北京航空航天大学：飞机总体设计-雷达散射截面控制
直升机雷达散射截面计算与试验验证
总第170期2012年第1期直升机技术H E L I C O PT E R T E C H N I Q U ET ot a l N o．170N O．12012文章编号：1673—1220(2012)01-025-06直升机雷达散射截面计算与试验验证武庆中1，招启军2(1．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001；2．南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，江苏南京210016)摘要采用高频预估法，建立了一套基于“面元边缘”的直升机R C S计算方法，然后对某型直升机进行了R C S计算分析以及R C S测试。
最后，对比分析直升机机身雷达散射试验和理论计算结果，得出了一些减缩直升机R C S的外形设计特征。
结果表明：在设计要求许可的情况下，改变武器挂架长度比改变后掠角缩减R C S效果要明显；直升机头部鼻锥部位使用锥形结构，可以减小头向方位R C S；直升机主桨毅采用圆台形代替圆柱形，可以减缩头向和侧向方位的RC S。
关键词高频；直升机；R C S；减缩中图分类号：V218文献标识码：AT he C a l c ul at i on and t he E xper i m ent al V al i dat i on of t heR adar C r os s Se ct i on f or H el i copt erW U Q i ngzhon91，ZH A O Q i j un2(1．C hi na H el i c opt er R es ear ch and D evel opm ent I ns t i t ut e，Ji ngde zhen333001，C hi na；2．N at i ona l K ey Labor a t ory of R ot or cr af t A er om echani cs，N锄j i ng U ni ver s i t y of A er onaut i cs a nd A st ronaut i cs，N柚j i ng210016，C hina)A bs t r act T hi spa pe r s et upt he R C S cal cul at i on m et hod of hel i copt er bas ed o n sur f ace c el l ande dge adopt i ng t he hi gh—f r eque nc y pr edi ct i on m et hod．A nd t hen，t he R C S char act er i s t i cs of a cer—t ai n ar m ed hel i copt er w e r e cal cu l at ed and exper i m ent al r esea r ch o n ar m ed hel i copt er f us el age w asconduct ed．Fi na l l y，t he exper i m e nt a l r es ul t s w er e com par ed w i t h t he cal cul at i on r es ul ts，and s om es ha pe desi gn f eat u r es r e duc i ng t he R C S of hel i copt er ha ve been obt ai ne d．The concl usi on di spl a yedt hat cha ngi ng l engt h of t he w eapon gi rder com pared w i t h s w eepback angl e had bet t er ef f ect i n r educ—i ng R C S and us i ng t he t aper s ha pe coul d r e duce R C S i n t he head di r ect i on and t he hub adopt i ng t her ound de s k s ha pe com par ed w i t h t he col um n s ha pe coul d r e duc e R C S i n t he he a d di r ect i on and t hel at eral di re ct i on．K ey w or ds hi gh—f r e que ncy；hel i copt er；R C S；r e duci ng收稿日期：2012-01-06作者简介：武庆中(1976一)，男，山西太谷人，硕士，高级工程师，主要研究向：直升机总体设计。
北京航空航天大学航空航天概论课件第四章 机载设备
3、测距差无线电导航 为飞行器提供经纬度位置。 甚低频，10KHz~14KHz，作用距离约1000Km以上。
C
A
B
4.2.2 惯性导航系统 惯性导航是通过安装在飞行器上的加速度计测量 飞行器的加速度经运算处理而获得飞行器当时的速度 和位置的方法进行导航的。 由于不依赖外界信息，所以是完全自主导航。 完全自主导航 由于测量误差随时间积累，要求制造精度高，或 加其它方法修正。 平台式惯导： X，Y 两个加速度计安装在陀螺平台上。 优点是陀螺平台不受飞机姿态的影响。 捷联式惯导：在飞机不同部位上安装多个加速度计， 测量轴与机体轴一致，对测量的参数进 行姿态修正后经计算得出导航参数。
（1） 仪表着陆系统
下滑信标 组成下滑面
跑道 航向信标组成航向面
航向信标：与跑道中心线相垂直的无线电方向航道信号 下滑信标：与跑道成 一定仰角的无线电下滑航道信号 指点信标：提供至跑道端头距离的地标位置信号
航向台
跑道
90Hz
150Hz
外指点信标
中指点信标
内指点信标
1公里 6.44--11.27公里
2. 微波着陆系统 以很窄的薄片形波束在一定范围内来回扫描， 飞机通过两次收到信号的时间间隔计算出自己的方 位和仰角。 航向扫描 俯仰扫描
4.4
其它机载设备
4.4.1 雷达设备 通过天线发射无线电波并接收被测物体的回波来 确定标的位置和速度。 合成孔径雷达和相控阵雷达。
B
C
D
A
4.4.3 防护和救生系统 1、座舱环境控制系统 座舱通风，温度、气压、氧气含量等控制 2、飞行员个体防护系统 个体防护包括：飞行服、抗过载服、氧气面罩 头盔等设备。
4.2.3 卫星导航系统 美国卫星全球定位系统GPS 俄罗斯全球导航卫星网Glonass 欧洲空间局“伽利略”导航卫星系统 中国“北斗”导航定位卫星系统 以GPS为例： 1、组成：地面站、卫星系统和飞行器上的接收机。 2、导航原理 从原理看，卫星向地面发射的信息有卫星位置、 时钟、发射信息的时刻等高频信息。 工作频率2200~2300MHz，覆盖全球。
基于电阻型频率选择表面吸波体的低雷达散射截面微带天线设计
