第19讲 飞行器隐身技术简介
隐身技术——精选推荐
隐⾝技术隐⾝与反隐⾝技和武器系统战争历史表明，在战场上采⽤⼀种新技术或部署⼀种新系统，总会产⽣新的技术和系统与之对抗。
发展隐⾝技术对付雷达、红外、可见光、声学探测，但反隐⾝技术也应运⽽⽣就是⼀个例⼦。
这种技术、武器系统之间的对抗循环不已，推动相关技术和武器系统向更⾼⽔平发展。
隐⾝技术和武器系统概述隐⾝技术（⼜称低可观测性技术）和隐⾝武器系统的出现是提⾼作战平台⽣存能⼒的作战需求、电磁理论和电⼦技术发展的共同作⽤的结果。
1975年美国开始研制F-117A标志现代真正隐⾝武器系统的诞⽣。
1．隐⾝技术的含义隐⾝是个通⽤的术语，是控制⽬标的可观测性或控制⽬标特征信号的技巧和技术的结合。
与隐⾝有关的术语还包括特征信号控制、降低雷达截⾯、特征信号互动、低可观测性、⼗分低可观测性等。
⽬标特征信号是描述某种武器系统易被探测的⼀组特征，包括电磁（主要是雷达）、红外、可见光、声、烟雾和尾迹等6种特征信号。
据统计，空战中飞机损失80~90%的原因是由于飞机被观测。
降低平台特征信号，就降低了被探测、识别、跟踪的概率，因⽽可以提⾼⽣存能⼒。
降低平台特征信号不仅仅是为了对付雷达探测，还包括降低被其它探测装置发现的可能性。
隐⾝是通过增加敌⼈探测、跟踪、制导、控制和预测平台或武器在空间位置的难度，⼤幅度降低敌⼈获取信息的准确性和完整性，降低敌⼈成功地运⽤各种武器进⾏作战的机会和能⼒，以达到提⾼⼰⽅⽣存能⼒⽽采取的各种措施。
2．隐⾝技术和隐⾝武器系统发展历史隐⾝技术和武器系统的发展可以分为探索阶段、发展阶段、应⽤阶段。
①探索阶段（70年代以前）飞机⼀出现，⼈们就企图降低它的可见光特征信号，后来，重点转变为反雷达探测。
在第⼆次世界⼤战中，德国、美国和英国都曾尝试降低飞机的雷达特征信号。
德国潜艇通⽓管采⽤过能够吸收雷达波的涂料。
60年代中期以后，⼀体化防空系统效能得到很⼤提⾼，提⾼飞机⽣存能⼒的重要性和迫切性变得异常突出，西⽅国家研究出了⼀些战术和技术对抗措施，并研制出U-2、A-12、YF-12、SR-71、D-21等具有⼀定隐⾝能⼒的飞机。
第19讲 飞行器隐身技术简介
南京航空航天大学 航空宇航学院
什么是隐身技术
• 广义
– 可以把各种反探测的技术均称之为隐身技术 – 英文:Stealth Technology
• 狭义
– 飞行器被发现概率的大小，主要决定于其信噪比 Ｓ／Ｎ的值
• 增大Ｎ值，即增强背景噪声信号的强度---干扰技术 • 降低Ｓ值，即降低飞行器自身的目标特征信号强度--隐身技术 • 低可见度技术，英文Low Observable Technology
2 s 2
σ = lim 4πR 2
R →∞
H Hi
s 2
单站RCS与双站RCS
单站雷达
双站雷达
影响RCS的因素
• • • • • 目标材料的电性能 目标的几何外形 目标被雷达波照射的方位 入射波的波长 入射场极化形式和接收天 线的极化形式
入射波波长与RCS的关系
• 低频区 • 谐振区 • 高频区（光学区）
Ｕ－２高空侦察机
• 巡航飞行高
– 两万米以上
• 吸波涂料 • 能减弱红外辐射的尾喷
ＳＲ－７１高空高速侦察机
Ｂ－１Ｂ战略轰炸机
隐身技术在飞行器中应用的发展概况
• 80年代
– Ｆ－117 实用隐身战斗机
• 1989年，在巴拿马的空降作战 • 1991年，海湾战争 • 1999年
– Ｂ－2 隐身战略轰炸机
任意形状
相同的RCS
球
RCS的数学表达式
R 任意形状 相同 RCS 球
目标截获的功率
符号定义：
Ii：目标处入射波的功率流密度 Ir：在接收机处散射波的功率流密度 A：接收天线的等效面积 R：表示目标到接收天线的距离 Ω：表示空间立体 Ω=A/R2：从目标看接收天线所张的 立体角，单位是球面度 相 等
飞行器隐身技术
“Dark star”无人侦察机 ——洛克希德马丁及波音公司
● 翼展 69英尺， 机长 15英尺 ，机高 15英尺， 发动机 William Rolls Fj44，最大升限45000英尺，亚音速，造 价1000万美元。
PETIT隐身验证机——法国
● 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。
武器装载性能
F-35飞机——洛克希德马丁
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。
捕食鸟"Bird of Prey"—波音公司
常用雷达波段统计
雷达种类 UHF
陆基对空警戒 陆基火控制导 机载预警 33.3 机载火控
L
S
C
X
Ku
30 54.8
84.8
33.9 16.1 30.6 80.6
66.7
100
82.1 14.3 3.6 100
Ka 合计(%)
极化的概念
❖
极化的物理现象：
E 波导管 喇叭口
❖ 水平极化--电磁波的电场方向垂直于入射面 ❖ 垂直极化--电磁波的电场方向处于入射面内
▪ 螺旋桨—泵喷 ▪ 浮筏技术 ▪ 管道消声 ▪ 消声瓦技术 ▪ 外形
雷达截面控制 低可探测技术
雷达站
雷达监视屏
预警机：E-3C
预警机：E-3C
