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时间:2010-10-20 23:45来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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在机体表面尽量避免开口、缝隙、突起、凹陷和台阶,使飞机表面尽量“干净”并保证机体
表面的光滑和连续,使其散射源的数量减少。
飞机有三种不同的基本型式:正常式、无尾式和鸭式。从降低RCS 的要求来考虑,显然
是选用无尾三角翼的型式最有利。符合减小机体散射源数量的原则,当然如果能进一步将机
身取消,与机翼融为一体,设计成完全无外露部件的飞翼的布局型式,则对降低飞机的RCS
更为有利。美国的隐身轰炸机B-2 就是按照这一原则设计成飞翼型的。
二、变强散射源为弱散射源
在飞机空气动力设计中,设计人员可以通过对飞机部件外形的修改来减少气动阻力,从
而提高飞行性能。在飞机的隐身设计中,也可通过修改飞机部件的外形来减缩其RCS,从而
提高飞机的隐身性能。
通过对飞机部件外形的适当修改,可以改变电磁散射的机理,将强散射源(如镜面反射)
改为弱散射源(如边缘绕射或尖顶绕射),从而到达降低飞机RCS 的目的。
以一个椭球体为例,如图10.10 所示,经过适当的外形修改(图中的虚线轮廓为修改后
的外形),可将椭球体的镜面反射(强散射)转变为尖顶绕射(弱散射),这样就能有效地降
低该目标的RCS。修改后的外形与原椭球体RCS 的比较如图10.10 所示,从RCS 的曲线看出,
在头部照射方位附近,修改后的橄榄体的RCS 比原椭球体的RCS 要低20dBsm 以上。飞机的机
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身头部、飞机的副油箱等部件的外形通常
类似于椭球体,通过对这些部件外形的修
改,能有效地降低它们的RCS。同样的道理,
尖劈形的机翼前缘的RCS 要比柱面形的机
翼前缘的RCS 小得多,因为尖劈形机翼前
缘所产生的边缘绕射与柱面形的机翼前缘
所产生的镜面反射相比,要弱得多。
三、对强散射源进行摭挡
在飞机空气动力设计中,对于有些外
露部件和凸出物,常用流线型的整流罩来
遮挡这些外露部件或凸出物,从而达到减
少气动阻力的目的。在飞机的隐身设计中,
也有类似的摭挡措施。
对于一些既不可避免又无法消除的强
散射源,则应设法对其进行遮挡,有人称
之为遮挡技术。飞机通常由多个部件组成,
如果某一部件在某一雷达波照射区域内被
其它部件所遮挡,那么在该方位区域内,
这个部件对全机RCS 没有影响。因此,如
果能在主要的探测方位上,用其中的一些部件对另外的强散射部件进行遮挡,也会是一种降
低全机RCS 的有效措施。
例如将发动机短舱安排在机身的背部
或机翼的后上方,则对仰视雷达而言,机
身和机翼对发动机起遮挡作用。图10.11
示出了发动机短舱在有遮挡和无遮挡时,
其RCS 的变化情况。用机身或机翼对发动
机进行遮挡后,发动机的RCS 在很大视角
内对全机RCS 没有贡献,从而大大地降低
了全机的RCS。美国的隐身轰炸机B-2 采用
背部式进气道来提高其隐身性能,就是这
个道理。
图10.10 3 种不同外形机头RCS 的比较(f=3.0GHz)
图10.11 有遮挡和无遮挡时发动机短舱的RCS 曲线
发动机压气机的导向器和转子是强散射源,如果将进气道加长,采用S 形弯管进气道遮
挡压气机,使电磁波不能直接照射到压气机,则可使其RCS 降低。
另外,也可以利用金属栅网遮盖进气道。这种方法是在进气道口上加盖一个导体栅网,
网孔尺寸远小于雷达波长。这样电磁波将从栅网上散射而不进入进气道。栅网的形体可以是
凸面形的网或斜置平面网,凸面形的网使电磁波分散各个方向散射以减小散射峰值,斜置平
面网可控制电磁波散射的方向,将主要回波能量控制在雷达威胁区域之外的方向上。F-117A
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隐身战斗机就采用了斜置平面栅网来遮挡它的发动机。
飞机的座舱也是不可避免的散射源,其中有飞行员和各种仪表及设备,座舱结构比较复
杂,形成一个空腔体。入射波经座舱盖后,必然构成强反射。为了减弱其回波强度,可以在
座舱盖表面蒸镀上一层不透波的金属膜,遮挡住雷达波,使其不能进入座舱内。这样的镀膜
不影响舱盖的透明度,既保证了飞行员的视野又可以降低RCS 值。
四、控制散射方向,使散射能量集中在雷达威胁区域之外
对于特定的雷达系统,飞机在进行突防时,一些照射区域要重要些,而另一些区域就显
得不那么重要。因此可将飞机的主要散射能量偏离雷达的照射区域(称为雷达的威胁区域),
从而来降低飞机的后向散射能量,使雷达发现飞机的概率降低。一般来说,飞机进行突防时,
前向区域是雷达的威胁区域;若没有预警机,飞机几乎不会从上方被观察到,因此从上自下
观察的区域就是不重要区域。
目标的RCS 随其外形和方位变化很
大,我们可以通过改变目标的外形和被
照射的方位来控制其散射方向,来减少
目标在雷达威胁区域内的RCS。例如,对
于平板来说,当入射波垂直于平板照射
时,平板的RCS 很大,但照射方向稍有
变化时,平板的RCS 急剧下降。因此,
只要控制平板被电磁波照射的方位,就
能大大降低其RCS。隐身战斗机F-117A
的外形就采用了平板结构,F-117A 的设
计师们认为雷达探测的范围一般在水平
面上下30°范围内,因此他们把F-117A
大多数表面设计成与垂直面的夹角大于30°的平板式结构,如图10.12 所示,从而把该飞机
的雷达散射波的主要能量控制在雷达威胁区之外,使雷达难于接收到较强的电磁信号,极大
地提高了该飞机的隐身性能。
图10.12 平板式外形结构F-117A 隐身战斗机
若飞机前向照射区域为主要区域,那么大后掠角机翼比直机翼在雷达威胁区域内的RCS
要小。图10.13 比较两种不同后掠角的机翼的电磁波反射方向。从图中看出,通过改变机翼
外形可控制它的电磁反射方向,使其散射的主要能量偏离雷达威胁区域。
五、消除角反射器效应
由于角反射器在很大的方位角范围内,都有很强的后向反射。为了减小飞机的RCS,必
 
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