善隐者,上隐于九天——热点战机隐身性能分析
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飞行器的雷达隐身性能计算飞行器的雷达隐身性能计算 (1)1. 等效地球假设 (3)2. 飞行器雷达隐身性能计算方法的提出 (4)3. 雷达方程的简化 (4)4. 方向图传播因子的计算 (6)5. 大气损耗的计算 (7)6. 发现概率的计算 (7)7. 累积发现概率计算 (10)8. 某部雷达系统特征常数计算算例 (10)9. 算例与分析 (11)9.1发现概率曲线分析 (11)2.2暴露距离和预警时间分析 (13)2.3由预警时间要求确定的RCS指标取值 (14)10. 其他干扰条件下隐身性能计算 (15)11. 暴露距离的计算 (19)11.1 隐身性能的计算 (20)11.2暴露距离 (20)11.3 纵向逼近距离 (20)11.4 隐身穿越的最小横距 (20)11.5 尾向暴露距离 (21)11.6 可探测范围图 (21)雷达是现代军事防御武器系统应用得最广、数量最大的设备之一。
雷达按功能分为用于远程预警的警戒雷达,用于高炮和导弹控制的炮瞄雷达和火控雷达,用于飞机导航的引导雷达等;按工作体制分为脉冲雷达、连续波雷达、脉冲多普勒雷达、MTI/MTD雷达;其常用波段有L、S、C、X、Ku等,波长从dm到mm。
由于雷达的种类多种多样,它们对飞行器的探测方法和探测性能也各不相同。
本章的研究范围仅限于飞行器对地面脉冲雷达的隐身性能计算。
隐身性能对于现代军用飞机特别是战斗机来说具有十分重要的意义。
从形式上来说,隐身是美国研制的第四代战斗机的四大特征之一。
从实质上说,对于目前军用飞机所面临的越来越危险的作战环境,隐身是降低其作战损失、提高生存率的重要手段。
国内对于飞行器隐身技术的研究已有二十多年的历史,已经发展了大量的实用技术,总结了许许多多的隐身设计方法,得到了多种RCS分析软件。
但目前国内对于飞行器的雷达散射截面与隐身性能的关系尚没有进行深入的研究,这就造成了常常采用雷达散射截面RCS作为隐身性能的评价指标,RCS高,则隐身性能差。
摘要本文讨论了现代隐身飞机所利用的几种常用的种隐身技术,重点介绍了雷达隐身技术、红外隐身技术、视频隐身技术,简要说明它们的隐身原理和隐身技术。
并且介绍了新型的隐身材料和新型飞机隐身技术的发展,最后论述了国外飞机隐身技术的最新进展和发展趋势。
关键词:隐身飞机、雷达隐身技术、红外隐身技术、视频隐身技术AbstractThis article discusses the use of modern stealth aircraft several common types of stealth technology, radar stealth technology, infrared stealth technology, video stealth technology, a brief description of the principles of their stealth and stealth technology. And describes the development of new materials and new stealth aircraft stealth technology, and finally discuss the latest developments and trends of foreign aircraft stealth technology.Keywords:Stealth aircraft, stealth technology, infrared stealth technology, stealth technology video目录引言31.