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隐身技术:如何不被看到

发布日期:2017-02-06  来源:航空工业信息网我要投稿我要评论

2015年9月11日,美国《航空周刊》发表了一篇文章,对几十年来飞机隐身技术的发展和未来的前景进行了介绍。

测定隐身

预测雷达捕获面积(RCS)(测量目标在雷达上的显示尺寸),在开发出高功率的计算机之前,观测外观变化大、形状复杂体的角度或频率太困难,无法实现。1975年,洛克希德臭鼬工厂的工程师丹尼斯-奥弗霍尔泽开发了一个名为回声(Echo)的软件程序,可以准确地模拟一个完全平坦的表面和直边组成的形状。(俄罗斯数学家Pyotr Ufimtsev此前所发展的公式可计算来自边缘的衍射)。在短短几年内,洛克希德公司开发出处理简单曲线的系统,诺斯罗普则在发展复杂的螺旋曲线。更强大的计算机使得有可能模拟小尺寸表面的细节和更复杂的形状,并考虑材料和腔体。

建于20世纪50年代末期的第一个室外RCS测试场在内华达州格鲁姆湖,支持过A-12“牛车”侦察机设计。全尺寸、或缩小尺寸的车辆,或甚至完整飞机,被安装在一个塔上并处于足够远的距离,接近远场条件被雷达照射。雷达和目标之间的空间必须是平坦的,且无障碍物,所以室外的测试场往往类似于从空中观察时的跑道。室内或“紧凑”的测量场,用大消声壁室与影院屏幕大小的抛物面反射体创造出远场条件,在20世纪80年代流行起来:法国武器装备总署(DGA)国防物资局运行着在布列塔尼(上图)布鲁兹(Bruz)的世界上最大的测试场,能够测试一架完整的“阵风”飞机。有了更好的建模,对RCS测试场的需求有所下降,至少有三座美国的测试场已经关闭:原麦道公司在加州小灰山和诺格公司特洪牧场的设施,波音公司在美国俄勒冈州博德曼的设施。

隐身造形

丹尼斯-奥弗霍尔泽总结出“隐身设计的四大原则:形状、形状、形状和材料”。因为圆形边缘在不同的仰角下都会产生强反射,因而几乎所有的隐身构造都是由满足连续环绕整个飞机四周尖锐“水线”(waterline)的上部和下部的元素组成。来自锋利边缘的一些反射是按外沿来处理,就像门和缝隙的边缘,相邻的共面数尽可能最小。当雷达波束与边缘相对成90度时,能量将被反射回去,但是因为飞机的移动,这将只是一个瞬时的现象。可优化飞行路线以减少此类探测机会:F-117飞机项目的一个重要创新是采用了绰号“埃尔维拉”(Elvira)的飞行规划计算机,生成一个最小可探测“蓝线”航迹线。

在水线的上方和下方,飞机的侧面带有角度,不是垂直的。大多数的形状使用平直的“钻石多面体”或长半径螺旋曲线,或者是两者的结合。孔穴的边缘要与主平面形状一致,并且长边缘要做锯齿状。BAE系统公司的“雷神”(上图)是一个很好的例子。

洛克希德“臭鼬工厂”的创始人“凯利”-约翰逊使用术语“飞碟”来描述一个理想的机体轮廓,边缘锋利,并且连续曲面坡度均匀展开接近边缘。这种形状与翼身融合(BWB)布局兼容,如B-2和许多无人机的设计。因为BWB无尾,它还能对抗甚高频(VHF)雷达的探测。

不可见涂料

雷达吸波材料(RAM)和雷达吸波结构(RAS)互补实现隐身。它们结合成一个吸波体,通常是碳或铁材料装填到泡沫或蜂窝结构中,与粘合剂混合在涂层的涂料中,或混杂进耐热陶瓷中。

设计师利用RAS来降低边缘的反射,复合材料(最有可能是玻璃纤维)蒙皮下深层的RAS结构制成B-2的前缘。隐身飞机使用RAM抑制表面电流和蒙皮上的“蠕变波”(creeping waves)。例如,F-35涂有290英磅(132千克)聚合物涂层,与直升机桨叶防腐类似,用机器人喷涂严格控制涂层的厚度。

RAM经常为多层涂层,与飞机结构蒙皮旁的导电层分级吸收不同波长,并且有可能覆盖有一个红外抑制面漆。不同类型的RAM腻子、胶条和可拆除垫圈,用于减少来自舱门边缘或蒙皮间隙的散射。

进行机内零组件的维修,以及材料本身的耐久性,都必须去除和恢复RAM,这可是一个巨大的维修负担。与传闻相反,B-2轰炸机不可呆在雨水中,而且一些维修操作需要拆卸和替换7个或更多层的材料,其中一些需要长时间固化后才能恢复下一层,有的材料必须除去,并在空调机库中恢复。F-22设计的更好些,但仍需要大量的工作,有时甚至要使用锤子和凿子(上图),并且要进入空调机库中。在一些区域,金属和非金属元素与水结合(隐身飞机的设计限制使用排水孔)引发电化学腐蚀,尤如一个破皮渗漏的电池。

 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201702/06/22645.html
标签:  隐身技术
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