專題講座飛行器隱身技術(shù)

專題講座-飛行器隱身技術(shù)專題講座-飛行器隱身技術(shù)專題講座-飛行器隱身技術(shù)飛行器隱身技術(shù)關(guān)于隱身概念關(guān)于雷達(dá)探測的幾個基本概念關(guān)于雷達(dá)散射截面的定義和基本概念隱身飛行器和隱身技術(shù)綜述散射源和散射機(jī)理雷達(dá)散射截面的減縮策略隱身關(guān)鍵技術(shù)反隱身關(guān)鍵技術(shù)概述12/19/20202隱身技術(shù)飛行器隱身技術(shù)關(guān)于隱身概念關(guān)于雷達(dá)探測的幾個基本概念關(guān)于雷達(dá)散射截面的定義和基本概念隱身飛行器和隱身技術(shù)綜述散射源和散射機(jī)理雷達(dá)散射截面的減縮策略隱身關(guān)鍵技術(shù)反隱身關(guān)鍵技術(shù)概述12/4/20242隱身技術(shù)隱身技術(shù)的廣義范疇光隱身熱隱身聲隱身電隱身12/4/20243隱身技術(shù)可見光控制--迷彩偽裝降低目標(biāo)和背景的可見光反差

上下表面的迷彩不一致向下看不見向上看不清12/4/20244隱身技術(shù)紅外抑制--吸熱冷卻裝置降低目標(biāo)和背景的熱輻射反差分形技術(shù)Ilikethis3—5微米的噴流熱輻射抑制8--12微米的分形技術(shù)12/4/20245隱身技術(shù)夜間拍攝的紅外圖象12/4/20246隱身技術(shù)噪聲控制直升機(jī)的噪聲控制問題低空低速無人機(jī)的噪聲控制問題潛艇的的噪聲控制問題螺旋槳—泵噴浮筏技術(shù)管道消聲消聲瓦技術(shù)外形12/4/20247隱身技術(shù)雷達(dá)截面控制低可探測技術(shù)12/4/20248隱身技術(shù)雷達(dá)站12/4/20249隱身技術(shù)雷達(dá)監(jiān)視屏12/4/202410隱身技術(shù)預(yù)警機(jī)：E-3C12/4/202411隱身技術(shù)預(yù)警機(jī)：E-3C12/4/202412隱身技術(shù)E-2C鷹眼12/4/202413隱身技術(shù)鷹眼的雷達(dá)圖12/4/202414隱身技術(shù)電子干擾--也是廣義上的一種隱身12/4/202415隱身技術(shù)電子干擾機(jī)：ALQ99E12/4/202416隱身技術(shù)

隱身飛行器的產(chǎn)生和發(fā)展是國際政治格局的變化、作戰(zhàn)環(huán)境的變化(尤其是雷達(dá)和電子戰(zhàn)技術(shù)的爆炸性發(fā)展)及隱身技術(shù)的進(jìn)步等多種因素綜合的結(jié)果。

隱身飛行器12/4/202417隱身技術(shù)

從二十世紀(jì)六十年代開始，由于隱身概念的引入和逐漸發(fā)展對傳統(tǒng)的航空器的設(shè)計(jì)、制造和使用均帶來了巨大的變革。由于傳統(tǒng)的隱身飛機(jī)如F-117和B-2過分強(qiáng)調(diào)低可見性而忽略了可負(fù)擔(dān)性，從而造成飛機(jī)的使用和維護(hù)費(fèi)用過高，降低了飛機(jī)的使用效率。從以F-22為代表的第四代和X-45為代表的第五代隱身航空器，通過提高隱身設(shè)計(jì)技術(shù)水平，在隱身與飛機(jī)性能、可負(fù)擔(dān)性等其它重要性能之間取得了最佳的折衷。

隱身飛行器的發(fā)展12/4/202418隱身技術(shù)隱身性能的重要意義：降低飛行器的RCS可在兩個方面降低飛行器敏感性1)可以降低飛行器被發(fā)現(xiàn)概率、被跟蹤概率以及被導(dǎo)彈等成功發(fā)射、制導(dǎo)并擊中的概率；2)可降低有源干擾裝置所需要的干擾機(jī)功率及無源干擾機(jī)所需要箔條重量、紅外干擾彈的重量，從而大大提高飛行器的生存力。

