什么?

作者:齐寿祥来源:蝌蚪五线谱发布时间:2012-11-02

当前,关于隐形飞机的研究重点是雷达隐身技术和外形隐身技术,主要通过降低飞机的电磁回波、红外光波和声波这些可探测特征使其“隐身”。

  第一次听到隐形飞机的人一定会认为,隐形飞机就是让我们看不见的飞机,其实不然,隐形飞机只是不能让雷达发现。如何不被雷达发现?这得从其技术原理说起。雷达的测量方法是先发出高频电磁波,当有物体存在时,物体会把这个电磁波反射回去。雷达设有接收装置,再根据物体的回波就可以发现物体。在飞机研制过程中设法降低雷达的可探测性,使之不易被敌方的雷达等防空探测器早期发现,从而实施拦截、跟踪和攻击。当前,关于隐形飞机的研究重点是雷达隐身技术和外形隐身技术,主要通过降低飞机的电磁回波、红外光波和声波这些可探测特征使其“隐身”。

俄罗斯陆基GAMMA-DE有源相控阵雷达

  俄罗斯陆基GAMMA-DE有源相控阵雷达

  雷达是利用无线电波发现目标,并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律,因此,当雷达波碰到飞行目标如飞机、导弹等时,一部分雷达波便会反射回来,根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由此可见,飞机要想不被雷达发现,除了超低空飞行避开雷达波的探测范围外,就得想办法降低对雷达波的反射,使反射雷达波弱到敌人无法辨别的地步。有一个衡量飞行器雷达回波强弱的物理量:雷达散射截面积(英文名称RadarCross- Section,缩写为RCS),是指飞机对雷达波的有效反射面积,雷达隐身的方法便是采用各种手段来减小飞机的RCS。例如美国的B-52轰炸机的RCS大于100平方米,很容易被雷达发现,而与其同类的采用了隐形技术的轰炸机B-2的RCS约为0.01平方米,一般雷达很难探测到它。

B-52轰炸机

  B-52轰炸机

  目前,用来减少飞机RCS的主要途径有两种:一是改变飞机的外形和结构,二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料。

  为了使飞机达到低可探测性,隐形飞机在外形设计上采用了非常规布局,消除小于或等于90°的外形夹角,发动机进气口置于机身背部或机翼上面,采用矩形设计并朝上翻。两个垂直尾翼均向外斜置,机身与机翼融为一体,使飞机对所有雷达波形成球面反射,减小雷达回波。在材料使用上,机体骨架和蒙皮使用隐形材料、表面隐形涂料、外形隐形结构、降红外辐射技术、降噪声技术、电子干扰技术等。能吸收雷达波的材料有多种,如碳纤维增强树脂复合材料、碳化硅束丝增强铝复合材料等隐形涂料,能使照射上来的雷达波的磁损耗加大,起到吸收、透波作用。在离子与电磁波相互作用过程中,吸收雷达波和红外辐射,整机雷达反射面降到1平方米以下。即使这一点反射,也因为通过等离子体的绕射、散射而造成雷达测量上的误差,从而达到“隐身”的效果。

B-2隐形轰炸机

  B-2隐形轰炸机

  由于一般飞机的外形比较复杂,总有许多部分能够强烈反射雷达波,像发动机的进气道和尾喷口、飞机上的凸出物和外挂物、飞机各部件的边缘和尖端以及所有能产生镜面反射的表面,因此必须对飞机的外形和结构做较大的改进,所以隐形飞机的外形十分独特。例如,B-2隐形轰炸机的外形是个大扁片,即没有垂直尾翼,也没有独立的机身、机翼,机身和机翼融为一体,不给电磁波以反射的机会。因此,有的人不叫它飞机,而叫它“飞镖”或“飞翼”。

  而F-117战斗轰炸机则是另外一种格调,这种飞机基本上是由平面组成的角锥形体,尾翼为V形;而B-2则是前缘后掠,后缘为大锯齿形,没有独立机身和独立尾翼,整个飞机像一个大飞翼,其发动机进气道布置在机体上方,没有外挂物突出在机体外面。此外,为了进一步减小飞机的RCS,其设计工程师还在机翼的前后缘、进气道唇口部分采用了能够吸收雷达波的材料,整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。F-117的外表像一块块的板子拼接在一起,有棱有角,像玻璃幕墙一样。这种古怪的形状使雷达伤透了“脑筋”。雷达发出的电磁波碰到它们后,不是被飞机表面的特殊涂料吸收了,就是被镜面一样的“玻璃幕墙”反射到别的地方去了,因此,雷达基本上收不到什么回波。即使能够收到一点点,由于散射而造成的雷达测量误差,也会使这种“千里眼”上当。可见,隐形飞机的外表和它所使用的非金属、吸波性材料是其“隐身术”的绝招。

F-117隐形飞机

  F-117隐形飞机

  此外,隐形飞机的发动机还采用了楔形二元喷管,其外壳、机匣采用蜂窝状结构,使红外辐射降低90%,噪声也大为减小,真正做到了不见其身、不闻其声。

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