一、隐(yǐn)身技术(shù)的工作原理与功能
19世纪发明的(de)雷达,在第(dì)二(èr)次世界大战中首次(cì)用于军(jun1)事。雷达(dá)是一种(zhǒng)利用无(wú)线电波(bō)发现(xiàn)目标并测定其位(wèi)置的装置。其(qí)简单工作原(yuán)理是(shì):由雷达(dá)发(fā)射装(zhuāng)置发出无线电波束(脉冲无线电(diàn)波束和连续无(wú)线电波(bō)束);碰(pèng)到目标后,其中的一(yī)小(xiǎo)部分波束就反射到雷达接(jiē)收装置,由此来测定目标(biāo)的距(jù)离、方位(wèi)和高度等参数。雷达的问世,使人类的探测技术和能力跨上了(le)新的(de)台阶(jiē);同(tóng)时,也向反(fǎn)探测技(jì)术(shù)提出(chū)了新的挑战。人们为了提高(gāo)目标反雷达探(tàn)测的(de)能(néng)力,不懈地奋斗了几十年,终于探索到一条新的(de)隐(yǐn)身途径。与早期的隐身术——伪装术相比,今天的隐身技术已起了根(gēn)本变化,有了质的飞跃。下(xià)面从反雷达探(tàn)测和反红外(热)探测两个方面简单介(jiè)绍隐身技术的一些工作原理与(yǔ)隐身功(gōng)能(néng)。
二(èr)、反(fǎn)雷达探测
隐(yǐn)身技(jì)术的(de)一项(xiàng)主要(yào)工作(zuò)是(shì)提高反雷达探测的能力,也(yě)就(jiù)是(shì)提高目标在雷达探(tàn)测下的隐(yǐn)身性能,通常(cháng)用目标的(de)雷(léi)达散射截面(RCS)表示(shì)。所(suǒ)谓目标的雷达散射截面是指:目标被雷达发射的电磁波(bō)射中(zhōng)时,其反射电(diàn)磁波能量的程度。雷达散射截面的大小,反映了(le)目(mù)标反射电(diàn)磁波能量(liàng)的(de)强弱;其(qí)越小,雷达就越不易探测到(dào)目标。在无(wú)人(rén)机上,常从以(yǐ)下(xià)几方面来减小RCS:
1.采用复合材料
雷达发射(shè)的(de)电磁(cí)波碰到金(jīn)属(shǔ)材料(liào)(如铝合金蒙皮)时(shí),由(yóu)于其是电导体,在金属材(cái)料中易感应生(shēng)成相同频率(lǜ)的电磁流。电磁流(liú)的流动(dòng),会(huì)建立起电磁场,向雷达二(èr)次辐射能量。复合材(cái)料是由(yóu)一些非金属材料(如碳)和绝缘(yuán)材(cái)料(如环氧树(shù)脂)组成,其导电率要比金属材料(liào)低(dī)得多(duō)。因此(cǐ),当雷达发(fā)射的电磁波碰到(dào)复合材料(liào)时,难以(yǐ)感应生成(chéng)电磁流(liú)和建立起电磁场,所以向雷达(dá)二次辐射(shè)能(néng)量要少得多。无(wú)人机的尺寸(cùn)要比有人飞机小得多;大多数(shù)无人机的最(zuì)大尺寸在5米(mǐ)以(yǐ)下(xià)。因此,在其机体上,部分(fèn)或大(dà)部分使用复合材料(liào)比(bǐ)有人飞(fēi)机要容易(yì)实现。
基于上述两点原(yuán)因,采用复合材料就成了无人机最普遍(biàn)使(shǐ)用的(de)隐身措施。无人(rén)机上采用的复合材(cái)料主要有:玻璃纤维加(jiā)强合成(chéng)树脂、石墨与(yǔ)环(huán)氧树脂、以(yǐ)芳(fāng)纶纤维(wéi)为(wéi)基(jī)础的凯芙拉、雷达吸波材料。