基于电阻型频率选择表面吸波体的低雷达散射截面微带天线设计随赛;常红伟;马华;庞永强;王甲富;屈绍波【摘要】基于拓扑优化方法设计了一种轻质、宽带、大入射角的频率选择表面吸波体,并将其应用于微带天线以缩减雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS).吸波体在6.3～20 GHz频段内的吸收率大于90％,并且在TE和TM两种极化下,当入射角增加至50°时仍保持在80％以上.将该吸波体以盖板形式加载到微带天线,在保证天线原有辐射特性不变的情况下,天线RCS的缩减在6.3～20 GHz频带内大于3 dBsm,在10.6～12 GHz频带(天线工作频段:10.37～10.90 GHz)内大于10 dBsm.此外,由于选用泡沫材料作为基体,密度仅为0.35g/cm3,加载微带天线后增重很小.实验结果证明:与加载其他吸波材料的低散射截面微带天线相比,该微带天线不仅具有宽带RCS缩减特性,还具有重量小的优势.【期刊名称】《空军工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(017)001【总页数】5页(P46-50)【关键词】超材料;拓扑优化;RCS缩减;微带天线【作者】随赛;常红伟;马华;庞永强;王甲富;屈绍波【作者单位】空军工程大学理学院,西安,710051;空军工程大学理学院,西安,710051;空军工程大学理学院,西安,710051;西安交通大学电子与陶瓷教育部重点实验室,西安,710049;空军工程大学理学院,西安,710051;空军工程大学理学院,西安,710051【正文语种】中文【中图分类】V243.2;TN820DOI 10.3969/j.issn.1009-3516.2016.01.009近年来，超材料完美吸波体作为一种新型的吸波材料已被应用到雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)的缩减中，天线的RCS缩减就是其中之一。
Volakis和Pan等采用分布式填充和集总原件吸波材料的方式实现RCS的缩减[1-2]；Zhao等采用分型结构完美吸波体实现天线带内(窄带)的RCS缩减[3]。
飞行器设计新技术
飞行器设计新技术军用飞机发展很快，从20世纪50年代的第一代超音速战斗机起，到目前已经发展到第四代超音速战斗机，第三第四代战机采用了一系列新技术，下面就不同的方面浅谈一下飞行器设计中的新技术一、气动布局技术（一）近距耦合鸭式布局没有水平尾翼，但在机翼（亦称主翼）前面装有水平小翼的飞机称为鸭式布局飞机。
机翼前面水平小翼称为前翼或鸭翼。
鸭式布局有以下优点：1．前翼不受流过机翼的气流的影响，前翼操纵效率高。
2．飞机以大迎角飞行时，正常式飞机平尾的升力为负升力（向下），这样就减少了飞机的总升力（有人称它为挑式飞机，即机翼升力不仅要平衡飞机的重量，而且还要克服平尾的负升力），从而不利于飞机的起飞着陆和大迎角时的机动性能。
而鸭式飞机与此相反，前翼在大迎角飞行时提供的是正升力，从而使飞机总升力增大（有人称它为抬式飞机，即前翼与机翼共同平衡飞机重量），这样就有利于减小飞机起飞着陆速度，改善起飞着陆性能，同时也可以提高大迎角时的机动性能。
3．鸭式飞机配平阻力小，因而续航能力好。
鸭式飞机虽有上述优点，但是由于还存在不少问题有待解决，使鸭式飞机的主要优点（即鸭翼与机翼都产生正升力）的发挥受到很大的影响，因此在很长一段时间内，鸭式布局使用不广泛。
针对这一问题，航空界进行了一系列的研究工作。
所谓近距耦合鸭式布局飞机，就是这方面研究的成果。
近距耦合鸭式布局飞机（简称近距耦合鸭式飞机）是指前翼与机翼距离很近的一种鸭式飞机，这种飞机往往采用小展弦比大后掠的前翼，此时前翼形成的脱体涡流经主翼表面，使主翼升力提高，而前翼也将受到主翼上洗气流的影响而增加升力。
同时，主翼表面的低压抽气作用，又提高了前翼涡流的稳定性。
因此，前翼与主翼近距耦合的结果，既增加了飞机的升力，也推迟了飞机的失速。
近距耦合鸭式布局的研究成功，使鸭式布局在战斗机上重新流行。
（二）边条机翼边条机翼是一种组合机翼，它是由中等后掠角和中等展弦比的基本机翼和位于翼根前部的大后掠角、小展弦比尖前缘的边条组成。
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隐身技术
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电子干扰机：ALQ99E
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隐身技术
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隐身飞机
隐身飞机的产生和 发展是国际政治格局 的变化、飞机作战环 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。
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隐身技术
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隐身飞机的发展
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。
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隐身技术
武器装载性能
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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。
光隐身 热隐身 声隐身 电隐身
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隐身技术
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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
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隐身技术
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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
I like this
3—5微米的喷流热辐射抑制 8--12微米的分形技术
飞机目标动态RCS仿真技术研究
