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J10採用的現代隱身技術
送交者: wyw 2002年08月01日14:59:50 於 [軍事天地] 發送悄悄話


隱身技術是指通過對目標特徵的有效控制,使其處在一定的遙感探測環境中能降低目標的可探測性,在一定範圍內難以被發現的技術。從廣義上講,隱身技術包括雷達隱身、紅外隱身、可見光隱身及聲波隱身技術等,當前重點發展的是雷達隱身以及紅外隱身技術,特別是雷達隱身技術,這也是狹義上的隱身技術。本文主要對導彈採用的雷達隱身技術和紅外隱身技術加以分析。

J10雷達隱身技術

J10雷達隱身技術是通過減弱、抑制、吸收、偏轉目標的雷達回波強度,降低其RCS值,使其在一定範圍內難以被敵方雷達識別和發現的技術。雷達隱身技術又可分為電磁對消技術、目標外表的特殊賦形技術及隱身複合材料技術 (1)目標外表的特殊賦形技術當雷達波照射到J10上時,將形成反射波。反射波強度與多種因素有關,如雷達入射波的方向、外形等,因此在滿足基本戰術技術要求的情況下,要綜合設計巡航導彈的氣動布局和外形。分析和試驗表明,降低RCS 值的非常實用的外形設計準則主要包括:①消除產生角反射器效應的外形組合,如採用翼身融合體、內傾或外傾式單、雙垂尾設計等;②機/彈體外形採用組合的三維曲度和不斷改變的曲率半徑,避免長而恆定的曲線,以避免仰視和俯視雷達回波;③進氣道採用S形、內傾式或背負式等,合理安排進氣/排氣口,以減弱回波強度;④飛行器翼面設計應合理調整其後掠角、展弦比、根梢比等參數,以減少散射源和用邊緣衍射代替鏡面反射;⑤用某一部件對另一部件進行遮擋,減少機體突出物,儘可能去掉機/彈上外掛物或設計成可收入機內的吊架、雷達天線、風速管等,採用保形設計;⑥儘量縮小機體尺寸。通過以上外形設計,可將RCS值大大降低。據報道,在空氣動力學、動力裝置沒有重大突破的前提下,可將RCS值減少75%~90%;在上述兩方面有重大突破後,可將RCS值減少90%~99%;如再提高隱身能力則需將外形技術、機載天線技術與材料技術結合起來,RCS值可減少99%~99.9%或更高。 J10均採用以上多項隱身技術。

(2)隱身複合材料技術

隱身複合材料技術主要指雷達吸波材料、透波材料與導電材料的應用技術。它利用隱身(吸波)複合材料的特殊電磁特性,將入射的電磁波能量轉化成熱能而耗損掉,以縮減飛行器某些關鍵部位的雷達回波強度。它是重要的隱身措施之一。

隱身複合材料包括塗敷性吸波材料、結構型複合吸波材料及有源吸波材料等。吸波材料的機理是使入射電磁波能量在分子水平上產生振盪,轉化為熱能,有效地衰減雷達回波強度。按吸收機理不同,可分為吸收型、諧振型和衰減型三大類。

1)塗敷性吸波材料

塗敷性吸波材料是用於塗在機體表面的一種吸收雷達波的塗料。80年代廣泛應用的吸波塗料是各種鐵氧體吸波材料,如用於厘米波段的錘-鎬鐵氧體,用於毫米波段的鎳-鋅鐵氧體,加寬頻帶的有錘-鋅鐵氧體。J10主要採用了鐵氧體吸波塗層。準備採用一種非鐵氧體基吸波材料,它是由多種視黃基席夫鹼鹽組成的含雙鍵的聚合物,其吸波性能良好,重量僅為鐵氧體的1/10,對雷達波的衰減可達80%以上。美國研製出的另一種新型“鐵球狀”吸波塗層,其特點是價格便宜,塗敷方便,可耐5000℃高溫。目前613還正在研製含有放射性同位素的塗料和半導體塗料,其特點是吸收頻帶寬,反射衰減率高,使用壽命長,能較好地滿足超音速飛行的氣動要求。