國外隱身飛行器的發(fā)展與現(xiàn)狀12/4/202419隱身技術(shù)從SR71為代表的第二代飛行器開始，隱身就作為關(guān)鍵技術(shù)被引入到飛行器設(shè)計(jì)當(dāng)中。隨著飛行器發(fā)展到第五代，對隱身技術(shù)的認(rèn)識也走過了一個不斷深化發(fā)展的過程，隱身技術(shù)在飛行器設(shè)計(jì)上的應(yīng)用也有了四次大的飛越。這四次技術(shù)飛越的代表性飛機(jī)為：SR71黑鳥(第二代飛機(jī))→F117、B2(第三代飛機(jī))→F-22、F-35(第四代飛機(jī))→X-36、X-45、X-47(第五代飛機(jī))，另外還包括捕食鳥這樣的隱身技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。12/4/202420隱身技術(shù)SR-71F-117B-2F-22F-35X-36捕食鳥X-45AX-47ADarkstar

……第二代第三代第四代第五代初具隱身性能強(qiáng)調(diào)隱身萬能，犧牲其它性能隱身與飛機(jī)性能、可負(fù)擔(dān)性等取得折衷四次技術(shù)飛越12/4/202421隱身技術(shù)發(fā)展背景：●冷戰(zhàn)時期；●美國的國家戰(zhàn)略需要一種偵察機(jī)對“華約”國家進(jìn)行戰(zhàn)略戰(zhàn)役偵察；●對隱身技術(shù)的認(rèn)識還屬于初級階段，飛機(jī)的隱身還處于次要地位，主要依靠高空高速來獲得高的生存力；●前向角域±60°RCS1m2以上SR-71飛機(jī)12/4/202422隱身技術(shù)SR-71飛機(jī)12/4/202423隱身技術(shù)

F117——洛克希德

12/4/202424隱身技術(shù)發(fā)展背景：●冷戰(zhàn)后期；●美國的國家戰(zhàn)略需要一種可以不依靠其它飛機(jī)支援就可以遂行作戰(zhàn)任務(wù)的隱身飛機(jī)，以達(dá)到對敵方戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)進(jìn)行突然精確打擊的目標(biāo)；●該戰(zhàn)略造成過分突出和迷信隱身性能，使用特殊的飛機(jī)外形和全面使用吸波材料，犧牲了飛機(jī)的機(jī)動性等其它綜合性能?！耠[身技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，有工程化的隱身氣動設(shè)計(jì)工具和吸波材料供使用；●主要針對雷達(dá)波隱身，對紅外和可見光隱身的考慮只占很小的比例。F117——洛克希德

12/4/202425隱身技術(shù)B212/4/202426隱身技術(shù)B2全尺寸模型外場RCS測試12/4/202427隱身技術(shù)B-2飛機(jī)專用恒溫機(jī)庫12/4/202428隱身技術(shù)F-22飛機(jī)——洛克希德馬丁12/4/202429隱身技術(shù)發(fā)展背景：●冷戰(zhàn)后期，美國成為世界唯一超級大國，對國際事物進(jìn)行“積極干涉”；●美國的國家戰(zhàn)略需要一種可以在21世紀(jì)前三十年具有絕對制空優(yōu)勢的先進(jìn)隱身戰(zhàn)斗機(jī)，可以不依靠其它飛機(jī)支援遂行作戰(zhàn)任務(wù)，以達(dá)到對敵方戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)進(jìn)行突然精確打擊的目標(biāo)和取得空中優(yōu)勢；

武器裝載性能

F-22飛機(jī)——洛克希德馬丁12/4/202430隱身技術(shù)發(fā)展背景：●與F-22飛機(jī)進(jìn)行“高低搭配”，更加突出“低成本”的概念；●不尋求隱身性能的突破，而是把重點(diǎn)放在減少生產(chǎn)和維護(hù)費(fèi)用；●主要技術(shù)要求放在進(jìn)一步降低隱身維修需求上，使每次出動所需要的維修量不到0.5工時。

F-35飛機(jī)——洛克希德馬丁12/4/202431隱身技術(shù)發(fā)展背景：●冷戰(zhàn)結(jié)束，美國一強(qiáng)獨(dú)大，為了適應(yīng)其干涉世界事務(wù)的需求，并且要滿足“非接觸、零傷亡”局部戰(zhàn)爭的需求，需要一種飛行速度更快、更加隱身、制造工藝更加便利、研制和維護(hù)成本更低、儲存和部署更加容易的第五代飛機(jī)(無人作戰(zhàn)飛機(jī)UCAV)；●為了驗(yàn)證隱身設(shè)計(jì)的新概念，一架體現(xiàn)特殊的設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)的驗(yàn)證機(jī)必不可少。

