第十章飞机外形隐身设计
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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, 必须由专业人员在专门的修理基地进行修复。
现代化战斗机是一个由多方面因素综合作用所构成的整体,每一代战斗机的出现除了代表着在航空技术上所获得的发展之外,更加重要的是对战斗机的战术应用认识上的提高。
战斗机在设计之初所确定的技术指标和使用方式决定了飞机的整体设计特点。
随着科技的发展,在"先敌发现、先敌开火、先敌摧毁"作战思想的牵引下,战斗机已经发展到了以F-22、F-35为代表的第四代,其“超音速巡航、超机动性、隐身、可维护性”的特点已经成为第四代超音速战斗机事实上的划代标准。
战斗机的现代化改进虽然在技术上可以得到一定的发展和完善,但是由使用方式决定的固有设计特点却无法依靠技术改进来进行调整,第二代战斗机无论进行任何形式的改进也无法达到第三代战斗机的标准,以第三代战斗机的设计也根本不可能具备发展成第四代战斗机的基础条件。
因此,面对F-22、F-35 我们应该选择设计满足超音速、高隐身、高机动的第四代战机来与之抗衡,而不能幻想通过对现有机型进行优化改进就能与F-22、F-35为代表的第四代飞机及其他具有类似特点的飞行器进行抗衡和拦截。
由此,我们可以研究分析一下F-22、F-35以及早期阶段的YF-22和被淘汰出局的YF-23,从它们的设计特点上大致勾勒出我们所需要的能与之相抗衡的战机整体布局。
图1 F-22三面图整体上看,F-22、F-35以及之前的YF-22、YF-23都没有采用鸭式布局,主要原因是配平问题和隐身问题。
从配平角度看,为了实现有效的俯仰控制,鸭翼就无法配平机翼增升装臵产生的巨大低头力矩,为了配平增升装臵,鸭翼就要增大,这样对机翼的下洗也会随之增大,反而削弱了原来的增升效果;同时为了防止深失速,还可能需要增加平尾;大鸭翼也很难满足跨音速面积率的要求,这样就增大了超音速阻力不利于超音速巡航。
从隐身角度看,隐身设计的一个很重要的原则是要尽量保证机体表面的连续,而鸭翼恰恰是机身的不连续处,其位臵大小平面形状很难匹配。
飞机的隐身设计作者:李忠东周易来源:《中国科技纵横》2012年第09期在现代战场上,探测手段日新月异,精确制导武器的打击精度迅速提高,突防的飞机一旦被敌方发现,往往难逃被摧毁的命运。
飞机的设计需考虑隐身性能。
目前根据所对抗的探测装置,飞机已成功应用的隐身技术包括雷达隐身、红外隐身、可见光隐身、声隐身。
由于当前用于发现及跟踪飞机的主要手段是雷达,且一部分地空导弹及空空导弹采用雷达制导,因此,飞机必须将针对雷达的隐身设计放在首位。
1、隐身的核心问题隐身是为了降低飞机被雷达探测到的可能性。
雷达通过发射和接收电磁波探测目标。
目标向雷达反射回波能力的大小,用雷达散射截面积(RCS)来表征。
根据雷达方程,雷达对目标的探测距离与目标散射截面积的四次方根成正比:R∝根据这个比例关系,假设一部雷达能够在100km处发现RCS为100平方米的目标,如果目标的RCS减小到10平方米,则探测距离下降为56km;RCS减小到1平方米,则探测距离下降为32km。
可见伴随目标RCS的减小,雷达对飞机的探测距离在缩短,这对突防的飞机来说是非常重要的。
假设一架飞机要攻击一个目标,沿途需要突破敌方的空中预警区,地面预警雷达、搜索制导雷达防御圈,要完成突防任务,是相当困难的。
如果换一架隐身飞机,假定它使雷达的探测距离缩短2/3,那么它就可以从容的突破防御系统,对目标进行攻击而不被发现。
因此,采用隐身技术设计的飞机可缩短雷达对其探测距离,从而有效提高飞机的生存能力和作战效能。
而雷达隐身的核心问题就是减小飞机的RCS。
目前,由于技术的限制,不可能使得飞机上下左右前后各个方向都有非常小的RCS,只能在重点方向上减小RCS。
