飞机的隐身与探测技术研究

飞机的隐身与探测技术研究
发表时间：2019-09-19T14:20:19.087Z 来源：《中国西部科技》2019年第12期作者：张震王岩姜汇洋
[导读] 隐身飞机在夺取制空权中扮演重要作用，可通过反雷达、反红外、反可见光、电磁控制和反声波等技术实现隐身。

隐身飞机训练时需要通过龙勃透镜现身,对隐身飞机的探测方法通常有频域探测、空域探测、无源探测和量子探测。

张震王岩姜汇洋
海军驻沈阳地区航空军事代表室
摘要：隐身飞机在夺取制空权中扮演重要作用，可通过反雷达、反红外、反可见光、电磁控制和反声波等技术实现隐身。

隐身飞机训练时需要通过龙勃透镜现身,对隐身飞机的探测方法通常有频域探测、空域探测、无源探测和量子探测。

关键词：隐身飞机；雷达隐身；龙勃透镜；探测
引言：隐身飞机是现代科学技术发展的产物，可在空战中获得巨大优势，本文主要研究飞机的隐身和探测技术。

一、隐身飞机
隐身飞机是一种利用各种技术减弱飞机雷达反射、红外辐射等特征信息，不容易让敌方探测系统发现的飞机。

它具有降低飞机目标的特性，可以使飞机的突防能力和攻击能力很好的提高。

二、隐身技术
1.雷达隐身技术
战斗机使用火控雷达发射雷达波。

在雷达波遇到飞行目标时，通过对反射回来的部分雷达波的时间和方位进行计算，可得出目标的位置。

因此可见，飞机除了在超低空飞行可不被雷达探测到以外，还可以采用隐身技术是雷达反射降低到无法识别的程度。

评定和衡量飞机的隐身性能通常采用雷达散射截面积值。

2.雷达隐身技术措施
2.1飞机外形设计
隐身飞机通过对外形设计进行改变，可以使雷达探测波在触碰到隐身飞机外层时，反射的回波方向偏离。

例如F-22在同一个方向上尽可能地把所有的主要边缘都排列在一起，这就可以形成发射源入射信号的方向与反射信号方向有了一定偏差。

除此之外，还可采用翼身融合体设计，机身表面设计均匀光滑，各边缘之间也是均匀过渡，这就可以避免表面电流间断，从而飞机信号特征也就不会增强。

例如，歼-20飞机的结构比较特殊，这就使得前置鸭翼对隐身产生很小的影响，机身表面、发动机喷管与机身连接处的边缘均是锯齿形状，可以使反射的回波不能回到原来的方向，是该飞机的隐身效果非常好。

2.2飞机表面雷达吸波处理
使用雷达吸波涂料均匀的覆盖在机体的金属部件上。

雷达吸波结构主要是减少来自边缘的散射。

2.3机载武器采用内置方式
为减少飞机RCS受到影响，使用内置武器舱来消除外挂武器。

2.4座舱盖玻璃加金属镀膜
做藏干与飞机外形光滑的融合，以最大程度的减少雷达反射波。

此外，为阻止雷达波座舱内，座舱盖涂了金属涂层，同时还权衡处理了隐身、防雷击、应急抛盖等结构方面的要求。

2.5固定进气口的S形进气道管道
F-22把发动机进口隐藏在S形进气道管道，无法迎面通过飞机外部看到发动机风扇叶片。

另外，采用无活动部件的固定外压缩斜板进气道且进气口边缘与机翼前缘平行，这些设计特点大大降低了由发动机和进气道引起的RCS。

2.6采用内嵌式或保形天线孔径
大量的内嵌式和保形天线构成了天线阻，通过权衡天线的性能与隐身的要求，得出这些天线于低处可观测的目标相符，同时还很好的维持了增益性能。