飞机目标动态RCS仿真技术研究齐玉涛;张馨元;林刚;李建周【摘要】针对飞行器目标在实际飞行过程中由于飞行姿态变化对目标电磁散射截面(radar cross section,RCS)的影响,提出了一种新的动态目标电磁散射建模方法.首先,对飞行器目标精确建模问题,提出了利用激光扫描方法对真实目标进行外形扫描,再通过逆向重构技术得到目标精确几何外形;然后利用实际飞行过程中测试数据,将获取的目标相对于雷达视向角信息代入仿真程序中,使用一体化电磁散射计算软件对一定航路上运动目标进行仿真计算,消除飞行姿态扰动对仿真数据的影响,使动态目标电磁散射建模更加符合实际飞行情况.仿真结果表明,本文方法可快速、准确获取飞机目标动态RCS仿真结果,具有很好的工程应用价值.%In consideration of the influence of moving target to the target radar cross section (RCS), an exact RCS modeling method of moving target based on the measured data is proposed in this paper. Firstly, we use laser scanning method to build the precise geometric model of the real target. Secondly, we extract the parameters of the target motion characteristics in the actual flight and use the attitude angle in simulated program. Finally, we develop integration software to calculate the electromagnetic scattering, and eliminate the effect of attitude angle variation to make simulated results coincide with actual situation. The results show that it can obtain high accuracy results of aircraft dynamic RCS quickly, and have stronger applicability in engineering.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】7页(P97-103)【关键词】动态目标;逆向工程;雷达散射截面(RCS);电磁散射【作者】齐玉涛;张馨元;林刚;李建周【作者单位】中国飞行试验研究院, 西安, 710089;中国飞行试验研究院, 西安, 710089;中国飞行试验研究院, 西安, 710089;西北工业大学电子信息学院, 西安, 710072【正文语种】中文【中图分类】TN957引言目标电磁散射特性在隐身与反隐身技术中有着重要的研究价值,也是雷达信息系统的一个重要组成部分．其中目标的雷达散射截面(radar cross section,RCS)反映了目标对照射电磁波的散射能力,是表征目标特性最基本、最重要的参数[1]．在实际情况中,目标总是处于运动状态,因此,对动态目标电磁散射特性研究具有非常高的实际价值．外场测量是获取动态目标电磁散射特性的主要手段,但外场测量试验需耗费大量的人力、物力及时间．因此,需对动态目标高精度电磁散射建模技术进行研究．目前,对于复杂目标静态电磁散射特性仿真已经做了大量研究,但对动态目标的仿真计算相对比较欠缺．文献[2]分析了气流对飞行姿态扰动的影响,基于准静态法分析了目标的RCS特性;文献[3-4]根据目标航迹解算了雷达视线角信息,并对姿态扰动采用了正态分布随机数进行修正,解算了目标动态RCS仿真值;文献[5]研究了静态数据获取动态特性过程中的坐标变换和姿态一致性问题．上述文献都是从理论上针对目标姿态变化对电磁散射特性影响进行分析,不能全面反映目标在运动状态下相对于测量雷达视向变化情况,且目标姿态扰动模型还需进一步验证[6];目标几何模型方面,现有研究普遍精度不足,进而影响仿真计算精确性,也不能对仿真算法的改进提供支撑．本文基于真实目标激光扫描数据和实际飞行测试数据,提出一种新的动态目标电磁散射建模方法．首先利用激光扫描方法获取目标外形扫描点云,采用逆向几何建模技术,获取目标高精度几何模型,然后利用实际飞行过程中测试数据,将获取的目标相对于雷达视向角信息代入仿真程序中,最后利用一体化的电磁散射计算软件进行仿真计算,从而获取典型运动状态下复杂目标电磁散射特征．本文研究成果既可对现有装备进行建模仿真,提高测试效率,也可对非合作目标进行电磁散射预估．1 复杂目标精确几何建模复杂目标精确几何模型是电磁散射建模的基础,以往研究过程中往往由于复杂目标几何模型不够精细,仿真计算结果不能准确反映目标散射特征．几何模型误差是电磁散射建模主要的误差源之一．为保证建模精确度,获取复杂目标精确三维模型,本文采用逆向重构技术对真实目标进行扫描建模．逆向工程技术[7]是进行产品开发、设计以及改进的重要技术手段,通常包括数据采集、数据处理和CAD(computer aided design)模型重建三个主要环节．数据采集是利用全站仪、手持式扫描仪、三维激光扫描仪等设备对真实目标表面进行扫描,测出目标表面的若干组点的几何坐标,为全面获取目标扫描数据,可多次对目标进行扫描．飞机目标点云数据采集采用激光三角法和激光束极坐标法两种方法进行测量,激光三角法对曲面曲率较大部位进行测量,激光束极坐标法对测量范围较大、曲面可测性好的曲面进行测量．图1为模型飞机机翼扫描点云．图1 某型飞机机翼扫描点云Fig.1 The point cloud data of aerofoil shape在逆向测量过程中,飞机目标采集的点云数据量一般都很大,而且不可避免地会引入噪音点,为提高建模效率,提升建模质量,需要对测量数据进行处理．对测量噪音点,采用高斯滤波算法、均值滤波算法或中值滤波算法,可有效去除测量毛刺．对测量数据采样处理,采用文献[7]中局部迭代插值方法进行处理,用较少的点云数据完整表达被测对象的特征信息．由于飞机目标点云数据量大,因此在建模前可对点云模型进行区域划分,然后利用三维建模软件(如CATIA、UG等)重构各区域外形曲面,最后将各部分曲面在三维建模软件中进行装配、合并,从而获取高精度飞机CAD模型．图2为获取的模型飞机三维几何模型．图2 某型飞机三维几何模型Fig.2 The 3D model of plane2 目标动态特征获取飞机目标动态测量主要采用地面测量雷达对目标进行跟踪测量,动态测量数据区别于静态数据,主要包括[8]:1) 目标运动时由于相对位置的实时变化而引入的姿态角变化．2) 在飞行过程中,由于气流或风力作用导致的飞机姿态扰动．这两个因素导致了飞机目标在飞行过程中姿态不断变化,对于复杂目标,由于散射机理复杂,微小的姿态扰动都会导致电磁散射特性产生较大变化,因此,需要对动态目标姿态精确计算．目标姿态角包含方位角和俯仰角二维信息．文献[3, 9]等是用飞机目标全空域静态RCS数据库,根据飞机性能参数和空气动力学原理生成航线,再通过插值生成航线上动态RCS序列.该方法一方面需要计算4π立体角内足够密集的目标RCS数据,仿真效率较低;另一方面,航线数据计算和引入的随机扰动模型不能精确描述真实目标运动特征．本文针对上述问题,通过真实试验测量数据确定飞机目标在典型飞行状态下测量雷达照射的姿态角信息,通过计算,得到一定航线上目标运动过程中的姿态角变化．由于是利用飞机和地面测量雷达实时记录的数据进行目标姿态角计算,测量误差对计算结果影响有限,能够比较准确地描述目标运动特征．对于非合作目标,可采用基于航迹及飞行动作对目标航向角、俯仰角和横滚角预估,结合测量雷达信息获取较高精度的目标运动特性．