捕食鳥"BirdofPrey"—波音公司12/4/202432隱身技術(shù)X-45—波音公司12/4/202433隱身技術(shù)發(fā)展背景：●美國正式提出了可以向世界任何地方發(fā)動“先發(fā)制人”打擊的國家戰(zhàn)略，同時還要滿足“非接觸、零傷亡”的需求，需要一種飛行速度更快、更加隱身、制造工藝更加便利、研制和維護(hù)成本更低、儲存和部署更加容易的第五代飛機(jī)(無人作戰(zhàn)飛機(jī)UCAV)；●強(qiáng)調(diào)全面的隱身概念，在第四代飛機(jī)基本解決雷達(dá)隱身問題之后，紅外隱身和可見光隱身在第五代飛機(jī)的設(shè)計(jì)上被放在更重要的位置。

X-45—波音公司12/4/202434隱身技術(shù)X-45—波音公司12/4/202435隱身技術(shù)發(fā)展背景：●麥道公司與NASA合作研究的按照1:3.57縮比的隱身戰(zhàn)斗機(jī)驗(yàn)證機(jī)；●目的在于驗(yàn)證無尾戰(zhàn)斗機(jī)在提高飛機(jī)敏捷性上的優(yōu)勢及其穩(wěn)定性、操縱性的滿足程度；●項(xiàng)目開始于1994年2月。X-36—美國麥道公司12/4/202436隱身技術(shù)X-47Pegasus“飛馬”1:1模型在灰丘RCS測試場12/4/202437隱身技術(shù)發(fā)展背景：●X-47由NorthropGrumman公司和美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）共同研制，無人駕駛飛機(jī)做成箭頭形狀，飛機(jī)長度為8.37米，翼展為8.34米；●目的在于驗(yàn)證無尾戰(zhàn)斗機(jī)在提高飛機(jī)敏捷性上的優(yōu)勢及其穩(wěn)定性、操縱性的滿足程度，展示NorthropGrumman公司在前沿高科技上的技術(shù)水平以及滿足軍方對無人作戰(zhàn)飛機(jī)“可支付性”的需求；●X-47已經(jīng)通過首批試飛，雖然帶有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，但它可以為適用于美國空軍和海軍的無人駕駛飛機(jī)打下基礎(chǔ)；●項(xiàng)目開始于2000年7月。X-47Pegasus“飛馬”12/4/202438隱身技術(shù)●翼展69英尺，機(jī)長15英尺，機(jī)高15英尺，發(fā)動機(jī)WilliamRollsFj44，最大升限45000英尺，亞音速，造價1000萬美元?！癉arkstar”無人偵察機(jī)——洛克希德馬丁及波音公司12/4/202439隱身技術(shù)●翼展2.4米，機(jī)長2.4米，空重60kg，最大飛行距離150Km，亞音速馬赫數(shù)0.5。PETIT隱身驗(yàn)證機(jī)——法國12/4/202440隱身技術(shù)隱身無人機(jī)12/4/202441隱身技術(shù)12/4/202442隱身技術(shù)YRAH-66“科曼奇”驗(yàn)證機(jī)隱身型攻擊偵察直升機(jī)12/4/202443隱身技術(shù)測試在F-22的整個隱身計(jì)劃過程中，共進(jìn)行了超過10000小時的詳細(xì)部件RCS測試以及超過4000小時的全尺寸飛機(jī)部件RCS測試還有在1997年建成的全尺寸整機(jī)緊縮場進(jìn)行的整機(jī)RCS測試工作，這個工作量是氣動力風(fēng)洞試驗(yàn)量的三分之一，與飛行控制系統(tǒng)測試工作量相當(dāng)。要完成這么大的工作量單必須要有先進(jìn)的研制手段。

10000小時的詳細(xì)部件RCS測試4000小時的全尺寸飛機(jī)部件RCS測試美國國防部F-22飛機(jī)研制總結(jié)報(bào)告關(guān)于測試的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)12/4/202444隱身技術(shù)

