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详解美军隐身飞机雷达吸波材料背后的魔法

发布时间:2017-12-27  原作者:王亚林、李悦霖   点击数:

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材料隐身技术的发展

U-2和“口盖派”

  自RAM问世以来,在减缩RCS方面发挥了积极作用。1943年,德国Horten兄弟设计了HoIX飞翼,机翼为胶合板夹层结构,夹芯混合了胶水、锯末和粒状碳。德国原本计划在潜艇上使用RAM——一种叫作“Sumpf”的材料,即填充了碳粒的橡胶(部分来源说是磁性填料),准备涂在潜艇的通气管和指挥塔上。到了1945年,麻省理工学院的辐射实验室开发了一种填入碟状铝片的橡胶材料,称为MX-410,具有反雷达特性。

HoIX也就是Go 229飞翼战斗机
HoIX也就是Go 229飞翼战斗机

  为减少U-2飞机的RCS,洛克希德·马丁公司的臭鼬工厂和麻省理工学院的雷达专家尝试了多种方案。最终方案是加一层羰基铁氧体的涂层,使U-2的RCS降低了一个数量级。然而,这些方案最终都无法阻止俄罗斯跟踪到U-2飞机。

U-2高空侦察机
U-2高空侦察机

  U-2的后继者——美国中央情报局的A-12和美国空军的SR-71,这两款飞机利用突出的飞行速度和高度作为突防手段,但当局仍坚持要求臭鼬工厂减小这两款飞机的RCS。最终,研究人员在外形修形方面取得了重要突破。以SR-71为例,飞机总体外形设计得更薄,超薄的前机身“颌部”光滑连续地延伸到短舱、前缘和机身。这样的设计最终得出了连续光滑的机体和大体扁平的机身底部,使SR-71的RCS减缩了90%。

SR-71生产车间,注意机翼前后缘的吸波区结构框架设计
SR-71生产车间,注意机翼前后缘的吸波区结构框架设计

  另外,SR-71飞机上约有18%的材料是RAM。这些RAM都是掺有铁氧体的涂层,同时辅以石棉材料,用以抵抗高速飞行(Ma3)时产生的高温。垂尾几乎全部由RAM组成,向内倾斜15°。A-12的外边缘最初由三角钛片组成,但在后期,在机翼的锯齿边缘和机身颌部,都嵌入了包裹有玻璃纤维表面的阻性塑料蜂窝结构,当然形状也是三角片,这些三角片被称为 “口盖派”。SR-71“黑鸟”的RCS最终相当于一架“幼狐”(Piper Cup)J-3单翼机,约为4m²

SR-71三面图,注意机翼前后缘排列的锯齿状三角锥形吸波结构
SR-71三面图,注意机翼前后缘排列的锯齿状三角锥形吸波结构

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