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隐形战斗机是如何隐形的?

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2005-05-01

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    现代战争中的侦察,无论是人眼、人耳的感观,还是部署在地面、海上、水下、空中或太空的各种光、电、声探测设备,都是物理学中波的理论在军事领域中的应用。例如,人眼利用的是可见光,雷达利用的是微波,夜视器材利用的是红外线,声纳利用的是声波。
  目标的声、光、电、磁、力、热等方面的特性通过波向外传播的过程中被探测器接收到,这就为侦察提供了依据。  反之,为了保存自己,必需针对波的各种特性,采取一定的措施,减少和降低被对方探测的可能性,使对方的侦察设备“无法发现”、“难以发现”或“较晚发现”自己,这就是战场上的隐形技术。
   隐形技术是通过改变己方武器装备等目标的各种可探测信息特征,从而降低目标被对方侦察系统发现概率的各种技术的统称。   隐形技术主要包括无源隐形技术和有源隐形技术两类。
   所谓无源隐形技术,从物理学的观点来看,就是根据波的折射和吸收规律,在目标上采用吸波材料和透波材料,从而减弱对方侦察系统所能接收到的回波能量;根据波的反射规律,改变武器装备等目标的外形与结构,使目标的反射波改变原有的反射途径,从而使对方的各种侦察系统不能发现目标或发现目标的概率降低。
     所谓有源隐形技术就是设置新的波源,发射各种波束(如电磁波、声波等)来迷惑、干扰或抵消对方探测系统的工作波束,以达到隐蔽己方目标的目的。例如施放光弹或电磁干扰波使对方的光电探测系统迷悯、施放电子诱饵使对方的侦察系统跟踪假目标等。
   目前人们所说的隐形技术,主要是指无源隐形技术。   隐形技术的手段是多种多样的,例如遮蔽技术、融合技术、诱饵技术等,迷彩伪装也属于一种隐形技术。对于不同的兵器可采用不同的隐形手段,对付不同的探测手段所采用的隐形方法也不同。
  从目前的情况来看,对地面目标构成严重威胁的主要进攻兵器是飞机和导弹,对飞机、导弹探测的主要设备是雷达。  据统计,当1架战斗机在重要地区上空300米以上高度飞行时,可能同时受到300~400部雷达以600~700个不同频率的波束进行的搜索。
  面对这样的“天罗地网”,如果进攻者不有效地隐蔽自己,就可能会出现“发难者先遭难”的结 局。因此,对雷达波的隐形(例如采用隐身外形技术、隐身结构设计、隐身材料技术等)是极为重要的。   由物理学中“反射角等于入射角”的反射定律可知,若入射角等于零,则反射角也等于零。
  因此,只有当电磁波的方向垂直于目标表面时,被反射的电磁波才能按原方向返回,这时侦察设备才能接收到较强的回波;而以其他角度射向目标表面的电磁波都会被反射到别处,即发生散射效应。  如果目标的表面能使射来的电磁波散射掉或被吸收,就可大大减小被对方发现的概率,从而达到“隐身”的目的。
   一般飞机的整体布局为圆形机身、平面机翼和垂直机翼,三者之间有明显的分界。根据电磁波所遵循的传播规律,当电磁波入射到物体的直角表面处,容易形成多次反射,而产生角反射器效应,沿原方向返回的雷达波很强。
     为了达到隐身的目的,隐形飞机(例如图1所示的F—117A隐形战斗机)在总体外形上放弃了一般飞机的常规设计方案,消除了机身与机翼、水平尾翼与垂直尾翼、飞机机身与发动机悬挂舱及武器吊舱、副油箱之间形成的近于 的角,而采用由多个小平面构成的多面体结构,大多数表面与垂直面的夹角大于 ,以使从高空射来的雷达波经反射后向下偏转,使地面射来的雷达波经反射后向上偏转,使对方的侦察雷达不易接收到反射波。
    此外,还通过内装发动机和油箱等方式,将机身的突出部位减少到最低限度,使整个隐形飞机形成一种平滑的过渡,外表干净利落,无外挂装置,武器都装在弹舱内,以消除角反射器效应。 飞机的前后缘常常是雷达波的强反射体,这些反射体确定了雷达反射波的主波束。
  主波束越窄,对方越不易探测到。  因此隐形飞机的前后缘被设计得尖锐笔直,机身的其他边缘也尽可能与前后缘平行,使回波信号尽可能保持在相应的主波束内。其V型尾翼和机翼的设计也不像常规弧形那样全向反射。
   所谓隐身结构设计,即在部件的设计上也作了相应的改进。例如,普通飞机的发动机进气道都在机身的下面,因管道笔直,雷达波可以从进气道直接射到发动机的风扇叶,产生强反射波。  隐形飞机将发动机进气道设置在飞机的背部稍后,以凭借机身和机翼遮挡地面雷达波。
