飞行器隐身技术的研究与应用

隐身技术的发展及应用

摘要：介绍隐身技术带来了军事装备的变革，并探讨有源和无源隐身原理，并重点介绍了无源隐身中利用理想对消特性、频率差将破坏相干性、相位差的影响、幅度差的影响，以规避雷达对目标的检测。

接着分析了隐身技术的现状及其原理，分别从可见光隐身技术、声波隐身技术、雷达隐身技术、激光隐身技术及红外辐射隐身技术方面介绍了当前所采用隐身技术的原理、方法及其应用。通过采用可见光、红外及激光隐身兼容技术，更好的达到隐身的效果，即可得隐身兼容技术才是隐身技术的发展方向。

隐身技术迅猛发展，新的隐身方法和技术应运而生。仿生技术、等离子体隐身技术、“微波传播指示”技术及智能隐身技术丰富和扩展了隐身技术的领域。在新的隐身方法中，重点介绍了等离子体隐身技术这一典型事例，通过介绍其原理、方法，以及在军事装备上的应用，以便我们把握这一隐身技术的发展方向。

隐身材料的开发和利用一直是隐身技术发展的重要内容，是飞机等隐身兵器实现隐身的基石，接下来介绍了正在研制开发的新型隐身材料：宽频带吸波剂、高分子隐身材料、纳米隐身材料、手征材料、结构吸波材料及智能隐身材料。新的隐形材料的研制，必将推动隐身技术迈向新的台阶。

隐身技术与反隐身技术的发展，是相互制约、相互促进的，无论哪一方有新的突破，都将引起另一方的重大变革。最后，我们探讨了当今反隐身技术的发展，以及探讨反隐身技术的方法：采用长波低频雷达探测技术、采用激光雷达探测技术、采用光电探测技术、采用数据融合技术、采用自动化和智能化技术。希望隐身技术和反隐身技术，这对矛和盾，能够加快我国的武器装备现代化的进程。

关键词：有效散射截面积（RCS）无源及无源隐身技术 等离子体技术 1 前言

在1991年海湾战争中,美空军F-117A隐身攻击机,共出动1296架次,但未损失一架。它出动的架次只占联军出动总架次的2%，但它所击中的战略目标却占全部被联军击中的战略目标的40%。造成这一非凡战绩的原因，除伊拉克防空系统的部署及运作上的不利以外，主要应归功于F-117A的隐身能力。

隐身技术现状及发展趋势

摘要：介绍了隐身技术的重要性以及各种各样的隐身技术的原理及方法，对未来隐身技术的发展做了一些较为深入的探讨和详细大胆的预测，并就隐身技术做出一些总结。

一、隐身技术的概述

自1989年美国入侵巴拿马时首次使用F2117隐身战斗机后,隐身技术日益引起世界各国军界的高度重视。在海湾战争中，各种隐身兵器的精彩表演,尤其是F2117又一次的不凡战绩，令世界各强国对隐身技术刮目相看。海湾战争后，美、俄等军事强国都加强了对隐身技术的研究，隐身技术因此也获得了长足的发展,被广泛应用于各种武器装备，如隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身导弹等。

随着现代科学技术的不断发展，针对飞行器、舰船等作战装备的探测技术日益完善。现在，各个军事强国在本土都有强大的雷达网，空中有预警机，在太空还有战略预警系统。这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机，舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。所以，武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性的装备，既拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动的一方，加大了攻击的突然性。在讲究快速反应的现代战场，隐身技术已经成为决定战争胜负的关键因素。

隐身技术按照战斗平台分，可以分为飞行器隐身，舰船隐身，导弹隐身。

按照隐身的方式手段主要为雷达隐身，并辅之以红外、光学和声波隐身，其中雷达隐身是现代隐身技术的重中之重。红外隐身在导弹突防中应用较为广泛。而随着反潜技术的发展，潜艇的声波隐身则是至关重要的一环。

二、雷达隐身技术的关键

若用一句话概括雷达隐身技术，就是采取各种手段减小装备的雷达散射截面（Radar Cross Section，一下简称RCS）。所谓目标的雷达散射截面RCS，就是定量表征目标散射强弱的物理量。目标的雷达散射截面RCS，越小，雷达接收能量越小，因而使敌方侦察雷达难于对己方目标作出正确的判断，从而达到隐形目的。