飞机姿态角常利用飞机上安装的惯性导航系统测量记录飞机的航向角、俯仰角和横滚角,然后利用雷达测量的方位角和高低角在同一时标下进行合成计算．若地面测量雷达在飞机机体坐标系中坐标为(xt(t),yt(t),zt(t)),可用式(1)和式(2)解算出雷达视线在目标坐标系中方位角φ(t)和俯仰角θ(t)．雷达坐标系与目标坐标系关系如图3所示．有关坐标系变换关系,可参考文献[10]相关部分,本文不再赘述．(1)(2)图3 机体坐标与雷达坐标关系Fig.3 The relation of radar coordinate systems and plane coordinate systems3 一体化电磁散射计算对于飞机等大型复杂目标,由于目标尺寸大,散射机理复杂,在现有电磁散射计算方法中,若要满足计算精度要求,往往计算周期较长,而且对计算资源要求比较高,若采用物理光学法(physical optics,PO)等高频算法,现有计算软件往往忽略了边缘绕射及目标腔体散射,计算精度不足,而且缺乏一体化分析计算环境,这些都制约了电磁散射建模技术的工程应用．针对上述问题,本文以UG(Unigraphics)建模软件为开发平台,将研究开发的图形电磁计算(graphical electromagnetic computing, GRECO)方法、增量长度绕射系数(incremental length diffraction coefficients, ILDC)及弹跳射线(shootingand bouncing ray, SBR)法集成到UG软件中,形成一套集众多散射机理计算于一体的综合分析计算环境,具有计算速度快、精度高的特点,能够满足复杂目标电磁散射计算的需要．图4为本文计算用一个边长0.866 m,高1.5 m的三棱柱,入射波频率1 GHz,垂直极化．本文方法的具体实现算法可参考文献[11]和文献[12]．图4(a)为三棱柱模型与文献结果,文献分别给出了PO、PO+MEC(等效电磁流)以及MoM(矩量法)计算结果．图4(b)为本文计算结果与电磁仿真商业软件FEKO计算结果的对比,FEKO设置为PO计算,从结果可看出,本文计算方法在偏离镜面反射区也可有较高精度．计算步进为0.5°,本文计算耗时为2分钟55秒,FEKO计算耗时3分钟23秒,从计算效率来说,本文计算方法也比较好．(a) 三棱柱及文献结果(a) Model of triangular prism and the results in the literature(b) 仿真结果对比(b) Comparison of simulation results图4 三棱柱及计算结果Fig.4 Triangular prism and simulation result目前很多被广泛使用的三维CAD软件(如CATIA、Pro/E等)都可以方便地导入到UG中去,因此高精度动态目标几何模型就可方便地使用一体化软件打开,并精确反映目标模型细节．利用UG提供的应用程序接口UG/Open 和UG/Open++,可将实际飞行过程中目标相对测量雷达姿态角信息在计算程序中进行设置,并根据其变化情况设置模型动态信息,就可对目标动态特性精确建模仿真．本文动态目标电磁散射建模技术研究流程图如图5所示．图5 动态目标电磁散射计算流程图Fig.5 The flow chart of moving target’s modeling4 计算结果对图2所示目标,选取飞机相对于地面测量雷达侧站平飞状态进行仿真计算．飞机飞行高度H=5 km,飞行速度260 m/s,航线投影与原点垂直距离8 km,测量雷达位置为坐标原点,模拟单脉冲测量雷达,仿真入射波频率为9.5 GHz,垂直极化．飞行航迹示意图如图6所示．图6 飞机飞行航迹示意图Fig.6 The diagram of airline依据飞机姿态信息与雷达测量角度,可得出飞机方位视向角和俯仰视向角,如图7所示．(a) 方位角(a) Angles of azimuth(b) 俯仰角(b) Angles of pitch图7 目标方位视向角和目标俯仰视向角Fig.7 Target’s angles o f azimuth and pitch目标飞行过程中RCS仿真结果如图8所示．图8 目标动态RCS仿真数据Fig.8 The simulation result of target’s RCS由于复杂目标RCS是姿态敏感的,姿态角的微小变化都会造成RCS的剧烈变化,本文仿例中,由于目标运动引起的观测视角变化,RCS动态范围达40 dB以上,RCS的动态特性比较符合实际测量情况．在计算效率方面,100个计算点,共耗时4分钟32秒,并且省去了网格剖分过程,实现了快速、高效计算．对图9所示F-35模型进行动态特性仿真,模型尺寸为13.4 m×10.7 m×3.5 m,模型按纯金属模型处理,入射波频率为10 GHz,VV极化．以真实飞机飞行过程中航线作为仿真数据来源,计算出目标方位视向角和俯仰视向角信息如图10所示,RCS仿真结果如图11所示．图9 F-35飞机三维模型Fig.9 Three-dimensional model of F-35 aircraft(a) 方位角(a) Angles of azimuth(b) 俯仰角(b) Angles of pitch图10 目标视向角度信息Fig.10 The angles of target图11 F-35飞机仿真数据Fig.11 The simulation result of F-35 aircraft5 结论本文提出了一种动态目标电磁散射建模的新方法．首先基于真实目标激光扫描点云数据和逆向重构技术获取目标高精度几何模型,再根据实际测试获取的目标姿态信息采用一体化电磁散射计算软件对目标动态RCS特性进行仿真,具有快速、高效的特点．本文研究方法是外场动态测量试验的重要补充,可为飞行试验航线设计和飞行方法制定提供重要参考,也可对非合作目标动态电磁散射特性进行预估,具有重要的实际工程应用价值．参考文献【相关文献】[1] 黄培康, 殷红成, 许小剑.雷达目标特性[M].北京:电子工业出版社,2005.HUANG P K, YIN H C, XU X 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Journal of microwaves, 2014,30(5):17-21.(in Chinese) [10] 周超, 张小宽, 吴国成.基于坐标转换目标动态RCS时间序列研究[J].火力与指挥控制,2014,39(3):56-59.ZHOU C, ZHANG X K,WU G C.Analysis on RCS time series of dynamic target based on coordinate transformation[J]. Fire control & command control, 2014,39(3):56-59.(in Chinese)[11] 李建周, 许家栋, 郭陈江,等.一体化雷达散射截面计算方法研究[J]. 西北工业大学学报,2003,21(4):449-452.LI J Z,XU J D,GUO C J,et al.Integeative RCS(radar cross section)calculation as a much more efficient method of RCS caulation[J].Journal of Northwestern Polytechnical University, 2003,21(4):449-452.(in Chinese)[12] 李建周, 吴昌英, 郑奎松,等.考虑多次散射的复杂目标一体化电磁散射计算[J].微波学报,2012(S2):6-10.LI J Z,WU C Y,ZHENG K S,et al. Integeative electromagnetic scattering calculation of complex targets with multiple scattering structures[J].Journal of microwaves, 2012(S2):6-10.(in Chinese)。
