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1、飞行器隐身技术飞行器隐身技术-雷达散射截面控制航空科学与工程学院*1隐身技术飞行器隐身技术v关于隐身概念 v关于雷达探测的几个基本概念 v关于雷达散射截面的定义和基本概念 v隐身飞机和隐身技术综述 v飞机的散射源和散射机理 v雷达散射截面的减缩策略 v隐身关键技术 v反隐身关键技术概述Date2隐身技术隐身技术的广义范畴v光隐身 v热隐身 v声隐身 v电隐身Date3隐身技术可见光控制-迷彩伪装v降低目标和背景的可见光反差上下表面的迷彩不一致向下看不见向上看不清Date4隐身技术红外抑制-吸热冷却装置v降低目标和背景的热辐射反差 v分形技术I like thisn35微米的喷流热辐射抑制n8-
2、12微米的分形技术Date5隐身技术夜间拍摄的红外图象Date6隐身技术噪声控制v直升机的噪声控制问题 v低空低速无人机的噪声控制问题 v潜艇的的噪声控制问题 螺旋桨泵喷 浮筏技术 管道消声 消声瓦技术 外形Date7隐身技术雷达截面控制低可探测技术Date8隐身技术雷达站Date9隐身技术雷达监视屏Date10隐身技术预警机：E-3CDate11隐身技术预警机：E-3CDate12隐身技术E-2C鹰眼Date13隐身技术鹰眼的雷达图Date14隐身技术电子干扰-也是广义上的一种隐身Date15隐身技术电子干扰机：ALQ99EDate16隐身技术隐身飞机的产生和发展是国际政治格局的变化、飞机作
3、战环境的变化(尤其是雷达和电子战技术的爆炸性发展)及隐身技术的进步等多种因素综合的结果。 隐身飞机Date17隐身技术从二十世纪六十年代开始，由于隐身概念的引入和逐渐发展对传统的航空器的设计、制造和使用均带 来了巨大的变革。由于传统的隐身飞机如F-117和B-2过分强调低可见性而忽略了可负担性，从而造成飞机的使用和维护费用过高，降低了飞机的使用效率。从 以F-22为代表的第四代和X-45为代表的第五代隐身航空器，通过提高隐身设计技术水平，在隐身与飞机性能、可负担性等其它重要性能之间取得了最佳的折衷。 隐身飞机的发展Date18隐身技术隐身性能的重要意义：降低飞机的RCS可以在两个方面降低飞机的
4、敏感性1) 可以降低飞机被发现概率、被跟踪概率以及被导弹等成功发射、制导并击中的概率； 2) 可降低有源干扰装置所需要的干扰机功率及无源干扰机所需要箔条重量、红外干扰弹的重量，从而大大提高飞机的生存力。 国外隐身航空器的发展与现状Date19隐身技术从SR71为代表的第二代飞机开始，隐身就作为关键技术被引入到飞机设计当中。随着飞机发展到第五代，对隐身技术的认识也走过了一个不断深化发展的过程，隐身技术在飞机设计上的应用也有了四次大的飞越。这四次技术飞越的代表性飞机为：SR71黑鸟(第二代飞机)F117、B2(第三代飞机)F-22、F-35(第四代飞机)X-36、X-45、X-47(第五代飞机)，
5、另外还包括捕食鸟这样的隐身技术验证机。 Date20隐身技术SR-71F-117B-2F-22F-35X-36捕食鸟X-45AX-47ADark star 第二代第三代第四代第五代初具隐身性能强调隐身万能，牺牲其它性能隐身与飞机性能、可 负担性等取得折衷 四次技术飞越Date21隐身技术发展背景： 冷战时期； 美国的国家战略需 要一种侦察机对“华约” 国家进行战略战役侦察 ； 对隐身技术的认识 还属于初级阶段，飞机 的隐身还处于次要地位 ，主要依靠高空高速来 获得高的生存力； 前向角域60RCS 1m2以上SR-71飞机Date22隐身技术SR-71飞机Date23隐身技术F117 洛克希德