由于飞机在突防中,只需穿越雷达网的间隙,就可以不被雷达探测到,因而很少有雷达能从飞机的正上方或正下方进行探测,所以只要将飞机水平面上下一定角范围内的RCS减小,就可有效降低飞机被雷达探测到的概率。
而在个范围内,机头方向受雷达威胁最大;侧向次之。
世界著名飞行器技术摘要飞行器的隐身技术作为现在世界上的一种尖端的综合军事技术,已经日益成为当代立体化战争中最重要的突防战术措施之一。
近年来,隐身技术的发展很快,除了我们熟知的传统的雷达隐身和红外隐身外,还有光学隐身、等离子体隐身等,未来的隐身技术必将出现材料多元化,方式复杂化等特征。
那么,隐身技术是怎样发展起来的呢,它有哪些特点呢,它对世界产生了哪些影响呢,它的未来又是怎样的呢?关键字:飞行器,隐身,历史,未来一、隐身技术概况隐身技术作为一项跨学科的综合技术,它涉及到电磁原理、材料、能量转化、信息处理及大量高难度动态测试等方面的问题,它是1980年正式被提出的,仅仅过去20年,就取得了惊人的成就,隐身技术是一门新兴的极有发展前途的科学技术。
在美国,隐身技术曾被列为国防三大高技术之一,在苏联时代,隐身技术也被列为国防高技术。
其实,隐身并不是一个新的想法,我们的自然界早就给我们提供了隐身技术的形式,比如说,有的动物和昆虫的颜色就会与他们所处的环境的颜色融合在一起,以此来保护自己,我们人类从对自然界的观察中学会了如何应用隐身技术。
最主要的办法有伪装和诱骗,这两种方法在今天仍然在运用,但是,现在的隐身技术比过去的要先进的多,尽管有些技术在第一次世界大战中得到应用,但直到飞机成为战争工具后,那些先进的隐身技术才显示出优于原始伪装的特性。
隐身技术也叫做隐形技术,准确的术语应该是“低可探测技术”。
就是通过研究利用各种不同的技术手段来改变我方目标的可探测性信息特征,以最大程度地降低对方探测系统发现自己的概率,使我方目标以及我方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。
举个例子,雷达在在工作的时侯会发出电磁波,表面会反射电磁波,运转中的发动机和其他发热部件会辐射红外线,这样,就使武器装备与它所处的背景形成鲜明对比,容易被敌人发现。
通过多种途径,设法尽可能减弱自身的特征信号,降低对外来电磁波、光波和红外线反射,达到与它所外的背景难以区分,从而把自己隐蔽起来。
一、总体1.飞机设计的三个主要阶段是什么?各有些什么主要任务?五个阶段:论证、方案、工程研制、设计定型、生产定型✈概念设计:飞机的布局与构型,主要参数,发动机、装载的布置,三面图,初步估算性能、方案评估、参数选择与权衡研究、方案优化✈初步设计:冻结布局,完善飞机的几何外形设计,完整的三面图和理论外形(三维CAD模型),详细绘出飞机的总体布置图(机载设备、分系统、载荷和结构承力系统),较精确的计算(重量重心、气动、性能和操稳等),模型吹风试验✈详细设计:飞机结构的设计和各系统的设计,绘出能够指导生产的图纸,详细的重量计算和强度计算报告,大量的实验,准备原型机的生产2.飞机总体设计的重要性和特点主要体现在哪些方面?✈重要性:①总体设计阶段所占时间相对较短,但需要作出大量的关键决策②设计前期的失误,将造成后期工作的巨大浪费③投入的人员和花费相对较少,但却决定了一架飞机大约80%的全寿命周期成本✈特点(简要阐述)①科学性与创造性:飞机设计要应用航空科学技术相关的众多领域(如空气动力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术)的成果;为满足某一设计要求,可以由多种可行的设计方案。