飞行器雷达隐身性能评估研究
K ey w ord s: detection probab ility; exposed range; stea lth perform ance; evaluation
隐身性能对于现代军用飞机特别是战斗机来 说具有十分重要的意义。对于目前军用飞机面临 的越来越危险的作战环境, 隐身是降低其作战损 失、提高生存率的重要手段。
对于飞机模型, 一般采用 Sw erlling C ase 1所 描述的发现概率与信噪比的关系。虚警概率通常 取 10- 6。
根据式 ( 8) 求得 的信噪比, 通 过关系曲线就 可以得到一定高度和距离下, 雷达对目标的发现
概率。
1 4 飞行器临界散射截面的确定
文献 [ 1] 中提出 临界目标 的概念: 这种 目标的散射截面 cr 时刻随着目标至天线的距离 R 的变化而变化。其变化规律是使探测它的雷达的
作用距离 R 时刻处于最大可探测距离上, 即保证
相同的探测概率。 在雷达最大作用距离规 定的发现概率 P^ 下,
处在任意位置的目标为了保证雷达的探测概率为
^
P,
那么目标的临界截面
R4L
= C F cr(P^)
4 s( P^ )
( 10)
对于任意的发现 概率 P i , 可由式 ( 11 ) 计算
对应的临界散射截面:
第 27卷 第 4期 2007年 08月
文章编号: 1673- 4599 ( 2007) 04- 0006- 04
飞机设计 A IRCRA FT D ESIG N
飞行器雷达隐身性能评估研究
Vo l 27 N o 4 A ug 2007
刘德力, 张云飞, 高瑜忠
(北京航空航天大学 航空科学与工程学院, 北京 100083)
低RCS目标雷达散射特性增强方法研究
航空科学技术Aeronautical Science &TechnologyMay 252021Vol.32No.0539-43低RCS 目标雷达散射特性增强方法研究徐顶国1，*，魏子豪2，骆盛1，刘钧圣1，王军1，赵军民11.西安现代控制技术研究所，陕西西安7100652.北京航空航天大学，北京100191摘要：隐身飞机的出现对导弹的作战能力提出了更高的要求，增大敌方目标自身雷达散射特性是未来导弹反隐身技术发展的一个重要方向。
为了实现低RCS 目标电磁增强，本文拟针对典型隐身飞机，基于电磁理论和导弹反隐身技术，设计了几种不同的目标RCS 增强方案；利用基于多层快速多极子算法（MLFMM ）的FEKO 软件，计算、分析不同增强方案在低RCS 目标载体上的RCS 特性和增强效果，其结论为未来导弹反隐身技术和智能化导弹的发展提供参考。
关键词：隐身飞机；反隐身；雷达截面积；多层快速多极子算法中图分类号：TN02文献标识码：ADOI ：10.19452/j.issn1007-5453.2021.05.006目前，美、日等国家已开始批量装备第五代（美、俄称谓）隐身战斗机F -22、F -35，俄罗斯的第五代战斗机苏-57也已经服役，该类作战飞机的最大优势就是具有先进的隐身性能，不仅可以减小被发现的距离，还使全机的雷达散射特性大幅度减小，导致来袭导弹的脱靶率大大增大。
以F -22为例，如图1所示，取F -22的前向RCS 为0.01m 2，与前向0.1m 2的作战目标比较，在其他条件相同的情况下，前者的超视距空战效能比后者高出5倍左右。
因此，迫切需要破解以F -22为代表的第五代战斗机的隐身性能，快速提升对F -22等隐身飞机的防御、打击和威慑能力。
对于极低RCS 的隐身飞机而言，导弹如何能准确地实现搜索、跟踪、攻击低可探测性目标，增大敌方低RCS 目标的散射特性是未来导弹反隐身技术和智能化导弹的一个重要发展方向。
雷达散射截面积(RCS)的 FD TD 研究-
雷达散射截面积（RCS）的 FD TD 研究-一、绪论1.1 研究背景1.2 研究意义和目的1.3 国内外研究现状1.4 研究内容和组织结构二、雷达散射截面积的基本概念2.1 雷达散射截面积的定义2.2 雷达散射截面积的度量单位2.3 雷达散射特征的分类三、雷达散射截面积的理论分析3.1 经典散射理论3.2 广义散射矩理论3.3 整体散射理论四、雷达散射截面积的数值计算方法4.1 基于频域的数值计算方法4.2 基于时域的数值计算方法4.3 雷达散射截面积的模拟仿真五、雷达散射截面积研究的应用与发展5.1 RCS在隐身技术中的应用5.2 RCS在目标识别中的应用5.3 RCS在雷达信号处理中的应用5.4 RCS研究的未来发展方向六、结论与展望6.1 研究结论6.2 存在问题与展望6.3 研究工作总结一、绪论1.1 研究背景雷达散射截面积（RCS）是描述目标特性的重要参数之一，它直接影响到目标被雷达探测和识别的能力。
因此，在雷达技术及其应用领域，研究雷达散射截面积是非常重要的课题。
随着科学技术的不断发展，雷达技术已经得到了广泛应用，如军事防卫、天气预报、航空航天、交通运输等多个领域。
因此，研究雷达散射截面积的理论和数值计算方法，对于促进雷达技术的进一步发展和应用具有重要意义。
1.2 研究意义和目的研究雷达散射截面积的理论和数值计算方法，对于理解和掌握目标散射特性、设计隐身装置和提高雷达识别能力具有重要意义。
本文旨在深入研究雷达散射截面积的基本概念、理论分析方法、数值计算方法及其应用与发展。
通过本文的研究，提高雷达散射截面积研究领域的学术水平和技术水平，为隐身技术、目标识别、雷达信号处理等领域的发展提供新的思路和方法。
1.3 国内外研究现状在国际上，雷达散射截面积的研究已有一定的基础。
例如，美国空军科研实验室（AFRL）和美国航空航天局（NASA）等机构，对雷达散射截面积的研究和应用进行了很多探索。
在国内，雷达散射截面积的研究也已有一定的发展，但与国际上相比还有差距。
飞翼布局飞行器电磁散射特性计算研究
