引言:
  2016年10月28日,中國空軍新聞發言人申進科大校宣布,空軍試飛員將駕駛國產殲20戰斗機在第11屆珠海航展上進行飛行展示。殲20首次公開亮相,舉國振奮,中國空軍正式進入隱身時代。當然這里說的“隱身”可不是像科幻片中那樣消失不見,而是通過一些手段使飛機不被敵方雷達所探測到。那么戰斗機為什么會被探測到呢?現代戰斗機又是怎樣實現隱身的呢?讓我們來探索現代戰斗機的隱身之謎。


采用中國空軍涂裝的殲20戰斗機

  戰斗機為什么會被探測到?
  雷達是防空系統中的主要探測設備,其發射機通過雷達天線把電磁波能量射向空間某一方向,當碰到處在此方向上的目標時,部分雷達波會發生反射,返回到雷達天線,雷達天線將接收到的反射波發送至接收設備進行處理,可以獲取一定目標信息,如與雷達的距離、速度、方位、高度等。

  衡量目標在雷達波照射下所產生的回波強度常常以物理量雷達散射截面RCS作為依據。RCS是目標的一種假想面積,值越小,表明該飛機反射的雷達能量越小,被敵方發現的可能性也就越小。一架飛機的RCS不是一個單值,不同的視角會有不同的值。以F-16戰斗機為例,其正前方RCS為4㎡,而側向大于100㎡。
  主要影響目標RCS特征的因素有:
1、目標的形狀;
  通過實驗可以發現RCS與目標的形狀密切相關。如垂直于雷達波束的平板,其反射面積是圓球的10000倍。而具有尖側緣、下部扁平的融合柱體比圓球RCS更小,這是因為它能使入射波變成表面波,從而降低散射。如何在滿足結構功能需求的前提下使飛機上的部件性狀RCS越小也成為一個非常熱門的研究方向。


圖:不同幾何形狀對應的RCS

2、角反射器和空腔體的存在;
  角反射器(如導彈掛架)和腔體(如進氣道,座艙蓋)可以使雷達波原路返回,因此,要減小RCS必須消除角反射器和腔體,而通過改變角反射器的形狀和腔體的類型就是一種不錯的選擇,例如將進氣道直管道改成S型后,就可通過增加入射波的反射次數來增加對入射波的吸收,這種技術就成熟的用于美國B-2轟炸機上,進氣道采用了“背負式鋸齒型并列雙發大S彎”設計來增強其的隱形功能。


圖:美國B-2轟炸機

3、目標表面的不連續和縫隙
  雷達波誘導產生的表面波和爬行波在目標表面遇到結構邊緣、翼面后緣和縫隙時,會產生原路返回的雷達波。因此要減小RCS必須使飛機盡量光滑,減小邊緣和縫隙,同時要使邊緣和后緣后掠,避免原路反射。
  現代戰斗機怎樣實現隱身?
  隱身技術的實質其是就是要盡量降低飛機的雷達、紅外等信號特征,使敵方各種探測設備很難發現、探測和跟蹤。由于雷達是防空系統中的主要探測設備,因此一般都以減小RCS作為隱身的首要任務。
  對于戰斗機,在前方,座艙、進氣道和發動機是主要的RCS貢獻者。在側前方,機翼是主要的RCS貢獻者。在側面,機身和垂尾是主要RCS貢獻者。在尾部,發動機渦輪和尾噴管是主要的RCS貢獻者。因此對于戰斗機需要采取的隱身措施可以包括以下幾個方面:
  在減小雷達的反射方面,是將雷達波向其他方向反射、使雷達波轉化成表面波、避免角反射器和空腔等,主要做法有:采用傾斜的雙垂尾,或去除垂尾;采用S形和背部進氣道,用金屬網隱藏發動機風扇;采用扁平的尾噴管,隱藏發動機渦輪;座艙蓋鍍膜;采用后掠/前掠的翼面前后緣;取消外掛物,采用內部彈倉;采用低可探測性內嵌式天線和特殊設計的壓力傳感器;采用DSI進氣道;為了避免與水平方向雷達入射波相垂直的平面,將機身側面傾斜,并采用帶有側邊緣的菱形截面機身。


傾斜垂尾

 S形進氣道

隱藏發動機噴口 座艙鍍膜

內埋式彈倉 采用DSI進氣道

  減小表面波和爬行波造成的回波方面,采用鋸齒形/菱形的艙蓋門,或者使回波集中在很少的幾個方向,減少被探測的概率,例如使所有的邊緣都后掠,且平行。
  采用雷達吸波材料方面,使用鐵氧體吸波材料,涂料中含有外部包裹著鐵氧體的小球,將電磁能轉換成熱能。它經常被涂抹于三代半飛機的機體關鍵部位上,以降低RCS。
  隱身技術作為第五代戰斗機最顯著的特征,從殲20機身的各個細節可以看出,其在設計時各方面均兼顧了隱身的考量,能夠起到較好的隱身效果,是一款真正意義上的第五代戰斗機。相對于采用了大量成熟技術的F-22和需要兼顧成本的輕型戰斗機F-35,采用大量新技術的殲20無疑具有更廣泛的升級空間。殲20的誕生絕不是偶然,它是中國航空人奮斗數十年的產物,凝聚了幾代中國航空人的心血。殲20的服役,標志著中國空軍的裝備水平在時隔60年之后重新回到世界頂尖水平,它的量產標志著世界上擁有嚴格意義上第五代制空戰斗機的國家已經從美國的獨領風騷演變為中美分庭抗禮,從這個角度來看,其戰略意義不亞于當年的“兩彈一星”。

現代戰斗機隱身技術大揭秘

圖文簡介

殲20首次公開亮相,舉國振奮,中國空軍正式進入隱身時代。戰斗機為什么會......