②反复循环迭代的过程③高度的综合性:需要综合考虑设计要求的各个方面,进行不同学科专业间的权衡与协调3.飞机的设计要求有哪些基本内容?①飞机的用途和任务②任务剖面③飞行性能④有效载荷⑤功能系统⑥隐身性能要求⑦使用维护要求⑧机体结构方面的要求⑨研制周期和费用⑩经济性指标11环保性指标4.飞机的主要总体设计参数有哪些?①设计起飞重量W0 (kg)②动力装置海平面静推力T (kg)③机翼面积S (m2)组合(相对)参数④推重比T/W0⑤翼载荷W0 /S (kg/m2)5.毯式图步骤①保持推重比不变,改变翼载(x轴变量),获得总重曲线(y轴变量)②推重比更改为另一个值后确定不变,改变翼载(x轴变量),获得总重(y轴变量)。
同时需将y轴向左移动一任意距离。
飞机的隐身术作者:沈海军来源:《百科知识》2008年第17期在现代战争中,空中打击的威力已不可估量,它直接影响着整个战争的进程。
但是随着雷达探测、红外探测等技术的日益提高,飞机的生存正受到致命威胁。
20世纪80年代,超低空飞行曾被认为是飞机实施突防的一种有效手段。
许多人大概不会忘记,20世纪80年代,超低空飞行的小型飞机居然搞得一些国家的防空系统风声鹤唳、防不胜防。
其中最为著名的就是“鲁斯特事件”。
1987年5月13日,前联邦德国19岁青年鲁斯特驾驶着一架塞斯纳-172轻型飞机从芬兰起飞,然后在前苏联领空做了整整4个多小时的超低空飞行,最后竟神不知鬼不觉地突然出现在莫斯科红场上。
为了防止这种超低空突防,各国纷纷研制了预警机,地面探测雷达也被搬到了天上(预警机上),这使得飞机利用地面雷达盲区实施超低空突防的可能性变得越来越小。
现在,各种各样探测飞机的遥感设备已经出现,最主要的有4类,分别为雷达、红外、声波和光学系统,其中,雷达探测占60%,红外探测占30%,声波与光学等其他探测占10%左右。
面对如此众多的探测手段,现代飞机如何才能实现有效打击对方,同时又不被敌方发现呢?这就要求飞机必须采用更为高明的隐身技术。
雷达隐身技术,躲过“千里眼”雷达可以准确测定千里之外的目标,有“千里眼”之称。
雷达探测的原理是设备把电磁波辐射出去,然后根据接收物体反射(散射)回来的电磁波来发现目标。
飞机要实现雷达波隐身,其核心问题就是使目标的雷达回波无法被侦察雷达探测到。
也就是说,要么吸收掉入射的雷达波,要么改变目标的反射特性。
对于这一核心问题,军事上有个专门术语,即降低目标的雷达散射截面(英文的缩写为RCS)。
目标的RCS是衡量雷达目标反射电磁波大小的一个物理量。
一般来说,目标RCS越小,表明雷达接收的能量越小,因而就越难对目标作出正确的判断。
目前,提高飞机雷达的隐身特性,降低其RCS的手段主要可归纳为4种,即外形技术、材料技术、阻抗加载技术和等离子体技术,这几种技术往往被综合运用。
飞机总体设计一:飞机研制的五个阶段:1)论证阶段;2)方案阶段;3)工程研制阶段;4)设计定型阶段;5)生产定型阶段二:初步重量估计m0:乘员m cy;装载m zz;燃油m ry;结构m kj。
三:影响翼型气动特性的主要参数:前缘半径;相对厚度;弯度;雷诺数1:前缘半径:前缘半径小,前缘在小迎角开始分离;前缘半径越小越易分离,最大升力小,波阻小;圆前沿翼型从后缘开始分离,随迎角增大分离前移,其失速迎角大,最大升力系数大,波阻也大;一般亚声速采用圆前沿翼型,超声速采用尖前缘翼型。
2:相对厚度变化对亚声速阻力影响不大,对超声速影响阻力大;直接影响飞机阻力(尤其是波阻)3:翼型弯度:最大弯度点靠前可得到高的最大升力系数。
但弯度引起翼型有较大的零升低头力矩系数,而且随马赫数增大而激增,因此高速飞机不采用有弯度的翼型。
(平尾、立尾等翼面要在正负迎角、正负侧滑角下工作,因此采用对称翼型)4:展弦比:展弦比越大,翼尖效应对机翼影响越小(A380翼尖)。
四:边条翼作用:在中等到大迎角范围,边条产生强的脱体涡,增大涡升力,控制改善外翼部分的分离流动从而提高飞机升力。
五:设计机身时要求阻力小:头部平滑收缩;要求机身长细比大,以减小超声速波阻;尾部为轴对称旋成体,收缩缓和。
而对于亚声速飞机,机身长细比过大会加大机身浸润面积而加大摩阻。
