从隐身设计和气动原理看F22. J20. T50!!!!!!!!!!

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导读:隐身: 作为一款四代战机,具备隐形,高机动,超巡等这些是必备的基本能力。在四代机中,隐身是非常重要的一个因素,那飞机如何做到隐身呢? 雷达波发射出去了是一回事,回波就又是另外一回事了。事实上,雷达回波的强度跟被照射物体的形状有很大的关系。我们假设一块一平方公尺的方板,但他正面垂直对着雷达时,得到的雷达发射截面大约是一千平方公尺。 [img]http://img11.itiexue.net/1359/13592435.jpg[/img] 如果我们把方板弯个角度,数据就会骤减为0.1

隐身:



作为一款四代战机,具备隐形,高机动,超巡等这些是必备的基本能力。在四代机中,隐身是非常重要的一个因素,那飞机如何做到隐身呢?



雷达波发射出去了是一回事,回波就又是另外一回事了。事实上,雷达回波的强度跟被照射物体的形状有很大的关系。我们假设一块一平方公尺的方板,但他正面垂直对着雷达时,得到的雷达发射截面大约是一千平方公尺。


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如果我们把方板弯个角度,数据就会骤减为0.1平方公尺.


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事实上,还可以做的更厉害点,把方板斜45度,从正面看像个菱形。

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还是那块方板,面积根本不变,但如果我们把这菱形也弯成一个后倾的角度。那么数据就会降的更厉害,直接成0.001平方公尺


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可以看到,同是一块方板,我们把它用不同的角度对准雷达,反射的截面积从1000平方公尺变成0.001平方公尺。变化相差了整整100万倍!!!!!所以,如果把一架飞机的外形,做成像菱形那样。那他的雷达信号会变的极其小,隐身的效果就处来了。因而自然有人想到了这个外形布局。

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怎么样,这个外形就是上面讲到的倾斜的菱形。其实这就是洛克希德马丁公司最早的方案。够科幻吧。什么?眼熟?没错,这就是大名鼎鼎的F117夜鹰型隐形飞机最早的方案!!!!

这F117的方案,第一个图的外形就是这么来的,但是后来研究发现这个菱形方块根本飞不起来,所以后来把两侧拉长,加了个内倾尾翼,成了第二张.

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这个验证机被称之为Have Blue,已经有夜鹰的影子了。而上面的第三个就是真正量产型的F117。第四个方案,加了尾翼的是个海军型的,后来项目被取消。

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F117毕竟是第一代的隐形飞机,这飞机最大的毛病在于为了追求隐身而导致机动性超级差,而且很多地方受当时条件的限制,计算机只能处理二维面,所以处处棱角分明。在南联盟被打下一架后,他的地位就急转直下,因为缺点突出,没几年后就开始退役,到2008年,全部的F117退役,一代名机,就这么匆匆下场,无不让人感慨。。。。。


雷达波也是一种波,所以它具有波的普遍特性。一般而言,波长越长它的频率就越低,而波长越短,他的频率就越高。比如蝙蝠嘴里发射的超声波,就是一种波长短而频率很高的声波,波长短是因为蝙蝠的嘴巴小,只能发出窄的波。高频率的超声波具有指向性好,精度高,不易受干扰,信号回馈速度快,但传播距离短的特点。而低频率的长波则具有相反的特点

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雷达的工作频率跟他的工作性质密切相关,当频率低于3MHz时。这时候,电磁波可以沿地球表面传播,而不受地球曲率的影响,所以可以传播的很远。由于雷达电线的尺寸跟雷达的波长成正比,所以这种低频的长波雷达尺寸向来十分的巨大。


苏联早期的远程警戒雷达,对比下面的楼房,就可以知道这雷达有多大了。由于雷达天线的尺寸跟波长成正比,所以大家就可以估计这雷达波的波长有多长了。它的传播距离非常远,是用来监视美国的弹道导弹的