1991年秋天就已經(jīng)在洛克希德·馬丁公司開始使用Helendale測試設(shè)備進(jìn)行雷達(dá)截面(RCS)測量。本計(jì)劃中所有模型使用的都是全尺寸模型，從以往研發(fā)計(jì)劃中得到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是將縮比模型測試中得到測試結(jié)果按比例進(jìn)行放大時會遇到較大的問題。本測試計(jì)劃初期進(jìn)行的是搭建并測試一個全尺寸進(jìn)氣道模型、接著進(jìn)行的是全尺寸雙發(fā)動機(jī)尾噴管模型，雷達(dá)/雷達(dá)罩模型、機(jī)翼模型，一個大的帶有艙門平板模型、口蓋板以及天線測試，以及大量的其它組件的測試。通過使用全尺寸飛機(jī)部件模型進(jìn)行測試極大地降低了計(jì)劃過程中的風(fēng)險(xiǎn)。EMD測試計(jì)劃在搭建及測試整個全尺寸EMD模型時達(dá)到了頂點(diǎn)，這個模型高度逼真地模擬了真實(shí)的F-22飛機(jī)。這個模型包括了所有重要特征信號驅(qū)動器(源)并且包括了大量的生產(chǎn)部件。這個模型包括了一部雷達(dá)以及雷達(dá)罩；天線組件；進(jìn)氣道以及發(fā)動機(jī)前端面以及前兩級、高度詳細(xì)的發(fā)動機(jī)尾噴口模型包括渦輪以及渦輪排氣機(jī)匣，推力增強(qiáng)裝置部分以及能夠收攏及打開的尾噴口、產(chǎn)品的邊緣、裝拆及飛行開動活門、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，擋板、密封、導(dǎo)彈發(fā)射探測器窗口、掛架拆裝口蓋、控制面遠(yuǎn)程控制機(jī)構(gòu)以及發(fā)動機(jī)組件和各種照明燈等。

12/4/202445隱身技術(shù)F-22“猛禽”全尺寸測試模型

F-22“猛禽”全尺寸測試模型在緊縮場內(nèi)場進(jìn)行測量-1

F-22“猛禽”全尺寸測試模型在緊縮場內(nèi)場進(jìn)行測量-2

12/4/202446隱身技術(shù)洛克希德HELENDALE測試場介紹洛克希德馬丁公司Helendale航空電子設(shè)備測試場地處美國加利福尼亞州西南部的Mojave沙漠，位于Helendale以北約5英里，在Mojave河西側(cè)，占地約9平方英里(超過5700英畝)。洛克希德公司Helendale測試場的開發(fā)過程可劃分成兩個階段：第一階段開始于1982年，耗資約1500萬~2000萬美元。第一期工程于1983年10月竣工并開始投入使用，包括沿著試驗(yàn)航向距離測試綜合樓和收發(fā)天線陣列2500英尺和5000英尺的相關(guān)目標(biāo)區(qū)域的建設(shè)。

從北端看—Helendale測試場

12/4/202447隱身技術(shù)洛克希德HELENDALE測試場介紹Helendale測試場的第二階段擴(kuò)建工程在，始于1985年并在當(dāng)年底完成。該項(xiàng)計(jì)劃主要完成了對20號區(qū)域的擴(kuò)建。這個擴(kuò)建工程將測試距離增加到8200英尺，新增設(shè)了一個目標(biāo)測試位置并在測試場的末端建筑了一個由結(jié)實(shí)混凝土構(gòu)筑的建筑“上層暗室”。HelendaleRCS測試場性能測試場可以進(jìn)行從120MHz到18GHz的全部頻率，以及35GHz點(diǎn)頻四個不同極化方式(HH、VV、HV、VH)的測試。

12/4/202448隱身技術(shù)雷達(dá)方程12/4/202449隱身技術(shù)雷達(dá)散射截面和探測距離LRCS(m2)L(km)101005841560.1320.011812/4/202450隱身技術(shù)常用雷達(dá)波段頻段名稱頻率范圍中心頻率波長UHF300～1000MHz500MHz60cmL 1000～2000MHz1500MHz20cmS 2000～4000MHz3000MHz10cmC 4000～8000MHz6000MHz5cm X 8000～12500MHz10000MHz3cm Ku12.5～18GHz15GHz2cmK18～26.5GHz 25GHz1.2cmKa 26.5～40GHz 37.5GHz0.8cm12/4/202451隱身技術(shù)常用雷達(dá)波段統(tǒng)計(jì)雷達(dá)種類 UHF L S C X Ku Ka合計(jì)(%)

陸基對空警戒 3054.8 84.8 陸基火控制導(dǎo) 33.916.130.680.6 機(jī)載預(yù)警 33.3 66.7 100 機(jī)載火控 82.114.33.6100 12/4/202452隱身技術(shù)雷達(dá)散射截面的定義