六:保证俯仰安定性和操作性的气动布局:1)飞机处于前重心位置时,满足抬前轮、起降操纵的要求;2)对静安定的飞机,在重心后有最小允许的纵向静安定度余量;对静不定飞机,可提供足够的恢复平衡低头俯仰力矩。
3)在做机动时能保证飞机达到所规定的最大过载。
七:全动平尾转轴方式:直轴斜轴(大后掠角)八:1、外挂布局形式:外部; 半埋;共形;内部。
2、外挂低阻设计:1)最佳安装高度2)最佳弹体间隔(不小于弹径)3)弹体安装角4)合理布局5)半埋悬挂6)保形悬挂九:四种气动布局特点十:外形隐身设计原则:1)消除形成角反射器的外形布局;(变单立尾为双立尾)2)变后向散射为非后向散射; (F22棱形机头)3)采用一个部件对另一强散射部件遮挡;(F22 S型进气道,F117进气道叶栅)4) 将翼面棱边安排在非重要照射方向上;(F22 平行翼边)5)消除强散射源;6)结构细节设计;(缝隙,铆钉)7)吸波涂层;(涂层厚度1/4雷达波长)十一:气动弹性问题:1)操纵面反效:增大机翼结构扭转刚度,增加翼型厚度,减小后掠角展弦比,选择合适操纵面;2)机翼发散:采用复合材料,利用其各向异性控制变形方向;3)颤振:改善气动外形结构刚度。
第十章 飞机外形隐身设计由于军事上的需要和现代科学技术的不断发展,针对飞行器的探测技术日益完善。
不仅在地面上有强大的雷达网,在空中有预警机,而且在太空还有战略预警系统,对飞机在战争中的生存力构成了严重的威肋。
因此,飞机隐身性能已成为军用飞机生存力的一个重要指标。
隐身技术的目的就是降低飞行器在战争环境中被发现的概率从而提高生存力。
而飞机隐身设计就是要求在飞机设计的各个阶段运用隐身技术来有效地控制和减小飞行器的目标特征,使所设计出的飞机能满足机隐身性能要求。
现在,隐身设计已成为军用飞机设计的一个重要方面。
飞机隐身技术所研究的内容,总是对应于某种探测手段而言的。
因此,可以按所针对的探测方法,分为抗可见光探测、抗声波探测、抗雷达探测、抗红外和抗激光探测等方面的隐身技术。
因当前的防空体系是以微波雷达探测和红外探测为主,本章主要介绍与飞机总体设计有关的抗雷达探测的隐身技术和抗红外探测的隐身技术。
§10.1 雷达散射截面由于雷达隐身技术可简单地归结为雷达散射截面的减缩技术,因此雷达散射截面是隐身设计中最为重要的概念。
而关于飞机雷达散射截面的分析、计算和测试的方法则是减缩雷达散射截面的基础。
雷达散射截面的英文是Radar Cross Section,通常简称RCS,它是度量目标在雷达波照射下所产生的回波强度的一种物理量。
从直观的物理意义上讲,任一目标的RCS 可用一个各向均匀辐射的等效反射器的投影面积(横截面积)来定义,这个等效反射器与被定义的目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率。
为了更加形象地说明RCS的意义,我们举一个简单例子。
用一个半径为a的导体圆球代替一个任意目标,如果在同一雷达波照射下,圆球收接雷达波功率后再均匀辐射的电场或磁场强度和任意目标的回波(后向散射波)的电场或磁场强度相等的话,那么这个圆球的最大横截面积πa 2就称为该任意目标的RCS。
习惯上用σ来表示雷达散射面RCS的量值,RCS具有面积量纲。
雷达散射截面的一般定义为:目标在单位立体角内向接收机处散射功率密度与入射波在目标上的功率密度之比的4π倍。
其数学表达式为: i s R E E R 24lim πσ∞→= 或 i s R H H R 24lim πσ∞→= (10.1) 式中R为天线与目标的距离,E s ,H s 分别为接收机处的电场和磁场的强度;E i ,H i分别为目标处入射波的电场和磁场的强度。
以上给出的RCS 定义,是单站RCS,即发射天线和接收天线是一副天线(或收发天线虽分离,但相距很近时的情况),只考虑了后向散射的情况。
当考虑其它方向上的散射场时,则· 146 ·称为“双站”情况,所对应的RCS称为双站RCS。
图10.1示出了单站RCS与双站RCS的区别。