隐身飞机的出现32.飞机隐身技术与原理32.1雷达隐身技术32.1.1雷达隐身技术原理32.1.2 雷达外形隐身技术42.1.3 雷达材料隐身技术62.2 红外隐身技术62.2.1 红外隐身原理62.2.1 红外隐身技术途径72.3 视频(可见光)隐身技术82.4激光隐身技术92.5 声波隐身技术103.正在探索的新型隐身材料与技术103.1新的隐身材料103.2几种正在探索的新型隐身技术11总结12参考文献12引言所谓隐身飞机(stealthaircraft ),就是利用各种技术减弱雷达反射波、红外辐射等特征信息,使敌方探测系统不易发现的飞机。
从历代战斗机核心性能特征看经列装服役的仅有美国F-22/-35、俄罗斯苏-57三种机型。
这代飞机不仅飞行性能进一步提高,具备超声速巡航、超机动和高敏捷等特性,更重要的是拥有良好的隐身性能,由此在作战能力方面与上一代飞机拉开了巨大差距。
美《空军杂志》所提出的五代划分法中的历代战斗机代表机型在此划代方式中,最引人注目的是其中的三代机,这批飞机尽管型号众多、性能各异,但是从平台性能来看,它们都有一个共同特点,就是仍然在延续前两代战斗机对高空高速性能的追求(这之后的四代机则转向高机动)。
同时,这批飞机在气动布局、动力装置、航电系统等方面所采用的技术,也大致处于同一水平(四代机则在这些技术领域全面更新换代),因此将它们全部划归一代也并非说不过去。
根据该划代标准,欧洲台风、法国阵风、瑞典鹰狮、美国F/A-18E /F 超级大黄蜂、俄罗斯苏-35/米格-35等部分20世纪90年代后入役的战斗机,尽管与美国F-22同期研制,作战能力也较早期四代机明显提高,但与F-22为代表的五代机仍有着很大差距,尤其是不具备隐身这一核心性能特征,因而被认为比五代机所代表的技术层次低0.25—0.5代,为此专门为这些飞机设置了4+和4++(或称4.5、4.75)两个子代。
考虑到此划代标准公布时间较早,其中部分信息已略显过时,为此笔者对其做了一定修正完善,如下表所示。
在修正后的划代标准中,笔者参照四代机被细分为三个子代的做法,将其中的三代机也同样细分为3、3+、3++三个子代。
这主要是因为这代飞机在发展过程中,从平台性能来看仍表现出较为明显的阶段性:飞行速度由低超声速逐步提升到马赫数2以上,飞机平台由轻型制空/截击逐步转向中/重型多用途。
此外,这一时期出现的两种具备“双3”性能的高空高速截击/侦察机(美国YF-12/SR-71和苏联米格-25),由于飞行性能和功能用途均比较另类,笔者为其另外单独设置了一个子代。
历代战斗机核心性能特征分析历代战斗机都有各自众多性能特点,如果以对飞机作战能力提升的贡献大小以及具备该性能的技术门槛高低为标准,对其进行分类排序,可以发现每代战斗机都拥有一项比较特殊、最具标志性的性能特点,它对于本代战斗机代次地位的维持意义特别重大,我们可以将其称为核心性能特征(或代差特征、标志性性能特征)。
隐形战斗机的材料原理是隐形战斗机的材料原理是指通过特殊的材料、设计和技术,使战斗机能够减少其对雷达、红外线和声纳等探测系统的反射和辐射,从而降低被探测和追踪的概率。
这种技术被广泛应用于第五代战斗机,如美国的F-22猛禽和F-35闪电II、中国的歼-20等。
一、隐身涂层材料隐形战斗机的主要材料之一是隐身涂层。
隐身涂层通常由复合材料制成,其中包含金属、陶瓷、橡胶和导电聚合物等材料。
这些材料具有特殊的反射特性,能够减少雷达波的反射和散射。
