北京航空航天大学：飞机总体设计-雷达散射截面控制

2020年8月17日星期一
隐身技术
17
隐身飞机的发展
从二十世纪六十年代开始，由于隐身概念的引入和 逐渐发展对传统的航空器的设计、制造和使用均带来 了巨大的变革。由于传统的隐身飞机如F-117和B-2过 分强调低可见性而忽略了可负担性，从而造成飞机的 使用和维护费用过高，降低了飞机的使用效率。从以 F-22为代表的第四代和X-45为代表的第五代隐身航空 器，通过提高隐身设计技术水平，在隐身与飞机性能 、可负担性等其它重要性能之间取得了最佳的折衷。
2020年8月17日星期一
隐身技术
19
从SR71为代表的第二代飞机开始，隐身就
作为关键技术被引入到飞机设计当中。随着
飞机发展到第五代，对隐身技术的认识也走
过了一个不断深化发展的过程，隐身技术在
飞机设计上的应用也有了四次大的飞越。
这四次技术飞越的代表性飞机为：
SR71黑鸟(第二代飞机)→F117、B2(第
隐身技术
22
SR-71飞机
2020年8月17日星期一
隐身技术
23
F117 ——洛克希德
2020年8月17日星期一
隐身技术
24
F117 ——洛克希德
发展背景：
● 冷战后期；
● 美国的国家战略需要一种可以不依靠其它飞机支援就可以遂 行作战任务的隐身飞机，以达到对敌方战略战术目标进行突然 精确打击的目标；
2020年8月17日星期一
隐身技术
7
雷达截面控制
低可探测技术
2020年8月17日星期一
隐身技术
8
雷达站
2020年8月17日星期一
隐身技术
9
雷达监视屏
2020年8月17日星期一
隐身技术
10
预警机：E-3C
2020年8月17日星期一
隐身技术
11
预警机：E-3C
2020年8月17日星期一
隐身技术
三代飞机)→F-22、F-35(第四代飞机)→X-36
、X-45、X-47(第五代飞机)，另外还包括捕
食鸟这样的隐身技术验证机。
2020年8月17日星期一
隐身技术
20
第二代 第三代
SR-71
四次技术飞越
初具隐身性能
F-117 B-2
强调隐身万能，牺牲其它性能
第四代 第五代
X-36
2020年8月17日星期一
飞行器隐身技术
--雷达散射截面控制
航空科学与工程学院
飞行器隐身技术
❖关于隐身概念 ❖关于雷达探测的几个基本概念 ❖关于雷达散射截面的定义和基本概念 ❖隐身飞机和隐身技术综述 ❖飞机的散射源和散射机理 ❖雷达散射截面的减缩策略 ❖隐身关键技术 ❖反隐身关键技术概述
2020年8月17日星期一
隐身技术
2
● 该战略造成过分突出和迷信隐身性能，使用特殊的飞机外形 和全面使用吸波材料，牺牲了飞机的机动性等其它综合性能。
● 隐身技术进一步发展，有工程化的隐身气动设计工具和吸波 材料供使用；
● 主要针对雷达波隐身，对红外和可见光隐身的考虑只占很小 的比例。
2020年8月17日星期一
隐身技术
25
B2
2020年8月17日星期一
2020年8月17日星期一
隐身技术
31
捕食鸟"Bird of Prey"—波音公司
发展背景：
● 冷战结束，美国一强独大，为 了适应其干涉世界事务的需求， 并且要满足“非接触、零伤亡” 局部战争的需求，需要一种飞行 速度更快、更加隐身、制造工艺 更加便利、研制和维护成本更低 、储存和部署更加容易的第五代 飞机(无人作战飞机UCAV)；
12
E-2C鹰眼
2020年8月17日星期一
隐身技术
13
鹰眼的雷达图
2020年8月17日星期一
隐身技术
14
电子干扰--也是广义上的一种隐身
2020年8月17日星期一
隐身技术
15
电子干扰机：ALQ99E
2020年8月17日星期一
Biblioteka Baidu
隐身技术
16
隐身飞机
隐身飞机的产生和 发展是国际政治格局 的变化、飞机作战环 境的变化(尤其是雷 达和电子战技术的爆 炸性发展)及隐身技 术的进步等多种因素 综合的结果。
隐身技术
26
B2全尺寸模型外场RCS测试
2020年8月17日星期一
隐身技术
27
B-2飞机专用恒温机库
2020年8月17日星期一
隐身技术
28
F-22飞机——洛克希德马丁
2020年8月17日星期一
隐身技术
29
F-22飞机——洛克希德马丁
发展背景：
● 冷战后期，美国成为世界 唯一超级大国，对国际事物 进行“积极干涉”；
隐身技术的广义范畴
❖光隐身 ❖热隐身 ❖声隐身 ❖电隐身
2020年8月17日星期一
隐身技术
3
可见光控制--迷彩伪装
❖降低目标和背景的可见光反差
上下表面的迷彩不一致
向下看不见
向上看不清
2020年8月17日星期一
隐身技术
4
红外抑制--吸热冷却装置
❖降低目标和背景的热辐射反差 ❖分形技术
I like this
F-22
F-35
隐身与飞机性能、可 负担性等取得折衷
捕食鸟 X-45A ……
隐身技术
X-47A Dark star
21
SR-71飞机
2020年8月17日星期一
发展背景： ● 冷战时期； ● 美国的国家战略需 要一种侦察机对“华约” 国家进行战略战役侦察； ● 对隐身技术的认识 还属于初级阶段，飞机 的隐身还处于次要地位， 主要依靠高空高速来获 得高的生存力； ● 前向角域±60°RCS 1m2以上
2020年8月17日星期一
隐身技术
18
国外隐身航空器的发展与现状
隐身性能的重要意义：
降低飞机的RCS可以在两个方面降低飞机的敏感性 1) 可以降低飞机被发现概率、被跟踪概率以及被导 弹等成功发射、制导并击中的概率； 2) 可降低有源干扰装置所需要的干扰机功率及无源 干扰机所需要箔条重量、红外干扰弹的重量，从而 大大提高飞机的生存力。
3—5微米的喷流热辐射抑制 8--12微米的分形技术
2020年8月17日星期一
隐身技术
5
夜间拍摄的红外图象
2020年8月17日星期一
隐身技术
6
噪声控制
❖直升机的噪声控制问题 ❖低空低速无人机的噪声控制问题 ❖潜艇的的噪声控制问题
▪ 螺旋桨—泵喷 ▪ 浮筏技术 ▪ 管道消声 ▪ 消声瓦技术 ▪ 外形
●美国的国家战略需要一种 可以在21世纪前三十年具有 绝对制空优势的先进隐身战 斗机，可以不依靠其它飞机 支援遂行作战任务，以达到 对敌方战略战术目标进行突 然精确打击的目标和取得空 中优势；
2020年8月17日星期一
隐身技术
武器装载性能
30
F-35飞机——洛克希德马丁
发展背景： ● 与F-22飞机进行“高低搭配”，更加 突出“低成本”的概念； ● 不寻求隐身性能的突破，而是把重点 放在减少生产和维护费用； ● 主要技术要求放在进一步降低隐身维 修需求上，使每次出动所需要的维修量 不到0.5工时。