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这个是雷达各频段的名称。其中频率低的L波段主要用于远程警戒雷达,S波段用于中程警戒与跟踪,X波段由于体积小,所以用于空中或其他移动场合,多普勒导航雷达也是X波段雷达。由于S波段跟X波段是目前应用最广泛,最主要的工作频段,所以隐形飞机的隐形主要就是针对这些波长做文章。

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不同波长的电磁波打到飞机上截获的目标截面积RCS(radar cross section)的差异很大。总的来讲,主要分三种。



1.低频区:当雷达波的波长大于目标尺寸时,入射场的相位跟振幅都没有什么变化。这时候整个目标都参与散射过程。所以他的形状和细节并不重要,主要取决于他的体积。换句话说,任你是李逵还是李鬼都不重要,它只要知道有人来了就行。



2.谐振区:当雷达波的波长跟目标尺寸相近时,入射场的相位跟在目标长度上的变化很明显。目标的每一部分都会影响到另一部分的场强,每一点的回波都是由很多部位相互影响的叠加。所以很难预测回波的性质。这时候它还是很难分清李逵和李鬼。



3.高频区:当雷达波的波长小于目标尺寸时候,它的散射符合光学定律,目标形状间的相互作用可以忽略不计。它的总散射可以理解为某些局部散射的单独合成。这个时候,它就能分清李逵和李鬼了,并知道了李逵是拿斧头的,李鬼是拿狼牙棒的。


由于防空雷达和机载雷达都处于分米波和厘米波段,这些波长都小于目标尺寸,处在高频区。所以隐形飞机的研究主要就是对付这些波长小于目标尺寸的波段。但我们也可以看到,对于波长长的米波雷达等,由于波长大于目标尺寸,所以目标的形状不重要,整个目标都会发生散射,所以能有效提前发现隐形飞机。这是一种预报隐形飞机的很好手段,听群里人讲,我们的远程雷达就曾照射到在日本起飞的F22战斗机。


由于雷达有效探测距离和RCS的四次方根呈正比关系。所以要想使探测距离缩短一半,那么目标的雷达截面积(RCS)就要缩小为原来的1/16。换句话说,除非使用隐形手段,否则单纯的依靠减小飞机的尺寸并不能有效减小雷达反射面积。



所以要想有效减小雷达反射面积,采取隐形手段才是王道。前面说过,由于目标的散射在高频区,他的总散射场可以分解为某些局部散射场的合成。那么那些局部的点,线,面的散射源就成了要研究的重点。对于散射回波,主要分有镜面散射波,绕射波和行波,爬行波这几个种类。



对于镜面散射,当电磁波打到光滑的表面时候,能发生镜面散射,就像初中学的光的反射现象一样,由于镜面散射能把大部分电磁波的能量完整的散射回去,所以是一种很强的散射源。另一种强散射源就是边缘绕射。当电磁波打到棱线的边缘时,镜面反射已不存在,这时候,电磁波会沿着边缘产生无数条绕线。边缘绕射是最常见的散射现象,也是一种较强的散射源。当飞机在雷达区消除了镜面散射后,边缘绕射就成了主要的散射源。



边缘绕射是最常见也是最重要的散射源,当飞机镜面散射消除后,边缘绕射就成了主要的散射源。比如机翼和一些部件的连接处,都容易造成边缘绕射


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除此以往还有几种弱散射源,比如尖顶散射。当电磁波打到尖顶,比如飞机机头时候,会在机头出发生绕射,但这是种弱散射源

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尖顶散射是种弱散射源~~~~~~








还有一种就是行波,当电磁波打到物体表面时,电磁波会沿着物体表面进行爬行。这种爬行波在爬行过程中遇到表面不连续处,不同物质的交界处,缺口出等任何有剧烈变化的地方都会向外散射出电磁波,当它爬到物体末端无处可走时,就会产生绕射波。并同时沿着原路返回,在返回途中,遇到任何不连续处会发出第二次散射。


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可以看到,在表面任何有剧烈变化的地方,都会产生散射

一个爬行波的走势图,当雷达波打到飞机时,沿着机体表面爬行,从头走到尾到没路的时候,再沿原路返回,并不断发出散射,不幸的是,这返回的行波的散射方向是直对着雷达方向的。所以飞机表面一定要极力避免出现任何不连续处。


