J10雷达隐身技术

隐身技术是指通过对目标特征的有效控制，使其处在一定的遥感探测环境中能降低目标的可探测性，在一定范围内难以被发现的技术。从广义上讲，隐身技术包括雷达隐身、红外隐身、可见光隐身及声波隐身技术等，当前重点发展的是雷达隐身以及红外隐身技术，特别是雷达隐身技术，这也是狭义上的隐身技术。本文主要对导弹采用的雷达隐身技术和红外隐身技术加以分析。
<P>    J10雷达隐身技术 </P>
<P>    J10雷达隐身技术是通过减弱、抑制、吸收、偏转目标的雷达回波强度，降低其RCS值，使其在一定范围内难以被敌方雷达识别和发现的技术。雷达隐身技术又可分为电磁对消技术、目标外表的特殊赋形技术及隐身复合材料技术 (1)目标外表的特殊赋形技术当雷达波照射到J10上时，将形成反射波。反射波强度与多种因素有关，如雷达入射波的方向、外形等，因此在满足基本战术技术要求的情况下，要综合设计巡航导弹的气动布局和外形。分析和试验表明，降低RCS 值的非常实用的外形设计准则主要包括：①消除产生角反射器效应的外形组合，如采用翼身融合体、内倾或外倾式单、双垂尾设计等；②机/弹体外形采用组合的三维曲度和不断改变的曲率半径，避免长而恒定的曲线，以避免仰视和俯视雷达回波；③进气道采用S形、内倾式或背负式等，合理安排进气/排气口，以减弱回波强度；④飞行器翼面设计应合理调整其后掠角、展弦比、根梢比等参数，以减少散射源和用边缘衍射代替镜面反射；⑤用某一部件对另一部件进行遮挡，减少机体突出物，尽可能去掉机/弹上外挂物或设计成可收入机内的吊架、雷达天线、风速管等，采用保形设计；⑥尽量缩小机体尺寸。通过以上外形设计，可将RCS值大大降低。据报道，在空气动力学、动力装置没有重大突破的前提下，可将RCS值减少75%～90%；在上述两方面有重大突破后，可将RCS值减少90%～99%；如再提高隐身能力则需将外形技术、机载天线技术与材料技术结合起来，RCS值可减少99%～99.9%或更高。 J10均采用以上多项隐身技术。 </P>
<P>    (2）隐身复合材料技术 </P>
<P>    隐身复合材料技术主要指雷达吸波材料、透波材料与导电材料的应用技术。它利用隐身(吸波)复合材料的特殊电磁特性，将入射的电磁波能量转化成热能而耗损掉，以缩减飞行器某些关键部位的雷达回波强度。它是重要的隐身措施之一。 </P>
<P>    隐身复合材料包括涂敷性吸波材料、结构型复合吸波材料及有源吸波材料等。吸波材料的机理是使入射电磁波能量在分子水平上产生振荡，转化为热能，有效地衰减雷达回波强度。按吸收机理不同，可分为吸收型、谐振型和衰减型三大类。 </P>
<P>    1）涂敷性吸波材料 </P>
<P>    涂敷性吸波材料是用于涂在机体表面的一种吸收雷达波的涂料。80年代广泛应用的吸波涂料是各种铁氧体吸波材料，如用于厘米波段的锤-镐铁氧体，用于毫米波段的镍-锌铁氧体，加宽频带的有锤-锌铁氧体。J10主要采用了铁氧体吸波涂层。准备采用一种非铁氧体基吸波材料，它是由多种视黄基席夫碱盐组成的含双键的聚合物，其吸波性能良好，重量仅为铁氧体的1/10，对雷达波的衰减可达80%以上。美国研制出的另一种新型“铁球状”吸波涂层，其特点是价格便宜，涂敷方便，可耐5000℃高温。目前613还正在研制含有放射性同位素的涂料和半导体涂料，其特点是吸收频带宽，反射衰减率高，使用寿命长，能较好地满足超音速飞行的气动要求。 </P>
<P>    2）结构型吸波材料 </P>