飞翼布局飞行器电磁散射特性计算研究刘战合;王菁;石金祥;王晓璐;姬金祖【摘要】飞翼布局是飞行器的重要形式,为研究飞翼布局的电磁散射特性,以美军典型飞翼飞行器B-2、、X-45C、X-47B、X-45A为基础,分别建立了四种不同外形布局特点的电磁分析模型A、B、C、D.基于物理光学法,数值模拟了不同威胁状态的RCS计算曲线,研究了各布局RCS曲线分布特点及其俯仰角、频率响应关系.计算结果表明,沿周向RCS分布与布局结构相关,俯仰角的较小变化对曲线分布形式和幅值影响不大;频率增加时RCS幅值减小,曲线向内收敛,震荡性增加;布局B隐身性能较好,头向30°角域RCS均值在15 GHz为-46.754 dBsm;由于结构区别,布局C、D、A隐身性能依次降低;总体来看,飞翼布局有较好的隐身性能.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)021【总页数】7页(P134-140)【关键词】飞翼;电磁散射;隐身;RCS;飞行器【作者】刘战合;王菁;石金祥;王晓璐;姬金祖【作者单位】郑州航空工业管理学院航空工程学院,郑州450046;郑州航空工业管理学院航空工程学院,郑州450046;郑州航空工业管理学院航空工程学院,郑州450046;郑州航空工业管理学院航空工程学院,郑州450046;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V218;TN011隐身技术是提高飞行器突防能力的重要技术手段[1-4]，飞行器隐身是电磁、红外、空气动力学等性能的有效折中和综合[4,5]。
当前隐身性能优秀的飞行器根据其布局分类会采用不同的隐身技术手段，区别于如美国F-22隐身战斗机的常规布局，飞翼布局具备更好的隐身性能[6,7]。
采用飞翼布局是无人攻击机、侦察机甚至是战略轰炸机的重要布局形式，如美军X-47B、X-45A等，尽管当前较多文献从隐身技术实现角度进行了研究[6-8]，但针对不同飞翼布局的电磁散射特性仍缺乏深入研究。
《飞机总体设计》电子教案2009最新版-南航-余雄庆-620页-单个PDF
方法与手段
• 统计数据 • 经验公式 • 工程估算公式 • 参数敏感分析 • 地毯图 • 总体分析软件 • 总体参数优化软件
输出
• 初步方案的三面图 • 可行性论证报告 • 详细技术要求与目标
初步设计
输入
• 概念设计结果 • 初始方案的外形CAD模型
目标
• 细化、优化概念设计方案 • 确信方案能达到设计要求，冻结总体外形。
飞机设计的三个阶段
• 概念设计 (Conceptual Design) 1% 人员
• 初步设计 (Preliminary Design) 9% 人员
• 详细设计（Detail Design)
90%人员
设计工作特点
• 科学性与创造性
– 构思与分析 – 右脑与左脑
• 非唯一性 • 逐步细化 • 反复迭代，多轮逼近 • 多学科综合与协调
关于性能指标
• 航程
– 航程对飞机重量的确定有很大影响 – 列出覆盖机场的距离，在此基础上确定航程。
参考教材
1.
L. R. Jenkinson, P. Simpkin, D. Rhodes, Civil Jet Aircraft Design, AIAA Inc, 1999
2.
D.P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, AIAA Education Series. 1992.
飞机设计的基本要求
• 飞机的类型和基本任务
– 类型
• 军用机：战斗机，轰炸机，……. • 民用飞机：客机，货机，公务机，……
– 基本任务
• 飞行任务剖面图
• 有效载荷
– 民用飞机：旅客数；行李重量 ；货物重量 – 军用飞机：空勤人员；武器弹药；装备
FEKO软件的RCS仿真应用
FEKO软件的RCS仿真应用一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，雷达散射截面（Radar Cross Section, RCS）仿真技术在军事、航空航天、民用等领域的应用日益广泛。
作为一种高效的电磁仿真软件，FEKO以其精确的计算结果和灵活的操作界面，成为众多工程师和研究人员的首选工具。
本文旨在介绍FEKO软件在RCS仿真中的应用，包括其基本原理、操作流程、案例分析以及优化策略等方面，以期帮助读者更好地理解和掌握FEKO 软件，为相关领域的研究和应用提供有力支持。
本文首先简要介绍了雷达散射截面的概念和重要性，阐述了FEKO 软件在RCS仿真中的基本原理和方法。
接着，详细介绍了FEKO软件的操作流程和基本功能，包括模型建立、材料设置、网格划分、求解设置等关键步骤。
通过案例分析，展示了FEKO软件在不同场景下的应用效果，包括简单目标、复杂目标以及实际工程应用中的RCS仿真。
探讨了提高FEKO软件仿真精度和效率的优化策略，包括选择合适的算法、调整模型细节、优化网格划分等。
通过阅读本文，读者可以对FEKO软件在RCS仿真中的应用有一个全面而深入的了解，为实际工作和研究提供有益的参考和指导。
本文也期望能够激发更多研究人员对FEKO软件的兴趣和热情，推动其在相关领域的应用和发展。
二、FEKO软件概述FEKO（Finite Element Method for Electromagnetic Analysis）是一款功能强大的电磁仿真软件，它基于有限元方法（FEM）和多层快速多极子方法（MLFMA）进行电磁场分析。
该软件广泛应用于雷达散射截面（RCS）仿真、天线设计、电磁兼容性分析、电磁干扰（EMI）和电磁辐射（EMR）预测等多个领域。
FEKO具有高度的灵活性和准确性，能够处理复杂的三维电磁问题。
其用户友好的界面和丰富的材料库、模型库使得工程师和研究人员能够轻松地建立和分析各种电磁场景。
FEKO支持多种求解器，包括频域、时域和混合域求解器，以满足不同应用的需求。
北航航概期末考试复习参考试题
航概期末考试复习参考试题1.第三代战斗机的标志性特点有哪些?第三代战斗机的性能有了明显的提升，具有更高的机动性能和超视距攻击能力，具有多用途、大航程、敏捷性、先进的综合航空电子和火控系统，更大的武器外挂能力，是名副其实的“空中优势”战斗机。
采用多种气动布局形式。
出现鸭式布局、无尾布局、三翼面布局、翼身融合、大边条翼、前缘机动襟翼、腹部进气等布局形式。
采用了更为先进的发动机，涡轮风扇发动机广泛应用于三代机，推重比（发动机推力/飞机重量）达到并超过1.0第三代战斗机开始采用大量的诸如主动控制、空中加油、复合材料、放宽静稳定、电传操纵等先进技术。
第三代战斗机的使用过载达到9左右，使用寿命一般在3000飞行小时上，机体除满足强度、刚度设计要求外，还考虑了安全寿命设计、破损安全或损伤容限设计。
为减轻结构重量，第三代战斗机的框、梁、壁板等主体结构多采用整体构件，钛合金、铝锂合金、复合材料等先进轻质材料的用量明显增加。
2.第四代战斗机的标示性特点有哪些？具备隐身能力。
采用了推重比大于10并带有“矢量喷管”的涡轮风扇发动机。
具有超机动、超声速巡航、中远程攻击能力。
四代机很好的兼顾了隐身性和机动性，在不开加力燃烧的情况下可以进行超声速巡航。
具有多目标攻击武器系统、综合式航电系统，主要机载武器为超视距攻击空空导弹。
大量采用比强度、比刚度更高的轻质材料，其中复合材料、钛合金、铝锂合金等高性能轻质材料的用量大幅度增加，传统铝合金和钢的用量显著减少，机体按耐久性/损伤容限设计。
3.什么是正常式气动布局？正常式气动布局有哪些优缺点？(1)正常式布局是指机翼在前、水平尾翼在机身后段的布局型式。
(2)正常式布局广泛采用，技术成熟，数据资源、知识储备和设计经验丰富，理论研究完善，生产技术也成熟稳定，同其他气动布局型式相比各项性能比较均衡。