E-2C鹰眼
鹰眼的雷达图
电子干扰--也是广义上的一种隐身
电子干扰机：ALQ99E
隐身飞机
隐身技术的应用简介及未来前景
隐身技术的发展应用及其前景摘要：隐身技术自其诞生以来就受到全世界各国的广泛关注，已成为当今世界战略防御中十分重要的一项科学技术。
本文将粗略介绍隐身技术的定义，发展史和应用，已经未来的发展。
关键词：隐身技术，发展，应用，前景。
一隐身技术定义隐身技术，又称隐形技术，准确的术语应该是“低可探测技术”（lowlbservabletechnology）。
是一种研究如何减小目标的可探测性，使己方目标，己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到的技术。
隐身技术包括：雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。
1.雷达波吸收技术雷达是利用无线电波发现目标及位置的装置，其工作原理是雷达的发射机不断产生高频脉冲形成微波波束，当波束遇到目标物时，其中一小部分反射回来被吸收后，就会显示目标物的距离、方向、高度及图像等。
雷达为了能发现目标，要求有强的目标反射，而回波强度将取决于目标尺寸与工作波长之比。
如何使雷达失去监视作用呢？一方面采用散射、干涉等手段破坏雷达所发散的波束，如通过设计飞机独特外形使电磁波散射。
另一方面采用能够吸收雷达波的复合材料和吸波涂料等隐身材料。
2.红外控制技术该技术是为了逃避红外传感器发现目标，采用的主要方法是降低飞机的红外辐射。
具体措施为，降低发动机的喷口排气温度和改变喷口方向，使发动机排气更干净，烟道气更淡；采用喷气或气动雾化式装置，使燃油充分燃烧，以减少红外喷泄；在燃油中加入添加剂如二茂铁及其衍生物，提高燃烧速度，充分利用热能，减少排气中的红外辐射；在飞机表面涂盖放射性同位素如钋等，使放射出的高能粒子在飞机周围形成等粒子屏以达到屏蔽和吸收红外辐射等。
二发展史1.探索阶段（70年代以前）飞机一出现，人们就企图降低它的可见光特征信号，后来，重点转变为反雷达探测。
在第二次世界大战中，德国、美国和英国都曾尝试降低飞机的雷达特征信号。
德国潜艇通气管采用过能够吸收雷达波的涂料。
2.发展阶段（70年代至90年代初）在采用降低特征信号以提高飞机生存能力的强烈需求推动下，提出了研制以降低雷达截面为主要目标的、实用的、真正的隐形飞机的要求；由于理论，以及计算机、电子、控制、材料技术的进步，以减小雷达截面为主要目标的实用的第一代隐形飞机——F-117 A“夜鹰”于1975年问世。
第二章 飞行器隐身技术
可见光控制--迷彩伪装
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
隐身技术
4
生物的可见光隐身
俯视角度的隐身
仰视角度的隐身
生物的可见光隐身
比目鱼的伪装术
可见光隐身
飞机的红外特征
红外抑制--吸热冷却装置
降低目标和背景的热辐射反差 分形技术
2019年9月29日星期日
隐身技术
40
X-47 Pegasus“飞马”
2019年9月29日星期日
隐身技术
1:1模型在 灰丘 RCS测试场41
X-47 Pegasus“飞马”
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。
W波段 80~100GHz。
无线电波段
雷达散射截面的定义
RCS可定义为：目标在单位立体角内向接收机 处散射功率与入射波在目标上的功率密度之比 的4π 倍。
55
雷达散射截面的定义
4
4R2Ws 4
lim 4R2 Ws
Wi
R
Wi
目标处单位立体角内的散射功率
隐身技术概述
角 度
可能的RCS
RCS随角度的变化
降低红外线信号特征
• 产生：发动机尾喷管、武器系统表 面气动加热/阳光辐射或地球辐射的 反射及其相关设备的红外辐射 • 途径：非常规喷管外形技术、隔热 与屏蔽技术、混合/冷却技术、改变 燃烧效果等
降低视觉信号特征
目前正在大力开展 • 特殊照明系统 • 适宜的涂色 • 奇异蒙皮 • 电致变色材料和烟幕伪装等 视频隐身技术的研究工作
Q&A
诺斯普罗公司B-2
其他机种
• 在发展F-117A和B-2两种隐身军用飞机的 同时，美国还把隐身技术用于其他的机种， 甚至用于导弹武器。 • 80年代初，美国着手研制先进技术战斗机 (ATF)。YF-22和YF-23——最终YF-22胜出， 其生产型定名为F-22。 • 联合攻击战斗机（JSF） • 在发展隐身飞机的同时，美国正在研制隐 身导弹。
隐身技术的发展
• 一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使地面人员难以发现它们 • 雷达发明以后——1945年美国研制出一种吸收雷达波的涂料，代号为 MX-40，据说使用效果很好 • 1954年——U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色的可降低雷 达波散射程度的“铁漆”涂料 • SR-71——翼身融合、双垂尾内倾、大后掠边条翼和三角翼，机身表面 喷涂 “铁漆”，并用了许多专门研制的特殊材料和涂层 • B-1B——蛇形进气道，内装两个加热导流片。新改进的机头雷达罩上、 机翼前缘天线罩、翼根整流罩、机翼后缘、高升力装置和尾翼上都涂有 雷达波吸收材料；座舱挡风玻璃上采用真空电子镀膜层；头部、机身和 平尾侧面涂有雷达波吸波材料；头部和后部雷达天线安装隔框做成倾斜 式的；在整体设计上采用翼身融合体结构