<P>    结构型吸波材料是一种既可作承力部件，又具有优良的电磁波吸收性能的复合材料。目前国外研制的大致有吸收剂散布型、层板型和夹心结构型三种。吸收剂散布型是由热塑性PEEK、PPS等树脂纺成单丝和复丝分别和碳纤维、玻璃纤维等特殊纤维按一定比例交替混杂成纱束，再将其编织成织物与同类树脂制成复合材料(F-117的V形垂尾、F-22的机身和机翼蒙皮采用了此吸波材料)。层板型是将复合材料制成多层结构，最外层为透波材料，中间层为电磁损耗层，最内层则由具有反射雷达波性能的材料构成。夹心结构型是用透波性良好且强度高的复合材料作面板，以蜂窝结构、波纹结构或锥形结构作芯子，再用石墨、磁粉、泡沫吸收材料填充而制成的复合材料。由于夹心结构型复合材料重量轻、比刚度、比强度高，易做成复杂曲线结构，因此该型复合材料在隐身飞机上已得到广泛应用。在J10飞机上运用的该种材料占整个结构材料的30%。 </P>
<P>    3）其它新型隐身材料 </P>
<P>    目前，J10改进型还在不断研究新的吸波材料，如具有螺旋结构、旋光性结构并利用其旋光色散特性吸收电磁波能量的手性聚合材料；具有极好吸波特性的纳米隐身材料；具有轻质宽频带特性的导电高聚物材料；靠涡流损耗和磁滞损耗来降低电磁波辐射的多晶铁纤维吸收材料；可具有感知功能、信号处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应的新型智能型隐身材料等。总之，在不久的将来，新型吸波材料及其相关技术可能会有新的突破。 </P>
<P>    (3）电磁对消技术 </P>
<P>    由于J10反射由雷达发射到飞行器上的电磁波，因此雷达会发现J10。那么人们自然会想到，如果利用电磁对消技术，使飞行器等效为一个无反射体，那么J10就不会被雷达发现了，这便实现了雷达隐身。 </P>
<P>    实现电磁对消可采用无源对消技术，即阻抗（或电抗）加载技术以及有源对消技术，或称有源加载技术。 </P>
<P>    无源对消技术就是在目标表面引进另一个回波源，例如在表面开槽或开孔，通过合理设计，使其散射场和原散射场相抵消。这种方法的优点是不破坏原有外形，不增加自重，结构简单，制造容易，经济性好等，但这种方法只对简单形体容易实现，而对有众多散射中心的复杂目标，实现起来比较困难。此外无源对消技术不可能覆盖所有频率。 </P>
<P>    J10的有源对消技术是建立在逆反射基础上的，目标必须能预知本身的电磁散射特性，然后发射一幅度与之相等、相位与之相反的电磁波，使之与目标本身的散射场相对消。要实现对消就要对目标本身成像，这就要求设计出一套先进的系统，该系统应具有多种功能，响应速度快，以便调整本机信号源的幅度和相位。显然，有源对消只能作为一种希望得到的方法，待将来时机成熟时再予以考虑。 </P>
<P>    2.红外隐身技术 </P>
<P>    抑制红外辐射的技术主要包括：①选用涡扇发动机，降低发动机及其尾焰的辐射强度。②采用合理的外形技术；在采用低辐射发动机的同时，改变发动机及其喷管的外形结构，利用兼顾低辐射与动力要求的外形，来大大抑制其红外辐射程度。③运用材料技术降低红外辐射。在燃油中掺入添加剂，在喷焰中加入吸收剂和冷却剂，一方面改变红外辐射频段，另一方面通过尾气与大气的迅速混合及冷却剂的作用，达到快速降温和降低辐射强度的目的。④采用喷涂吸收红外及使用隔热泡沫塑料等材料来降低红外辐射。在高速飞行器表面喷涂吸收红外的迷彩和使用隔热泡沫塑料以及中远红外伪装涂层，可以大大降低高速飞行器的红外辐射强度，采用红外干扰技术</P>隐身技术是指通过对目标特征的有效控制，使其处在一定的遥感探测环境中能降低目标的可探测性，在一定范围内难以被发现的技术。从广义上讲，隐身技术包括雷达隐身、红外隐身、可见光隐身及声波隐身技术等，当前重点发展的是雷达隐身以及红外隐身技术，特别是雷达隐身技术，这也是狭义上的隐身技术。本文主要对导弹采用的雷达隐身技术和红外隐身技术加以分析。