此外,隐身涂层还能够吸收红外线和声波等能量,减少对红外和声纳探测系统的辐射。
它还具有防水、耐高温和耐腐蚀等特性,能够保护飞机表面免受恶劣环境的侵蚀。
二、飞机外形设计隐形战斗机的外形设计也是实现隐形性能的重要因素。
它采用了低可探测的飞机外形,具有平滑的曲线和各种边缘角度,从而减少雷达波的反射和回波。
此外,战斗机还配备了内置式武器舱,将武器和外部挂架隐藏在机身内部,减少了外部悬挂物对雷达探测的敏感性。
三、进气口设计隐形战斗机的进气口也采用了特殊设计。
进气口通常被放置在飞机的顶部或底部,以减少对雷达的敏感性。
同时,进气口还配备了特殊的内外盖板技术,能够在飞行时调整进气口尺寸和形状,以获得最佳的进气性能。
四、传感器技术隐形战斗机还配备了先进的传感器技术,用于探测和跟踪敌方目标。
这些传感器通常采用雷达、红外线和光学等技术,能够实时获取敌方目标的信息,并与飞机的导航和武器系统进行集成。
通过使用隐身材料和传感器技术的组合,战斗机能够在探测和跟踪中保持较低的雷达截面和红外辐射。
综上所述,隐形战斗机的材料原理主要包括隐身涂层材料、飞机外形设计、进气口设计和传感器技术等方面。
这些技术的综合应用,使得战斗机能够在敌方的雷达、红外线和声纳等探测系统中减少被探测和追踪的概率,提高了其隐蔽性和生存能力。
对于现代战争中的空中优势争夺具有重要意义。
关于歼20的研究报告论文1. 引言近年来,随着科技的不断发展,军事领域的武器装备水平也在不断提高。
其中,中国自主研发的歼20战斗机备受关注。
歼20战斗机是中国空军的第五代隐形战斗机,具备先进的隐身能力和超音速机动性能,被认为是中国军事实力的象征之一。
本研究报告将对歼20的设计特点、性能参数和未来发展进行深入分析,以期全面了解这款战斗机的技术细节和实战潜力。
2. 歼20的设计特点歼20战斗机以隐身性能为设计核心,采用了全断面隐身设计和各种先进的隐身材料。
其外形特点为标准的飞翼布局,具备较高的机动性和空中稳定性。
使用了大量复合材料和金属材料,为飞机提供强度和轻量化的平衡。
在歼20的设计上,该战斗机采用了前后机身分区管理的设计理念,以提高机载武器的挂载量。
其换翼技术和垂尾矢量控制技术使得飞机在空中具备更灵活的机动能力。
另外,歼20还引入了主动相控阵雷达系统,以增强对空中和地面目标的探测能力。
3. 歼20的性能参数3.1 隐身能力作为第五代隐形战斗机,歼20具备出色的隐身能力。
其采用了隐身涂层和体齐平法等技术手段,减少飞机的雷达和红外反射信号。
此外,机身分区设计也有助于减弱雷达信号的反射。
通过这些设计手段,歼20能够有效避免雷达和红外探测器的探测,提高飞机的生存能力。
3.2 超音速机动性能歼20战斗机采用了双发涡扇发动机,提供强大的动力输出,使其具备出色的超音速机动性能。
其较高的推重比和低阻力设计,使得歼20能够快速攀升并执行高强度的飞行动作,有利于空中优势的建立和战斗胜利的获取。
3.3 电子战能力歼20装备有先进的电子战系统,包括主动相控阵雷达和电子对抗设备。
这些设备可以有效地探测和干扰敌方雷达系统,并保护自身免受电子攻击。
歼20的电子战能力在空中作战中发挥重要作用,提高了飞机的生存能力和作战效果。
4. 歼20的未来发展歼20作为中国自主研发的第五代战斗机,有着广阔的应用前景和发展空间。
未来,歼20将进一步提升其隐身能力和机动性能。
飞机隐身技术的原理和应用1. 引言飞机隐身技术(Stealth technology)是一种通过减小飞机对雷达、红外线和其他探测器的探测概率,从而使飞机具有较高的隐形性能的技术。
隐身飞机在战争中具有重要的战略优势,可以有效降低飞机被敌方探测和攻击的概率,提升飞机在战场上的生存能力。