降低听觉信号特征
飞机的隐身措施
飞机的隐身研究及措施隐形对于一般人来说都不陌生，虽然这些说法大多数来自小说和神话，但是在现实生活中也不乏隐形的例子。
比如说变色龙就能够通过改变自己的颜色来进行隐形。
人们通过研究仿生学，并且应用了最新的技术和材料，终于在庞大的飞机上也实现了隐形。
从原理上来说，隐形飞机的隐形并不是让我们的肉眼都看不到，它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。
隐形飞机在现阶段能够尽量减少或者消除雷达接收到的有用信号，虽然是最为秘密的军事机密之一，隐形技术已经受到了全世界的极大关注。
一．飞机的隐身研究隐身技术定义是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术，当前的研究重点是雷达隐身技术和外形隐身技术。
简言之，隐身就是使敌方的各种探测系统（如雷达等）发现不了己方的飞机，无法实施拦截和攻击。
早在第二次世界大战中，美国便开始使用隐身技术来减少飞机被敌方雷达发现的可能。
雷达隐身技术避开雷达是实现隐身的关键。
雷达隐身技术是怎样实现的呢？首先我们得分析雷达的工作方式，雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。
由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标飞机、导弹等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。
由此可见，飞机要想不被雷达发现，除了超低空飞行避开雷达波的探测范围外，就得想办法降低对雷达波的反射，使反射雷达波弱到敌人无法辨别的地步。
衡量飞行器雷达回波强弱的物理量为雷达散射截面积（英文名称RadarCross-Section，缩写为RCS），是指飞机对雷达波的有效反射面积，雷达隐身的方法便是采用各种手段来减小飞机的RCS。
例如美国的B-52轰炸机的RCS大于100平方米，很容易被雷达发现，而与其同类的采用了隐身技术的轰炸机B-2的RCS约为0.01平方米，一般雷达很难探测到它。
二．飞机的隐身措施1．可见光隐身（运用隐蔽色降低肉眼可视度。
隐身技术概述PPT课件
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隐身技术的发展
• 一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使地面人员难以发现它们
• 雷达发明以后——1945年美国研制出一种吸收雷达波的涂料，代号为 MX-40，据说使用效果很好
• 1954年——U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色的可降低雷 达波散射程度的“铁漆”涂料
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洛克希德公司F-117A
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B-2
• B-2隐身轰炸机(美国诺斯普罗公司)
• 采用了新型的飞翼气动外形，没有平尾、翼身融 合。整个飞机的外形呈光滑曲线以求达到最佳的 隐身效果。大量采用石墨碳纤维材料、锯齿状雷 达散射结构、蜂窝状雷达吸波结构、雷达吸波材 料涂层，进一步缩小了雷达反射截面积。
• 据称，B-2A在正常探测距离下的雷达反射截面积
但是U-2、TR-1、SR-71和B-lB，都不是完全按隐身技术要
求设计的飞机。真正的全隐身飞机是美国现已投入使用的
F-117A战斗机和B-2隐身轰. 炸机。
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F-117A
• 1988年11月，美国军方宣布了长期处于保密 状态的最新式战斗轰炸机F-117A和战略轰炸 机B-2的有关资料
• F-117是高亚音速隐身战斗机。翼展13.2m，机 长20.1m，机高3.78m，正常起飞重量23.8t。 外形为后掠翼前三点起落架布局，垂尾采用V 字形双垂尾，并采用了吸波材料。机身的上 表面是由许多块平面组成的多面体，把雷达 波以各种角度向飞机上半部天空中散射。各 种措施使得F-117A的雷达散射截面积很小， 为l/10m2 ~ 1/l00m2。
飞行器飞行阻力30%以上。
• 难度和问题：这是一项十分复杂的系统工程，包括大气 等离子体技术、电磁理论与工程、空气动力学、机械与 电气工程等学科，研究此项技术必须首先做好各学科之
世界著名飞行器技术—隐身技术
