飞机隐身技术论文

1诚信声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名：日期：2014年12月04日2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AbstractThisarticlediscussestheuseofmodernstealthaircraftseveralcommontypesofstealthtechnology，radarstealthtechnology,infraredstealthtechnology,videostealthtechnology,abriefdescriptionoftheprinciplesoftheirstealthandstealthtechnology.Anddescribesthedevelopmentofnewmaterialsandnewstealthaircraftstealthtechnology,andfinallydiscussthelatestdevelopmentsandtrendsofforeignaircraftstealthtechnology.Keywords：Stealthaircraft,stealthtechnology,infraredstealthtechnology,stealthtechnologyvideo3目录引言········································································································41.隐身飞机的出现····················································································42.飞机隐身技术及原理············································································42.1雷达隐身技术···············································································42.1.1雷达隐身技术原理···································································42.1.2雷达外形隐身技术··································································52.1.3雷达材料隐身技术··································································72.2红外隐身技术··············································································72.2.1红外隐身原理·········································································72.2.1红外隐身技术途径··································································82.3视频（可见光）隐身技术··························································92.4激光隐身技术·············································································102.5声波隐身技术············································································113.正在探索的新型隐身材料与技术······················································113.1新的隐身材料·············································································113.2几种正在探索的新型隐身技术················································13总结··········································································································14参考文献··································································································144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。目前，飞机隐身的方法主要有以下三个方面：一是减小飞机的雷达反射面，从技术角度讲，其主要措施有设计合理的飞机外型、使用吸波材料、主动对消、被动对消等；二是降低红外辐射，主要是对飞机上容易产生红外辐射的部位采取隔热、降温等措施；三是运用隐蔽色降低肉眼可视度。