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除了上面的一些反射外,还有两个重要的反射源,那就是角反射跟腔体反射。如果两个面互成90度角,那么入射电磁波会在里面互相反射后成强烈的回波,是个强烈的反射源,而对于腔体,也会有相似的情况,也是个强烈的反射源。


对于飞机机头的雷达整流罩而言,如果是不透波的,那么机头就会有尖顶散射,是种弱散射源。如果是透波的,那么入射雷达波就能“看见”里面各种设备从而构成多角反射器,成了一个强反射源。图上的这个F35用的APG-81雷达,就呈一个斜上的角度固定在那,避免互成90度,来减少反射面积。


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就飞机座舱而言,则存在舱体反射。所以F22在座舱盖上涂上了金属导电层,以减少反射面积。


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那么,在雷达面前,飞机要如何修改才能做到隐身呢?我在最开始,介绍了F117的外形布局来源。这说明,外形的修改其实能很大的影响飞机的RCS值,事实上,飞机外形的优化一直是最好的隐形手段。但除此之外,隐形飞机要应该做到:



1. 飞机表面要尽量的平滑过渡,尽量不要有任何缺口,突出物等任何剧烈改变的地方


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上面两图可以明显看出,表面的完整跟有缺口的物体对RCS的影响很大。隐形飞机要极力避免出现各类不平滑的地方。



2.把强散射源变成弱散射源


对于一个球体而言,当雷达波照射过去后,它总存在一个方向,是正对着雷达波,因而会形成一个强烈的镜面反射。解决办法就是把它拍拍扁,再把边缘捏的尖尖的(这不就成了一个UFO了么。哈哈),成了边缘散射或尖劈散射。这样一个强的镜面散射源就变成弱散射源。

事实上,圆柱体或纺锤体都会产生镜面散射。普通飞机的机身就可以看成一个圆柱体,它是个强烈的散射源,解决办法就是把机身边缘做的尖尖的,形成尖劈角来减小RCS值.


这个样子怪怪东西是诺思罗普为研究隐身而研制的Tacit blue研究机。注意到他下面的边线条了没有?这个边线条的作用就是把强散射源变成弱散射源。通过尖锐的线条,把雷达波“劈开”,并让雷达波一路沿着边线爬到尽头的尖锐角,再让它从尖锐角处呈尖顶散射开来。这样几经折腾,散射出去的能量就非常小了.




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飞机的尾喷口是个腔体,也是个强散射源,解决办法就是把喷口做锯齿处理,把强信号特征的边缘绕射改为弱的尖顶绕射,减小反射面积。这架F35B的喷口正在往下转动,锯齿的喷口清晰可见.


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3.对强散射源进行遮挡


对发动机口这些无法避免的强散射源,就应该进行一些遮挡来减小RCS,比如对发动机进气口进行遮挡,采用S型进气道,或者像B2那些采用背部进气道,这样地面的防空雷达就照射不到B2的发动机口了,这样就能减少RCS。

F117的发动机不仅放在机背,地面防空雷达无法照到发动机口,而且在进气口有金属格栅,用来遮挡雷达波。

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4.控制散射方向



比如采用大后掠角机翼,这样从前方照射来的雷达波经过大后掠翼后,能把散射的回波传到雷达的非危险区域。F117的后掠翼非常大,这样就能把回波呈大角度的散射开,不易被雷达接收到。对于存在的垂直角反射区域,由于垂直尾翼跟尾翼呈90度,是个强烈的散射源,所以可以改成V型垂尾,避免角反射。事实上,隐形飞机的任何部位都要避免互成90度的夹角。



F117的V型垂尾,这样避免了和机身成90度的夹角。而且F117的垂尾,机翼和机身各部分后掠的非常大,雷达波从前面照射来,都被反弹到了那遥远的远方。。。。。。


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事实上,还有一种方法,就是集中把回波的能量控制在很窄的几个方位内。就好像黑夜里你打开大灯,对面有人拿镜子对你晃一下,你只会看到一闪而过的光线。这样就算你看到了闪过的光线,但你还是无法确认他的方位