世界著名飞行器技术摘要飞行器的隐身技术作为现在世界上的一种尖端的综合军事技术，已经日益成为当代立体化战争中最重要的突防战术措施之一。
近年来，隐身技术的发展很快，除了我们熟知的传统的雷达隐身和红外隐身外，还有光学隐身、等离子体隐身等，未来的隐身技术必将出现材料多元化，方式复杂化等特征。
那么，隐身技术是怎样发展起来的呢，它有哪些特点呢，它对世界产生了哪些影响呢，它的未来又是怎样的呢？关键字：飞行器，隐身，历史，未来一、隐身技术概况隐身技术作为一项跨学科的综合技术，它涉及到电磁原理、材料、能量转化、信息处理及大量高难度动态测试等方面的问题，它是1980年正式被提出的，仅仅过去20年，就取得了惊人的成就，隐身技术是一门新兴的极有发展前途的科学技术。
在美国，隐身技术曾被列为国防三大高技术之一，在苏联时代，隐身技术也被列为国防高技术。
其实，隐身并不是一个新的想法，我们的自然界早就给我们提供了隐身技术的形式，比如说，有的动物和昆虫的颜色就会与他们所处的环境的颜色融合在一起，以此来保护自己，我们人类从对自然界的观察中学会了如何应用隐身技术。
最主要的办法有伪装和诱骗，这两种方法在今天仍然在运用，但是，现在的隐身技术比过去的要先进的多，尽管有些技术在第一次世界大战中得到应用，但直到飞机成为战争工具后，那些先进的隐身技术才显示出优于原始伪装的特性。
隐身技术也叫做隐形技术，准确的术语应该是“低可探测技术”。
就是通过研究利用各种不同的技术手段来改变我方目标的可探测性信息特征，以最大程度地降低对方探测系统发现自己的概率，使我方目标以及我方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。
举个例子，雷达在在工作的时侯会发出电磁波，表面会反射电磁波，运转中的发动机和其他发热部件会辐射红外线，这样，就使武器装备与它所处的背景形成鲜明对比，容易被敌人发现。
通过多种途径，设法尽可能减弱自身的特征信号，降低对外来电磁波、光波和红外线反射，达到与它所外的背景难以区分，从而把自己隐蔽起来。
飞行器隐身技术研究及应用分析
飞行器隐身技术研究及应用分析随着科技的不断发展，飞行器的设计与应用也不断进步。
其中，飞行器隐身技术在目前的军事和民用航空领域中应用越来越广泛，成为了科技研究、技术应用和谋略设计上不容忽视的重要方面。
一、飞行器隐身技术研究和发展概述隐身技术是通过减小目标物体在雷达和红外回波等方面所产生的物理现象的方法，使目标物体尽可能的避免被探测和发现。
其中，飞行器隐身技术是基于工程的方法，采用折射、反射、吸收等方法来降低目标物体的信号强度和散射截面积。
在二战期间，飞机在战场上被敌方雷达发现并追踪成为了飞行员生命中的致命威胁。
为了解决这一难题，人们开始思考和研究有关飞机隐身技术并提出了其设计原则。
经过多年的努力，美国和苏联在20世纪80年代实现了飞机隐形设计的实用化，在研究领域中也形成了自己的学科体系。
二、飞行器隐身技术的应用领域在现代军事上，飞行器隐身技术可以为隐蔽作战、拦截侦察、攻击预警和信息侦察等目标提供更好的保障。
与此同时，在民用航空领域中，飞机隐身技术也得到了广泛的应用，如提供更安全更省油的运输、更绿色的环保出行等方面。
三、飞行器隐身技术的技术手段飞行器隐身技术的技术手段主要有折射、反射和吸收。
折射技术是指将雷达波束分散来避免散射的现象，这就要求制造出能够将信号巧妙地导向其他方向的材料；反射技术是指制造一个能够将信号反向散射的表面，从而避免雷达探测的目标；而吸收技术是指将能量吸收掉而不反射的材料，降低目标物体的信号强度和散射截面积。
四、飞行器隐身技术的未来发展未来，飞行器隐身技术的研究和发展将越来越重要。
先进的材料科技和计算机科技的不断更新将使飞行器隐身技术更加复杂和有效。
未来的隐形飞机将具有高度的转向灵活性、超音速侦察和预警的能力、高精度武器的投射能力和更长时间持续的后勤支持能力等。
同时，飞行器隐身技术的未来发展将向着多式联合和多功能综合的方向不断前进，以满足更加复杂多变的现代战场需求。
总之，飞行器隐身技术的研究是一个高度复杂、充满挑战和机遇的领域，其应用涵盖了广泛的军事和民用领域，对国家的科技和战略优势有着举足轻重的作用。
飞机隐身技术原理
飞机隐身技术原理飞机隐身技术，哇，这可是超酷的一个话题呢！飞机要实现隐身，最关键的一个方面就是在雷达反射上做文章。
雷达是通过发射电磁波然后接收反射波来探测目标的。
飞机要是想不被雷达轻易发现，就得让反射波变得很弱。
这时候，飞机的外形设计就特别重要啦。
比如说，飞机的机身要是设计成那种棱形或者有很多倾斜面的形状，嘿嘿，当雷达波照射过来的时候，雷达波就不会像照射到那种规则的圆形或者方形的物体一样，被大量地原路反射回去。
而是会被这些倾斜面反射到其他方向，这样一来，雷达接收到的反射波就少得可怜啦。
就好像光线照射到镜子上会被反射，但是如果镜子是斜着放的，光线就不会反射到原来的方向啦。
还有啊，飞机的材料对隐身也起着超级重要的作用呢。
现在有很多特殊的吸波材料被应用到飞机上。
这些材料就像是雷达波的“黑洞”一样。
当雷达波照射到这些材料上的时候，它们能够把雷达波的能量吸收掉，而不是把波反射回去。
这多神奇呀。
