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殲20戰機如何設計隱身座艙蓋?雷達回波比小鳥還小
送交者: 嵐少爺 2020年01月21日19:47:10 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  隱身戰鬥機最關鍵的要求是雷達隱身,因為雷達是現有傳感器中,探測距離最遠,而且可以全天候工作,這也是戰鬥機生存的大敵,如何做到雷達隱身,需要在飛機機身多個部件上大做文章,簡單來說是外形設計非常重要,外加隱身塗料,才能完成這一使命,就隱身戰鬥機而言,影響雷達隱身的三大部件是進氣道,座艙和雷達天線罩,其中雷達天線罩排在第一,進氣道排在第二,座艙排在第三,座艙從迎風面積來說,占據整機並不大,但是在機頭方向雷達反射面積貢獻上卻非常可觀,可以達到10-15%,任何一款戰鬥機,座艙不做隱身處理的話,將不可能有任何隱身性能可言。

  中國殲-20戰鬥機對隱身性能提出了很高的要求,正前方30度錐角,X波段火控雷達照射,整機量級在0.01-0.001平方米範圍,分配到部件的要求就更低,就座艙蓋而言雷達反射截面大體在0.001平米範圍,這是一個非常難於實現的目標!但是殲-20戰鬥機最終實現了,比小鳥雷達反射截面還小,地面測試時沒有發現飛機,但是一隻小鳥站在飛機上才發現目標的奇蹟!

  殲-20戰鬥機競標時,給的雷達反射截面要求0.1平米,最終縮小了幾乎100倍!

  如何做到雷達反射截面如此之小,要知道,殲7戰鬥機正前方雷達反射截面都有2-3平米,分給座艙差不多也有1平米,如何將座艙做到完美隱身,設計師想了很多辦法,包括但是不限於!

  首先座艙蓋透明件表面鍍制複合隱身膜系,屏蔽座艙腔體,減縮座艙散射,這是傳統非隱身座艙最大的反射來源,另外一個 座艙蓋外形採用低 RCS 菱形理論外形,在各威脅扇區內座艙蓋均不會出現雷達波的鏡面反射,大家都知道鏡面反射會幾千上萬倍增加雷達反射截面,還有採用一體化結構方案,取消傳統風擋和艙蓋的分隔弧框,消除艙蓋隔框台階造成的定向前向反射,轉變為集中傾斜方向定向散射!而且由於內部增加了支撐隔框,極大減輕了座艙蓋透明件的重量,負擔高達40%!

  殲-20戰鬥機雷達隱身技術基本趕上了美國技術

  還有 座艙蓋前後緣採用大鋸齒分合面方案;以及採用其它次強散射源控制技術,包括座艙蓋縫隙和台階的處理、表面塗覆隱身塗料等措施。

  殲-20座艙蓋研製中,也遇到了很多麻煩,其中一個是要做到良好的隱身性能,就要找到所有主要的雷達反射源和次要的雷達反射源,為此設計師不得一次又一次從多個角度一個個面,一條條線反覆排查,最終確定“罪魁禍首”,而且在雷達隱身塗層上也遇到了很大的難題,雷達波隱身效果太好,則容易厚度太大,透光性能差,影響飛行前方火控區域視野,厚度小一些,又容易造成雷達隱身效果差,最終花了很長時間,找到了一個電磁性能和光學性能最佳兼容點

  殲-20戰鬥機設計不容易,隱身沒有外援,全靠自己

  除了隱身之外,殲-20戰鬥機也在國內率先使用了監控管理技術,在殲-20座艙使用的過程中,各個系統組件可以容忍常規溫度下一定的變形量,這對3.5米長,1米左右寬度的透明風擋來說,難度很大,要求不發生卡滯、不報警,能有效傳輸信號,無需人工調節,這是中國2代3代戰鬥機常見故障。

  而且在極端溫度環境下, 座艙蓋產生較大變形時,超出了座艙蓋系統的變形自適應範圍, 在系統監控識別後, 座艙蓋各系統組件必須能有足夠且便捷的調節措施,將其調節到更優、更安全的範圍, 以保證座艙蓋順利上鎖和解鎖, 以及各系統的功能不受影響,同時滿足隱身對座艙蓋活動間隙的要求。

  在部隊最關心的定期更換問題,由於採用了先進的數字化設計,座艙蓋相對安裝接口精度非常高,殲-20做到了座艙蓋直接更換,而老一代戰鬥機,非常難於做到,需要大量的調試安裝工作,這對地勤的要求和壓力大大降低。


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