隐形技术的原理

YF-12
A-12
发展阶段（70年代至90年代）
• 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-117A“夜鹰”于1975年问 世。美空军1981年开始发展 第二代隐形飞机—B-2隐形轰 炸机。 • 此外，F-16C、F/A-18C/D、 B-1B等也采用了部分隐形技 术，隐形技术还被推广到各 种导弹、直升机、无人机、 水面舰艇当中。
F-22 “猛禽”战斗机
隐形原理
• 雷达发射的电磁波像水纹一样遇
到障碍物会被反射，反射回来的 电磁波会在接收仪器上显示为一 个光点，成为雷达反射截面，战 场上可以根据雷达反射截面的大 小来发现并推测目标大小。要缩
小雷达反射截面，就要设计多棱 折面的外形。如第一代隐形飞机 F117，它有一个奇怪的外形—多 棱折面。当雷达波到达折面后， 会向其他方向反射。利用这面的 设计，实现对雷达波的反射，达 到隐形的目的。但是对于飞机来 说，平面的设计会使飞机的阻力 增大，升力减少，机动性变差。
隐形技术的原理
隐形技术的发展
隐形技术的发展
探索阶段
发展阶段
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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。 • 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、D21等具有一定隐形能力的飞 机。但由于缺少提高生存能 力的系统方法，更缺少支撑 隐形的先进技术，所以还没 有出现真正的隐性武器系统。
F117
雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固 有辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征 信息的一种无线电技术。
R
收发转换开关 发射机 反射的电磁波 发射的电磁波 天线 环境噪声＋电磁干扰 信号处理机 接收机 系统噪声 发射的电磁波 反射的电磁波 目标
数据处理机
• 5、隐形战斗机发射导弹时不隐形。或者打开雷达时
不隐形。
• 6、隐形战斗机一般需要预警机伴航，依赖预警机传
输的数据实现静默、突然袭击。
美国战机
• F-22隐形战斗机 隐形战斗机 • F-22是美国洛克希德-马丁公司和波音公司联合研制的21世纪隐 形战斗机。它的特殊设计同时兼顾了机动性和隐身性能，机载设 备信息处理能力强大，并具有独一无二的超音速巡航能力.。 1985年9月美国空军就新世纪战斗机计划展开招标，洛克希德/ 波音/通用动力联合小组的YF-22方案和诺斯罗普/麦道的YF-23 方案得标。1990年9月，YF-22开始试飞。1991年4月23日，美 国空军宣布YF-22战胜YF-23，成为新世纪战斗机的蓝本。1997 年2月，F-22第一架原型机首飞。 • F-35隐形战斗机 • F-35是美国最新研制的单座单发战斗机，由洛克希德公司研制 生产，1999年首飞，如果能够被美国军方选中，该机将经过约 10年的研制和发展计划，以便成为美国空军、海军陆战队、海军 和英国皇家海军各自所需的战斗机。该机长13.72米，翼展11米， 空重10000—11000公斤，载油量6800—7200公斤，最大载弹 量6000—7700公斤，最大起飞重量22500—23000公斤，作战 半径1100公里，动力装置是普拉特· 惠特尼公司的F135-PW-100 (A型）、F135-PW-400(C型）、F135-PW-600(B型）涡喷发动 机。该机有空军型、海军型、陆战队型，其中F-35B战斗机是世 界上第一架超音速垂直起降战斗机。
日本战机
• 日本ATD-X隐形战斗机实际上是F-22的翻版，整个外 形几乎一模一样，配备两台具有矢量推力的发动机， 虽然看不到武器，但所有武器似乎也是内置的。 • 2007年2月，美国最先进的F-22第一次海外部署日本 冲绳，就与日本战斗机F-15进行了第一次联合演习， 给日本方面“亲身体验”留下了绝佳机遇。日本拥有 了研制隐形战机的良好技术基础。 • 法国在雷恩附近建立了世界最大的雷达反射截面室内 测试场，可以测试任何战机的雷达反射截面，以了解 其遭到雷达探测后的信号大小。2005年9月到11月之 间，日本隐形战斗机模型就秘密运到法国，进行了一 系列隐形效果的测试，包括整个雷达反射截面、机体 吸波性能和发动机红外辐射等。
中国战机