注意划红线的部分,所有的红线都是平行的,这样就把控制面集中在同一个方向上。B2的特殊外形布局,把散射面集中控制在4个方向角上,这样就算在某点被雷达照射到了,但由于一晃而过,RCS值瞬间又变的急剧小,在雷达屏幕上就只出现一晃而过的点,雷达并不能准确捕获到他。


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F22也是这样,请注意它的棱线。都一致集中在几个方向上,整齐划一。连尾喷口都做了相同的处理。甚至他表面所有的锯齿都不是胡乱开的,方向性都保持一致。对每一个细节都不放过

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吸波材料



由于飞机的隐身特殊布局会受到空气动力学的限制,它的作用是有限的。要想进一步降低雷达的RCS,另一个有效方法就是用吸波材料。因为隐身不仅跟物体的外形有关,而且也和物体的电磁特性有关。吸波材料的基本功能就要求当电磁波穿过材料时候,电磁能被损耗,转化成热能并散失掉。怎么样,有点像电流经过电阻时的能量损耗吧?其实吸波材料依据的就是这个原理。



吸波材料又分两种,一种是涂上去的,另一种是结构型材料(如复合材料)。早期的隐形飞机F117和B2,用的都是吸波涂料,所以每飞一次回来,就要重新涂上一遍,而且飞机还要付出额外的重量代价,很不划算。

U2其实最早使用了吸波涂料,用的是铁氧体涂料。黑色的铁氧体吸波性能好,据说F117用的也是铁氧体涂料。只可惜他们都被打下来过。

而对于复合材料,由于他本身就具有一定的透波性和吸波性,而且复合材料比金属材料的强度好,抗疲劳度高等优点,所以现代战斗机越来越喜欢用复合材料.



这张图片清楚显示了F35的尾翼,V型垂尾,主翼后襟及机身下部很多地方都大量使用了复合材料


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复合材料也受民航欢迎,波音787直接用复合材料来作为机身,波音787全身使用了高达50%多的复合材料。但如此大规模使用复合材料的效果如何,还存在争议。

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高级跑车也喜欢用复合材料,因为复合材料强度好,重量轻,易做成各种形状。复合材料虽然价格高,但对高端跑车来说,这不是问题。这辆帕加尼风之子Cinque全球仅10辆。性能直接捅死兰博基尼。

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复合材料的大规模应用像瘟疫一样蔓延到游艇上,这艘Wally118就是全复合材料打造,造价1400万英镑。由于全复合材料打制,这么大艘游艇36米长,30米宽,却才95吨重。配上3台5600马力的大功率发动机,能跑60节速度!!!!!比咱们的022导弹艇还快。怎么样,外形很科幻吧。这家伙,可是在法拉利实验室的风洞里吹过风洞的。

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除此以外,还有一种技术就比较火星了,叫什么阻抗加载技术,反正我常长真臻实在是不明白这名字的意思。大概的方法就是在表面开各种槽,槽里面塞进各种腔体或有特种参数的东西。这样雷达波照上来后,反射出振幅相当,而相位相反的回波,来相互干涉,从而把电磁波的能量相互抵消掉。真是够火星的了。。。。。。。。所以这技术目前还处于理论中



这叫无源阻抗加载技术,既然有无源那就必然有有源的了,其实有源的就已经是属于电子对抗的范畴了,通过电子对抗装置,出动发射出跟入射雷达波振幅相同,但相位相反的波,来互相抵消,这样就能达到隐形的效果。相比而言,这主动式的还是比较有点谱,美帝已经有这方面相关的技术了。





红外隐身技术


红外线其实也是一种电磁波,当物体具有一定温度的时候,就开始向外发出红外辐射。在红外频谱中,红外辐射的高频段与可见光相连,而红外辐射的低频段与无线电波的“极高频段”相连。这个“极高频段”就是大家所说的微波波段。大家厨房里的微波炉就是种极高频段的波。



在这里给大家进行些小科普。电磁波的频率从高到地的顺序分别是


γ射线 > X射线 > 紫外线 > 红外线 > 微波 > 无线电波等波段


他们的波长分别是从短到长。我们太阳光的频谱是个复合频谱,一般而言,他夹杂在紫外线和红外线中间。


那么为什么早上和傍晚的太阳是红色的?