你可以想象一下，雷达波就像是一群小虫子，本来是想找到飞机这个“目标”的，结果一碰到这些吸波材料，就被吃掉了，根本没法再跑回雷达那里去报告飞机的位置啦。
飞机的发动机尾喷口也是一个需要重点考虑隐身的部分哦。
发动机尾喷口在工作的时候会产生高温，高温就会辐射红外线。
红外线探测器也是能够发现飞机的呢。
所以呢，要想办法降低尾喷口的红外线辐射。
有的设计会把尾喷口进行特殊的遮挡或者是采用一些降温措施。
比如说，让尾喷口的排气和周围的冷空气混合，这样温度就降低啦，红外线辐射也就减弱啦。
这是不是很聪明的做法呀？另外呀，飞机在电子对抗方面也有很多隐身的手段。
飞机可以发射一些干扰信号，这些干扰信号就像是在跟雷达玩“捉迷藏”一样。
它们会让雷达接收到错误的信息，或者是让雷达的信号变得杂乱无章，这样雷达就难以准确地探测到飞机的真实位置啦。
这就好比是在一个很吵闹的环境里，你很难听清楚一个人的声音一样呢。
飞机隐身技术是一个非常复杂而且超级有趣的技术领域。
隐身技术概述.
降低听觉信号特征
• 噪声源：螺旋桨/旋翼的旋转和涡流噪声、 发动机进气、排气、燃烧的噪声、机体空 气动力尾流噪声、涡流噪声等 • 信号减缩方法：降低噪声级和改变噪声特 性。具体是指降低声响频率范围内的声功 率；修改噪声的频谱特性(幅值和频率)以 增加噪声通过大气、大气-水界面和海里 时的噪声衰减；对噪声采取遮挡和吸收措 施。
洛克希德公司F-117A
B-2
• B-2隐身轰炸机(美国诺斯普罗公司) • 采用了新型的飞翼气动外形，没有平尾、翼身融 合。整个飞机的外形呈光滑曲线以求达到最佳的 隐身效果。大量采用石墨碳纤维材料、锯齿状雷 达散射结构、蜂窝状雷达吸波结构、雷达吸波材 料涂层，进一步缩小了雷达反射截面积。 • 据称，B-2A在正常探测距离下的雷达反射截面积 与一只小鸟相当。轰炸机的所有燃料和武器系统 全部设计在机体内，因此外形异常“干净”。机 体使用了隐身材料，有些地方还涂有吸波材料。 这些都有效地实现了良好的隐身性能。
隐身技术的主要技术领域
(1)特征信号分析 分析目标的可探测性特征，包括无线电、 红外、光学、声学等，考查其在各种条件 下的可观测水平，为设计过程提供评估和 优化的基础 (2)低可探测技术 即目标特征信号控制技术，针对与武器系 统面临的威胁环境来有效地控制自身的目 标特征信号，使被敌方探测到的概率降到 很低水平
隐身技术的发展
• 一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使地面人员难以发现它们 • 雷达发明以后——1945年美国研制出一种吸收雷达波的涂料，代号为 MX-40，据说使用效果很好 • 1954年——U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色的可降低雷 达波散射程度的“铁漆”涂料 • SR-71——翼身融合、双垂尾内倾、大后掠边条翼和三角翼，机身表面 喷涂 “铁漆”，并用了许多专门研制的特殊材料和涂层 • B-1B——蛇形进气道，内装两个加热导流片。新改进的机头雷达罩上、 机翼前缘天线罩、翼根整流罩、机翼后缘、高升力装置和尾翼上都涂有 雷达波吸收材料；座舱挡风玻璃上采用真空电子镀膜层；头部、机身和 平尾侧面涂有雷达波吸波材料；头部和后部雷达天线安装隔框做成倾斜 式的；在整体设计上采用翼身融合体结构
专题讲座飞行器隐身技术
2020年8月8日星期六
隐身技术
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捕食鸟"Bird of Prey"—波音公司
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)；
F-22、F-35(第四代飞机)→X-36、X-45、X-47(第五代
飞机)，另外还包括捕食鸟这样的隐身技术验证机。
2020年8月8日星期六
隐身技术
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第二代 第三代
SR-71
四次技术飞越
初具隐身性能
F-117 B-2
强调隐身万能，牺牲其它性能
第四代 第五代
X-36
2020年8月8日星期六
F-22
隐身技术
22
SR-71飞机
2020年8月8日星期六
隐身技术
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F117 ——洛克希德
2020年8月8日星期六
隐身技术
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F117 ——洛克希德
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。
2020年8月8日星期六
隐身技术
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B2
发展中的飞行器射频隐身技术
发展中的飞行器射频隐身技术发布时间：2011-12-29 13:48:03射频隐身技术1 射频隐身技术的内涵隐身是目标相对探测系统而言的。