  进气道亦由圆筒形改为弯曲的蛇行状,进气口采用奇特的隔扇设计,以阻止雷达波穿过。管道内壁采用碳质折流板,即使有少量入射波,也会被碳质折流板所吸收。发动机喷管呈扁型,并顺机身上侧向后延伸;喷口被置于机身后部尾翼和机翼的连接部位,开缝式喷口下缘有一伸出并向上偏斜的底面,用来阻止红外探测器及雷达从后面直接探测到涡轮部件;喷口内安装有11片排气导流片,也可作为发动机构件的遮盖物抑制红外信号和雷达信号。
    隐形飞机还将雷达天线由抛物线形改为与飞机前进方向呈一定角度的平板形相控阵天线;驾驶舱挡风玻璃呈扁平向后倾斜。 所谓隐身材料技术是采用吸波和透波材料,使电磁波遇到目标后,或被吸收,或被透过,几乎无法返回,从而使对方的搜索、侦察设备“致盲”。
   从物理原理来看,隐形材料吸波或透波的主要原因是: 当电磁波作用于材料时,由于电、磁、光及活化面积等物理性能的变化,使材料产生电导损耗、高频介质损耗和磁损耗等,使电磁能转换为热能而散发;或使电磁波能量分散到目标的各部分,减少朝对方雷达接收天线方向上散射的电磁能;或采用合适的材料厚度,使电磁波在材料表面的反射波与进入材料后在材料底层的反射波叠加发生干涉,相互抵消,起到减弱反射波的作用。
    有些材料不仅可起透波作用,还可起偏振作用。目前正在研制的碳纤维玻璃钢就是一种良好的透波材料。 隐形材料又可按其使用方法分为结构型和涂料型两大类。 结构型隐形材料用以制造目标的壳体和构件。
  它一般以非金属为基体(如环氧树脂和热塑性材料等),以铁氧体、石墨等为填充吸波材料,形成既能减弱电磁波的反射强度、又能承受一定载荷的结构型复合材料。  这些复合材料的内部均为不规则的多孔质松散结构,无论是雷达波、红外线还是激光等,都会在材料中的蜂窝状结构内产生反复振荡,而将雷达波、红外线等转换成热能散发掉。
   涂料型隐形材料用以涂在目标表面。目前已广泛应用的涂料型隐形材料是由铁氧体、金属和金属氧化物超细粉末组成的涂料,可以起到吸波、透波和偏振等作用。  近几年来,性能优异的新型隐形涂料不断出现。
  F—117A飞机的机体表面使用了六种不同的雷达吸波材料,例如在机身上采用了高效磁损耗吸波涂层,以减小雷达散射面;在驾驶舱的挡风玻璃上利用了节电—耗能型吸波涂层,可使入射的雷达波不能透过玻璃照射到驾驶员的头盔上,因为一般驾驶员的头盔反射的雷达波所形成的散射面积比整个飞机还要大。
     通过采用隐形技术,极大地减少了飞机对雷达波的强反射面。例如,F—117A飞机的雷达散射面积仅为0。01—0。1米 ,比常规飞机的雷达散射面积缩小2~3个数量级,其红外特征和噪声也显著减小。
  老式B一52轰炸机的雷达波有效反射截面积有120米 ,而改进外形设计后的B—2隐形轰炸机的雷达波有效反射截面积小于1米 ,大大提高了突防能力。   据报道,俄罗斯已研制出全新的飞机隐形技术,它采用等离子体技术,在不需要改变飞机外形结构的情况下,可使飞机被雷达发现的概率几乎为零。
  这种隐形技术的物理机理在于,如果目标周围环绕着等离子体云,那么在对方探测设备的电磁波同等离子体云相遇时,会发生特殊的物理现象。  首先,电磁波的能量衰减,因为电磁波穿越等离子体时会与等离子体云中的带电粒子相互作用,把部分能量传给带电粒子,自身能量则逐渐衰减;其次,由于受一系列物理作用的影响,电磁波急于绕过等离子体云。
  这两种现象会使目标对电磁波的反射信号大大减弱。 对于可见光、红外线、声波等,我们可以根据各自的物理特性和兵器的使用性能,采取适当的隐形技术,从而达到隐身目的。   目前,世界上许多国家都注意把物理学成果应用于军事,积极开展隐形技术的研究,隐形飞机、隐形舰船、隐形坦克等不断投入战场。
   当然,现有的各种隐形技术都还存在着一定的局限性。有时虽然某种隐形技术可以提高兵器的隐身性能,却降低了兵器本身应有的使用性能,例如机动性降低、载弹量减少、制造成本提高。  隐形技术也有它的“难言之隐”。
  因此,各种隐形技术要运用得当,不可过之,否则其局限性会更加明显。从目前的技术水平来看,采用各种隐形技术,只能降低目标的被探测概率,还不能达到完全隐身。新的更好的隐形技术还有待于物理学工作者和军事工程技术人员的进一步努力。
   随着隐形技术的出现,反隐形技术也应运而生。  例如,采用特殊体制的雷达,采用多种光电探测设备等。总之,军事斗争的需求推动着科学技术的发展,科学技术的进步又促使军事斗争不断升级。
   。