正常式布局飞机机翼-尾翼的组合具有较好的纵向和横航向稳定性。
对于静稳定的正常式布局飞机而言，水平尾翼需产生负升力，全机升力减小，升阻比降低。
基于矩量法的机身截面电磁散射特性分析
基于矩量法的机身截面电磁散射特性分析姬金祖;王岩;黄沛霖;王英;鲁振毅【摘要】机身截面隐身设计是飞行器外形隐身设计的一个重要的方面.设计“凹曲面”、“凸曲面”和“平板曲面”三种典型的隐身飞机机身截面轮廓,采用矩量法(MoM)计算三种轮廓的雷达散射截面(RCS),并对表面电流密度分布进行研究.分析RCS随方位角的变化特性,比较各截面的隐身性能.分析结果表明:凹曲面和凸曲面机身可以有效降低侧向RCS,其中凸曲面的隐身效能更佳；平板曲面机身除正下方一个很窄的波峰外,侧向和下方RCS都很小,在对抗仰视雷达时具有很好的隐身性能.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2013(004)001【总页数】6页(P37-42)【关键词】矩量法;电磁散射;雷达散射截面;隐身技术【作者】姬金祖;王岩;黄沛霖;王英;鲁振毅【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191【正文语种】中文【中图分类】V2180 引言隐身技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用，成为一项不可或缺的军事技术。
以减小雷达散射截面(Radar Cross Section，简称RCS)为目的的飞行器雷达隐身技术主要包括外形隐身设计、涂敷吸波材料、生成等离子体等。
外形隐身设计具有效果好、适应波段宽、无需进行维护等优点，是隐身设计中普遍采用的重要手段[1-3]。
飞机的表面包含多个散射源。
机身通常有雷达舱、座舱、进气口、喷口等附加部件，这些附加部件都是飞机的头向、尾向强散射源[4-5]。
雷达波从飞机侧向照射时，机身本身也成为强散射源，传统圆柱形状的机身能够形成非常强烈的镜面反射。
隐身飞机的机身侧面一般设计为带有棱边的形式，以消除镜面反射。
国外飞行器隐身技术已经相当成熟。
洛克希德·马丁公司的F-22战斗机已经服役，该飞机在设计之初就已经充分考虑了把隐身性能作为重要指标。
洛克希德·马丁公司的联合打击战斗机F-35正在研制之中，将分为A、B、C三种型别，分别供美国空军、海军陆战队和海军使用。
FEKO在雷达散射截面计算中的应用
数字时代■贾云峰现代战争首先是电子高科技的对抗，而雷达探测与隐身技术又是其主要的对抗领域之一。
目标的雷达散射截面（ＲＣＳ）是评判目标电磁隐身特性的一个重要指标，快速精确的目标ＲＣＳ分析对于隐身设计人员具有重要的指导意义，尤其是飞机、导弹、舰船等的雷达目标特性分析引起了世界各国的高度重视。
根据问题的类型，ＲＣＳ有以下不同工况：１、单站 ＶＳ 双站：ＲＣＳ分为单站和双站两种类型，所谓单站ＲＣＳ即为发射机与接收机为同一部雷达，双站ＲＣＳ则为一发一收，分别用不同的雷达。
２、极化：其含义为入射电磁波的电场方向与扫描面的夹角。
根据扫描面的不同，通常分为水平极化和垂直极化，此处垂直和水平的含义都是相对于扫描面而言。
３、电小和电大：以入射电磁波波长计算的模型尺度称为电尺寸。
当模型的电尺寸较小时，通常属于电小问题，反之属于电大问题。
飞机、导弹、舰船等军用目标，它们的电尺寸往往非常巨大，因此分析其电磁散射特性对一般软件是一个巨大的挑战。
为了计算ＲＣＳ，发展了一系列的计算方法，通常可分为：解析方法：典型的如ＭＩＥ级数方法；积分方程方法：矩量法（ＭｏＭ）及其快速算法（ＦＭＭ，ＭＬＦＭＭ等）；微分方程方法：有限元（ＦＥＭ）、时域有限差分（ＦＤＴＤ）；高频方法：物理光学（ＰＯ）、几何光学（ＧＯ）、几何绕射理论（ＵＴＤ）等。
解析方法只能处理极少数规则问题；传统的积分方程方法和微分方程方法可处理电小和中等电尺寸的问题，其中对于ＲＣＳ问题，ＭＯＭ及其快速算法精度高、未知量少，成为这一类方法的首选；高频方法适用于电尺寸巨大的问题，以有限的计算资源换取对工程设计有指导意义的结果。
各类方法各有利弊，适用对象不同，需要加以灵活运用、组合运用。
ＦＥＫＯ简介ＦＥＫＯ是针对天线与布局、ＲＣＳ分析而开发的专业电磁场分析软件，从严格的电磁场积分方程出发，以经典的矩量法（ＭＯＭ：Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍｏｍｅｎｔ）为基础，采用了多层快速多级子（ＭＬＦＭＭ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌｅｖｅｌ Ｆａｓｔ Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ Ｍｅｔｈｏｄ）算法在保持精度的前提下大大提高了计算效率，并将矩量法与经典的高频分析方法（物理光学ＰＯ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ，一致性绕射理论ＵＴＤ：Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）完美结合，从而非常适合于分析开域辐射、雷达散射截面（ＲＣＳ）领域的各类电磁场问题。
翼尖尖点散射特性分析
翼尖尖点散射特性分析徐顶国;艾俊强;雷武涛;王立波【摘要】为解决机翼翼尖等弱散射源所带来的雷达散射截面(RCS)贡献问题,针对典型机翼设计了几种不同的机翼翼尖方案,建立了典型翼尖数值模型.利用基于多层快速多极子算法(MLFMA)的FEKO软件,计算、分析不同方案翼尖外形在不同频段、不同方位角下的RCS量级,并优选出对机翼RCS贡献最低的翼尖外形方案.计算结果表明,针对典型机翼,从翼尖到翼根方向上15％处顺气流直切的翼尖外形方案,其翼尖尖点所带来的RCS贡献最小.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2018(058)007【总页数】6页(P805-810)【关键词】隐身作战飞机;机翼翼尖;雷达散射截面;多层快速多极子算法【作者】徐顶国;艾俊强;雷武涛;王立波【作者单位】中航工业第一飞机设计研究院,西安710089;中航工业第一飞机设计研究院,西安710089;中航工业第一飞机设计研究院,西安710089;中航工业第一飞机设计研究院,西安710089【正文语种】中文【中图分类】TN021 引言随着探测技术和雷达制导武器的迅猛发展，未来作战飞机越来越重视隐身技术的应用。
现代作战飞行器上采用隐身技术已经成为不可逆转的趋势，并已成为作战飞机的基本要求。
在雷达隐身方面，采用外形隐身技术控制三大强散射源(雷达天线舱散射、进气道腔体及发动机压气机散射、座舱散射)、采用雷达吸波材料等技术措施降低雷达截面(Radar Cross Section,RCS)是实现隐身的主要技术途径。
但在解决以上问题后，对于极低RCS隐身飞行器而言，并未解决隐身问题的全部。
当强散射源解决后，次散射源又变成了新强散射源，如飞行器机头的尖顶绕射、外露天线、机翼翼尖等尖点绕射。
如果不加以控制，一组翼尖散射就足以破坏飞行器的隐身性能，何况飞行器存在成百上千的缝隙和台阶等弱散射源。
据统计，飞机表面的弱散射源，其前向RCS可以达到1 m2，导致不能实现极低RCS隐身飞行器的隐身目标。