2. 隐身技术的原理2.1 雷达隐身原理雷达探测是目前最常用的对飞机进行探测的手段之一。
隐身飞机通过以下几个方面实现对雷达的隐身:•减小雷达反射截面积(RCS)隐身飞机采用设计和材料,以减小飞机对雷达波的反射,从而降低雷达探测到飞机的概率。
例如,采用倾斜面、平滑的外形和低反射材料等。
•减小雷达反射截面积的频率依赖性隐身飞机通过选择材料和设计飞机结构,降低对特定频率的雷达波的反射,使其在不同频率的雷达波的反射特性差异化,从而减小被雷达探测的概率。
•减小雷达反射角度隐身飞机尽量采用平滑的曲线外形,减小飞机的壁角,以减小雷达波在入射时的反射角度,从而减小被雷达探测的概率。
2.2 红外线隐身原理红外线探测是另一种对飞机进行探测的手段。
隐身飞机通过以下几个方面实现对红外线的隐身:•排气口的隐身设计隐身飞机采用特殊的设计,以减小排气口的温度和红外线辐射的强度,从而降低被红外线探测到的概率。
•使用红外吸收材料隐身飞机采用特殊的红外吸收材料覆盖飞机表面,以减小红外辐射的反射,从而降低被红外线探测到的概率。
3. 隐身技术的应用3.1 军事领域的应用在军事领域,隐身飞机在战争中发挥了重要的作用。
其应用包括但不限于以下几个方面:•攻击任务隐身飞机可以携带大量武器,对敌方目标进行精确打击,提高攻击的效果和命中率。
•侦察任务隐身飞机具有较高的隐蔽性,可以悄悄接近敌方领空,进行侦察任务,收集情报信息。
•防空任务隐身飞机具有较强的生存能力和躲避敌方防空系统的能力,可以执行防空任务,并对敌方飞机进行拦截和击落。
3.2 民用领域的应用隐身技术在民用领域也有一定的应用价值,包括但不限于以下几个方面:•增加飞行安全隐身飞机可以减小被雷达和红外线探测的概率,降低发生意外的风险,提高飞行的安全性。
隐形飞机09市场营销一班 D0******* 齐思基本概述人们通过研究仿生学,并且应用了最新的技术和材料,终于在庞大的飞机上也实现了隐形。
从原理上来说,隐形飞机的隐形并不是让我们的肉眼都看不到,它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。
隐形飞机在现阶段能够尽量减少或者消除雷达接收到的有用信号,虽然是最为秘密的军事机密之一,隐形技术已经受到了全世界的极大关注。
隐身技术定义是:在飞机研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术,当前的研究重点是雷达隐身技术和外形隐身技术。
简言之,隐身就是使敌方的各种探测系统(如雷达等)发现不了己方的飞机,无法实施拦截和攻击。
早在第二次世界大战中,美国便开始使用隐身技术来减少飞机被敌方雷达发现的可能。
隐形原理一、隐形技术隐形飞机最重要的两种技术是形状和材料。
首先,隐形飞机的外形上避免使用大而垂直的垂直面,最好采用凹面,这样可以使散射的信号偏离力图接收它的雷达。
例如,SR-71“黑鸟”飞机和B-1隐形轰炸机采用的弯曲机身;贝尔AH-1s “眼镜蛇”直升机最先采用的扁平座舱盖;在海湾战争中发挥重要的F-117A“大趋势”隐形战斗机采用的多面体技术;美国波音F-111实验机上的任务自适应机翼等。
这些飞机的造型之所以较一般飞机古怪,就是因为特种的形状能够完成不同的反射功能。
其次,隐形飞机采用非金属材料或者雷达吸波材料,吸收掉而不是反射掉来自雷达的能量。
雷达吸波材料分两大类,一类是谐振型,一类是宽频带型。
其中谐振型雷达吸波材料是为了某一频率而设计的、以磁性材料为基础、能把相消干涉和衰减结合起来的吸波材料。
宽频带雷达吸波材料通常通过把碳-耗能塑料材料加到聚氨酯泡沫之类的基体中制成,它在一个相当宽的频率范围内保持有效性。