图10.1 单站和双站散射一、影响RCS的因素RCS的量值主要取决于下列因素:(一)目标的物理特性目标的物理特性主要指目标材料的电性能。
因此,通过在飞机表面涂敷特殊的材料,或飞机结构采用适当的电性能的材料,能有效地减缩飞机的RCS。
(二)目标的几何外形目标的几何外形与其RCS关系很大,因此,可利用改变飞机外形来控制飞机的RCS。
(三)目标被雷达波照射的方位一般来说,目标的RCS随方位角剧烈变化。
同一目标,由于照射方位不同,其RCS可以相差几个数量级。
(四)入射波的波长波长对目标RCS的影响很大。
当波长比目标的特征尺寸大得多时,整个目标长度上的入射场无论是振幅还是相位都没有什么变化,此时通常称目标处在低频区。
当入射波波长与目标的特征尺寸是同一数量级时,入射场的相位在整个目标长度上的变化很显著,目标的每一部份都会影响另外部份的场强,目标上每点的电磁场都是入射场和该目标上其余点引起的散射场的叠加,此时通常称目标处在谐振区。
当波长与目标的特征尺寸相比很小时,称目标处在高频区。
对于这种情况,目标上某一点对该目标其它点的散射场贡献与入射场相比是很小的,因此可以将这个目标的散射场看作由各独立的、局部的散射场组成的。
由于绝大多数飞机都处于高频区,因此对于高频区目标的散射机理和RCS的研究,具有重要的实用意义。
因此,对于已定的雷达系统和照射方位而言,RCS的值主要决定于飞机的几何外形和材料的物理特性。
二、RCS的单位和典型量值由RCS的定义可知,它的单位是一个面积,可以用量纲来检验RCS的计算公式,看它是不是长度的平方,以此来判断公式是否正确。
通常,RCS的用平方米来表示,但由于目标RCS 随方位变化剧烈,故也常用平方米的分贝数(dBsm)来表示,平方米和平方米的分贝数的换算关系如下:· 147 ·])(1([log 10)(2210m m dBsm σσ= (10.2)在分析雷达散射截面减缩的效果时,如果说目标的RCS 减缩XdB,就意味着目标的回波散射功率减少的百分数为:(10.3) %100)101(10/×−−X 因此,10dB 的减少对应于减少了90%;20dB 的减少对应于减少了99%,30dB 的减少对应于减少了99.9%,依次类推。
换句话说,减少10dB 就意味着原回波散射功率只剩下1/10,20db 意味着剩下1/100的功率,30dB 意味着剩下1/1000的功率。
为了对各目标RCS 的数量级有一个初步的认识,表10.1列出了几种目标RCS 的典型量值。
必须要说明的是,由于目标的RCS 与雷达波的照射方向和波长有很大关系,对于一个具体目标来说,由于雷达波照射方位和波长不同,RCS 的量值差别很大,表10.1所表示的目标RCS 值是相对于某一波长和在某个方位区域内的平均值。
表10.1 几种目标RCS 的典型值 目标 RCS(m 2) RCS(dBsm) 昆虫 0.001 -30 鸟类 0.01 -20 人 1.0 0F-117A 0.1 -10 B-2 0.01 -20 常规战斗机 10 10 B-1B 1.0 0 B-52 100 20大型运输机 1000 30 三、雷达距离方程为了进一步理解目标RCS 的重要性,这里讨论雷达接收功率与目标RCS 的关系。
雷达探测目标,是通过接收目标散射回来的回波来实现的。
这个回波的功率直接与目标RCS 的大小有关。
雷达接收到的功率Pr 可表示为:4322)4(RG P P t r πσλ= (10.4) 式中R为雷达与目标的距离,σ是雷达散射截面,G为天线的增益,Pt是发射功率为,λ是雷达波长。
由于噪声的存在,雷达要探测目标,其接收到的功率不能小于某一值P min ,否则雷达将不能检测到目标的信号。
将P min 代入上式,得到雷达系统能探测到目标的最大距离R max 41min 322max )4([P G P R t πσλ= (10.5) 这就是雷达距离方程最简单的形式。