目标未被探测系统发现或者识别，认为目标实现了隐身；目标已被探测系统发现或识别，认为目标未能隐身。
雷达隐身、红外隐身是指目标与雷达及红外探测系统间的对抗概念。
射频隐身是指目标与无源探测系统间的对抗概念。
无源探测系统可以根据武器平台上电子设备（系统）辐射的电磁波确定武器的位置（角度和距离）信息。
射频隐身技术是武器平台上的电子设备针对无源探测系统的隐身技术，它属于武器平台有源或主动信号特征控制（ActiveSignature Reduce or Control，相对于PassiveSignature Reduce Control）范畴。
飞行器的红外隐身技术、潜艇的减振降噪技术也属于有源或主动特征信号控制范畴。
2 射频隐身的技术特点雷达隐身及红外隐身要求尽可能减小目标的雷达及红外特征，即目标的RCS红外辐射强度越低越好。
但射频隐身则有很大的不同，不能无限制地减小目标的射频特征。
因为电子设备要依靠辐射的电磁波工作，电子设备辐射的电磁波能量小到一定值后，电子设备的功能和性能会下降或消失而失去作用。
因而射频隐身的一大特点或限制条件是保持电子设备的功能及性能，满足使用需求。
发展射频隐身技术的重要性1 迅速发展的无源探测系统对飞行器构成了严重威胁近年来，随着传感器的元、器件水平和计算机软硬件水平的不断提高，无源探测系统（无源态势感知、电子情报系统ELINT、信号情报系统SIGINT、电子支援措施ESM、反辐射导弹ARM等）对各种机载、舰载、车载、弹载辐射源的探测能力已大大提高。
机载无源探测系统对飞行器的最大探测距离可达460km 以上，已远大于机载火控雷达对飞行器的作用距离（200km左右）。
而地面无源探测系统对飞行器的作用距离已达800~1000km。
无源探测系统具有作用距离远、不发射电磁波、隐蔽性好的特点，对配有各种主动电磁辐射源的军事装备构成了严重威胁，见表1。
飞行器的隐身技术
飞行器的隐身技术
谭显裕
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】1997(000)001
【摘要】以现代防空武器中飞行器雷达隐身效果为前提，综合分析和探讨国外红外隐身的特征，技术途径和发展水平及对未来战争的影响。
【总页数】9页(P55-63)
【作者】谭显裕
【作者单位】华中精密仪器厂
【正文语种】中文
【中图分类】V218
【相关文献】
1.飞行器排气系统红外隐身技术探析 [J], 张维仁;艾俊强;崔力
2.增强飞行器角闪烁的方法—一种新的飞行器隐身技术 [J], 殷红成;黄培康
3.飞行器射频隐身技术及发展思路* [J], 王琳
4.碳纳米管在飞行器隐身技术应用方面的研究 [J], 杨尊;梁斌
5.飞行器有源对消隐身技术 [J], 贾高伟; 王建峰
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飞行器隐身技术现状及其未来发展趋势
No.8,2010现代商贸工业Modern Bus iness Trade Industry2010年第8期飞行器隐身技术现状及其未来发展趋势左 璐(武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079)摘 要:飞行器隐身技术极大地提高了兵器的纵深打击能力和突破力。
它作为一种尖端的综合军事技术,已经成为当代立体化战争中最重要的突防战术措施之一。
近年来,这项技术发展很快,除了传统的雷达隐身和红外隐身外,还有光学隐身、等离子体隐身等,未来的隐身技术将出现材料多元化,方式复杂化等特征。
关键词:飞行器;隐身技术;发展趋势中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2010)08-0320-011 飞行器隐身技术概述飞行器的隐身主要是为了提高武器的生存和防御能力而制作的,它在军事战斗中扮演着越来越重要的角色,特别是现在的信息化时代,该项技术更是得到很多军事机构的青睐。
2 传统飞行器隐身技术隐身技术的发展日新月异,也成为了各国军事竞相追逐的制高点。
现在常用的隐身技术主要包括雷达隐身和红外隐身。
这些是较为传统,使用频率也比较高的隐身技术。
随着隐身材料的不断进步,这种传统技术也愈发显出其活力。
2.1 雷达隐身雷达隐身有其自身独特的机理,它主要是通过抑制、减弱、吸收和偏转目标的雷达回波强度来减小雷达的散射截面,使地方雷达接收不到足够强度的回波信号,这样就使得其逃脱敌方雷达的识别。
2.2 红外隐身随着热成像技术的发展以及红外侦查和探测的进步,对飞行器而言,热辐射成为了最明显的暴露源。
一般情况下,比较强的红外辐射源主要有:发动机尾喷口及其热部件、发动机尾喷流、飞行器蒙皮由于气动加热而引起的红外辐射。
因此,传统的红外隐身技术主要目标就是采取一切可能的措施来降低和减少红外辐射。
例如,采用异型喷管并加隔热或遮挡板,改变红外波长,使红外探测器失谐;采用低红外辐射的涡轮风扇发动机,降低发动机的红外辐射强度;在飞行器的尾管处设置红外挡板遮挡红外辐射等等。