<P>    J10雷达隐身技术 </P>
<P>    J10雷达隐身技术是通过减弱、抑制、吸收、偏转目标的雷达回波强度，降低其RCS值，使其在一定范围内难以被敌方雷达识别和发现的技术。雷达隐身技术又可分为电磁对消技术、目标外表的特殊赋形技术及隐身复合材料技术 (1)目标外表的特殊赋形技术当雷达波照射到J10上时，将形成反射波。反射波强度与多种因素有关，如雷达入射波的方向、外形等，因此在满足基本战术技术要求的情况下，要综合设计巡航导弹的气动布局和外形。分析和试验表明，降低RCS 值的非常实用的外形设计准则主要包括：①消除产生角反射器效应的外形组合，如采用翼身融合体、内倾或外倾式单、双垂尾设计等；②机/弹体外形采用组合的三维曲度和不断改变的曲率半径，避免长而恒定的曲线，以避免仰视和俯视雷达回波；③进气道采用S形、内倾式或背负式等，合理安排进气/排气口，以减弱回波强度；④飞行器翼面设计应合理调整其后掠角、展弦比、根梢比等参数，以减少散射源和用边缘衍射代替镜面反射；⑤用某一部件对另一部件进行遮挡，减少机体突出物，尽可能去掉机/弹上外挂物或设计成可收入机内的吊架、雷达天线、风速管等，采用保形设计；⑥尽量缩小机体尺寸。通过以上外形设计，可将RCS值大大降低。据报道，在空气动力学、动力装置没有重大突破的前提下，可将RCS值减少75%～90%；在上述两方面有重大突破后，可将RCS值减少90%～99%；如再提高隐身能力则需将外形技术、机载天线技术与材料技术结合起来，RCS值可减少99%～99.9%或更高。 J10均采用以上多项隐身技术。 </P>
<P>    (2）隐身复合材料技术 </P>
<P>    隐身复合材料技术主要指雷达吸波材料、透波材料与导电材料的应用技术。它利用隐身(吸波)复合材料的特殊电磁特性，将入射的电磁波能量转化成热能而耗损掉，以缩减飞行器某些关键部位的雷达回波强度。它是重要的隐身措施之一。 </P>
<P>    隐身复合材料包括涂敷性吸波材料、结构型复合吸波材料及有源吸波材料等。吸波材料的机理是使入射电磁波能量在分子水平上产生振荡，转化为热能，有效地衰减雷达回波强度。按吸收机理不同，可分为吸收型、谐振型和衰减型三大类。 </P>
<P>    1）涂敷性吸波材料 </P>
<P>    涂敷性吸波材料是用于涂在机体表面的一种吸收雷达波的涂料。80年代广泛应用的吸波涂料是各种铁氧体吸波材料，如用于厘米波段的锤-镐铁氧体，用于毫米波段的镍-锌铁氧体，加宽频带的有锤-锌铁氧体。J10主要采用了铁氧体吸波涂层。准备采用一种非铁氧体基吸波材料，它是由多种视黄基席夫碱盐组成的含双键的聚合物，其吸波性能良好，重量仅为铁氧体的1/10，对雷达波的衰减可达80%以上。美国研制出的另一种新型“铁球状”吸波涂层，其特点是价格便宜，涂敷方便，可耐5000℃高温。目前613还正在研制含有放射性同位素的涂料和半导体涂料，其特点是吸收频带宽，反射衰减率高，使用寿命长，能较好地满足超音速飞行的气动要求。 </P>
<P>    2）结构型吸波材料 </P>
