一、隐身技术(shù)的工作原(yuán)理与功能
19世纪发明的雷(léi)达,在第(dì)二次世界大战(zhàn)中首(shǒu)次(cì)用于(yú)军事。雷达是(shì)一种利用(yòng)无线(xiàn)电波发现目(mù)标(biāo)并测定其位置的装置(zhì)。其简单工作原理是:由(yóu)雷达(dá)发射装置发出(chū)无线电波束(脉(mò)冲无线电(diàn)波束和连续无线电波束);碰(pèng)到目标后(hòu),其中的一小部分波束就反(fǎn)射(shè)到雷达(dá)接收装置,由此来测(cè)定目标的距离、方位(wèi)和高度等参(cān)数(shù)。雷达的问世(shì),使人类(lèi)的探测技术和能(néng)力(lì)跨上了新的台(tái)阶;同时(shí),也向(xiàng)反探(tàn)测技术(shù)提出了新(xīn)的挑战。人们(men)为了(le)提高目标反雷达探(tàn)测的能力(lì),不懈地奋斗了(le)几十年,终于探索到一条新的隐身途径(jìng)。与早期的隐身术——伪装(zhuāng)术相比,今天(tiān)的隐身技(jì)术已(yǐ)起了根本变化,有了质的(de)飞跃。下面从反雷达探(tàn)测(cè)和反红外(热)探测两个方面简单(dān)介绍隐身技术(shù)的(de)一(yī)些工作原理与隐(yǐn)身功能。
二、反雷达探(tàn)测
隐(yǐn)身技术的一(yī)项(xiàng)主要工作是提高反雷达探测(cè)的能力,也就是提(tí)高目标在雷达探测下(xià)的隐身性能(néng),通常用(yòng)目(mù)标的雷达散射截面(RCS)表示(shì)。所谓目标的雷达散(sàn)射截面是(shì)指:目标被雷达发射的电(diàn)磁波射中(zhōng)时,其反射电磁(cí)波能量的(de)程度(dù)。雷达散射截(jié)面的大(dà)小,反映了目标反射电磁波能量(liàng)的(de)强弱(ruò);其越小,雷达就越不易探测到目标。在无(wú)人机上,常从以(yǐ)下几方面(miàn)来减小RCS:
1.采(cǎi)用(yòng)复合材料
雷达发射的电磁(cí)波(bō)碰到金属材(cái)料(如(rú)铝合金蒙皮)时,由于其是电导体(tǐ),在金属材(cái)料中易感(gǎn)应生成相同(tóng)频率(lǜ)的电磁流。电(diàn)磁流的流动,会建立起电磁场,向雷达二(èr)次(cì)辐射能量(liàng)。复合材料是由一些非金属材料(如碳)和(hé)绝缘材料(如环(huán)氧树脂)组成,其导电率要比金属材料(liào)低得多。因此,当雷达发射的电(diàn)磁(cí)波碰到复合材(cái)料时(shí),难以(yǐ)感应生成(chéng)电磁流和建(jiàn)立(lì)起电磁场,所以(yǐ)向雷达二次辐射能量要少得多。无人机的尺寸(cùn)要(yào)比(bǐ)有人飞机小得(dé)多;大(dà)多数无(wú)人机的最大尺寸在5米以下。因此,在其(qí)机(jī)体上,部分或大部分使用复合(hé)材料比有人飞机(jī)要容易实现(xiàn)。
基于上述两点(diǎn)原因,采用复(fù)合材料就成了无人机最普遍使用的隐身措施。无人机上采用的复合材料主(zhǔ)要有:玻璃纤维加强(qiáng)合成树脂、石墨与环氧树脂(zhī)、以芳纶纤维为基础的凯芙拉、雷达(dá)吸波(bō)材料。