它表明雷达的最大探测距离与目标RCS 的4次方根成正比,为了使雷达的最大探测距离降低一半,需要将目标的RCS 减缩到原来的1/16。
雷达距离方程提供了分析飞机的RCS 与飞机生存力和战斗效能之间关系的依据,具有重要的实际意义。
· 148 ·人们通过大量的理论分析和实验测量,发现在高频区,目标的总散射场可以分解为某些局部位置上的散射场的合成。
通常把这些产生电磁散射场的局部点、线、面称之为散射源(或散射中心)。
散射源概念的引入,使得原来复杂的电磁散射问题的大大地简化了。
下面介绍几种基本的散射源。
一、镜面反射当电磁波照射到光滑的目标表面时,会发生如图10.2所示的散射现象,这种散射称为镜面反射。
图中是入射波的波矢量,它的方向代表入射波传播方向,i k G r k G 是反射波的波矢量,代表反射波的传播方向,n G 是目标表面上反射点处的单位法矢量。
镜面反射发生在光滑的目标表面上,反射波的大部份能量集在r k G 方向上,其它方向上的散射场强很小。
镜面反射是一种强散射源。
图10.2 镜面反射现象二、边缘绕射 当电磁波入射到目标的边缘棱线时,例如平板或楔的边缘上时,镜面反射已不存在,散射波主要来自于目标边缘对入射电磁波的绕射,如图10.3所示。
(a) (b) (c)图10.3 边缘绕射现象图中代表绕射波的传播方向。
电磁波的绕射与反射不同,一束入射波可以在边缘上产生无数条绕射线。
图10.3(a)是入射波传播方向与边缘不垂直时的绕射现象;图10.3(b)是入射波方向垂直于边缘时的绕射现象。
很多目标都有边缘或楔形,例如当雷达波照射到飞机的翼面前、后缘时,会发生边缘绕射现象,如图10.3(c)所示。
边缘绕射是一种最常见的绕射现象,也是非常重要的散射源。
它是一种较强的散射源,当飞机在雷达威胁区内消除了镜面反射后,边缘绕射便成了飞机的主要散射源。
d k G · 149 ·三、尖顶绕射当入射波入射到尖顶上,如锥体的锥顶上和飞机机头顶端时,也会产生绕射现象,如图10.4所示。
这种绕射现象称为尖顶绕射现象,它的散射场强一般比较小,是一种弱散射源。
图10.5 爬行波绕射现象四、爬行波绕射电磁波照射到物体上时,有一些入射线正好与物体表面相切,把物体划分为照明区和阴影区。
切于表面的入射线将沿阴影区表面“爬行”,边传播边向外辐射电磁波,如图10.5所示,这种绕射现象称为爬行波绕射。
当电磁波侧向照射飞机的机身时,会产生爬行波绕射现象。
五、行波绕射当电磁波沿细长物体头端方向附近入射时,在细长物体的表面不连续处、不同介质交界处(如金属棒与塑料棒的连接处)以及细长体的端头处将产生绕射现象,如图10.6所示,这种绕射现象称为行波绕射。
图10.6 行波绕射现象六、非细长体由于电磁边界突变引起的绕射当电磁波近于切向入射到物体的表面时,波将沿着物体表面传播。
若物体表面上出现缺口和棱边、或表面钭率不连续、或表面材料性能突变等情况时,在这些地方将引起电磁波的绕射,如图10.7所示。
这种绕射现象有些类似于行波绕射,但这时物体不是细长体,不会出现终端端头绕射。
· 150 ·对于飞机来说,它的总散射场应该包括各种绕射场和反射场。
一般情况下,由于镜面反射和边缘绕射两种散射源的场强远远超过其它散射源的散射场强,因此它们对飞机的总散射场起主要作用。
§10.3 飞机之类目标的电磁散射机理飞机是一种很复杂的目标,可以看作由多个部件组成,在雷达波照射下,每一个部件都会产生散射波,而且有的部件可能同时产生不同机理的散射。
下面以典型的飞机为例,分析飞机的电磁散射机理。
参见图10.8,飞机上主要的散射源分别为:1.飞机头部整流罩如果整流罩对电磁波是不“透明”的,飞机头部将产生圆锥尖顶散射,是一种弱散射;如果整流罩对电磁波是透明的,例如天线罩,则电磁波将“看见”罩的内部,罩内的各种设备将构成许多角反射器,是一个强散射源;如果罩内有抛物面天线,则抛物面和天线系统构成强散射源。