<P>    结构型吸波材料是一种既可作承力部件，又具有优良的电磁波吸收性能的复合材料。目前国外研制的大致有吸收剂散布型、层板型和夹心结构型三种。吸收剂散布型是由热塑性PEEK、PPS等树脂纺成单丝和复丝分别和碳纤维、玻璃纤维等特殊纤维按一定比例交替混杂成纱束，再将其编织成织物与同类树脂制成复合材料(F-117的V形垂尾、F-22的机身和机翼蒙皮采用了此吸波材料)。层板型是将复合材料制成多层结构，最外层为透波材料，中间层为电磁损耗层，最内层则由具有反射雷达波性能的材料构成。夹心结构型是用透波性良好且强度高的复合材料作面板，以蜂窝结构、波纹结构或锥形结构作芯子，再用石墨、磁粉、泡沫吸收材料填充而制成的复合材料。由于夹心结构型复合材料重量轻、比刚度、比强度高，易做成复杂曲线结构，因此该型复合材料在隐身飞机上已得到广泛应用。在J10飞机上运用的该种材料占整个结构材料的30%。 </P>
<P>    3）其它新型隐身材料 </P>
<P>    目前，J10改进型还在不断研究新的吸波材料，如具有螺旋结构、旋光性结构并利用其旋光色散特性吸收电磁波能量的手性聚合材料；具有极好吸波特性的纳米隐身材料；具有轻质宽频带特性的导电高聚物材料；靠涡流损耗和磁滞损耗来降低电磁波辐射的多晶铁纤维吸收材料；可具有感知功能、信号处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应的新型智能型隐身材料等。总之，在不久的将来，新型吸波材料及其相关技术可能会有新的突破。 </P>
<P>    (3）电磁对消技术 </P>
<P>    由于J10反射由雷达发射到飞行器上的电磁波，因此雷达会发现J10。那么人们自然会想到，如果利用电磁对消技术，使飞行器等效为一个无反射体，那么J10就不会被雷达发现了，这便实现了雷达隐身。 </P>
<P>    实现电磁对消可采用无源对消技术，即阻抗（或电抗）加载技术以及有源对消技术，或称有源加载技术。 </P>
<P>    无源对消技术就是在目标表面引进另一个回波源，例如在表面开槽或开孔，通过合理设计，使其散射场和原散射场相抵消。这种方法的优点是不破坏原有外形，不增加自重，结构简单，制造容易，经济性好等，但这种方法只对简单形体容易实现，而对有众多散射中心的复杂目标，实现起来比较困难。此外无源对消技术不可能覆盖所有频率。 </P>
<P>    J10的有源对消技术是建立在逆反射基础上的，目标必须能预知本身的电磁散射特性，然后发射一幅度与之相等、相位与之相反的电磁波，使之与目标本身的散射场相对消。要实现对消就要对目标本身成像，这就要求设计出一套先进的系统，该系统应具有多种功能，响应速度快，以便调整本机信号源的幅度和相位。显然，有源对消只能作为一种希望得到的方法，待将来时机成熟时再予以考虑。 </P>
<P>    2.红外隐身技术 </P>
<P>    抑制红外辐射的技术主要包括：①选用涡扇发动机，降低发动机及其尾焰的辐射强度。②采用合理的外形技术；在采用低辐射发动机的同时，改变发动机及其喷管的外形结构，利用兼顾低辐射与动力要求的外形，来大大抑制其红外辐射程度。③运用材料技术降低红外辐射。在燃油中掺入添加剂，在喷焰中加入吸收剂和冷却剂，一方面改变红外辐射频段，另一方面通过尾气与大气的迅速混合及冷却剂的作用，达到快速降温和降低辐射强度的目的。④采用喷涂吸收红外及使用隔热泡沫塑料等材料来降低红外辐射。在高速飞行器表面喷涂吸收红外的迷彩和使用隔热泡沫塑料以及中远红外伪装涂层，可以大大降低高速飞行器的红外辐射强度，采用红外干扰技术</P>