雷达吸波材料是一种多层结构形成(chéng)的(de)材料。它至(zhì)少有三层:最(zuì)外层是透波层;中间层(蜂(fēng)窝(wō)芯或泡沫芯)是电(diàn)磁波损耗层;最内层是基板,具有反射抵消(xiāo)雷达(dá)波(bō)的(de)特性。当雷达能量辐射到(dào)此材料结构上时,就会被大(dà)量(liàng)吸收和抵(dǐ)消掉。无人机常用(yòng)的(de)吸波结构材料有:聚氨基甲酸酯泡沫(mò)芯(xīn)和芳纶-环氧树脂蒙皮;聚苯乙烯泡沫芯和胶(jiāo)合板(bǎn)(尼(ní)龙(lóng))蒙皮或碳纤维蒙皮;Nomax蜂(fēng)窝芯和芳(fāng)纶蒙皮;玻璃纤维蜂(fēng)窝芯和(hé)石墨复合蒙皮。
2.避(bì)免(miǎn)使用大而平的垂(chuí)直面
当雷达的无线电波射入两个互相垂直面中的任一个面时,由(yóu)于无线电波的“镜面反射”效应,就会形成二次“反弹”,最后以与入射波束相同的方向反射波束到雷达(dá)。无人(rén)机的立尾与水(shuǐ)平(píng)尾(wěi)翼、机翼上的垂(chuí)直(zhí)安(ān)定面、机(jī)翼(yì)下挂架、翼身连接处等都会形成强烈的雷达反射区域。为减小RCS,在(zài)无人机(jī)上采用内(nèi)倾的双立尾、翼端(或(huò)翼上)安定面(miàn)、机身侧边等构(gòu)型。
3.采用(yòng)光(guāng)洁平滑的外形
无人(rén)机在雷达探测下,其蒙皮上(shàng)生成电磁流(liú)。当这(zhè)些电(diàn)磁流流动(dòng)到不连续处时,就被“耗散”或(huò)者辐(fú)射电磁(cí)能,而其中(zhōng)一部分电磁能就会反射回雷达。因此,无人(rén)机(jī)形(xíng)状轮(lún)廓等剧变状况,或是尖削的(de)翼后缘与(yǔ)翼尖、操纵面以及(jí)机体连(lián)接(jiē)处等的不连续性,都会使其成为(wéi)雷达(dá)能量的良(liáng)好(hǎo)散(sàn)射(shè)体,当不连续处垂直于雷达波束时,这种(zhǒng)效应最强。
基于上述原因,无人机在外(wài)形上采用:机翼、机(jī)身、尾翼和(hé)短舱连接(jiē)处光滑地过渡,或(huò)机翼与机身(shēn)高(gāo)度(dù)融合的(de)构型。机翼为下单翼时,采用平整的(de)翼身组合下侧(cè)面(miàn);平滑的曲(qǔ)面外形(xíng);后掠的(de)机翼后缘和尾翼后缘。
4.注意凹状结构(gòu)的隐身
凹(āo)状结构具(jù)有角反(fǎn)射器的特性。角反射器(qì)是由(yóu)3个(gè)互成90度的表(biǎo)面角连接而成。当雷(léi)达的无线电波射入这3个表面中(zhōng)的任一表(biǎo)面时,可能形成三次“反弹(dàn)”,从(cóng)而在宽(kuān)的(de)视界角(jiǎo)范围内返(fǎn)回强的电磁波能量(liàng)到雷达。发动机进气道、尾喷管、排气(qì)口等都(dōu)可看作凹状结构,具有较大(dà)的雷达信(xìn)号特征(对发动机尾喷(pēn)管来(lái)说还有红(hóng)外辐射特征)。因此对(duì)这类凹状结构应采取隐身措施。
三、一般(bān)采用的(de)隐身(shēn)方法:遮蔽法
这种方法是利(lì)用机体的(de)某(mǒu)一部分遮(zhē)避(bì)发(fā)动机的(de)进气道或尾喷口,以减小(xiǎo)雷(léi)达探(tàn)测的视角范围。例如,将(jiāng)发(fā)动机装在机身背上(shàng),由机身挡住发(fā)动机进(jìn)气道和尾(wěi)喷口,以免上视(shì)雷达探测(cè);把发(fā)动机(jī)装于机身中(zhōng),发动(dòng)机进气(qì)口设在机身(shēn)顶上或机(jī)翼上方的机身(shēn)两侧(cè),由机身(shēn)或机(jī)翼挡住进(jìn)气口,以免上视雷达探测(cè)。

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