因为早上和傍晚我们离太阳的距离远,那些频率高的紫外线能量衰减的厉害,透过地球大气后只有红外线能剩下来,所以我们就看到了红太阳。而中午的时候由于离太阳近,紫外线就能穿透,所以我们就能看到白色的太阳。


而在天文学上,有种红移现象。人们在观察天体时候,发现他的电磁辐射由于某种原因而出现波长增加,在光谱上表现为向红外线波段移动,所以叫红移。这和多普勒效应是一样的,我们在火车站听远处的火车声是沉闷的低音,火车越来越近,声音就越来越尖。火车发出的声音在近处是种高频的声波,扩散到远处后就减弱成低频的声波。既然如此,天文学家自然能联想到这个天体是发生了移动,而且是离我们地球越来越远。



红移现象,当天体离我们越来越远时候,电磁波传播过程中频率变慢,波长变长,从可见光区向红外线区移动。相反,若天体离我们越来越近,则波长变短,频率升高,如同火车呼啸而来一样,声音变尖锐,光谱朝蓝光段移动,我们称为蓝移。简而言之,就是看见红移了,说明距离变长了,看见蓝移了,说明距离变短了。这个星体的红移现象是由哈勃最早发现的。


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我们看天体图的时候,经常能看到红色的亮点,其实这就说明它发生了红移。


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由于发现了星体的红移现象,而且是普遍现象,天文学家认识到我们的宇宙是不断膨胀的。既然是膨胀的,那么把时间倒推过来,宇宙在很久以前比现在的就要小,时间再往前,宇宙更小,那么早晚存在一个时间点,宇宙是被缩小成很小的一个奇点。也就是说,在很久很久很久很久很久很久很久。。。。。。。。以前,大概 137亿年以前,宇宙小到只有一个点。我们现在宇宙中所有的物质当时都被高度浓缩在那个小点内。那时候,没有空间,没有黑暗,四周啥都没有,就只有这个奇点,也就是处于传说中的in the middle of no way.

我们甚至不知道那奇点是刚刚产生的,还是一直默默无闻等在那里,非要等到那个日子的到来。什么日子?―――――――轰的一声,宇宙大爆炸的日子。



扯远了。。。。。。。。。。。。。。。重新回到隐形科普上:


前面说过,物体只要温度上升到一定程度,就会发出红外线。由于红外线是种高频电磁波,频率高于任何一种雷达的频率,几乎不可能用电子手段进行干扰。所以要想降低红外信号,降低温度才是王道。对飞机而言,热源有飞机的气动加热,太阳光的照射加热,但最大的红外辐射源就是发动机的喷口,所以降低红外信号的隐形手段就是对发动机喷口进行处理。


B2的尾喷口被压的扁扁的,这样与空气的接触面就大了,而且接触的更均匀。使发动机排出的热气能更快更多的与空气混合来降温。而且B2内部还有强制引射装置,使得发动机的排气强迫与引射的冷空气混合,降低红外特征。


还可以用挡板对排气口进行遮挡,比如YF23黑寡妇的排气口:


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上面讲的所有隐形修行都是在能够看的见的地方,还有就是看不见的地方,就是从机体结构处下手。因为不同材料的电磁特性不同,有些材料具有一定的透波性,能够穿透机表进入内部,在内部的腔内经过反射后再透出来。所以在有些地方机体结构也要进行一定的优化。



看这机翼的修形,由于雷达波能穿透某些材料,所以某些特殊的地方,在内部也要进行隐形优化,后面的图中显示了内部也进行了锯齿处理。



由于对这些内部结构的隐形处理网上的资料实在是少,目前能知道的就是对一些部位进行锯齿处理。另一种就是敷隐形蒙皮,而且是整大张的隐形蒙皮,这样就能尽可能的减小需要链接的地方