12/4/202453隱身技術(shù)雷達(dá)散射截面曲線圖12/4/202454隱身技術(shù)雷達(dá)散射截面的量綱(dBsm）m2dBsm 100030 10020 1010 10 0.1-10 0.01-20 12/4/202455隱身技術(shù)雷達(dá)散射截面和目標(biāo)體積12/4/202456隱身技術(shù)雷達(dá)散射截面的實(shí)例B-52----150平方米（頭向）B-2----0.03平方米（頭向）F-16----3平方米（頭向）幻影2000----9平方米（頭向）F-117----0.02平方米（頭向）F-22----0.05平方米（頭向）序號 名稱 長度直徑

橫向頭向(mm)(mm)RCS(dBsm)

RCS(dBsm)

1 藍(lán)翅蝗蟲 204 -30 -40 2 工蜂 136 -40 -45 3 綠頭蒼蠅 93 -46 -50 4 成年鴨子 12磅 -12dBsm12/4/202457隱身技術(shù)Su-27采取隱身措施后，Su-27可提前48秒攻擊Su-27采取隱身措施前，F(xiàn)-16可提前14.3秒攻擊Su-27F-16Su-27F-16隱身的作用12/4/202458隱身技術(shù)隱身的作用SAM導(dǎo)彈的包線F-22攜帶激光制導(dǎo)炸彈(JDAM)的最大攻擊距離F-15攜帶激光制導(dǎo)炸彈(JDAM)的最大攻擊距離安全區(qū)安全區(qū)安全區(qū)無法逃生區(qū)可躲避區(qū)發(fā)射和脫離區(qū)12/4/202459隱身技術(shù)與自然目標(biāo)相比相對小大水鳥的RCS為0.05平方米F-117的RCS為0.02平方米（頭向）回波信號和噪聲相比小于最小信噪比合理的突防戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用相對少帶干擾彈隱身的相對意義12/4/202460隱身技術(shù)典型金屬幾何體及

電磁散射量級方三面角反射器：散射最強(qiáng)三維寬角直兩面角反射器：散射次強(qiáng)二維寬角平板：散射第三強(qiáng)窄角圓柱：散射第四強(qiáng)二維寬角球：散射第五強(qiáng)三維寬角直邊緣：散射第六強(qiáng)二維寬角直邊緣：散射第七強(qiáng)三維寬角尖點(diǎn)和表面波：散射最弱寬角12/4/202461隱身技術(shù)方三面角反射器三維寬角強(qiáng)散射aaa12/4/202462隱身技術(shù)直兩面角反射器二維寬角強(qiáng)散射aa12/4/202463隱身技術(shù)平板--對應(yīng)于翼面等一維窄角強(qiáng)散射aa12/4/202464隱身技術(shù)柱面--對應(yīng)于機(jī)身、彈體等二維寬角強(qiáng)散射ba12/4/202465隱身技術(shù)球--對應(yīng)于機(jī)體的

任何雙彎曲部位三維寬角強(qiáng)散射a12/4/202466隱身技術(shù)直棱邊--對應(yīng)于

機(jī)翼后緣等邊緣二維寬角散射a12/4/202467隱身技術(shù)表面波--對應(yīng)于

多種表面和棱邊入射波散射波入射波散射波爬行波行波12/4/202468隱身技術(shù)RCS減縮策略散射源散射強(qiáng)度減縮一個減縮兩個減縮全部減縮1/3減縮2/3減縮3/3減1.8dB減4.8dB減

dB座艙雷達(dá)艙進(jìn)氣道探測距離100km90km76km0km12/4/202469隱身技術(shù)RCS減縮策略散射源散射強(qiáng)度減縮弱源減縮強(qiáng)源減1/10減9/10

減0.5dB減10dB強(qiáng)散射源9m2

弱散射源1m2可探測距離100km97.4km56km12/4/202470隱身技術(shù)飛機(jī)的散射源和散射機(jī)理頭向：座艙、雷達(dá)艙、進(jìn)氣道--腔體散射正側(cè)向：機(jī)身、立尾--鏡面反射機(jī)翼與機(jī)身、立尾與平尾--角反射后向：噴口--腔體散射斜側(cè)向：機(jī)翼和平尾前后緣--邊緣繞射其它：外掛物散射、縫隙繞射、尖點(diǎn)繞射、表面波繞射12/4/202471隱身技術(shù)隱身飛機(jī)----機(jī)身用具有弱散射特性的外形代替具有強(qiáng)散射特性的外形12/4/202472隱身技術(shù)隱身飛機(jī)----機(jī)翼減小或消除