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新出厂歼20细节曝光隐身\"密码\" 关键材料不输F22
送交者: 力挽狂澜 2018月08月06日21:22:32 于 [军事天地] 发送悄悄话
回  答: 歼20最新高清照揭露诸多细节 一设备系首次安装 力挽狂澜 于 2018-08-06 21:15:07

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  建军节之际,一组刚出厂“素颜”歼-20的清晰大图,照片中的飞机仅上黄色的防腐蚀底漆而没有正式涂装,但在雷达天线罩与机翼、弹舱边缘却呈现黑色的“黑胶带”。

  这些“黑胶带”的背后可以说信息量巨大,如雷达罩是应是为了对雷达波保持透明不能上漆,其它部位的黑色边条很可能是电磁或材料特性特殊,同样无法喷上黄漆。这些材料很可能是为隐身而采用的吸波材质,也就是说它们身上藏着歼-20的隐身密码,从细节看,相比F-22/35也毫不逊色。今天,北国防务就来试着解读一下。

  根据隐身原理,雷达波打在飞机上的反应可分成三种:首先,雷达波会依入射角等于反射角的原则,反射到相反方向去,这可称为“面反射”;其次,雷达波遇到边缘也是依入射角等于反射角的原则作反射,但反射波绕着边缘形成锥状或环状,就称为“边缘散射”;第三,雷达波不管打到面或边上,都有部分能量会沿着表面爬行,直到下个不连续区域才产生散射,这称为“表面波”。

  其中,让隐身设计者最头痛的是边缘散射,因为面反射就好像在太阳下拿个大镜子般,当它正对你眼睛虽然会很刺眼,但只要偏个角度你就看不到反光了。但是边缘散射却像是太阳下的一根细铁丝,虽然只看到一条细细的反光,但因为环状散射的关系,不管你从那个角度都看得到,这就代表飞机怎么跑,雷达员也能从屏幕上看到它的边缘散射。

  早期隐身飞机的设计者就是不了解边缘散射的严重性,所以雷达截面积降不下来。而从F-117开始,设计者就知道边缘散射是对垂直方向最强,如果让飞机表面的众多边缘尽可能平行,则散射方向就会集中到少数角度,大部分角度就只会产生极微量的反射,在雷达眼中成为“隐形”。

  然而,洛·马工程师曾说,隐身设计原则就是“形状、形状、形状、以及材料”。这并不是说只有形状才是重要的,而是用形状消除了大部分的回波,材料就可以再消除剩下的顽固份子。例如,在边缘加上吸波结构,就降低边缘散射能量,则隐身飞机就算用边缘对着你,你也未必看得到回波。因此,我们可以看到歼-20的所有翼面前缘与侧缘都有黑色边条,很可能就是吸收边缘散射的特殊结构。

  在歼-20的前翼与襟翼后缘,我们发现黑色边条还呈现了锯齿状,这就与“表面波”有关了。一般人以为,飞机后缘只跟后半球的回波有关,所以飞机如果不在乎后半球的敌人,使可以省略后缘的隐身处理。但这是错误的观念,当雷达打到前机身或机翼前缘后,一部份能量会沿着表面爬行,直到遇上结构接缝或后缘又产生环状的边缘散射,也会增加前半球的回波。

  因此,早期的隐身飞机会利用“飞镖式”或“锯齿式”后缘来增加后缘角度,甚至与前缘平行,就是为了降低表面波的后缘散射。但歼-20的受限于战斗机的高机动需求,后缘角度不能太大,就只能透过吸波结构的锯齿形状增加后缘散射的角度,从而减少正前方的回波。

  但是吸波结构只能做在边缘,不能整片翼面都是吗?新一代隐身技术是在碳纤维编织过程就加入吸波材质,所以歼-20的黄色底漆下的碳纤蒙皮可能也有一定吸波能力。然而,机体不同部位的受力与温度不同,主翼部位可能还要嵌入天线、灯具、维修舱盖、外置挂架等等需求就需要较高强度的材料,就得牺牲吸波系数。

  但歼-20的腹鳍仅具稳定功能而不负责控制,因此受力轻微;加上没有任何天线或灯具,因此我们可以看到腹鳍除了前、后缘外,中间一大块也是黑色吸波材质。由于威胁雷达波大多来自下方,西方隐身飞机都避免使用腹鳍,而歼-20的腹鳍藉由增加吸波材料的比例可降低对下半球隐身的冲击。

  有观点以为,前翼与腹鳍一样都是单纯的气动面,也能用全吸波材料制成以消弭对前半球隐身的冲击。但前翼与腹鳍的不同点在于前翼是控制面,需要改变攻角来产生俯仰力矩,而升力的反作用力就会形成结构负荷。

  事实上,由于前翼位于气流的上游位置,其单位面积的受力会比主翼还大,因此像 “台风”与 “阵风”的前翼都必须以高强度、抗疲劳的钛合金结构打造,自然无法大幅采用吸波结构。同样的道理也可套用到歼-20的全动式垂直尾翼,因为要产生偏航与高攻角滚转力矩,对强度的要求较高,也只有边缘能装吸波结构。

  不过,跟腹鳍一样不用“出力”的部位还有DSI进气道的“肿包”,它是利用精确的表面形状达到控制震波与排除边界层乱流的效果,本身受力不大,因此歼-20在肿包上下换成大片吸波材质可降低前方与侧方的回波。

  另外我们可以隐约看到进气道内壁也是黑色材质,这是因为歼-20虽然采用S形进气道让雷达无法从前方照到发动机叶片,但雷达波打到进气道内壁还是会在多重反射后打到发动机正面,又经过多重反射从进气道出来,所以整个进气道内壁都需具有吸波效果,使雷达波在多重反射的过程衰减消失。

  当然,这些也都只是我们的推测,毕竟我们无法到现场“切一块”回来分析。但读者可能也想知道的是:那美军的吸波结构又长什么样子呢?从F-22与F-35的出厂照片可以发现,其翼面前后缘并没有明显的边条,这是因为F-22与F-35全机几乎是碳纤维蒙皮,在碳纤维强化塑料的成形过程就嵌入了吸波材质与微型结构,加上表面的吸波镀层,形成全面的吸波效果。

  然而,它们在机身舱盖外框与主要结构的接缝会出现不同颜色的复合材料,官方说法是因为局部受力较大或是温度较高,需要不同材质来强化;但这些材料可能也强化了吸波功能,以阻止表面波从接缝处泄漏。

  值得注意的是,这波歼-20的黄皮照也首度在侧面与腹部弹舱也首度出现了吸波外框,显示歼-20在服役后也逐步加强吸波措施,尽量将一切做到极致来追赶F-22/35的隐身性。

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