6、Date24隐身技术发展背景： 冷战后期； 美国的国家战略需要一种可以不依靠其它飞机支援就可以遂 行作战任务的隐身飞机，以达到对敌方战略战术目标进行突然 精确打击的目标； 该战略造成过分突出和迷信隐身性能，使用特殊的飞机外形 和全面使用吸波材料，牺牲了飞机的机动性等其它综合性能。 隐身技术进一步发展，有工程化的隐身气动设计工具和吸波 材料供使用； 主要针对雷达波隐身，对红外和可见光隐身的考虑只占很小 的比例。F117 洛克希德 Date25隐身技术B2Date26隐身技术B2全尺寸模型外场RCS测试Date27隐身技术B-2飞机专用恒温机库Date28隐身技术F-22飞机洛克希德马丁Date2
7、9隐身技术发展背景： 冷战后期，美国成为世界 唯一超级大国，对国际事物 进行“积极干涉”；美国的国家战略需要一种 可以在21世纪前三十年具有 绝对制空优势的先进隐身战 斗机，可以不依靠其它飞机 支援遂行作战任务，以达到 对敌方战略战术目标进行突 然精确打击的目标和取得空 中优势； 武器装载性能 F-22飞机洛克希德马丁Date30隐身技术发展背景： 与F-22飞机进行“高低搭配”，更加突 出“低成本”的概念； 不寻求隐身性能的突破，而是把重点 放在减少生产和维护费用； 主要技术要求放在进一步降低隐身维 修需求上，使每次出动所需要的维修量 不到0.5工时。 F-35飞机洛克希德马丁Date31隐
8、身技术发展背景： 冷战结束，美国一强独大，为 了适应其干涉世界事务的需求， 并且要满足“非接触、零伤亡”局 部战争的需求，需要一种飞行速 度更快、更加隐身、制造工艺更 加便利、研制和维护成本更低、 储存和部署更加容易的第五代飞 机(无人作战飞机UCAV)； 为了验证隐身设计的新概念， 一架体现特殊的设计、研制和生 产的验证机必不可少。 捕食鸟“Bird of Prey“波音公司Date32隐身技术X-45波音公司Date33隐身技术发展背景： 美国正式提出了可以向世界任何 地方发动“先发制人”打击的国家战 略，同时还要满足“非接触、零伤 亡”的需求，需要一种飞行速度更 快、更加隐身、制造工艺更
9、加便利 、研制和维护成本更低、储存和部 署更加容易的第五代飞机(无人作战 飞机UCAV)；强调全面的隐身概念，在第四代 飞机基本解决雷达隐身问题之后， 红外隐身和可见光隐身在第五代飞 机的设计上被放在更重要的位置。 X-45波音公司Date34隐身技术X-45波音公司Date35隐身技术发展背景： 麦道公司与NASA合作研究 的按照1:3.57缩比的隐身战斗 机验证机； 目的在于验证无尾战斗机在 提高飞机敏捷性上的优势及其 稳定性、操纵性的满足程度； 项目开始于1994年2月。X-36美国麦道公司Date36隐身技术X-47 Pegasus“飞马”1:1模型在 灰丘 RCS测试场Date37隐
10、身技术发展背景： X-47由Northrop Grumman公司和 美国国防高级研究计划局（DARPA） 共同研制，无人驾驶飞机做成箭头形状 ，飞机长度为8.37米，翼展为8.34米； 目的在于验证无尾战斗机在提高飞机 敏捷性上的优势及其稳定性、操纵性的 满足程度，展示Northrop Grumman 公司在前沿高科技上的技术水平以及满 足军方对无人作战飞机“可支付性”的需 求；X-47已经通过首批试飞，虽然带有实 验性质，但它可以为适用于美国空军和 海军的无人驾驶飞机打下基础； 项目开始于2000年7月。X-47 Pegasus“飞马”Date38隐身技术 翼展69英尺，机长15英尺，机高1
11、5英尺 ，发动机William Rolls Fj44，最大升限 45000英尺，亚音速，造价1000万美元。“Dark star”无人侦察机洛克希德马丁及波音公司Date39隐身技术 翼展2.4米，机长2.4米，空重60kg ，最大飞行距离150Km，亚音速0.5 马赫。PETIT隐身验证机法国Date40隐身技术隐身无人机Date41隐身技术Date42隐身技术YRAH-66 “科曼奇”验证机隐身型攻击侦察直升机Date43隐身技术测试在F-22的整个隐身计划过程中，共进行了超过10000小时的详细部件RCS测试以及超过4000小时的全尺寸飞机部件RCS测试还有在1997年建成的全尺寸整机紧