此外，在机头和机身两侧保形处安装大气数据系统探头。

3.红外隐身
3.1 为与红外传感导弹的跟踪脱离，隐身飞机发动机喷口设计为狭长形，使喷出的热气流与高空中的冷空气的融合速度加快，使飞机的温度快速降低。

3.2将添加剂加入到燃料中，使排除气体红外线辐射的波长、频率发生改变，让敌方不易探测到红外信号。

3.3巡航时不打开加力超声速，不仅可以使发动机工作温度降低，还可以减弱红外信号。

3.4使用红外吸收涂层，可以有效的减弱由超声速巡航气动加热而引起的红外信号。

3.5为使红外辐射降低，可遮挡住尾翼对喷口，如F-22的平尾和垂尾从侧面尾喷口被遮挡祝
4.光学隐身
使用先进的材料和迷彩的效果对飞机进行涂装，降低可见光特性。

利用这种光学隐身技术的涂料，把飞机喷涂成迷彩状，降低飞机的颜色与背景的对比度，从而使飞机的轮廓与背景融为一体，达到很好的隐身效果。

5.电磁隐身
飞机装备的无线电设备会发出很强的电磁波，这就很容易被敌方截获，从而暴露目标。

隐身飞机飞行时所使用的设备都是无线电静默状态，可以有效地减少电磁辐射，降低敌方的探测概率，可以实现一定程度上的隐身。

6.声音隐身
飞机在飞行过程中会发出很明显的声音，这就很容易暴露位置，隐身飞机采用了多种消声技术，减弱了飞机飞行时的声音强度。

如采用超低噪音发动机、使用吸声涂层等。

三、主动现身
由于隐身飞机雷达截面积特别小，所以地面空管雷达无法发现它。

在和平时期的转场和飞行训练中，隐身飞机要加大自身雷达截面
积，通常会选择安装龙勃透镜，这样就给地面空管调度管理和编队协同带来方便，避免空中相撞事故发生。

龙勃透镜的部分表面覆盖一层金属反射层后，当雷达波通过该装置时，可以球心对称的方式折射电磁波，同时在空中放大电磁波，采用这个原理制造的天线，能以较小的功率达到较大的效果。

龙勃透镜的另一个用处就是隐藏真机位置，暴露假位置迷惑敌方。

如歼-20在某航展进行飞行表演时，通过使用龙勃透镜，一是为了让空管发现，方便根据方位清空空域。

二是为了掩盖自身真实的隐身能力，阻止核心
数据RCS数值和特性的泄露。

四、隐身飞机探测
1.频域探测
超视距雷达探测在工作中具有波段较长的特点，雷达波吸收材料在它面前没有任何功效。

这种雷达探测首先是经过电离层反射，然后再照射到飞机上，而飞机通常都是对地面雷达采取的隐形措施，所以对上方的雷达波隐形效果不是很好。

长波低频雷达探测可以对抗隐形技术中的吸波材料。

从理论上进行分析得出，在雷达信号波长接近于飞机任意一个部分尺寸时，由于飞机直接反射的电磁波和周围绕射的电磁波会产生谐振现象，这就会有很强的回波信号形成，因而特别容易被监测到。

2.空域探测
减少鼻锥方向450范围内的雷达截面积是隐身飞机隐身的关键，对飞机上顶部隐身措施的采用不是很多。

因此，在空中平台或卫星上安装探测雷达，通过俯视进行探测，可以有效地提高探测概率。

一般预警机和具有下视能力的飞机都具有探测隐身目标的能力。

预警飞机为增加探测范围，安装了下视觉雷达。

例如，外国的某架预警机的探测范围等同于30多部地面雷达的探测范围，所以这给隐形飞机带来很大的威胁。

多雷达组网探测。

这种探测方法是多部雷达联合起来共同对隐身飞机所在区域进行反复探测，从而增加探测概率。

3.无源探测
无源反隐形雷达系统仅吸收电磁波而不发射电磁波，依靠被动接受由隐身飞机反射的其它辐射源发出的电磁波信号或自身发出的电磁波信号，如无线电广播电台或电视台发射的信号，来对其进行探测、定位、跟踪和识别。

它可以跟踪所有类型的飞机，且隐身飞机飞行员根本不知他们的行迹已经暴露。

4.量子探测
量子是量子雷达收发信号的仅有的载体，利用量子的缠绕增高灵敏度，可以在背景噪音中把微小信号识别出来。

连接微波与光波的双枪转换器是量子雷达的核心，所以微波与光波的耦合可以利用纳米振荡器来完成，这样在信号传输过程中会产生微波与光波的纠缠，将飞行器返回信号从微波转换为光波。

结束语：
在飞机设计时要对飞机隐身性能进行充分的论证，隐身飞机探测是一项利用多种方法、手段的一个系统工程，要想让飞机的隐身技术和探测技术能够在激烈的竞争中不断的发展，还需要相关技术人员不断的探索研发。

参考文献：
[1]黄坤，张剑，雷静，吴定刚，董晓明.隐身飞机目标探测方法研究[J].舰船电子工程,2010,第5期
[2]魏钢.F-22猛禽战斗机[M].北京:航空工业出版社,2008.8:19.
[3]张晓天.隐身飞机技术全解密[J].军事探秘,2013.8:12-15.
[4] 张扬，艾俊强，王健，张维仁.隐身飞机机身侧棱电磁散射特点分析[J].航空工程进展,2017,第8卷,第1期。