把雷达吸波材料与雷达能量可以透过的刚性物质相结合,形成雷达吸波结构材料,这种材料还属于保密的吸波材料之一。
运用最新的材料,隐形飞机在雷达上反射的能量几乎能够做到和一只麻雀的反射能量相同,仅仅通过雷达就想分辨出隐形飞机是非常困难的。
善隐者,上隐于九天——热点战机隐身性能分析一、前言【孙子兵法】云:“善守者藏于九地之下,善攻者动于九天之上,故能自保而全胜也。
”现代化战争各种探测手段层出不穷,谁能先敌发现和攻击往往就决定了谁能掌握主动,而谁更能隐蔽谁的战场生存力就越强。
要想赢必须要善于隐藏自保,先立于不败之地,而后出其不意的进攻,夺取胜利。
对战机而言,隐身能力的高低已成为提高生存力,获取不对称作战优势的必不可少的重要手段。
现代战机最主要考虑的隐身措施是缩减本机的雷达反射、红外辐射特征,减少被发现的概率,结合电子对抗及主动对消等手段,以及合理的规避战术,战场生存力可以大幅提高。
在隐身技术领域,美国是毫无争议的领头羊,其B-1B、F-117、B-2、F-22、F-35等隐身战机的设计理念和技术应用是各国竞相研究效仿的目标。
本文重点从外形和结构化隐身技术等方面,对比分析几款热点战机的隐身性能,并尝试根据一些公开的研究测试结论给出量化的数据推导,所得结论不代表型号真实数据,仅供军迷参考。
这些机型主要包括目前被划为四代战机的美制F-22、中国J-20和俄罗斯T-50,文章的最后针对近期网络热点,附加点评中国J-10隐身改型以及法国阵风两款 3.5 代机型的准隐身性能。
二、基础概念说明雷达波隐身主要包括外形隐身技术和隐身材料、结构的应用,红外隐身主要是降低战机发动机和表面气动热点红外辐射的技术,此外战机本身安装的各种雷达、电子设备也会向外辐射电磁波,每个辐射源习惯上被称为一个射频孔径,这些信号不加掩饰的话很容易被对手截获发现,通过对各孔径进行综合和优化,可以降低被截获概率,提高隐身能力。
在展开对比分析之前,需要先了解几个基本概念:1.在电磁辐射能量范畴,电子学上为了便于度量能量的大小,采用了等效雷达散射截面积(RCS)和米制的度量概念,一个物体的RCS 等效为同一电磁场内系统可测得相同散射能量的标准球体径向横截面积的大小,比如某物体RCS 为1m²,即等同于半径是0.564m 的金属球(几何横截面积1m²)所反射的RCS 效果;2.为便于对比辐射能量相对强弱,引入电子学中的分贝(dB)概念,取两个能量值之比的10 倍对数值,比如 3 分贝表示算术比值大 1 倍,10 分贝表示大10 倍,20 分贝表示大100 倍,反之分贝为负值则表示减小为对应的几分之一。
当以 1 平方米作为参照值时,可定义绝对值度量dBm²,如3dBm²就意味着2m²的RCS,以便于理解和表达;3.一些常见的物体形状,雷达波反射强度从高到低依次为:腔体>三面垂直角体>两面直角体>矩形平面>圆柱体>球体等,隐身设计上既要兼顾气动和机内有效容积,又要尽量避免采用反射较强的结构外形。
三、雷达波隐身技术对常用的Ku、X、C、S、L 波段的雷达波,由于波长远小于飞机各部件尺寸,通常可以采用几何光学近似法来对飞机各部件的RCS 进行估算,但考虑耦合问题的复杂性,目前即使应用超算能力的情况下,复杂物体的RCS 也还不能绝对精确计算出来,只能无限趋近,必须经过实测才能真正获得比较准确的结果。
这类波段在战机上的散射形式重点要考虑的有三种:镜面反射、绕射和行波反射,其中镜面反射占主导。
雷达波隐身技术,就是针对战机的关键战术任务需要和重点姿态,平衡气动和机内有效容积等各种因素,合理设计外形和应用吸波材料,将威胁最大的方位和俯仰角范围内的RCS 降到最低。