2005-05-01

640 0

有隐身涂层

2005-05-01

667 0

    隐身技术目前使用的有3个主要的方面 大的分可分为雷达隐身和红外隐身 以F-117例: 1。F-117数外形线条都是成角的,这是雷达隐身技术的一种,当雷达发射的电磁波照射到F117表面的时候,可以和镜子反射光线一样把电磁波反射到其他的地方,雷达收不到发射出去的电磁波就实现了雷达隐身。
     2。另外F-117及其他的隐身飞机如:B-2;F-22等都在飞机的表面涂了一层纳米吸波材料,它的作用是当雷达的电磁波照射到飞机表面的时候吸收部分电磁波,使雷达收到的电磁波比和F-117同样大小的飞机的电磁波少,实现不被发现的目的。
   当然以上2种技术,单用其1种隐身效果是有限的,但联合使用效果就非常不错。   再说说红外隐身技术:现代防空武器多用红外和雷达复合探测,物体的热量越高越容易被红外探测器发现,和红外跟踪导弹一样。
   3。F117的尾喷口进行了遮蔽,使飞机喷口的高温燃气气温降低一些以期降低被红外探测器发现的几率。 但是飞机的红外隐身不会很好因为高温燃气的温度不会降的很多。   但是舰船就不一样了,通过把燃气排放到海水中或者在舰艇甲板上用水喷头喷水就可以降低舰船红外特征,以保证不被红外探测器发现,实现红外隐身的目的。
  

2005-05-01

639 0

隐形外壳,和涂这对辐射有较强吸收的漆

2005-05-01

636 0

通过机身上的涂料,和机身的形状来避免雷达发现

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