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2020年4月14日星期二
隐身技术
19
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
F-22
F-35
隐身与飞机性能、可 负担性等取得折衷
捕食鸟 X-45A ……
隐身技术
X-47A Dark star
21
SR-71飞机
2020年4月14日星期二
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±60°RCS 1m2以上
隐身技术
22
SR-71飞机
2020年4月14日星期二
隐身技术
23
F117 ——洛克希德
2020年4月14日星期二
隐身技术
24
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；
12
E-2C鹰眼
2020年4月14日星期二
隐身技术
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鹰眼的雷达图
2020年4月14日星期二
隐身技术
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电子干扰--也是广义上的一种隐身
2020年4月14日星期二
隐身技术
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电子干扰机：ALQ99E
2020年4月14日星期二
隐身技术
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隐身飞机
隐身飞机的产生和 发展是国际政治格局 的变化、飞机作战环 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。
飞行器隐身技术
--雷达散射截面控制
航空科学与工程学院
飞行器隐身技术
❖关于隐身概念 ❖关于雷达探测的几个基本概念 ❖关于雷达散射截面的定义和基本概念 ❖隐身飞机和隐身技术综述 ❖飞机的散射源和散射机理 ❖雷达散射截面的减缩策略 ❖隐身关键技术 ❖反隐身关键技术概述
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隐身技术
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隐身技术
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B2全尺寸模型外场RCS测试
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隐身技术
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B-2飞机专用恒温机库
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隐身技术
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F-22飞机——洛克希德马丁
2020年4月14日星期二
隐身技术
29
F-22飞机——洛克希德马丁
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”；
三代飞机)→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。
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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4月14日星期二
2020年4月14日星期二
隐身技术
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国外隐身航空器的发展与现状
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。
●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；
2020年4月14日星期二
隐身技术
武器装载性能
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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。
2020年4月14日星期二
隐身技术
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雷达截面控制
低可探测技术
2020年4月14日星期二
隐身技术
8
雷达站
2020年4月14日星期二
20年4月14日星期二
隐身技术
10
预警机：E-3C
2020年4月14日星期二
隐身技术
11
预警机：E-3C
2020年4月14日星期二
隐身技术
隐身技术的广义范畴
❖光隐身 ❖热隐身 ❖声隐身 ❖电隐身
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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
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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
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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)；
3—5微米的喷流热辐射抑制 8--12微米的分形技术
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夜间拍摄的红外图象
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噪声控制
❖直升机的噪声控制问题 ❖低空低速无人机的噪声控制问题 ❖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
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隐身飞机的发展
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。
● 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。
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B2
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