飞行器外形隐身设计原理

V型尾翼布局隐身飞行器
倾斜垂尾布局隐身飞行器
机翼、垂尾和立尾交错布置
进气道和尾喷口布置 ➢ 背负式，机身对进气道和尾喷管起遮挡作用
背负式进气道和尾喷管
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.3 进气道和尾喷口布置 背负式进气道和尾喷管
背负式进气道和尾喷管
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.1 一般电磁隐身方法 ➢ 主动信号抑制技术——被动电磁探测系统
主动信号抑制技术——被动电磁探测系统
整体外形 ➢ 外形整洁，减少散射源数量 ➢ 飞翼布局、翼身遮挡散射较强的构型
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.1 整体外形
平板、圆柱、球的RCS曲线
➢ 占位作用形成低RCS机身 ➢ 平板－曲面机身 ➢ 凹凸曲面机身
UCAR(Unmanned Combat Armed Rotorcraft )
➢ 对于舰船隐身，则要注意消除舰体和海面组成的二面 角。
舰船RCS减缩的几种方案
外形设计原理
➢ 对于外形隐身技术，根据能量守恒，减小头向电磁散 射强度必然加强其它方向电磁散射强度
双站反隐身示意图
➢ 外形隐身技术要点：不怕某几个方向很强，就怕许多 方向都强
“如果所有的视角都具有同等的重要性，则外形技术就没 有任何用武之地。这是因为经验告诉我们，某一角度RCS 的减少，必定伴随着另一个方向的增大。然而，对于大多 数机载系统，前向RCS的控制比侧向重要的多。因此，可 以用外形技术将前向的大回波移到侧向，高度后掠的机翼 就是一个例子。但是我们应该意识到，外形技术只在系统 设计阶段才起重要作用。”
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.4 进气道内形 S弯进气道
吸波导流板
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.4 进气道内形 S弯进气道
F-22A进气道双S管道偏距示意图
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.4 进气道内形 S弯进气道
天线散射示意图
天线模式项散射 雷达舱散射
解决方法 改进射频匹配
边缘散射
威胁雷达的入射波
采用紧配合公差
威胁频段采用4倍波长
FSS原理
FSS原理
电扫描相控阵雷达
雷达舱布置于翼面前缘
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.8 探测设备舱 雷达舱布置于翼面前缘
雷达舱
F-35“宝石”设备舱
第三章 飞行器外形隐身技术
舱门口盖缝隙锯齿构型
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.10 缝隙、台阶等不连续特征布置 舱门口盖缝隙锯齿构型
舱门口盖缝隙锯齿构型
舱门口盖缝隙锯齿构型
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.10 缝隙、台阶等不连续特征布置 舱门口盖缝隙锯齿构型
吸波材料原理
材料隐身技术
材料隐身技术
材料隐身技术
➢ 有源对消技术 通过飞行器主动向雷达方向发射电磁波，与飞行器 本身的散射回波相位相反，相位叠加后散射回波功 率降低，达到隐身目的。 优点：不改变飞机外形或外形改变较小； 缺点：适用的隐身带宽非常窄，难以实现多方位隐 身，增加额外能耗。
第三章 飞行器外形隐身技术
反背负式进气道和尾喷管
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.3 进气道和尾喷口布置 反背负式进气道和尾喷管
反背负式进气道和尾喷管
进气道内形 ➢ 将进气道设计成S弯进气道，显著降低进气道RCS ➢ 进气道内布置吸波导流板或吸波导流环
飞行器外形隐身设计原理
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一般电磁隐身方法 ➢ 外形隐身技术 ➢ 材料隐身技术 ➢ 有源对消技术 ➢ 无源对消技术 ➢ 新概念隐身技术 ➢ 主动信号抑制技术
外形隐身技术 ➢ 通过改变飞行器的外形，使重点姿态角域内RCS降低的 隐身技术。 优点：能在常规飞行器散射基础上大大降低飞行器 的RCS，是现代隐身飞机的主流； 缺点：外形设计受气动、结构、尺寸等限制，有一 定的瓶颈，需要其它隐身技术进行弥补。 付出代价：气动、操纵
舱门口盖缝隙锯齿构型
台阶锯齿构型
其他锯齿构型
飞行器表面的次弱散射源 ➢ 次弱散射源是一个相对概念。主要是指飞行器上的缝 隙、槽、台阶、铆钉、螺钉等相对较弱的电磁散射源 ➢ 对于隐身飞行器来说，头向主要散射源已得到有效控 制，次弱散射源成为重点减缩的对象
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直缝隙试验件
