F-22雷达反射面积到底是多少?用缩比模型测测能行吗?

2019年02月25日 23:32:18

来源:看空天

自从F-22诞生以来,它的真实雷达散射截面积(RCS))一直是谜一样的存在。美国神秘兮兮的说他相当于一个钢珠的RCS,小数点后面有至少3个零。但目前尚没有权威数据。有人会说,我们造个模型,甚至一个缩比模型测测就不行了吗?真的是这样吗?洛克希德·马丁公司18年前公开了由时任该公司F-22项目特殊技术部经理、F-22 低可观测性综合产品团队负责人Brett Haisty撰写的《负担得起的隐身》,我们在之前的文章中曾介绍过。这次,我们重点谈谈文章中关于F-22的RCS测量问题。

F-22雷达反射面积到底是多少?用缩比模型测测能行吗?
进行RCS测量的F-22实体模型。

缩比模型不可靠。在整个工程制造与发展(EMD)阶段,F-22的信号特征已通过广泛的测试程序验证。1991年秋天,其雷达散射截面积(RCS)测试在洛克希德·马丁位于海伦代尔的测量设施开始进行。该计划中使用的所有模型都是等比例的,这是从以前的项目中吸取的教训,因为当试图根据小尺寸模型测量的结果,“放大”测量值时遇到了许多问题。测试项目从全尺寸进气道模型的建造和测试开始,接着是全尺寸双发动机排气模型、雷达/天线罩模型、机翼模型,用于舱门、口盖和天线测试的大型模型,以及许多其他组件模型。使用全尺寸飞机部件模型大大降低了程项目风险。

EMD测试项目在EMD全比例模型的建造和测试时达到顶峰,这是与F-22具有极高保真度的模型。该模型包括所有重要的信号源,包括大量的生产件。该模型包括雷达和雷达罩、天线套件、进气口和发动机前部结构和前两极结构、非常详细的发动机排气模型(包括涡轮和涡轮排气机匣、加力燃烧室部分和收缩扩张喷管)、生产型的各个边缘、口盖和飞行中动作的舱门、大气数据系统、屏蔽器、密封件、导弹发射探测器(导弹逼近告警系统)窗口、挂点、控制面的作动器和发动机部件以及各类机载灯具。

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能猜出这是哪部分吗?

实体RCS测试很关键。F-22的RCS的最终验证在飞行中进行,于2000年底开始。对5架工程制造与发展用途的飞机进行测试。对某些飞机还要进行重复测试,以验证飞机的隐身性能不会在作战中降低。

F-22项目还开发了一个室内RCS测量设施,用于飞机信号的生产型验证。RCS测试机库尺寸为150x 210英尺,包括一个用于天线测试的微波暗室。RCS设施还包含一个“转盘”,用于将测试飞机悬挂起来的同时,使测试飞机缓慢的旋转,以进行全方位的RCS测试。

这个50000平方英尺的设施自1997年7月开始运行。该测试最终将用于接收飞机,而不是执行以前项目使用的空中测试。进行室内测试的成本只是空中测试成本的零头,可显著降低飞机生产成本。由于设施的独特性,将使用几架EMD飞机通过室内和空中检测分别进行。“背靠背”测试将用于确立对室内测试的信心。

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座舱的隐身很关键。

好造好用好修。隐身飞机的成功生产要求飞机的制造公差要远远小于传统飞机。控制尺寸精度、表面光洁度和表面波度是F-22制造的关键因素。 F-22的部件实际上是在美国的每个州制造的,这些部件必须精确配合。 F-22计划使用计算机辅助设计工具来设计满足要求的零件和工具。

F-22要设计成比它要取代的飞机更加可靠,并且需要的保障资源显着减少。F-22机体表面口盖的布局和构型经过了精心设计,增强其可达性,以方便维护人员维护子系统,同时满足低可观测量要求。通过近300个飞机表面位置(包括可动作舱门和快速检修面板)实现对各个系统的接近和检修。基于30天部署的维护操作中,超过95%的维护工作可以在不需要任何低可探测性恢复的情况下执行。对于剩余的需要进行低可探测性恢复工作的5%的维护,明确了修复过程和材料,以让维护操作所需的时间减小至最低。

低可探测性的修复程序是在空军维护人员的直接参与下开发的,以确保过程稳定并可在外场实施。这些流程在一个历时三阶段的项目中得到验证,从实验室测试,到美国空军维护人员在有代表性的测试设施设备中进行的实际修复后的信号测试,最后到爱德华兹空军基地外场进行最终验证。

综合作战转换在军事上相当于赛车中的一个“进站点”(赛车中可紧急进驻快速加油和维修的地点)——飞机加油,重新装弹并重新投入战斗。F-22允许同时进行机炮弹药和导弹再装填,这个过程以往只能依次进行。“猛禽”有单独的加油和消耗品(油,箔条,红外干扰弹等)状态检查点。 “猛禽”的设计使得综合战斗转换无需低可探测性恢复即可完成。

F-22雷达反射面积到底是多少?用缩比模型测测能行吗?
进行雷击试验的雷达罩。

别忘了隐藏雷达。飞机的雷达通常是飞机对外辐射信号的非常重要的一个来源。F-22设计使用带通谐振雷达天线罩和低信号特征雷达的组合显着降低了雷达的信号特征。 F-22的天线罩是F-22上最复杂的结构部件之一。天线罩的主要设计考虑因素是:带内雷达性能、低可观测性、结构载荷包括抗鸟击性能、雨水侵蚀、可维护性、抗雷击性能等。

“猛禽”的雷达是一台有源相控阵雷达,它的天线向后倾斜以减少对方雷达波的直接反射。一千多个收发组件,其元件制造强调大准确性和可重复性。散热器和T / R模块组件的关键制造工艺已经自动化以确保经济上可承受性。

F-22的天线套件包括大量嵌入式和共形天线。天线用于接收和辐射能量,这通常与低可探测性设计人员的目标完全相反。必须大幅减少这些天线特征以实现低可探测性目标,同时保持令人满意的增益性能。通过广泛的分析和测试得出的最终设计代表了天线性能和信号之间的最佳平衡。

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