僅有3個國家能製造,隱身戰機研發有多難,幾大問題阻擋其他國家

mubailin 23/07/2021 14:22 檢舉

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自上世紀五十年代U-2偵察機首次被蘇聯擊落以來,美國不斷進行隱身技術的研究。在A-12「牛車」高速偵察機的設計過程中,首次應用了隱身技術,將RCS(雷達反射截面)降低了兩個數量級。實踐表明,必須在飛行器的設計階段就引入隱身設計,通過後期改進的手段是遠遠無法實現的。由於大多數人對電磁理論都缺乏瞭解,產生了一些錯誤的結論。比如「隱身就是塗點隱身吸波塗料」「隱身就是三大強散射源的控制」。一些國家也爭先開發各種所謂的隱身五代機,這些都是對隱身技術難度的低估。

▲各家的「隱身」戰機

隱身技術就是降低自身的信號特徵,正規的稱呼為「低可探測技術」。可以分為兩大部分,主動信號的低可探測和被動信號的低可探測。雷達隱身、紅外隱身是最為熟悉的部分,但是同樣非常重要的射頻隱身往往被忽略。在進行設計時,需要對各個方面的隱身特性進行平衡,按照威脅的重要程度進行排序。如果只重視只重視雷達隱身,性能要求提的非常高,紅外隱

身性能沒有提出要求或相對較差,將導致紅外探測器很早發現目標。不注意射頻隱身,很容易被遍佈戰場的被動探測系統發現。

▲烏克蘭「鎧甲」被動雷達

在未來幾十年內,雷達仍然是最重要的對空感測器。預警雷達主要工作在波長較長的L和P波段,火控雷達工作中S或X波段。根據雷達方程,雷達探測距離與RCS成1/4次方關係,降低一個數量級就能減少44%的探測距離,降低四個數量級就能減少90%。對大部分戰機來說雷達特徵控制的重點在前向左右各45°方向和俯仰10°方向。飛機上的三大散射源是座艙、外掛物、進氣道,但是僅僅處理這三個部分是遠遠不夠的,雷達天線、垂尾、機翼與機身截面同樣是大散射源。飛機蒙皮的縫隙、臺階、鉚釘都要進行處理。

▲F-22塗料開裂脫落,鉚釘生銹高度低於蒙皮,嚴重影響隱身性能

電磁波在飛行器表面有多種散射方式。照到平整的表面會產生鏡面散射,這是一種強散射源,必須避免。強度取決於反射點處的曲率半徑。機身、進氣道、垂尾會產生很強的鏡面散射,對側向的隱身影響很大。另一大散射方式是繞射,雷達波通過劈尖、尖點時會發生繞射,在通過縫隙、臺階、鉚釘頭這些不連續的表面時也會發生繞射。繞射是一種弱散射,但是積少成多,也是需要特別注意的。

B-2、F-22、F-35等隱身飛機都有一些共同點。翼身高度融合,機翼、機身平滑過渡,採取飛翼佈局或者大後掠角機翼。將翼面和機身的前後緣按照平行原則佈置在少數方位上,採用傾斜雙垂尾。口蓋、縫隙等實施鋸齒化設計,鋸齒邊與機翼的邊緣平行。減少機體表面的凸起,並且儘量使凸起與機體表面之間光滑過渡。將武器和感測器內埋進機身內。對一些無法避免的散射源比如進氣道、噴口進行遮擋。座艙也是各強散射源,要在座艙蓋上鍍膜,防止雷達波透射。

▲NT-43A測量機,用於測量B-2表面的隱身缺陷

射頻隱身是網友們常常忽視的,除了雷達,無線電高度表、資料鏈、無線電導航、應答機都會發出電磁波。最近幾十年,隨著電腦水準和感測器的進步,無源雷達的作用越來越大,避免被無源雷達探測到也是隱身設計的重要方面。在技術不成熟時,F-117這種早期的隱身機在實際服役中就沒有配備雷達。在不使用雷達時,就需要機載的無源探測系統,比如無源雷達和紅外搜索跟蹤系統。在不得已時也需要打開雷達,雷達可以採用低截獲機率設計,對波形、功率、輻射的方向進行精確控制。與不採用低截獲機率設計的雷達相比,可以降低95%被發現的機率。與友軍協同,利用友軍的資料也是避免打開主動感測器的重要手段。在資訊的交流中,資料鏈必不可少,不同於傳統的全向資料鏈,採用相控陣化的定向資料鏈天線可以避免被無源設備探測到。

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