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隐(yǐn)身技(jì)术在无(wú)人(rén)机上的(de)应用

 

一、隐身技(jì)术的工作原(yuán)理与功能(néng)

19世(shì)纪发明的雷达,在第(dì)二次世界大战(zhàn)中首(shǒu)次用于军事。雷达是一种(zhǒng)利用无(wú)线电波发(fā)现目标并测定其位置(zhì)的装置。其简单工作(zuò)原理是(shì):由(yóu)雷达发射装置发出无线电波束(脉冲无(wú)线电波(bō)束和连(lián)续无线电波束);碰(pèng)到目标后(hòu),其中的一小部分(fèn)波束就反射到雷达接收(shōu)装置,由此来测定目(mù)标的距(jù)离、方位(wèi)和高度等参数。雷(léi)达的问(wèn)世,使人(rén)类的探测技术和能(néng)力跨上了新的台阶;同时(shí),也向反探(tàn)测技术提(tí)出了新(xīn)的(de)挑战(zhàn)。人(rén)们为了提高目标反雷达探测的能力,不懈地奋斗了几十年,终于探索到一条(tiáo)新的隐(yǐn)身途径。与早期(qī)的隐身术——伪装术相(xiàng)比,今天的隐身技术已起了根(gēn)本(běn)变化,有了质的飞跃。下面从反(fǎn)雷达(dá)探测和(hé)反红外(热)探(tàn)测两个方面简单介绍隐身技术的(de)一些工作原理与隐(yǐn)身(shēn)功能。

二、反雷达探(tàn)测

隐身(shēn)技术的一项主要(yào)工(gōng)作是(shì)提高(gāo)反雷(léi)达探测的(de)能力,也就是(shì)提高(gāo)目标(biāo)在雷达探(tàn)测(cè)下的隐身性能,通常(cháng)用目标(biāo)的雷达散射截面(RCS)表示。所谓目标的雷达散(sàn)射(shè)截面是指:目标被雷达发射的电磁波射中时,其反射电(diàn)磁波能量的程度。雷达散射截面的大小,反映了(le)目标反射电磁波能量(liàng)的强弱;其越小,雷达就越不(bú)易(yì)探测(cè)到目标。在无人机上(shàng),常从以(yǐ)下(xià)几方面来减小(xiǎo)RCS

1.采用复合材料

雷达发射(shè)的电(diàn)磁波碰到金(jīn)属(shǔ)材(cái)料(如铝合金蒙皮)时,由于其是电导体(tǐ),在金属材(cái)料中(zhōng)易感应生成相同频率的电磁流(liú)。电磁流的(de)流动,会建立起电磁场,向(xiàng)雷(léi)达(dá)二次(cì)辐射能量。复合材料是由一些(xiē)非金(jīn)属材料(如碳)和绝缘材料(如环氧树脂)组成,其导电率要比金属材料低得多。因此,当雷(léi)达发射的电磁波碰到复合材料时,难以感应(yīng)生成电磁流(liú)和建(jiàn)立起电(diàn)磁场,所以向(xiàng)雷达二次辐射(shè)能(néng)量要少得多。无人机的尺(chǐ)寸要比有人飞机小得多;大多数无人机(jī)的最大尺寸在5米以下(xià)。因此,在其机体(tǐ)上,部(bù)分或大部分使用复(fù)合材料比有人飞机要容易实现。

基于上述两点原因,采(cǎi)用复合材料就(jiù)成了无人(rén)机最普遍使(shǐ)用的隐身(shēn)措施。无人机(jī)上采用的(de)复合材料主要有:玻(bō)璃纤维加强合成(chéng)树脂、石墨与(yǔ)环氧树脂、以芳纶纤维为基(jī)础的(de)凯芙拉、雷达吸波材(cái)料。