铆钉板试验件
➢ F-117A，蒙皮上涂覆RAM ➢ B-2， RAM与复合材料蒙皮一体化，飞行1小时需保养
48小时 ➢ A-12，结构性吸波材料（RAS）。在飞机结构件内部和
蜂窝材料内填充RAM，厚度大，吸收波段宽，效果好， 保养方便
RAM：Radar Absorbing Material RAS：Radar Absorbing Structure RAC：Radar Absorbing Coat RAP：Radar Absorbing Paint
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.10 缝隙、台阶等不连续特征布置
单列螺钉散射特性图 尺寸：边长400mm正方形（10GHz，HH极化）
缝隙、台阶等不连续特征布置 ➢ 螺钉、铆钉 表面光滑处理，不明显可见 表面涂覆RAM ➢ 与边缘相同，平行化布置以集中强散射方向（应与边 缘取向一致） ➢ 锯齿化以降低头向散射 ➢ 导电胶填充缝隙 ➢ 缝隙内填充RAM
➢ 无源对消技术 通过改变飞行器的外形，使飞行器不同部位的散射 回波相位相反，相位叠加后散射回波功率降低，达 到隐身目的。
➢ 现代飞行器一般不采用这两种隐身设计方法
新概念隐身技术 ➢ 采用等离子体等方式实现的隐身技术。 ➢ 优点：不改变飞机外形 ➢ 缺点：需要额外能耗，等离子体难以均匀分布在飞机 表面
——E F Knot《雷达散射截面》
材料隐身技术 ➢ 在飞行器表面涂覆特制材料，使入射雷达波被吸收， 从而减小雷达回波功率，达到隐身目的。 ➢ 优点：能在不改变飞机外形，或外形改变较小的情况 下，实现隐身。 ➢ 缺点：增加飞机重量，适用带宽受限制，涂敷的吸波 材料容易脱落、变质，保养、维护费用高昂，高速飞 行时，气动热对吸波材料的性能有较大影响。 ➢ 付出代价：重量、保障
边缘平行化
YF-22四面图
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.9 边缘布置 边缘平行化
F-22A四面图
边缘平行化 ➢ YF-23三面图
边缘平行化 ➢ 几种无人机
X-45
X-47A
X-47B
边缘平行化—— YF-23
边缘平行化——X-35B
缝隙、台阶等不连续特征布置 ➢ 与边缘相同，平行化布置以集中强散射方向（应与边 缘取向一致） ➢ 锯齿化以降低头向散射 ➢ 导电胶填充缝隙（B-1B） ➢ 缝隙内填充RAM（F-117A） ➢ 紧公差配合（B-2）
科曼奇内部弹舱
座舱 ➢ 镀制导电膜系，屏蔽座舱腔体散射
座舱镀制导电膜
战斗机座舱隐身示意
座舱边缘锯齿化
探测设备舱 ➢ FSS（Frequency Selective Surface）雷达罩 ➢ 电扫描相控阵雷达 ➢ 雷达置于翼面前缘（与前缘绕射波峰重合集中） ➢ 无雷达（F-117） ➢ 设备舱整型或使用金属网遮蔽
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.1 整体外形 翼身融合隐身飞行器外形
翼身融合隐身飞行器外形
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.1 整体外形 隐身舰艇外形
隐身舰艇外形
尾翼布置 ➢ 无尾布局、V型尾翼、倾斜垂尾布局，根本上解决立尾 和平尾间的耦合散射
主动信号抑制技术——被动电磁探测系统 ➢ 削减飞行器主动发射的电磁信号，避免被敌方被动电 磁探测设备发现。 ➢ 如： 主动信号控制：大功率搜索，小功率小扇区跟踪 （随距离缩短降低功率）
3.2 3.2.1 一般电磁隐身方法 ➢ 主动信号抑制技术——被动电磁探测系统
主动信号抑制技术——被动电磁探测系统
➢ F-22
下机身和起落架锯齿状缝隙
F-35前起落架锯齿
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.1 整体外形
对喷气式飞行器的整形方案
低可探测目标
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.1 整体外形 常规飞行器外形
常规飞行器外形
飞翼布局隐身飞行器外形
第三章 飞行器外形隐身技术
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.10 缝隙、台阶等不连续特征布置 座舱盖结合部锯齿构型
座舱盖结合部锯齿构型
第三章 飞行器外形隐身技术
3.2 3.2.2 外形隐身技术概述 3.2.2.10 缝隙、台阶等不连续特征布置 舱门口盖缝隙锯齿构型
舱门口盖缝隙锯齿构型
较长的电磁波
雷达能量 雷达吸波材料 风扇
发动机
中等长度的电磁波（10-20cm）
雷达能量 雷达吸波材料
遮挡物
风扇
发动机
较短的电磁波（3cm）
雷达波能量 雷达吸波材料 风扇
发动机
锯齿化进气道唇口
矩形尾喷口
缝隙状尾喷口
外挂 ➢ 内部弹舱 ➢ 弹舱边缘锯齿化，降低缝隙和边缘散射
F-22内部弹舱
设备舱
设备舱
F-35“宝石”设备舱
F-117的伸缩天线示意图