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等离子隐身


有迹象表明,我们的四代机会采用部分等离子体隐身技术。等离子体是由大量自由电子,自由离子和中性离子混合成的一个体系。高中物理知识告诉我们,当原子获得大量能量后,里面的电子运动变快速,达到一定程度就会逃逸出来。普通气体在受到外界高能作用后,部分电子获得大量能量而脱离原子核的束缚,成为自由电子。而那原子因为失去了电子而成为带正电的离子,这时候,气体就有导电性质。航天飞机或飞船在降落地球大气层的过程中,由于与空气产生剧烈的摩擦,温度急速上升,空气被极化,也会产生等离子体。由于等离子对电磁波有极大的吸收和衰减的作用,隐身效果非常好,而且等离子的胃口也不挑剔,对各个波段都通吃。使得所有的通讯都无法正常进行,这就是所谓的“黑障”。也就是说,要想使空气等离子化,必需要给空气很高的能量


航天飞机降落地球时,由于速度非常快,与大气剧烈摩擦,空气被极化,成为等离子体。这时候通讯中断,就是我们常说的“黑障”。等航天飞机的降落速度慢下来后,空气摩擦减小,等离子体消失,便又恢复了通讯。

目前的等离子隐身技术主要有开发式和封闭式两种。对于开放式,就是把等离子云“涂抹”在飞机表面。但对于开放式而言,飞机飞速而过,等离子能不能稳定的附着在飞机表面还是个问题。而且需要电源以高频高压的方式放电,击穿空气成为等离子体,这过程需要消耗大量的电力,对战斗机而言,这么大量的电力来源就很成问题。虽然等离子吸收外界电磁波的效果极佳,但他却是个高能量体,自身也会放出红外辐射!!会被红外探测装置探测到。这些事目前等离子隐身没有突破的障碍。所以即使航天飞机处于黑障区,无法通讯,但航天飞机还是能被红外探测装置观察到,所以我们看新闻,经常能看到红外观察装置拍摄到的航天飞机返回图像。

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而另一种封闭式,就是采用双层结构,外层用玻璃钢等高强度的透波材料,把惰性气体或容易电离的气体灌到双层蒙皮中间。把这东西结合到需要隐形的重点部位,需要隐形时就对里面放电产生等离子。这样做不仅电力需求小,而且不会受外界的干扰,红外信号也小,而且能跟飞机结合成一体。把它结合在某些容易产生散射的地方,就能极大的减小雷达信号,这实在是上佳的选择。所以我们的四代重歼很可能使用这种封闭式的部分等离子隐形技术。



由于这种封闭式的等离子隐身造价高昂,而且会付出额外的重量,所以飞机不可能大量使用,只能在某些部位使用,这样的话,就必需好钢用在刀刃上。对一些难以进行隐身处理的地方采用,比如飞机机翼的根部,这样就能大大的减小飞机的总体RCS。





从这图中可以看出,在飞机进气口,机翼根部前后缘处,都是强信号源。所以可以在这些地方做等离子隐身处理。机身侧面也是大的反射源,但这个就比较大而且难处理了,侧面主要还是靠外形修行


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目前来看,隐形最好的方法还是外形隐形,我在最开始讲F117的时候,已经很直观的用图文讲解了,同一个物体,只是改变下方位,隐形的效果就能相差非常多。但这是理想状态下,事实上,四代飞机不仅要考虑隐形,他同样受飞机气动布局的限制,所以会存在很多的热点,对于这些热点,就需要一点一点的进行处理。



