飞机雷达截面积

飞机雷达截面积

美国F-22隐身战斗机进驻日本冲绳，隐身轰炸机B-2也可驻扎关岛。对隐身飞机作战问题的热烈讨论，带热了一个词---飞机雷达截面积。

雷达截面积是一个人为的参数，牵涉因素很多，而且因为它关系到飞机作战效能，因此所有国家都不会公开自己飞机的精确数值，或发表一些模糊的误导宣传值，所以人们从报刊或正式文献上看到的数据差别很大。本文将粗略地谈一谈有关这个参数的问题。

雷达截面积（RCS）是什么参数？

隐身飞机要尽量减少其向外辐射并能为外界感知的特征信息，所以隐身技术应包括雷达隐身、光学隐身（可见光、激光和红外线等）和声学隐身等方面。最被重视的是雷达隐身，因为雷达是目前远距离发现飞机的主要设备。雷达对不同飞机的发现距离不同，除雷达本身及环境因素外，与飞机关系很大。而飞机外形十分复杂，大小不一。为便于对比，所以建立了一个人为的参数，称为“雷达截面积”（Radar Cross Section简称RCS），也可称为雷达切面。本来测量或计算出的飞机对雷达波的反射强弱是用电磁学单位，即分贝平方米（dbsm）表示，有时只用分贝（db）表示。为了让人更好理解，很多资料改用平方米表示。有人通俗解释为，它表示飞机对雷达波的反射能力相当于多少平方米面积的垂直金属平板。这个解释是否精确存在争议。至于分贝平方米与平方米的关系，有一个通用的数学公式：分贝平方米＝10×log平方米。

外界雷达可以从飞机四面八方照射，方位有360°，俯仰照射也是360°。不同角度照射时，飞机的RCS都不同。如果每1°测量一次，飞机的RCS就应该有360×360即129600个数值。但到目前为止，似乎还没有人进行过这样精密的测试或计算，一般只有平面的（俯仰照射角可限制在0～30°之内）数值。不同俯仰角照射数据更少，往往只限于飞机正上方或正下方。

平面的RCS值一

般又分前方（或称迎

头）、侧方和后方（或

称后向）三大类。而前

方的RCS可以是真正

0°的数值或前方

±30°、±45°的平均

值。同一架飞机这三种

算法所得结果差别很

大。一般资料往往不给

出是什么计算条件下的

数值，但多指后两种。

侧方和后方RCS值也是同样情况。有些资料出于宣传目的，只用某一方向1°的RCS值。从本文后面给出的实测数据就可以看出其中奥妙。

飞机RCS与雷达波长有一定关系。同一架飞机，对于波长较长的雷达，其RCS值就会稍大一些，但两者并不一定是线性关系。例如某型飞机对X波段雷达（波长 3.2厘米）水平极化，前方±45°平均RCS是0.4平方米，而对L波段雷达（波长23厘米）,RCS增大到0.8平方米。

更为复杂的是，在试验室内或室外，一部雷达对同一种飞机测量RCS值时重复性差，这表明RCS是一个随机变数，需要测量很多次再用统计方式表达。当然，实际上测量次数也不可能太多，否则科研费承受不了。所以飞机的RCS值并非一个十分精确的参数，变化幅度有可能达到0.5甚至1平方米。而对于计算机模拟作战来说，有双方飞机的较全面的RCS 数值是很必要的。

与RCS有关的主要因素

飞机的RCS值是由飞机上许多散射中心或称局部散射源决定的。这些散射源分布在飞机机体的各部分，是一个三维的分布。如要减少RCS，必须将各散射源弄清楚，先着手改进最强的反射源。飞机主要散射源有五种。

镜面反射——如机身侧面、外挂架、垂直尾翼等产生的反射；

边缘散射——飞机表面不连续处引起的散射，如机身机翼及尾翼的连接处以及翼面前后缘等；

尖顶散射——如机头前端、空速管、副油箱前端等处引起的散射；

凹腔体散射——主要为座舱、进气道、尾喷管等处产生的很强的散射；

蠕动波散射——入射波经过物体后部又传播到前面来形成的散射，各种外挂物可能对一定波长的雷达产生这种散射。

此外还有飞机表面各种

不连续处，例如飞机上各检

查口盖边缘。即使其表面对

气流来说是光滑过渡，但由

于介质不同，导电性能不同

或有缝隙，都会产生散射。

当然飞机的几何尺寸大

小是一个基本的决定因素，

尺寸越大RCS也越大。如果

飞机外露的物体尺寸与雷达

波波长相近或者是雷达波长

的倍数，都可能会形成一个

强散射源。所以隐身飞机外

面一般都没有什么外露物体，更没有现役飞机那些猫耳朵式的小进气口。

根据测试，现代新式战斗机各散射源对前方RCS的“贡献”比例约为：各种平面10％～20%；进气道15％～25%；翼面前缘35％～45%；座舱10％～25％。当然，这种影响大小与各部分的位置、尺寸、设计考虑以及是否采用隐身技术有关。一般来说，翼面前缘、进气口（含进气道）和座舱是需要特别关注的部位。

RCS的测试及表达方法

飞机RCS的测定可以用直接测量方法，也可以用理论计算方法。前者还可分为两种：直接用飞机进行室外测量和电磁波暗室测量。关键在于是否有合适的测试设备和手段。

当然，也可用几何外形相似的模型来进行测试，但最好是和飞机一样大小的1:1比例模型，否则要考虑“比例效应”。例如拟测试10厘米波长雷达的飞机 RCS，模型只有原飞机一半大小，则测试要用5厘米波长雷达。所以当模型太小时，例如1：10，如模拟3厘米波长雷达，试验时要用0.3厘米波长雷达。这种雷达不好找，就不好进行测试。当然，实在没有合适的雷达，将测试结果作理论修正也是可以的。

与此同时，模型表面反射雷达波的特性要与飞机相同或很相近。所以木制模型外表要贴金属片。另外测试所用模型可分用和不用雷达吸波涂料两种，这就可以知道用或不用涂料的效果。如果要模拟的飞机除使用吸波材料外还用雷达吸波结构（RAS），则模型的制造就更复杂了。例如B-2飞机的机翼前缘除表面有吸波材料外，内部为吸波锯齿形结构。一般遇到这情况只好不模拟雷达吸波结构的作用，所得数值还要进行这方面的人工修正。