注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

晨枫小苑

来的都是客,相逢握握手

 
 
 

日志

 
 
关于我
晨枫  

西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

网易考拉推荐

歼-11如何隐身?  

2009-10-19 10:34:34|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |
歼-11B已经比基本型苏-27进了一大步。采用数字电传飞控、电扫雷达、玻璃座舱、一体化电子战和武器集成后,歼-11B可以成为4代半了。但无可否 认,歼-11的基本技术已经接近30年了,要在中国空军继续撑20年的大梁,需要进一步的改进,而改进的重点之一就是隐身,其中的难点在于保持基本的气动 外形,否则就是全新设计了。

隐身性能通常用雷达反射面积来表示,但这不是暴露在雷达照射下的实际面积,而是反射强度的等效面积。换句话说,面积很小但高反射率的表面和面积很大但低反 射率的表面具有同等的等效面积,另外,雷达反射面积是一个积少成多的东西,所以隐身绝对是一个“毋以善小而不为,毋以恶小而为之”的事情。隐身的主要手段 有三种:
1、   材料,采用雷达吸波材料、雷达吸波结构、复合材料等
2、   外形,采用多面体、连续可变曲率表面或者B-2那样的无垂尾布局,边缘对齐等
3、   等离子,在飞机周边形成等离子云

歼-11已经采用了雷达吸波材料的机翼、边条和进气口前缘,机翼和尾翼大量采用复合材料,座舱盖镀金属薄膜,除非用全复合材料制造,这方面的潜力已经不大。

等离子是俄罗斯的独门绝技,但效果和使用一直有争议。等离子体对电磁波就好比烟幕对可见光一样,并不是黑洞一样的隐身,而是阻绝视线的隐身。在战场上放烟 幕,对手看不到你不假,但不可能不引起对手的警觉,而隐身的目的之一是不引起对手的警觉,目的之二才是阻挠对手的火控。俄罗斯一直没有说明等离子体的产生 和有效屏幕的形成的问题,在高速机动飞行中如何保证等离子体吸附在飞机四周又是一个问题。另外,产生等离子体需要耗用能量,这个能量传输到大气环境中,必 然引起某些大气物理特征的变化,比如说红外特征的增加。如果这样,那雷达隐身就转化为红外显身。在眼见为实之前,对等离子体隐身的实际功用还是存疑。

一般认为,雷达吸波材料的隐身效果有限,除非能迫使雷达波在吸波材料上多次反射才形成回波,通过累积吸收来大大削弱回波能量,基本上不能通过单一采用雷达吸波材料达到有意义的隐身。气动外形隐身是已知隐身措施中最有效的。

隐身外形的关键在于三点:
1、   减少角反射和袋形反射
2、   减少连续的大平面和固定曲率的球面,减少和入射雷达波垂直的平面、框架和边缘
3、   减少琐碎的表面突出物

雷达捕捉目标和人眼捕捉目标有相似之处。人眼对强反光很敏感,万绿丛中有一面小小的镜子,刹那的反光一下子就引起人们的注意。两个平面形成的直角对入射雷 达波形成二次反射,按原方向返回,就是这样的一个强反射源。如果是三个平面形成的立体的直角,反射的定向性更强,反射更加强烈。如果是一个三维空间里的口 袋,那除了在口袋的壁上和袋底被吸收的部分,雷达入射能量基本按原方向全部返回,形成最强烈的反射。传统的发动机进气口恰好就是这样一个口袋,金属的进气 道壁对雷达波没有多少吸收作用,旋转的发动机的风扇或压气机叶片更是像镜子一样,将雷达波反射回去,难怪在有的文献上,没有任何雷达隐身考虑的F-15的 雷达特征达到400平方米(雷达反射面积是相对于一定反射率表面而定的,所以不同参考材料可以有不同的数据),远远超过物理面积。

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
雷达波的反射和光反射有点类似,但除了前向反射外,还有沿原路返回的后向散射

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
但要是形成一个角落,入射波最终反射回原方向,将强化反射;立体的角落更糟,除了在物体表面的吸收和少许散射外,将按原强度在三维上定向反射回原方向,极大地强化反射

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
球面体的作用则是提供稳定的反射,有助于雷达锁定

连续的大平面当然也形成强烈的反射,连续的固定曲率的球面本身并不增加反射,但形成稳定的反射。在理想情况下,一个圆球不管怎么运动,反光形成的光点是稳 定的,这就有利于探测和跟踪。对于雷达也一样,稳定的回波容易捕捉,闪烁不定的回波就不容易捕捉。F-117 那样的多面体像迪斯科球一样,形成闪烁回波,这是F-117隐身的基本道理。另外,雷达波和光一样,入射角和反射角互补,和入射波垂直的平面或者边缘反射 最强烈。

琐碎的突出物增加信号的反差,也增加雷达特征。

雷达隐身不能像风洞里一样靠在雷达暗室里反复测试然后修形,这太麻烦了,而且和气动特性的交互关系不好处理,只有用超级计算机一揽子计算。早期计算机的能 力有限,只能把问题简化成有限的多面体,这就是F-117采用这样怪异形状的原因。随着隐身理论的发展,B-2那样的龟背形成为新宠,这样上圆下平、周边 尖锐的外形可以使入射的雷达波能量流散到周边,然后散失。高机动的战斗机可以使用一点这样的概念,像F-22的菱形截面机头,但很难采用B-2这样的无垂 尾外形。F-22这一代隐身是建立在连续可变曲率的基础上,用光滑连续的复杂曲面达到比多面体还要好的隐身效果。但歼-11的基本气动外形在设计时没有对 隐身作任何考虑,现在为隐身而大规模修形,这就相当于重新设计,有违初衷。换句话说,机翼、边条、垂尾、进气口的形状和位置基本都不大可能大动。这就大大 束缚了手脚,但不等于没有文章可做了。