图 1 是典型的三代战机幻影2000 沿水平方位的RCS 强度分布,对于威胁最大的正前方小角度范围,主要包括来自腔体、边缘等的反射、绕射等,峰值各在5~8dBm²,机身前向反射和机翼后缘行波反射很小,约-8~-12dBm²以下;侧前方主要是机翼前缘和部分机身表面的镜面反射,各约7~8dBm²;正侧方向立尾反射最强,达到30dBm²,机身其次,约24dBm²;后部尾喷口边缘绕射和腔体反射最强,接近20dBm²。
未作隐身处理的雷达舱、进气道、座舱是前向主要反射源,其RCS 贡献分别占40%、31.5%、23%,其他部位的反射、行波、爬行波散射等合计只占 5.5%。
这里也应注意,即使行波和爬行波反射不占主导,其累积RCS 绝对值仍可能达到1m²的程度,对隐身战机而言同样不可忽视。
图1、幻影2000 沿水平方位角RCS 强度分布目前应用的雷达波隐身措施主要有 6 种:1.将无法避免的直线边缘、平面相对主要威胁方位倾斜,把入射波反射到无威胁的方向,比如菱形或凹凸曲面机身、菱形机翼、倾斜立尾、斜切翼尖等,F-117 是最直观应用这种思路的典型设计;2.弱散射部件占位或遮挡强散射部位。
例如机翼下反遮挡、翼身融合体占位、飞翼设计等,都能起到明显降低RCS 的作用;3.消除角反射器效应,最典型的设计是倾斜双立尾和倾斜机身表面,改变相互间的直角夹角,也可以在纵横向布局上尽量分散错开有垂直关系的平面,减少交叉重叠区域面积。
比如常规布局的立尾和平尾间很难避免纵向位置重叠,只能采取倾斜立尾等措施;J-20 的鸭翼、主翼和立尾纵向分散布置,从侧向隐身来说是有利的;4.将全方位分散的波峰调整合并为有限的几个方向,并优化反射角度和波峰宽度,也就是现在常说的平行设计原则,一般思路是把其他部件反射波峰向主翼波峰靠拢。
普通双立尾战机的各翼面前后缘合计可能产生多达24 个不同方向的散射波峰,必须进行整合优化。
J-20 进气道唇口内倾角和垂尾后缘与主翼波系并不重合,整机波系略多于F-22;5.尽量减少或消除表面台阶、缝隙,将开口缝隙斜置或锯齿化,倾角也参考主翼波峰,以削弱主要威胁方向的行波或爬行波反射;6.在关键部位局部采用吸波材料。
吸波材料大面积使用的话会带来重量、强度等诸多问题,但局部补得好则能起到画龙点睛的效果。
对一些无法回避的强散射点,例如进气道唇口及腔体内表面、机翼前后缘和翼尖、菱形或凹凸曲面机身侧面棱边、机头(雷达罩框架边缘)和尾部喷口连接部、活动翼面连接部及各类开口缝隙等,都应在设计上重点关注。
这些措施很多人可能已经有所了解,对边缘平行合并波系的设计等网上分析已经很多,笔者在此不再推导。
但对凹凸曲面机身、机翼和翼身融合体占位、倾斜立尾、双斜切进气道、行波反射的RCS 量化特性和吸波材料的局部使用方法并不常见行诸于文,本文予以重点说明。
(一)凹凸曲面机身实际应用证明,类似F-117 那样多棱边机身设计并不成功,棱边的绕射问题会增加隐身措施复杂度,更为成功的是如图 2 所示几种带单棱边的凹凸曲面机身的外形,其中凹面尖劈角(a、b)在侧面正负15 度角内隐身效果最好(见图2),RCS 最多可降低18~25dB,凸面(c)最差,降低13~19dB 左右。
由于凹曲面机身的这一优势,加之很容易与翼身融合一并实现,因此被广泛采用。
凸曲面机身由于内容积最大,主要用于机头雷达罩(对雷达波辐射的畸变也最小)和延续的座舱段,以及各类独立尾撑。
对比F-22、J-20 和T-50 的机头段,我们可以发现F-22 的侧面倾角略大于J-20,棱线尖劈角也相近,而T-50 的五边形截面设计下半部分倾角偏小,但底部较浅,隐身效果方面应相差不多。
