一(yī)、隐身技术的工作(zuò)原理与功能
19世纪发明的雷达,在(zài)第(dì)二次世界大战(zhàn)中首次用于(yú)军(jun1)事。雷达(dá)是一种利用无线电波发(fā)现目(mù)标并测定其(qí)位置的装置。其简单工作原理是:由雷达(dá)发射装置发出无线电波(bō)束(脉冲无线电(diàn)波束(shù)和连续无线电波束);碰到目(mù)标后(hòu),其(qí)中的一小部分波束就反射到(dào)雷达接收(shōu)装置,由此来测定目标的(de)距(jù)离、方位和高度等参(cān)数(shù)。雷达的问世,使人类(lèi)的探测技术和(hé)能力跨上了新的台阶(jiē);同时,也向反探测技术提出了新的挑战。人们为(wéi)了提高目标反雷达探(tàn)测(cè)的能力,不懈地奋斗了几十年,终于探索到(dào)一条新的隐身途径(jìng)。与早期的隐身(shēn)术——伪(wěi)装术(shù)相比,今天(tiān)的隐身(shēn)技(jì)术已起了根本变化,有了质的飞跃。下面从(cóng)反雷达探测(cè)和反(fǎn)红(hóng)外(热)探(tàn)测(cè)两(liǎng)个方面简单介绍隐身技术(shù)的一些工(gōng)作原(yuán)理与隐身功能。
二、反雷达(dá)探(tàn)测
隐身技术的(de)一项主要工(gōng)作是提高反雷(léi)达探测的(de)能(néng)力,也就是提高(gāo)目标在雷达探测下的隐身性能(néng),通(tōng)常用目(mù)标的雷达散射截面(RCS)表(biǎo)示(shì)。所谓目标的雷达(dá)散射截(jié)面是指:目标被雷达发(fā)射的电磁波射中时,其反射电(diàn)磁波能量的程度(dù)。雷达(dá)散射截面的大小,反映了目标反射电磁波能量的强弱;其越小,雷(léi)达就越不(bú)易探测到目(mù)标。在无人机(jī)上,常从以下(xià)几方面来减小RCS:
1.采用复合材料
雷达发射的电磁波(bō)碰(pèng)到金属材料(liào)(如铝(lǚ)合(hé)金蒙(méng)皮)时,由于(yú)其是电导体,在金属材(cái)料中(zhōng)易感应生(shēng)成相(xiàng)同(tóng)频率的(de)电(diàn)磁流。电磁流的(de)流动,会建立起电磁(cí)场,向雷(léi)达二次辐射能量。复(fù)合材(cái)料是由一些非金属材料(liào)(如碳)和绝(jué)缘材料(如环氧树脂)组成(chéng),其导(dǎo)电率(lǜ)要比金属材(cái)料低得多(duō)。因(yīn)此,当(dāng)雷(léi)达发射的电(diàn)磁波碰到(dào)复合(hé)材(cái)料时,难以感应生成(chéng)电磁流(liú)和建立起电磁场,所以(yǐ)向雷达二次辐射能量要(yào)少得(dé)多。无人机的尺寸要比有人飞机小得多;大多数无人机的最大尺(chǐ)寸在(zài)5米以下。因此,在其机体上,部(bù)分或大部(bù)分使用复合(hé)材料比有人飞机要容易实现。
基于上(shàng)述两点原因,采(cǎi)用复合材(cái)料(liào)就成(chéng)了无人机最普遍(biàn)使用的隐身措施(shī)。无人机上(shàng)采用的(de)复合材(cái)料(liào)主要有:玻璃(lí)纤维加强合成树(shù)脂、石墨与环氧树脂、以芳纶纤维(wéi)为基础(chǔ)的凯芙拉、雷达吸波材料。