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飞行器隐身技术
应用于飞行器设计
雷达隐身技术
红外隐身技术
抗声波隐身技术
减缩RCS
降低红外辐射
降低噪声
抗可见光 隐身技术
RCS 计算和测量 电磁理论
红外辐射 计算和测量 红外辐射理论
噪声分析 计算、测试 声学
光源分析 光强计算 光学
隐身技术在飞行器中应用的发展概况
• 早期：
– ＨｏｌＨＸＶ２轻型轰炸机，飞翼布局，吸 波材料 – Ｕ－２高空侦察机， – ＳＲ－７１高空高速侦察机 – Ｂ－１Ｂ战略轰炸机
几种低RCS布局
YF-23 F-22
无尾飞机
X-47
减少外挂
F-15 F-22
F-16
将强散射源转化为若散射源
• 将镜面反射转化为边缘绕射 • 机头的修形
对强散射源进行摭挡
有遮挡和无遮挡时发动机短舱的RCS曲线
对强散射源进行摭挡
F-22进气道RCS测试模型
• 采用S形弯管进气道遮挡压气 机，使电磁波不能直接照射 到压气机。
– 目标上某一点对该目标其 它点的散射场贡献与入射 场相比是很小的，可以将 这个目标的散射场看作由 各独立的散射中心的散射 场组成的。 – 绝大多数飞机都处于高频 区，对于高频区目标的散 射机理和RCS的研究，具有 重要的实用意义。
导体圆球σ～ka的关系曲线
ka
RCS的单位
• RCS的单位是一个面积 ：m2 • 由于目标RCS随方位变化剧烈，故也常用 平方米的分贝数（dBsm）来表示。
• • External Aircraft Geometry – Low observable – Low supersonic drag – Unrestricted maneuverability Propulsion – Low observable supersonic inlet – Low observable augmenter/thrust vectoring • Avionics – Common modules – minimum type – Liquid cooling for reliability – Low observable apertures • Radar • Infrared • Communications/Navigations • Electronics warefare – Ada real time software Other subsystems and equipment • Low observable air data sensors • Low observable canopy
外形隐身技术
• 外形隐身技术是最有效的措施之一
几何横截面积相同的物体RCS的比较，波长3cm
正方形平板：b=0.18(m)，σ=14.66(m2)
圆球：a=0.1(m)，σ=0.031(m2)
圆锥：a=0.1(m),α=15°,σ=0.013(m2)
锥球：a=0.1(m),α=15°,σ=0.00018(m2)
F-117座舱盖
控制散射方向，使散射能量集中在雷达威胁区域之外 • 将飞机的主要散射能量偏离雷达的威胁区域，从而来 降低飞机的后向散射能量，降低雷达发现飞机的概率。
平板式外形结构F-117A隐身战斗机 使回波偏离雷达威胁区 回波在雷 达威胁区
回波偏离雷 达威胁区
消除角反射器效应
• 角反射器是强散射源
任意形状
相同的RCS
球
RCS的数学表达式
R 任意形状 相同 RCS 球
目标截获的功率
符号定义：
Ii：目标处入射波的功率流密度 Ir：在接收机处散射波的功率流密度 A：接收天线的等效面积 R：表示目标到接收天线的距离 Ω：表示空间立体 Ω=A/R2：从目标看接收天线所张的 立体角，单位是球面度 相 等
– F-22
• 利用金属栅网遮盖进气道
– 网孔尺寸远小于雷达波长 – 电磁波将从栅网上散射而不进 入进气道 – F-117
对强散射源进行摭挡
• • • • 座舱是不可避免的散射源，其中有飞行员和各种仪表及设备，座舱结 构比较复杂，形成一个空腔体。 入射波经座舱盖后，必然构成强反射。 在座舱盖表面蒸镀上一层不透波的金属膜，遮挡住雷达波，使其不能 进入座舱内。 镀膜不影响舱盖的透明度，既保证了飞行员的视野又可以降低RCS值。
Ｕ－２高空侦察机
• 巡航飞行高
– 两万米以上
• 吸波涂料 • 能减弱红外辐射的尾喷
ＳＲ－７１高空高速侦察机
Ｂ－１Ｂ战略轰炸机
隐身技术在飞行器中应用的发展概况
• 80年代
– Ｆ－117 实用隐身战斗机
• 1989年，在巴拿马的空降作战 • 1991年，海湾战争 • 1999年
– Ｂ－2 隐身战略轰炸机
•
BOEING-SIKORSKY RAH-66 COMANCHE STEALTH HELICOPTER
Raytheon (General Dynamics) AGM-129 ACM
The AGM-129 ACM (Advanced Cruise Missile) is a stealthy, nuclear-armed cruise missile used exclusively by B-52H Stratofortress strategic bombers.
