飞行器外形隐身设计原理

飞行器外形隐身设计原理课件下载：jijinzu.buaa.edu.cn一般电磁隐身方法外形隐身技术材料隐身技术有源对消技术无源对消技术新概念隐身技术主动信号抑制技术外形隐身技术通过改变飞行器的外形，使重点姿态角域内RCS降低的隐身技术。优点：能在常规飞行器散射基础上大大降低飞行器的RCS，是现代隐身飞机的主流；缺点：外形设计受气动、结构、尺寸等限制，有一定的瓶颈，需要其它隐身技术进行弥补。付出代价：气动、操纵外形设计原理对于外形隐身技术，根据能量守恒，减小头向电磁散射强度必然加强其它方向电磁散射强度双站反隐身示意图外形隐身技术要点：不怕某几个方向很强，就怕许多方向都强要点：不怕某几个方向很强，就怕许多方向都强“如果所有的视角都具有同等的重要性，则外形技术就没有任何用武之地。这是因为经验告诉我们，某一角度RCS的减少，必定伴随着另一个方向的增大。然而，对于大多数机载系统，前向RCS的控制比侧向重要的多。因此，可以用外形技术将前向的大回波移到侧向，高度后掠的机翼就是一个例子。但是我们应该意识到，外形技术只在系统设计阶段才起重要作用。”——EFKnot《雷达散射截面》材料隐身技术在飞行器表面涂覆特制材料，使入射雷达波被吸收，从而减小雷达回波功率，达到隐身目的。优点：能在不改变飞机外形，或外形改变较小的情况下，实现隐身。缺点：增加飞机重量，适用带宽受限制，涂敷的吸波材料容易脱落、变质，保养、维护费用高昂，高速飞行时，气动热对吸波材料的性能有较大影响。付出代价：重量、保障F-117A，蒙皮上涂覆RAMB-2，RAM与复合材料蒙皮一体化，飞行1小时需保养48小时A-12，结构性吸波材料（RAS）。在飞机结构件内部和蜂窝材料内填充RAM，厚度大，吸收波段宽，效果好，保养方便RAM：RadarAbsorbingMaterialRAS：RadarAbsorbingStructureRAC：RadarAbsorbingCoatRAP：RadarAbsorbingPaint吸波材料原理材料隐身技术材料隐身技术材料隐身技术UCAR(UnmannedCombatArmedRotorcraft)有源对消技术通过飞行器主动向雷达方向发射电磁波，与飞行器本身的散射回波相位相反，相位叠加后散射回波功率降低，达到隐身目的。无源对消技术通过改变飞行器的外形，使飞行器不同部位的散射回波相位相反，相位叠加后散射回波功率降低，达到隐身目的。优点：不改变飞机外形或外形改变较小；缺点：适用的隐身带宽非常窄，难以实现多方位隐身，增加额外能耗。现代飞行器一般不采用这两种隐身设计方法新概念隐身技术采用等离子体等方式实现的隐身技术。优点：不改变飞机外形缺点：需要额外能耗，等离子体难以均匀分布在飞机表面主动信号抑制技术——被动电磁探测系统削减飞行器主动发射的电磁信号，避免被敌方被动电磁探测设备发现。如：主动信号控制：大功率搜索，小功率小扇区跟踪（随距离缩短降低功率）3.23.2.1一般电磁隐身方法主动信号抑制技术——被动电磁探测系统主动信号抑制技术——被动电磁探测系统第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.1一般电磁隐身方法主动信号抑制技术——被动电磁探测系统主动信号抑制技术——被动电磁探测系统整体外形外形整洁，减少散射源数量飞翼布局、翼身融合布局，削弱机翼和机身间的耦合散射用散射较弱的构型遮挡散射较强的构型第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.1整体外形平板、圆柱、球的RCS曲线占位作用形成低RCS机身平板－曲面机身凹凸曲面机身对于舰船隐身，则要注意消除舰体和海面组成的二面角。舰船RCS减缩的几种方案第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.1整体外形对喷气式飞行器的整形方案低可探测目标第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.1整体外形常规飞行器外形常规飞行器外形飞翼布局隐身飞行器外形第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.1整体外形翼身融合隐身飞行器外形翼身融合隐身飞行器外形第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.1整体外形隐身舰艇外形隐身舰艇外形尾翼布置无尾布局、V型尾翼、倾斜垂尾布局，根本上解决立尾和平尾间的耦合散射V型尾翼布局隐身飞行器倾斜垂尾布局隐身飞行器机翼、垂尾和立尾交错布置进气道和尾喷口布置背负式，机身对进气道和尾喷管起遮挡作用背负式进气道和尾喷管第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.3进气道和尾喷口布置背负式进气道和尾喷管背负式进气道和尾喷管第三章飞行器外形隐身技术反背负式进气道和尾喷管第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