雷达(dá)吸波材料是一种多层结构形成(chéng)的材(cái)料。它至少有三层(céng):最外层是透波(bō)层(céng);中间层(蜂窝芯或(huò)泡沫芯)是电磁波(bō)损耗层;最(zuì)内层是基板,具有反射抵消雷(léi)达波的特性(xìng)。当雷达(dá)能量辐射(shè)到此材料(liào)结构上时,就会被(bèi)大量吸收和抵(dǐ)消掉。无(wú)人机常(cháng)用的吸波结构材料有:聚氨基甲酸酯泡沫芯和(hé)芳纶(lún)-环(huán)氧树脂蒙皮(pí);聚苯乙烯(xī)泡沫(mò)芯(xīn)和胶合板(尼(ní)龙)蒙皮或碳(tàn)纤(xiān)维(wéi)蒙皮;Nomax蜂(fēng)窝芯和(hé)芳纶蒙皮;玻(bō)璃纤维蜂窝芯(xīn)和石墨复合蒙(méng)皮。

2.避免使用大(dà)而平的垂直面

当雷达的无线电(diàn)波射入两个互相垂直面中的任一个(gè)面时(shí),由于(yú)无线(xiàn)电波的“镜面反射”效应(yīng),就(jiù)会形(xíng)成二次“反弹(dàn)”,最后以与(yǔ)入射波束相同的方向(xiàng)反射波束到雷达(dá)。无人机的立尾(wěi)与水(shuǐ)平尾翼、机翼上的垂直安定面、机翼下挂(guà)架、翼身连(lián)接处(chù)等都会形成强烈的雷达反射(shè)区域。为减(jiǎn)小RCS,在无人机上采用内倾的双立(lì)尾、翼端(duān)(或翼(yì)上)安定(dìng)面、机身侧边等构(gòu)型。

3.采用光洁(jié)平(píng)滑的(de)外形

无人机在雷达(dá)探测下,其蒙皮上生成电磁流。当这些(xiē)电磁流流动到不连续处时,就被“耗(hào)散(sàn)”或者(zhě)辐射电磁能,而其中一部分(fèn)电磁能就会反射回(huí)雷达。因此,无人机(jī)形状(zhuàng)轮廓(kuò)等剧变(biàn)状况,或是尖削(xuē)的翼后(hòu)缘与翼尖、操纵面以及机(jī)体连接处等的不(bú)连续性,都会使其成为雷达能量的良好散射(shè)体,当不连续处垂直于雷达波束时,这种效应最强。

基于上述(shù)原(yuán)因,无人(rén)机(jī)在外形上采(cǎi)用(yòng):机翼、机身(shēn)、尾翼和短舱连接处光滑地(dì)过渡,或机翼与机身高度(dù)融合的构型。机翼为下单翼时(shí),采用平整的(de)翼(yì)身组合下侧面;平滑(huá)的(de)曲面外形;后掠的(de)机翼(yì)后缘(yuán)和(hé)尾翼(yì)后缘。

4.注意凹状(zhuàng)结构的(de)隐身

凹状结构具有角反射器的(de)特性。角反射(shè)器是由(yóu)3个互成90度的表面角连接而成。当雷达(dá)的无线电波射(shè)入这3个(gè)表面中的任一表面时,可能形成三次“反弹”,从而在宽的视(shì)界角范围内返回强(qiáng)的电磁波能(néng)量到(dào)雷达。发动(dòng)机进气道、尾喷(pēn)管、排气口等都可看(kàn)作凹状结构,具有较大的雷达(dá)信号特征(对发动机尾喷管来(lái)说还有红外(wài)辐射特(tè)征)。因此对这类凹状结(jié)构应采取隐身措施。

三、一般采用的隐身方法:遮(zhē)蔽法

这种(zhǒng)方法是利用机(jī)体(tǐ)的某一部分(fèn)遮避发动机的进气道或尾喷口,以减小雷达探测的视角范围。例如,将发动(dòng)机装(zhuāng)在机身背上(shàng),由机身挡住发动机进(jìn)气道和尾(wěi)喷口,以免(miǎn)上视(shì)雷达探测;把(bǎ)发动机装于机身中,发动(dòng)机进气口(kǒu)设在(zài)机身顶上(shàng)或机翼上方的机身(shēn)两侧,由机身或机翼(yì)挡住进气口,以免上视(shì)雷达探测。

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                                ( 美丽的云南昆明劲(jìn)鹰无人机飞机场(chǎng))

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