飞行器隐身技术
南京航空航天大学 航空宇航学院
什么是隐身技术
• 广义
– 可以把各种反探测的技术均称之为隐身技术 – 英文:Stealth Technology
• 狭义
– 飞行器被发现概率的大小，主要决定于其信噪比 Ｓ／Ｎ的值
• 增大Ｎ值，即增强背景噪声信号的强度---干扰技术 • 降低Ｓ值，即降低飞行器自身的目标特征信号强度--隐身技术 • 低可见度技术，英文Low Observable Technology
飞行器隐身设计
• 要求在飞行器设计中考虑到隐身性能要求，在 设计的各个阶段运用隐身技术来有效地控制和 减小飞行器的目标特征.
– – – – 外形设计 材料选择 结构设计 系统设计和设备的选择
飞行器隐身技术的主要内容
• • • • • 抗可见光探测 抗声波探测 抗雷达探测 -- 雷达隐身技术 ★ 抗红外探测 -- 红外隐身技术 ★ 抗激光探测
• 1999年
Ｆ－117 隐身战斗机
B-2 隐身战略轰炸机
• • • • 飞翼式布局 背部进气道 复合材料 吸波材料
隐身技术在飞行器中应用的发展概况
• 90年代
– Ｆ－22 战斗机
• 低可探测性 • 高机动性和敏捷性 • 超音速巡航能力 • 能携带不少于Ｆ－１５的有效负载 • 航程大
– 其它飞行器
其它隐身设计概念
多学科一体化设计
Structure Electromagnetics
CFD
先进设计
Propulsion
Controls
雷达散射截面
雷达散射截面概念
• 雷达散射截面(Radar Cross section,缩写RCS)是雷达隐 身技术中最关键的概念，它表征了目标在雷达波照射下所 产生回波强度的一种物理量。 • 任一目标的RCS可用一个各向均匀辐射的等效反射器的投 影面积（横截面积）来定义，这个等效反射器与被定义的 目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率。
•
Lockheed Martin-Boeing TierIII Minus Low-Observable UAV DarkStar
Northrop Grumman Stealth UAV
X-47
X-47A
Boeing X-45 Unmanned Combat Aerial Vehicle (UCAV)
– 垂尾与平尾相互垂直构成一个角反射器效应 – 机身和机翼之间也可能存在角反射器效应
• 机身机翼融合体 • 斜置尾翼
机身机翼融合体与斜置尾翼
YF-23
F-22
将飞机的雷达回波的主要能量控制在少数很窄的方位内
• 在某些方位飞机上总存在一些构成主要散射源的边缘 或表面。 • 将飞机的雷达回波的主要能量控制在少数很窄的方位 内，使波峰之间的回波信号非常弱。 • 通过仔细设计飞机的外形，使飞机的RCS在雷达波照射 的整个方位内，只有在少数很窄的方位内才出现峰值， 并使两个峰值之间的RCS非常小。 • 由于回波峰值之间的RCS很小，与背景噪声难于区别， 从而使敌方雷达接收不到连续的信号，难以确定飞机 是一个实在的目标还仅是一个瞬变噪声，降低了雷达 发现飞机的概率。
将飞机的雷达回波的主要能量控制在少数很窄的方位内
B-2隐身轰炸机外形的所有边缘 只有两个方向 F-22战斗机外形轮廓的方向尽可能一致
结论
• 隐身性能已成为衡量未来军用机先进性的 一个重要判据。 • 隐身设计已成为军用飞机的一个重要方面。
• 减少10dBsm意味回波功率只剩下1/10 • 减少20dBsm意味回波功率只剩下1/100 • 减少30dBsm意味回波功率只剩下1/1000
典型目标的RCS量值
雷达隐身技术
RCS缩减的三种方法
• 雷达隐身技术= RCS缩减技术 • RCS缩减的常用三种方法
– 外形 – 材料 – 阻抗加载
单位立体角的散射功率 接收机接收到的功率 单位立体角接收到的功率
RCS的数学表达式
• 根据电磁场理论,功率流密度正比于电场强度E的平方 （或磁场强度Ｈ的平方）。 • RCS可定义为：目标在单位立体角内向接收机处散射功 率密度与入射波在目标上的功率密度之比的4π倍。
E σ = lim 4πR i E R →∞
• • • • 隐身无人机 无人作战飞机 隐身直升机 隐身导弹
Lockheed-Boeing-General Dynamics YF-22 "Raptor"