图2、几种成功应用的低RCS 机身外形座舱是机身前向的一大腔体散射源,普通玻璃座舱盖无法阻止雷达波进入杂乱无章的座舱内,从而形成强烈腔体散射。
采用金或铟锡金属镀膜和低RCS 外形设计的座舱盖可以有效减少雷达波的透入,并将大部分雷达波反射到低威胁方向。
对座舱内设备表面的倾斜和简洁化设计,包括关键部位涂覆吸波材料也能够进一步减低RCS,通常来说削弱25dB 是可以做到的。
J-20 上我们已经看到明确采用了金属膜低RCS 座舱盖,座舱内设备外形也符合隐身设计要求,T-50 目前尚未采用,但有消息报道其生产技术已经掌握,预计在后续验证机上会应用。
(二)弱散射占位接下来分析一个较少提及的重要隐身技术概念——弱散射占位作用。
以机翼和翼身融合体为例,进行适当隐身处理后在侧面会减为弱散射源,当我们用其占住机身某段后,由于遮挡作用,这部分机身的RCS 被替代为机翼或翼身融合体的弱散射值,从而大幅降低侧面RCS,这就是弱散射占位的基本原理。
实测效果如图 3 所示,其中两个实验体分别为翼身融合体和常规机翼+机身组合,可看出翼身融合体侧面主要威胁角内RCS 平均低15dBm²以上。
图3、机翼+机身(A+B)和翼身融合体(C+D)占位对侧面RCS 影响机翼本身的外形隐身处理措施主要包括斜切翼尖和端面削尖。
在机翼平面上,除前后缘法线方向以外的其他方位RCS 很低,一般在-26~-45dBm²左右(水平极化波回波较强)。
但对于平直翼尖正对的法线方向,端面也偏钝直的情况下,0.6m 的翼尖弦长就可能造成1m²的RCS,因此必须缩短平直翼尖的弦长(比如斜切),并对端面削尖,一些可偏转翼面如襟副翼侧端也同样要采取削尖措施。
经修形后,在正对翼尖法线方向的RCS 可下降16~25dB,如涂覆吸波材料将进一步降低。
机翼略有上下反时,侧面RCS 变化基本可忽略,除边缘法线方向外机翼的RCS 基本可抑制在-30~-40dBm²范围,属于典型的弱反射部件。
J-20 翼尖平直,弦长约 1.4m,如图4,只做了端面削尖未斜切缩短弦长,与F-35 相似,虽然翼尖超薄,但还未达隐身修形的最佳效果。
究其原因,估计与气动效果平衡有关,后续改进其实可以考虑略为加长翼展再作斜切处理。
图4、J-20 机翼隐身修形和气动布局等综合分析(图片来自网络)从隐身角度,采用RCS 更低的翼身融合体是必然的,为便于分析比较通常采用占位比的概念,即被翼身融合体有效占位的机身段长和机身全长的比值。
也可以机身(从机头到发动机喷口)中轴线的中点为分界,分别定义前后机身的占位比。
比如F-22 的前机身基本无机翼和大边条,占位比是0,而后机身主翼、尾翼与机身融合良好,占位比达到1,整机占位比为0.5。
当采用凹凸曲面机身结合翼身融合体占位设计时,类似F-22 和J-20 这样的战机侧向RCS 可以相对抑制20dB 甚至更低(未计入立尾影响),而B-2 这类飞翼型设计整机占位比为1,侧向隐身效果更佳。
也正是基于这个原因,目前飞翼已成为了国际上下一代战机气动布局的重点研究方向。
大后掠角的三角翼根弦很长,是除飞翼布局外占位效果最佳的,同时类似大黄蜂和FC-1 的大边条也可等同于机翼或翼身融合体的占位作用。
良好的占位需要满足几个设计原则:首先机身侧面棱线必须比较平滑地与前后翼面连接,同时棱边的尖劈角应尽量不超过45 度,最好小于15 度,二者的散射强度因此可能相差10dB 左右;其次,融合体凹面和机翼根截面所占的机身表面弧段应大于凸面弧段,以优化占位效果;最后,根据作战要求,选择上、下单翼布局,比如中低空空战为主的选择上或偏上单翼,对地面进攻为主的选择中下单翼,使得曲面选择有所侧重,降低最大威胁方向RCS。