自 1980 年以来,“隐身”一词在航空界就广为人知,并随着海湾战争中F-117隐形战斗机的使用而流行。F-117 在夜间轰炸了伊拉克军队的高价值目标而从未被发现,共和国卫队部署在巴格达周边的防空火力完全没有发挥任何作用。

F-117隐形战斗机

战斗机的隐形技术(也称为VLO或“非常低可见技术”)是指减少或降低飞机在雷达上的可探测特征,这些特征包括:红外,视觉,声音和热辐射等。

什么是RCS?

RCS(雷达散射截面)是衡量飞行目标向雷达接收器反射雷达信号的能力。RCS 的概念大体可以理解为:雷达波照射目标的反射功率与原始功率密度之比。简单来说:只有一部分雷达波能够照射到目标,只有一小部分的雷达波返回雷达接收器。

雷达的工作原理是通过定向天线以锥形光束的形式发射电磁波,当这些波击中反射目标时,部分光束被阻挡并向各个方向散射,部分发射能量返回雷达发射天线。大多数雷达的工作原理是以每秒数千次脉冲的形式发射电磁波,雷达天线成为接收器。通过计算脉冲发射和返回之间的时间,可以知道与目标的距离。

由于环境会产生噪音(“杂波”),雷达只能感知高于特定水平的回波。

动画显示了 F-15 的RCS ,当从正面和背面检测到飞机时,雷达上飞机的面积值出现峰值

下图是一些典型的 RCS 测量值(以平方米为单位):

隐身技术试图通过使用吸收雷达波的材料和改变机身的形状来大幅降低 RCS,这些材料将波分散到敌方雷达发射器以外的方向。

减少 RCS 的最显著方法是在飞机制造中使用非金属材料。雷达波的反射取决于机身材料所感应到的电流。如果使用非导电材料,如碳复合材料、玻璃纤维和其他材料,将产生很少的电流,产生的回波也很小。

机身材料对雷达回波的影响

此外,经过特别设计机身外形,可以避免与发射器成直角并采用平滑、和谐的形状,可以偏转而不是反射入射雷达能量。由于平面是优良的雷达波反射面,隐身设计应立足于消除这样的平面及避免 90 度的转角。

机身形状对雷达回波的影响

为了处理残余反射,飞机的某些部分使用了吸收雷达材料(RAM)涂层,能够吸收不同波长的雷达波。

应用现有的一些技术可以大大减少战斗机的 RCS,甚至是大型战斗机。例如,同样是大型战略轰炸机,B-52 的 RCS大约 为100立方米,此相反的是B-1B 的 RCS 仅为 1平方米,F-117A的 RCS介于 0.01 和 0.001 m 2 之间。

为什么减少 RCS 很重要?

RCS 是一个减少敌方雷达探测距离的变量。由于锥形波束和散射能量,RCS 与雷达范围之间的关系不成正比,检测范围与 RCS 的面积成正比。

例如,如果雷达对具有 10平方米 RCS 目标的探测距离为 100 英里,则同一雷达对具有 5平方米的 RCS 目标的探测距离为 84 英里,而对于1平方米的目标,同一雷达的探测距离为 55 英里,反射率减少 99% ,敌方雷达探测距离减少45%。

RCS 减少 1/1000 ,雷达探测距离减少 82%,这可以显着增加战斗机的战术优势。让我们举例说明一下:一部雷达在其最大探测距离上扫描下图中的飞机,右边的 F-4 和 F-15 会被探测到并出现在雷达屏幕上,左边的两架 F-117 和 F-22 可以安全地飞行,并在10 英里范围外不会被发现。

最后,列出一些战斗机的RCS值(预测):

B-52: 100 平方米

F-4、A-10: 25平方米

B-1B: 1 平方米

米格-21:3平方米

米格-29: 5平方米

F-16C:减少 RCS后1.2立方米

F-18E、阵风:0.75 平米

鹰狮:0.1平方米

狂风:0.25-0.75 平米

F-117、B-2、F-22:0.01 至 0.001 平米