对雷达波而言,波长长的电磁波可以传播的很远,而且通常波长大于战斗机的尺寸,对战斗机的外形不挑剔,都能发生一定的散射。因为民航的交通管制雷达大多是米波雷达,所以经常有民航雷达发现参加航展的F117和B2的情况。但由于长波雷达频率低,分辨率差,而且信号的更新速度慢,不能跟踪快速移动的飞行目标。所以对分辨率要求高的火控雷达和机载雷达都选用高频的短波雷达。隐形飞机的隐形处理也就集中在对付这些短波雷达上。我们在对付F22的时候,单靠一部或一种雷达是很难发现的,当可以多种雷达同时使用。比如使用长波雷达进行远程预警,然后靠多部短波雷达配合预警机进行协同跟踪。这样就能有效对付F22。



飞机的隐形处理其实是个很系统的工程,尤其是细节的处理,就好比100个喇叭都发出70分贝声,加在一起,也只不过70分贝左右(排除声音的共振等因素)。但这里面只要有1个发出85分贝的声音,那么接收到的就是85分贝。所以隐形的处理不能放过每一个细节。










昨天讲完隐身原理,下面开讲气动原理。



1993年8月8号,一架瑞典的JAS39鹰狮为斯德哥尔摩当地的庆祝节日做表演,飞机正飞的high,准备做大仰角机动给居民们表演,好让那些土包子们开开眼界,瞧瞧咱们本国刚刚服役才2个月的新式战斗机。


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飞机的仰角继续增大,这时候飞行员突然发觉不对,抬过头了,怎么飞机有了垂直的姿势,却没有垂直的动作呢?


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这时候飞行员意识到飞机失速,很识趣的知道自己改不出来了。毕竟飞机是国家的,小命是自己的,内心怀着强烈的(HX部分)的信念,毫不犹豫的跳伞了。。。。。。

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飞行员跳伞后,这个“活死人”直接往下掉。这图里都可以看到后面的教堂了。地面不明真相的群众们目瞪口呆。咱们土包子确实没见过这等场面。

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轰的一声,掉进了附近的花园里,狼烟四起,群众们大呼过瘾。今天这节日过的真热闹

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那么本来飞的好好的,怎么突然就这样子了呢?让我们从风洞演示里看看究竟吧。



这是机翼小仰角时的风洞演示图,可以看到,一切良好。上表面气流密集,流速快,气压低,气流沿着机翼还有个下洗的过程,带来额外的升力


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机翼的仰角增大,这时候,下洗气流的角度也越往下,机翼的升力增大。事实上,机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。也就是说机翼的上表面比下表面更加重要!飞机更多的是被吸上天的,而不是被托上天的!

从隐身设计和气动原理看F22.  J20.   T50!!!!!!!!!!

机翼仰角更大了,这时候看到什么不同了么?由于仰角太大,机翼后面的气流没有汇合在一起。后面形成了一个巨大的“真空”。这个“真空”可真要命,想想看,机翼前面有正常压力的气流吹打着机翼,机翼后面是“真空”,根据伯努力原理,机翼往哪儿飞?当然是往后面飞啦!更加郁闷的是,你飞的越快,后面的“真空区”越大,带来的吸力也越大。

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怎么样,往后飞,现在明白了吧。前面说过,飞机大仰角机动时,由于惯性,会有个肚子迎面朝前,继续平飞的姿势。这时候,飞机整个肚子把气流挡住了,后面的机背就流不到空气,形成了一个“真空”,从后面像真空吸尘器一样把飞机狠狠的“吸住”不让他继续前飞。所以飞机会突然掉速度,这就是所谓的失速。飞机失速了,而且还直挺挺的立在那,那是什么?就是个突然停在半空中的砖头,结果当然是砖头往下掉啦。。。。。。然后,出人命啦。。。。



前面两个飞机失事的例子,就是飞机进入失速后,没有及时改出来的后果。其实在高空还能有机会改出来,在低空就根本没这机会了。



我们在日常生活中,也有类似的情况。迎面高速驶来一辆集装箱卡车,当卡车屁股开过后,你在旁边会感到一股强烈的风。这股风其实是涡流,因为卡车屁股后面太平整了,高速驶过后会在后面有个很大的“真空区”。为了填补这个“真空区”,周围的气流以涡流的形式迅速进入,所以给你的感觉就是有股巨大的风,而且是要把你吹向马路中间的风。


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