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
F-117时代计算机能力有限,只能用多面体避免形成稳定回波来达到隐身

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
如果把这个锅盖顶上的握钮去掉,这就是一个理想的隐身外形。入射的雷达波的能量沿上表面向四周流散,最终在边缘处散失

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
B-2的截面就是这样一个近似的锅盖形

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
F-22的隐身原理则是连续可变曲率的表面,这对气动性能的影响最小,但对计算能力的要求最高

简单的有座舱盖。风挡边框是和前进方向垂直的框架,如果采用像F-16那样的整体式座舱盖,就可以消除这个反射源。进气口前缘如果像F-22或者F- 18E那样斜切一刀,或者用大锯齿形代替,也可以削弱这个反射源。减少舱盖,各种舱盖用边缘对齐的锯齿形,这也是做得到的事情。

苏-27的基本设计不容许采用机内武器挂架,翼下的挂架很难代替。机腹下的稍微好一点,像欧洲“台风”一样用发动机舱外侧的半埋挂架会更好,但除非主起落 架改成F-15那样的外八字,这个办法也没法用。改主起落架非同小可,发动机舱是否有收起主起落架的位置,需要怎样的结构加强,都是不小的问题。不过这样 可以进一步空出翼下空间,应该可以在翼根增加一对挂架。

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
没有边框的座舱盖不仅视界好,而且避免了边框的反射

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
要是不能安排机内武器舱的话,“台风”这样在机身边角上的半埋挂架就是比较好的办法

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
F-22那样的菱形截面机头锥当然最好,像苏-34这样的压扁的机头锥也不错,还容易和边条自然融合

机头锥大体相当于一个圆锥,在侧面容易形成稳定回波。如果采用F-22那样的菱形截面或者苏-34那样的鸭嘴形截面,会要好很多 。这一条尖锐的边可以像苏-34一样自然地融入边条,但锐边本身也起到一点边条的作用,要和前机身的整体气动协调好,不要打架。

不过这些都是小打小闹,在基本气动外形不大好动的情况下,最大的文章或许在进气道。如前所述,进气道形成一个理想的袋形反射,是前向隐身最大的敌人。在理 想情况下,应该采用S形进气道,使发动机正面不暴露在雷达照射下。但这要大动干戈了,工作量一点不比重新设计一个机翼小。但是,F-18E采用了一个很有 意思的“雷达屏障”,极大地降低了进气道的袋形反射。

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
落选的波音X-32的这个血盆大口一直为人所诟病,既不雅观,又有把发动机正面暴露在敌人雷达眼前之嫌,但实际上进气口里就是一个雷达屏障,实际隐身性能不亚于当选的X-35

除了调节进气激波位置的调节斜板或者调节锥,进气道里通常就是一个空筒子。形状和尺寸当然是很讲究的,但还是一个空筒子。雷达屏障则是在进气道里增加一圈 风扇叶片一样的整流片,起到一点把进气理顺的整流作用,但更大的作用是阻止入射的雷达波长驱直入。入射的雷达波不再能直接照射到发动机正面形成强反射,而 是必须从整流片的缝隙之间拐进去,再在内部的进气道壁上反射几次,才能达到发动机正面。返回时还得再这么折腾几次,才能回到空中,最后形成回波。由于进气 道壁上和整流片的正面、背面都涂覆有雷达吸波材料,雷达波每反射一次就要被吸收掉一些,几次下来就损耗得很多,极大地削弱最后回波的强度。事实上“真正” 的隐身战斗机的S形进气道也是一样的原理,靠积少成多来消耗雷达波的强度。雷达屏障的效果不错,在竞争JSF的时候,波音设计的X-32也采用了这个技 术,所以X-32的“血盆大口”并没有影响隐身。当然,进气道的设计是一个十分精妙的事情,不能随便增加这样一个雷达屏障,但在基本气动布局不变的情况 下,这是削弱前向隐身最大漏洞的最好办法。

F-18E的雷达屏障是固定的,但X-32的就是可调的,同时兼作进气激波位置调节的作用。如果歼-11采用这样的可调雷达屏障,不仅隐身性能大大提高, 还可以省却现有的调节斜板,控制总重量的增加。不过雷达屏障增加进气道的阻力,可能需要发动机增大推力来补偿,如果对超音速巡航还有一点要求,就需要更进 一步加大发动机的推力,这是雷达屏障的一个缺点。未来的空中战场上,没有一点隐身功能的战斗机将十分被动,两害相较取其轻,这个代价可能是必须承受的。

歼-11如何隐身? - 晨枫 - 晨枫小苑
半隐身不是“罪过”,F-18E也是半隐身的

采用了这样的隐身技术改进的歼-11依然不能算隐身战斗机,只能算F-18E那样的半隐身战斗机,在前向有一定的隐身功能,在其他方向基本上没有太大的隐 身功能。但这样的“适度隐身”可以在传说中的隐身新歼出来之前填补空缺,之后也可以在隐身新歼的鞍前马后填空补缺和扩大战果,或许对中国这样的发展中国家 是事半功倍的好事。美国海军也不追求“真正隐身”,所以这不是异想天开的。
  评论这张
 
阅读(11964)| 评论(3)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2016