.3进气道和尾喷口布置反背负式进气道和尾喷管反背负式进气道和尾喷管进气道内形将进气道设计成S弯进气道，显著降低进气道RCS进气道内布置吸波导流板或吸波导流环第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.4进气道内形S弯进气道吸波导流板第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.4进气道内形S弯进气道F-22A进气道双S管道偏距示意图第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.4进气道内形S弯进气道直进气道和弯进气道对比进气道和尾喷口口面形状矩形口面、缝隙状口面可降低耦合散射强度BUMP式进气道，可遮挡发动机风扇金属网遮蔽，对电磁波形成屏蔽锯齿化进气道唇口，降低唇口头向散射矩形口面进气道矩形口面进气道BUMP式进气道金属网遮蔽进气道RQ-170金属网遮蔽进气道较长的电磁波雷达能量雷达吸波材料发动机风扇中等长度的电磁波（10-20cm）雷达能量雷达吸波材料风扇发动机遮挡物较短的电磁波（3cm）雷达波能量雷达吸波材料风扇发动机锯齿化进气道唇口矩形尾喷口缝隙状尾喷口外挂内部弹舱弹舱边缘锯齿化，降低缝隙和边缘散射F-22内部弹舱科曼奇内部弹舱座舱镀制导电膜系，屏蔽座舱腔体散射座舱镀制导电膜战斗机座舱隐身示意座舱边缘锯齿化探测设备舱FSS（FrequencySelectiveSurface）雷达罩电扫描相控阵雷达雷达置于翼面前缘（与前缘绕射波峰重合集中）无雷达（F-117）设备舱整型或使用金属网遮蔽天线散射示意图天线模式项散射雷达舱散射边缘散射威胁雷达的入射波改进射频匹配解决方法采用紧配合公差威胁频段采用4倍波长FSS原理FSS原理电扫描相控阵雷达雷达舱布置于翼面前缘3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.8探测设备舱雷达舱布置于翼面前缘雷达舱F-35“宝石”设备舱设备舱设备舱F-35“宝石”设备舱F-117的伸缩天线示意图天线未伸出天线伸出边缘布置平行化以集中强散射方向边缘平行化（取向一致），有利于将散射方向集中，形成强而窄的波峰，在雷达上形成“闪烁”信号。边缘平行化第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.9边缘布置边缘平行化边缘平行化YF-22四面图3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.9边缘布置边缘平行化F-22A四面图边缘平行化YF-23三面图边缘平行化几种无人机X-45X-47AX-47B边缘平行化——YF-23边缘平行化——X-35B缝隙、台阶等不连续特征布置与边缘相同，平行化布置以集中强散射方向（应与边缘取向一致）锯齿化以降低头向散射导电胶填充缝隙（B-1B）缝隙内填充RAM（F-117A）紧公差配合（B-2）第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.10缝隙、台阶等不连续特征布置座舱盖结合部锯齿构型座舱盖结合部锯齿构型第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.10缝隙、台阶等不连续特征布置舱门口盖缝隙锯齿构型舱门口盖缝隙锯齿构型第三章飞行器外形隐身技术舱门口盖缝隙锯齿构型第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.10缝隙、台阶等不连续特征布置舱门口盖缝隙锯齿构型舱门口盖缝隙锯齿构型舱门口盖缝隙锯齿构型第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.10缝隙、台阶等不连续特征布置舱门口盖缝隙锯齿构型舱门口盖缝隙锯齿构型台阶锯齿构型其他锯齿构型飞行器表面的次弱散射源次弱散射源是一个相对概念。主要是指飞行器上的缝隙、槽、台阶、铆钉、螺钉等相对较弱的电磁散射源对于隐身飞行器来说，头向主要散射源已得到有效控制，次弱散射源成为重点减缩的对象94直缝隙试验件铆钉板试验件第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.10缝隙、台阶等不连续特征布置单列螺钉散射特性图尺寸：边长400mm正方形（10GHz，HH极化）缝隙、台阶等不连续特征布置螺钉、铆钉表面光滑处理，不明显可见表面涂覆RAM与边缘相同，平行化布置以集中强散射方向（应与边缘取向一致）锯齿化以降低头向散射导电胶填充缝隙缝隙内填充RAM第三章飞行器外形隐身技术3.23.2.2外形隐身技术概述3.2.2.10缝隙、台阶等不连续特征布置台阶锯齿构型台阶锯齿构型F-117101座舱盖与前机身构成锯齿台阶F-117102弹舱边缘与机身构成锯齿缝隙F-117起落架舱门与前机身构成尖劈形缝隙F-22座舱盖锯齿形前缘，雷达舱和前机身结合处锯齿化F-22下机身和起落架锯齿状缝隙F-35前起落架锯齿