• 目前代表中国最先进的是歼20，又称黑丝带。歼-20 是成都飞机制造厂研制的中国第五代隐身重型歼击机， 采用两台国产涡扇10B发动机、DSI两侧进气道、全 动垂尾，鸭式布局。该机于2010年10月14日完成组装， 2010年11月4日进行首次滑跑试验。2011年1月11日12 时50分，歼-20在成都实现首飞，历时18分钟。2011 年4月17日下午4点25分，歼-20在四川成都某机场完 成第2次试飞，时间持续90分钟。 • 2012年10月31日上午10时32分，由中航工业沈飞研 制的编号为31001的AMF五代战机(歼-31)成功首飞。 中国成为世界上继美国之后第二个同时试飞两种五代 机原型机的国家。歼-31是一款双发轻型战斗机，采用 两侧蚌式进气方式，便于短距起降与空中机动；前起 落架是双轮，有利于着陆和起飞过程中的机身支撑； 后起落架采用跪式结构，对着陆撞击有很强的缓冲能 力。美国航空周刊据此猜测，这款新型战斗机可能将 搭载于中国航空母舰上。
•
轰炸机的雷达吸波材料可通过阻止反射无线电波来 干扰雷达系统。雷达吸波材料多种多样，其中包括非
共振磁性雷达吸波材料和共振雷达吸波材料。由非共 振磁性雷达吸波材料制造的涂料含铁酸盐粒子，可将 轰炸机表面“吸收”的雷达波作为热量散发掉。这种 材料可降低雷达的“可见度”，并可在一个宽广的雷 达波频率范围内使用。 共振雷达吸波材料则只在 一个很窄的频率范围内有效，不过只要雷达波频率在 该材料的设计范围内，它的效率就非常高。经计算， 这种材料的厚度与雷达波的波长一致时，就能像被 “调谐”了一样可吸收特定频率范围的信号。 就 像海绵只能保存一定量的水一样，隐形材料理论上也 只能储存和散发有限的雷达波能量。然而在实验室条 件下，工程师们以大大超过实际生活中会遭遇的雷达 波能量检测隐形材料，以确保隐形材料在实际使用过 程中的有效性。 隐形战斗机是指雷达一般探测不 到得战斗机。其原理是指战斗机机身通过结构或者涂 料的技术使得雷达波出现漫反射和通过特殊涂料时被 吸收，反射面积在雷达天线检测下只有零点几个平方 米。
B-2隐形轰炸机
应用阶段（90年代以后）
• 第二代隐形飞机研制成功， 第一、第二代隐形飞机多次 参加军事行动，取得显著战 果。开始研制第三代隐形飞 机。 • 美空军于1993年12月开始部 署B-12隐形轰炸机，这是集 低可观测性、高空气动力效 率和大载荷于一身的第二代 隐形飞行机。 • 美空军于80年代开始设计F22 “猛禽”战斗机，1993年 开始研制”联合攻击战斗机 “，它们都属于第三代隐形 飞机。
终端设备
吸波原理
入射波
反射波
折射波
要想对电磁波进行有效的吸收：
(1) 使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电 磁波的直接反射。 (2) 电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电 磁波进行有效的吸收和衰减。
• 第二代隐形飞机，比如B2，就不采用这种方式，整个 机体是由曲面组成的，为了减少雷达波的反射，B2上 面涂了一种能够产生等离子体的涂料，在飞行中，该 涂料把周围的空气电离，形成一层带电薄膜蒙在飞机 的周围。使射来的雷达波或者被散射或者被吸收。但 由于此涂料是靠他的辐射来产生电离，因而对人体有 害，一般用在无人机上。这是一种利用或是人为地制 造等离子体的隐形技术。有人驾驶的B2上的人造等离 子体是用高压，高温产生的。它的机翼前缘加有高电 压，尾喷流里面加有负离子，因而它的机翼前缘到机 翼后缘之间能产生几十万伏甚至上千万伏的电位差， 使它的机翼的表面气流电离，产生等离子体。此时飞 机已经不是在空气里飞行，而是在等离子体里飞行。
隐形战机优缺点
• 优点： 隐形战斗机具有难发现、跑得快、看得 远、打得远、机动佳。就是：隐形、超音速巡 航、超视距雷达、中远程导弹、机动性好等优 点。
• 缺点：
1、 隐形战斗机造价高数量少——属于高价值目标，
一旦被击落，对于整个空军的军心，将产生震撼和动 摇
• 2、隐形战斗机飞得不够高——巡航高度一般在1.7万
俄罗斯战机
• 俄罗斯第五代战机T-50引为单座双发重型战机，具备 隐身性能好、起降距离短、超机动性能、超音速巡航 等特点。根据俄媒体透露的技术指标，T-50最大起飞 重量34吨，在以27吨重量起飞时，最高速度能达到每 小时1900千米。其超音速巡航速度可达每小时1450 千米，作战半径1100千米，战斗负荷可达6吨，内置3 个武器舱，能实现飞行性能和隐身性能的良好结合。
米左右。不是高空战机。它是高速、高机动的，但不 是“高空高速高机动”的。
• 3、隐形战斗机载弹少——仅仅载有机载6枚导弹。4 枚中距2枚短程格斗弹。 • 4、隐形战斗机背部不隐形、对于长波雷达等雷达不
隐形——这样，可以被地面大型长波雷达阵发现，也 可以被“高空预警机”（巡航于2万米以上的预警机） 发现。