1.隐身飞机的出现国外隐身技术的研究始于第二次世界大战期间，起源于德国，发展于美国，并扩展到英国、法国、俄罗斯及日本等发达国家。迄今为止，美国已研制出多种隐身飞机，其中F-117A隐身战斗机、B-2A隐身轰炸机和F-22先进战术隐身战斗机是隐身飞机家族中的杰出代表，它们均采用了不尽相同的隐身技术，代表了飞机隐身技术的不同发展阶段。目前美国的隐身飞机技术处于国际领先地位，俄、德、法、英、瑞典、加拿大和日本等国家对隐身飞机的研究也在迅速发展中。现役隐身飞机中，只有F-117A和B-2A经过战争的检验，它们被证明是技术性能卓越、作战功能强大、具有超级突防能力的作战飞机。2.飞机隐身技术及原理2.1雷达隐身技术2.1.1雷达隐身技术原理雷达隐身技术是以电磁波散射理论为基础,为了不被雷达发现,最有效的办法是减少飞行器的雷达截面积RCS。即采取各种措施使目标在雷达探测波束照射范围内具有极小的雷达截面积,大幅度减少可被敌方雷达接收机截获的电磁波5能量,使雷达对目标的探测距离缩短,从而达到隐身的目的。雷达的最大探测距离与RCS的关系可用下式表示:4/1322max4RrttpGp(2.1)式中Pt为雷达发射功率；Pr为雷达接收功率；Gt为雷达天线增益；λ为雷达工作波长；σ为目标雷达散射截面积。假设某雷达在σ=1000时，Rmax=100，则可以进一步得到RCS减缩与雷达作用距离下降的对比情况（见表2.1）：表2.1：RCS缩减与雷达作用距离下降比较σ10005001005010510.50.1Rmax(%)10084.156.247.331.626.617.81510表2.2：几种典型飞机的RCS机种B-52“海盗旗”FB-111F-4米格-21苏-27“阵风”DB-1BB-2AF-22F-117ARCS(m2)10015764320.750.10.050.0252.1.2雷达外形隐身技术气动力允许的条件下，改变飞行器外形，使其在特定的照射角度范围内显著降低特定照射角度范围内的RCS的技术成为外形隐身技术。理想平板的最大RCS为:22max4A（2.2）其中:A=lw；一波长；l一平板的长度；w一平板的宽度；如考虑雷达的波束函数和雷达探测目标的方位角，雷达对应在平板上的RCS为：62maxcos]sin2)sin2sin([ll(2.3)max-理想平板的最大RCS；一波长；一偏离平板垂线的夹角。把(2.2)带(2.3)入化简得:22tansin2sin）（l(2.4)在偏离垂线的角度上观测平板时，它的最大RCS为:22tan，(2.5)从(2.5)式可见，偏离平板垂线的夹角职越大，主平板的，越小。这也是外形设计隐身的依据。其采用的方法通常如下：1飞机的机翼、机尾和机身之间的结合都是能产生角反射器效应的部位，可采取翼身融合体结构，V型尾翼或倾斜式双立尾结构等方法。2变后向散射为非后向散射，采用后掠翼和三角翼结构对付正前方入射光。3用边缘衍射代替镜面反射，尽量使机上造成镜面反射的部分平滑，使之形成边缘衍射而无强反射。4用平板外型代替曲面外形，减少散射源数量。可将飞机的机身、短舱等处向扁平方向压缩或做成近似三角形机身。如图2.1，用倾斜的平板组成的多面体机身代替常规的二次曲面机身，可将入射到机身的雷达波的大部分能量偏转到在一定的角度范围内，雷达接收不到的方向上，雷达接收到的只是很弱的回波e，因此可显著降低机身的RCS。7图2.12.1.3雷达材料隐身技术主要是指采用能够吸收或透过雷达波的涂料或复合材料,使雷达波有来无回、多来少回,从而减少目标雷达截面积,达到相对雷达隐身的目的。雷达隐身材料主要分为雷达吸波材料和雷达透波材料。雷达吸波材料,又名微波吸波材料,其基本原理是通过某种物理作用机制将雷达波能量转化为其它形式运动的能量,并通过该运动的耗散作用而转化为热能,使目标雷达截面积减少。雷达透波材料是对电磁波不发生作用而对其保持透明状态的非金属类型复合材料。2.2红外隐身技术红外隐身技术是降低或改变目标的红外辐射特征,以降低被红外探测器探测概率的技术。通过改进结构设计和应用红外物理学领域研究成果来衰减、吸收目标的热辐射能量,使红外探测设备难以探测到目标。2.2.1红外隐身原理从红外物理学可知，物体红外辐射能量由斯蒂芬一玻尔兹曼定律决定：4WT(2.6)式中，W为物体的辐射发射量，为玻尔兹曼常数，为物体的比辐射率，T为物体的绝对温度。8可见物体辐射红外能量不仅取决于物体的温度，还取决于物体的比辐射率。温度相同的物体，由于比辐射率的不同，在红外探测器上显示出不同的红外图像。另一方面，为降低目标表面的温度，热红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。红外探测系统能探测目标的最大距离R为：1/21/21/21/2*1/2a00RJ)/2()1/()(/)snDNADfVV（（2.7）式中：J—目标的辐射强度；a—大气透过率；NA—光学系统的数值孔径；*D—探测器的探测率；—瞬时视场；f—系统带宽；sV—信号电平；nV—噪声电平。在(2.7)式中，第一项反映了目标的红外辐射特性和大气传输特性，第二项反映了红外探测系统中光学系统的特性，第三项反映了红外探测系统中探测器的特性，第四项反映了红外探测系统中系统特性和信号处理特性。红外隐身的目的主要是减少公式中第一项的各项取值，即目标的红外隐身应包括二方面内容，一是改变目标的红外辐射特性，即改变目标表面各处的辐射率分布；二是降低目标的红外辐射强度，即通常所说的热抑制技术；三是调节红外辐射的传播途径(这包括光谱转换技术)。2.2.1红外隐身技术途径采用