雷达吸波材料是一(yī)种多层结构形成的材料。它至少有三层:最外层(céng)是透波层;中间层(蜂窝芯(xīn)或泡沫芯(xīn))是电磁波损耗层;最内层是基(jī)板,具有反射抵(dǐ)消雷达波的特性。当雷达(dá)能量辐射到此(cǐ)材料结构上时,就会被大量吸收和(hé)抵消掉。无人(rén)机常用的吸波(bō)结构材(cái)料有:聚氨基甲酸酯泡沫芯和芳纶-环氧树(shù)脂(zhī)蒙皮;聚苯乙烯泡沫(mò)芯(xīn)和胶合(hé)板(尼龙)蒙皮或碳(tàn)纤维蒙(méng)皮;Nomax蜂窝芯和芳(fāng)纶蒙(méng)皮;玻璃纤(xiān)维蜂窝芯和石墨(mò)复合蒙(méng)皮。
2.避免使(shǐ)用大而平的垂(chuí)直面
当雷达(dá)的无(wú)线电波射入两个(gè)互相垂(chuí)直面(miàn)中的(de)任一(yī)个面时(shí),由于无线电波的“镜面反射”效应,就会形成二次“反弹”,最后以(yǐ)与入射波束相同的方(fāng)向反射波束到雷(léi)达(dá)。无人机的立(lì)尾与水平尾翼、机翼上的垂直安定面、机翼下挂架、翼身连接(jiē)处等都会形(xíng)成强烈(liè)的(de)雷(léi)达反射区域(yù)。为减小(xiǎo)RCS,在无人机上采用内倾的双立尾、翼端(或翼上(shàng))安定面、机身侧(cè)边(biān)等构型。
3.采用光洁平(píng)滑的外形(xíng)
无人机在(zài)雷(léi)达探测下,其蒙皮上生成(chéng)电磁流(liú)。当这些电磁(cí)流流动到不连续处时,就被(bèi)“耗散”或者辐射(shè)电磁(cí)能,而其中一部分电磁能就(jiù)会反射回雷达。因此,无人机形状(zhuàng)轮廓等剧变状(zhuàng)况,或是尖削的翼后缘与翼尖、操纵面以及(jí)机体连接处等的(de)不连续性,都会(huì)使其成为(wéi)雷达能量的良好散射体,当不连续处垂直于(yú)雷达波束(shù)时,这种效应最强。
基于上述(shù)原因,无人机在外形上采用:机翼、机身、尾翼和短舱连接处光滑(huá)地(dì)过渡,或机翼与机身高度融合的构型(xíng)。机翼为(wéi)下单翼时,采用平整(zhěng)的(de)翼身组(zǔ)合下侧面;平滑的(de)曲面外(wài)形;后掠的机翼后缘和尾翼后缘。
4.注意凹状结构的隐(yǐn)身(shēn)
凹(āo)状结构具(jù)有(yǒu)角反射器的特性。角反射器是(shì)由3个(gè)互(hù)成90度的表面角连接而成。当雷达(dá)的无线电波射入(rù)这3个表面中(zhōng)的任一(yī)表面时,可(kě)能形成三次“反弹”,从(cóng)而在宽的视界(jiè)角范围内返回强的电磁波能量到雷(léi)达。发动机(jī)进气道、尾喷管、排气口等都可(kě)看(kàn)作凹状结构,具有较大(dà)的(de)雷达信号特征(对(duì)发动机尾喷管(guǎn)来(lái)说还(hái)有红外辐射特征)。因此对这类凹(āo)状结构应采取隐身措施。
三、一(yī)般采用的(de)隐身方法:遮蔽法(fǎ)
这(zhè)种方(fāng)法是利用(yòng)机体的(de)某一部(bù)分遮避(bì)发动机的进气道或尾喷口,以减小雷(léi)达探(tàn)测的视角范围。例(lì)如(rú),将发(fā)动(dòng)机装在机身背(bèi)上,由机(jī)身(shēn)挡住发动机进气道(dào)和(hé)尾喷口,以免上(shàng)视(shì)雷达探测;把发(fā)动机装于机身中,发(fā)动机进气口设在机身顶上或机(jī)翼上方的(de)机身两侧,由(yóu)机身或机翼(yì)挡住进气口,以免上视雷(léi)达探测。

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