雷达(dá)吸(xī)波(bō)材料是一种多(duō)层结构形成的(de)材料。它至少有三层(céng):最外层是透(tòu)波层;中间层(céng)(蜂窝(wō)芯或泡(pào)沫芯)是电磁波(bō)损(sǔn)耗(hào)层;最(zuì)内层是基板,具有反射抵消雷达(dá)波的(de)特(tè)性。当雷(léi)达能量辐射到此材料结构上时,就会被大量吸收和抵消掉。无人机常(cháng)用的吸波结构材料有:聚氨基(jī)甲酸酯泡沫芯(xīn)和芳纶-环氧树脂蒙(méng)皮;聚苯乙(yǐ)烯泡沫芯和(hé)胶合板(尼龙)蒙皮或(huò)碳(tàn)纤维(wéi)蒙皮;Nomax蜂窝芯和芳纶蒙皮;玻璃纤(xiān)维(wéi)蜂窝芯和(hé)石墨复(fù)合蒙皮。
2.避免使用大而(ér)平的垂直面
当雷达的无线电波射入两个互相垂直面(miàn)中的任一个面(miàn)时,由于无线电波(bō)的“镜面反射”效应(yīng),就会形成二次“反弹”,最后以与入射波束相同(tóng)的(de)方向反射波(bō)束到雷达。无人机的立尾与水平尾翼、机翼上的垂(chuí)直安定面(miàn)、机翼下挂架、翼身连接处等都会形成强烈的(de)雷(léi)达(dá)反射区域。为减小(xiǎo)RCS,在无人机上采用内倾的双立尾、翼(yì)端(或(huò)翼(yì)上)安定面(miàn)、机身侧(cè)边等(děng)构型。
3.采(cǎi)用光洁(jié)平滑(huá)的外形
无人机(jī)在雷达(dá)探(tàn)测(cè)下(xià),其蒙皮上生成电磁流。当这些电(diàn)磁流流动(dòng)到不连续处时,就被“耗散”或者辐射电磁能,而其中(zhōng)一部(bù)分电磁能就会(huì)反(fǎn)射回雷达。因此,无人机(jī)形状轮廓等(děng)剧变状况,或是尖削的翼(yì)后缘(yuán)与翼(yì)尖、操纵面以及机体连接处等的不(bú)连续性,都会使其成为雷达能量的(de)良好散(sàn)射体,当不连续处垂直于雷达(dá)波束时,这种效(xiào)应最强。
基(jī)于上述原因,无人机在外(wài)形(xíng)上(shàng)采用:机翼、机身、尾翼(yì)和短舱(cāng)连接处(chù)光滑地过渡,或机翼(yì)与机身高度融合的构型。机翼为(wéi)下单翼时,采用平整的翼(yì)身组合下侧面;平滑(huá)的(de)曲面(miàn)外形;后掠的机翼(yì)后(hòu)缘和尾翼后缘。
4.注意凹状结构的隐身
凹状结构具有角反射器的(de)特性。角反射器是由3个互(hù)成90度的(de)表面角连接而成(chéng)。当雷达的无线电波射入这3个表面(miàn)中的(de)任一表(biǎo)面时(shí),可能形成三次“反(fǎn)弹”,从而在宽的视界角范围(wéi)内返回强的(de)电(diàn)磁波能量到雷达。发动机进气道、尾(wěi)喷管、排气口等都可看作凹状(zhuàng)结构,具有较大的雷达信(xìn)号特征(对(duì)发动机尾喷管来说还(hái)有红外(wài)辐(fú)射特征)。因此对这类凹(āo)状(zhuàng)结构应采取隐身(shēn)措施。
三、一般采用的隐身方(fāng)法(fǎ):遮蔽法
这种方法是利用机体的某一部分遮避发动机的(de)进气道或尾喷(pēn)口,以减小雷达探测的视角范围。例(lì)如,将发动机装在机身背(bèi)上(shàng),由机身挡(dǎng)住发动机进气道和尾喷口(kǒu),以免上视雷达探测;把发动机装于(yú)机身中,发动机进(jìn)气(qì)口设(shè)在(zài)机身顶上(shàng)或机(jī)翼上(shàng)方的机身两侧,由机身(shēn)或机翼挡(dǎng)住(zhù)进气(qì)口,以免上(shàng)视雷达(dá)探(tàn)测(cè)。

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