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•ELECTRONICS WORLD・技术交流无人机问世至今已被广泛应用于军事，近年来随着防空力量需求的不断增加，东西方军事强国对现代无人机的研究与应用日趋深入。而无人机的隐身性能直接影响其生存能力及军事任务完成与否，因此无人机隐身技术备受关注。本文综述分析了现代无人机雷达隐身技术原理及其发展现状，并进一步探讨了无人机雷达隐身技术的发展趋势。1 引言科技进步带来了现代通讯技术和雷达探测技术的突飞猛进，战争中敌对双方目标搜索、识别、跟踪、攻击的能力显著提高，攻防速度明显提升。武器装备平台在现代信息化战争中所处的环境日趋复杂，传统武器系统的生存受到了越来越严峻的考验，时刻受到来自敌对方的电磁干扰以及地面、空中的火力威胁，除此之外，敌方的雷达、红外、激光等探测器还时刻严密监视着己方的一举一动。现代战争日趋呈现陆、海、空、天、电磁五位一体立体化，在战争中把握先机最重要和最有效的突防战术技术手段，就是发展隐身技术，提高武器系统生存、突防和纵深打击能力。可以预见，隐身无人机必将成为21世纪军事斗争领域的“尖兵之翼”，在新式战争中担任重要角色，并对未来的战争形态、组织模式以及军事话语权的争夺产生深远影响。2 无人机的雷达隐身技术信号，达到提高己方飞行器生存能力的目的，此项技术已在美国包括F-15、F-16、F/A-18和F-22在内的多款机型上装备使用；等离子体隐身技术是在目标的表面形成一层等离子云，照射到等离子云上的敌方探测性信号，部分被吸收掉、部分被改变传播方向，从而降低己方目标RCS实现隐身；有源对消隐身技术的实现机理则是利用电磁波的干涉原理来减弱或消除反射回波，使敌方探测系统无法显示或判断目标的特征；智能蒙皮是采用基于纳米材料、传感器及计算机的具有自诊断、自监控、自修复、自校正和自适应环境变化的新型材料，感知环境及状态的变化，通过改变特性参数实现对外部刺激作出最佳响应，达到隐身目的。总之，有源隐身技术主要是通过自身发出干扰或者对消信号抵消敌方探测信号来实现隐身，或者有意识改变自身的某些特征信号，使敌方探测产生虚假的信号，进而实现真实目标的隐身和突防。2.2 被动无源隐身技术无源隐身技术是被动式隐身技术，依据探测手段和特征信号的不同分为雷达隐身、红外隐身、激光隐身、可见光隐身等。在现代战争中，由于雷达具有作用距离远、功能强、精度高、全天候等特点，通过雷达特征信号探测目标成为了最主要和最可靠的手段。因此，雷达隐身是隐身技术的重点。雷达隐身的目的是减小己方目标的雷达散射截面（RCS），尽可能避免己方目标被敌方侦测系统发现，无人机的雷达隐身一般通过外形设计和使用雷达吸波材料来实现。2.2.1 外形隐身技术外形隐身技术是最直接、有效的隐身手段，通过合理设计无人机的外形及相关部位布局，可以大幅降低无人机的RCS，实现无人机雷达隐身。通过对传统飞行器的研究、分析以及试验数据可知，飞行器关键部位的主要散射源分布如表1和图1所示。表1 传统飞行器关键部位主要散射源分布部位名称主要电磁散射类型机 头爬行波散射、尖端绕射、镜面散射机 身爬行波散射、镜面散射机 翼翼尖绕射、翼面爬行波、机翼前/后缘衍射进气道唇口绕射、内部腔体散射垂 尾垂尾-垂尾多次散射、垂尾-机身二面角散射、镜面散射尾喷口边缘绕射、镜面散射可以看到，飞行器是一个很复杂的目标，存在着多个散射源。以现有的技术手段，我们并不能完全消除所有的散射浅谈无人机雷达隐身技术中国人民解放军92941部队 崔宏林北京环境特性研究所 田江晓

飞机隐身

有六大要素：雷达、红外、视觉、噪音、烟雾、凝迹。

等离子体隐身技术也不是完美去缺的 , 它也有自己的缺点 。一方面 ,飞行器等离子体并不是所有部位都能隐身 ,比如发生器部位就只能暴露在外 。另一方面 , 这项技术队电源的功率要求很高 , 一般设备很难达到 。就算可以达到.也是极其庞大 , 无论从成本角度还是运行控制的角度都不甚合算 。

目前, 等离子体的人工制造方法主要有两种 :一种是等离子体发生器;一种是在飞行器表面的特定部位涂覆一定厚度的放射性同位素。有人认为, 后者与前者相比 , 价格昂贵 , 而且维护困难 。因此, 应优先考虑第一种生成方法 。当然, 在具体的研究工作中, 应对这种结论加以验证 ,同时拿出自己的方案和结论.

电子密度和能量都不高 , 满足不了低空飞行器的隐身要求。究其根本原因有两点:一是受物理机理手段的限制, 二是客观原因,即参与电离的气体浓度太高, 电子平均能量受临界击穿电场强度和气体浓度的制约。

推测 :由于低空中的气体分子之间太密集 , 微粒活动空间太小, 导致自由电子加速运动的

速度只有很小时就与其它微粒相碰撞 。由于速度太小、 动能太小而无法激发大量的其它微粒发生电离 ;高空中的情形则正好相反。

为了满足实际应用的需求,只有制造大功率的等离子体发生器。不难看出, 这必然伴随着大重、

耗能高以及自身无法隐身等缺点 。为了克服这些传统的等离子体发生器无法克服的弊端,

保证飞行器的有效承载力、速度 、射程和作战半径等传统性能不受大的影响 , 只有另辟新

径, 那就是寻求新的电离放电机理和方式 , 同时又能正视空气中氮、 氧气体中性分子的浓度特点。飞行速度低 , 机动性能差, 载弹量小 隐身飞机为了消除镜面反射和红外辐射而采用的特殊外形结构和涂敷材料 , 使飞机质量增加, 空气动力性能变差, 机动性能明显降低.此外, 为实现雷达隐身 , 取消了外部发射装置和外挂吊舱, 仅靠机地勤保障难度大 , 再次出动能力低 隐身飞机的技术、 结构复杂, 飞机一旦出现故障, 一般机场很难修复 , 必须由