2)結構型吸波材料

結構型吸波材料是一種既可作承力部件,又具有優良的電磁波吸收性能的複合材料。目前國外研製的大致有吸收劑散布型、層板型和夾心結構型三種。吸收劑散布型是由熱塑性PEEK、PPS等樹脂紡成單絲和復絲分別和碳纖維、玻璃纖維等特殊纖維按一定比例交替混雜成紗束,再將其編織成織物與同類樹脂製成複合材料(F-117的V形垂尾、F-22的機身和機翼蒙皮採用了此吸波材料)。層板型是將複合材料製成多層結構,最外層為透波材料,中間層為電磁損耗層,最內層則由具有反射雷達波性能的材料構成。夾心結構型是用透波性良好且強度高的複合材料作面板,以蜂窩結構、波紋結構或錐形結構作芯子,再用石墨、磁粉、泡沫吸收材料填充而製成的複合材料。由於夾心結構型複合材料重量輕、比剛度、比強度高,易做成複雜曲線結構,因此該型複合材料在隱身飛機上已得到廣泛應用。在J10飛機上運用的該種材料占整個結構材料的30%。

3)其它新型隱身材料

目前,J10改進型還在不斷研究新的吸波材料,如具有螺旋結構、旋光性結構並利用其旋光色散特性吸收電磁波能量的手性聚合材料;具有極好吸波特性的納米隱身材料;具有輕質寬頻帶特性的導電高聚物材料;靠渦流損耗和磁滯損耗來降低電磁波輻射的多晶鐵纖維吸收材料;可具有感知功能、信號處理功能、自我指令並對信號作出最佳響應的新型智能型隱身材料等。總之,在不久的將來,新型吸波材料及其相關技術可能會有新的突破。

(3)電磁對消技術

由於J10反射由雷達發射到飛行器上的電磁波,因此雷達會發現J10。那麼人們自然會想到,如果利用電磁對消技術,使飛行器等效為一個無反射體,那麼J10就不會被雷達發現了,這便實現了雷達隱身。

實現電磁對消可採用無源對消技術,即阻抗(或電抗)加載技術以及有源對消技術,或稱有源加載技術。

無源對消技術就是在目標表面引進另一個回波源,例如在表面開槽或開孔,通過合理設計,使其散射場和原散射場相抵消。這種方法的優點是不破壞原有外形,不增加自重,結構簡單,製造容易,經濟性好等,但這種方法只對簡單形體容易實現,而對有眾多散射中心的複雜目標,實現起來比較困難。此外無源對消技術不可能覆蓋所有頻率。

J10的有源對消技術是建立在逆反射基礎上的,目標必須能預知本身的電磁散射特性,然後發射一幅度與之相等、相位與之相反的電磁波,使之與目標本身的散射場相對消。要實現對消就要對目標本身成像,這就要求設計出一套先進的系統,該系統應具有多種功能,響應速度快,以便調整本機信號源的幅度和相位。顯然,有源對消只能作為一種希望得到的方法,待將來時機成熟時再予以考慮。

2.紅外隱身技術

抑制紅外輻射的技術主要包括:①選用渦扇發動機,降低發動機及其尾焰的輻射強度。②採用合理的外形技術;在採用低輻射發動機的同時,改變發動機及其噴管的外形結構,利用兼顧低輻射與動力要求的外形,來大大抑制其紅外輻射程度。③運用材料技術降低紅外輻射。在燃油中摻入添加劑,在噴焰中加入吸收劑和冷卻劑,一方面改變紅外輻射頻段,另一方面通過尾氣與大氣的迅速混合及冷卻劑的作用,達到快速降溫和降低輻射強度的目的。④採用噴塗吸收紅外及使用隔熱泡沫塑料等材料來降低紅外輻射。在高速飛行器表面噴塗吸收紅外的迷彩和使用隔熱泡沫塑料以及中遠紅外偽裝塗層,可以大大降低高速飛行器的紅外輻射強度,採用紅外干擾技術

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