12、缩场进行的整机RCS测试工作，这个工作量是气动力风洞试验量的三分之一，与飞行控制系统测试工作量相当。要完 成这么大的工作量单必须要有先进的研制手段。 10000小时的详细 部件RCS测试4000小时的全尺寸 飞机部件RCS测试 美国国防部F-22飞机研制总 结报告关于测试的统计数据Date44隐身技术1991年秋天就已经在洛克希德马丁公司开始使用Helendale测试设备进行雷达截面(RCS)测量。本计划中所有模型使用的都是全尺寸模型，从以往研发计划中得到的经验教训是将缩比模型测试中得到测试结果按比例进行放大时会遇到较大的问题。本测试计划初期进行的是搭建并测试一个全尺寸进气道模型 、接着进行的
13、是全尺寸双发动机尾喷管模型，雷达/雷达罩模型、机翼模型，一个大的带有舱门平板模型、口盖板以及天线测试，以及大量的其它组件的测试。通过使用全尺寸飞机部件模型进行测试极大地降低了计划过程中的风险。EMD测试计划在搭建及测试整个全尺寸EMD模型时达到了顶点，这个模型高度逼真地模拟了真实的F-22飞机。这个模型包括了所有重要特征信号驱动器(源)并且包括了大量的生产部件。这个模型包括了一部雷达以及雷达罩；天线组件；进气道以及发动机前端面以及前两级、高度详细的发动机尾喷口模型包括涡轮以及涡轮排气机匣，推力增强装置部分以及能够收拢及打开的尾喷口、产品的边缘、装拆及飞行开动活门、大气数据系统，挡板、密封、导弹
14、发射探测器窗口、挂架拆装口盖、 控制面远程控制机构以及发动机组件和各种照明灯等。 Date45隐身技术F-22“猛禽”全尺寸测试模型 F-22“猛禽”全尺寸测试模型在紧 缩场内场进行测量-1 F-22“猛禽”全尺寸测试模型在紧 缩场内场进行测量-2 Date46隐身技术洛克希德HELENDALE测试场介绍洛克希德马丁公司Helendale航 空电子设备测试场地处美国加利福 尼亚州西南部的Mojave沙漠，位于 Helendale以北约5英里，在 Mojave河西侧，占地约9平方英里( 超过5700英亩)。 洛克希德公司Helendale测试场的开发 过程可划分成两个阶段：第一阶段开始 于198
15、2年，耗资约1500万2000万美 元。第一期工程于1983年10月竣工并 开始投入使用，包括沿着试验航向距离 测试综合楼和收发天线阵列2500英尺 和5000英尺的相关目标区域的建设。从北端看Helendale测试场 Date47隐身技术洛克希德HELENDALE测试场介绍Helendale测试场的第二阶段扩建工程在，始于 1985年并在当年底完成。该项计划主要完成了 对20号区域的扩建。这个扩建工程将测试距离 增加到8200英尺，新增设了一个目标测试位置 并在测试场的末端建筑了一个由结实混凝土构 筑的建筑“上层暗室”。 Helendale RCS测试场性能 测试场可以进行从120MHz到18GHz的全部频率， 以及35GHz点频四个不同极化方式(HH、VV、HV 、VH)的测试。 Date48隐身技术雷达方程Date49隐身技术雷达散射截面和探测距离LRCS(m2) L(km)10 1005 841 560.1 320.01 18 Date50隐身技术常用雷达波段频段名称 频率范围 中心频率 波长UHF 3001000 MHz 500 MHz 60cmL 10002000 MHz 1500 MHz 20cmS 20004000 MHz 3000 MHz 10cmC 40008000 MHz 6000 MHz 5cmX 800012500MHz 10000MHz 3cm
