今日微信推荐

今日微博推荐

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:

原创不易 认可价值 转载请务必注明作者 以及来自空军之翼

边缘处理、镀银层和S形进气道

  在F-117之后,诺斯罗普·格鲁门公司研制了B-2隐身轰炸机,据称对外形隐身的依赖程度要大于F-117,而对RAM应用较少。由于F-117的外形修形工作已经将镜面反射处理得很好,因此,B-2的外形隐身可能指的是表面波抑制。B-2飞机的上下表面都是完整的曲面,外形没有不连续之处,因此不会产生很强的表面波,只有飞机边缘处除外。

  不过,随着技术进步,工程师们对边缘表面波有了应对之策。从B-2开始,美国所有的隐身飞机都呈现出独特的“边缘处理”风格,在机体边缘可以看到不同颜色标识的带状结构,这些结构实际暗藏玄机。在三角楔的内部是轻量材料,如玻璃纤维蜂窝结构,其中填充了碳,从外表面顶部向基部集中。因此,阻抗从机身结构尖锐边缘处开始下降,直到其后部导电表面,阻抗逐渐降为0。这种设计使得表面电流能够缓慢而非陡峭地流动,同时也被吸收。这样的布置抑制了RCS的三大贡献源:通过减缓表面电流的转捩,减少了边缘波散射;通过吸收电流,减少了行波反射;通过吸收入射的雷达波,减少了边缘衍射。每个方向的RCS都由此显著降低,特别是偏离法向的RCS。

从B-2开始,美国所有的隐身飞机都呈现出独特的“边缘处理”风格

从B-2开始,美国所有的隐身飞机都呈现出独特的“边缘处理”风格
从B-2开始,美国所有的隐身飞机都呈现出独特的“边缘处理”风格

  B-2飞机采用了相当厚度的吸波结构,由介质材料构成。然而,有报告指B-2还使用了一种磁性材料,可在VHF波段提供更好的吸波能力。为了加强锥度和尽量减少衍射,下方的导电表面可能缓慢过渡成楔形。

  虽然边缘处理能吸收表面电流,但无法完全阻止这些电流到达机身边缘处。如果表面不连续,可以防止电流到达机身边缘,但却会加强辐射。弹舱门、起落架舱门和维护口盖周围无可避免地存在缝隙,所以,B-2机体尽量减少了口盖数量。雷达能量能够诱使门和口盖产生表面电流,如果这些电流遇到不连续结构表面,尤其是口盖这种尺寸较小的结构,将会在其边缘处发射强烈的边缘波和行波。因此,这些缝隙必须用导电“填泥”和胶带连接起来。在最开始时,每架B-2需要用到大约915m长的胶带。另外,B-2的蒙皮有镀银层。不连续性结构的影响取决于结构尺寸和两边结构的导电性。银是传导性最强的金属,把银涂在不连续处可以最大限度地减少缝隙对RCS的影响,同时还能吸收电流,阻挡雷达穿透。

B-2的S形进气口
B-2的S形进气口

  为了抑制发动机的回波,B-2使用了内衬有RAM的S形进气道。形状和材料是这种RCS缩减技术的关键。RAM很薄,但进气道的弯度可使来波多次反射,增加了吸收效果。比起直线进气道,未经处理的S形进气道能将正中方向的RCS减小30dB,但在偏离中心线5°以外则毫无效果。如果增加RAM手段,正中处的RCS还可再减小30dB;而且无论是直线形还是S形进气道,这个效果的作用范围扩大到偏离中心线10°方向范围内。

  1990年以来,B-2的RAM方案发生了改变,重点转向减少维护负担和降低RCS,引入了质量更好的胶带,使铆缝更紧密,固化时间更短。2003—2010年期间,B-2还应用了先进高频材料(AHFM),即一种可用机械臂涂覆到口盖上的磁性RAM材料,可缩短常规维护时间。具有弹性的“刀片密封”材料成为部分口盖的导电桥,某些间隙周围环绕着窄带磁性RAM材料,被形象地称为“画框”。

F-22机腹维护口盖边缘的“画框”RAM材料
F-22机腹维护口盖边缘的“画框”RAM材料

  F-22继承了B-2的多种RCS减缩技术。F-22的外形由翼身融合体组成,可减少表面波。设计人员对机翼、操纵面和发动机进气口周边做了很明显的边缘处理。另外,F-22采用了S形进气道,其内表面敷设了RAM衬里;F-22还在一些口盖和阻抗间隙上应用磁性RAM。

F-22设计人员对机翼、操纵面和发动机进气口周边做了很明显的边缘处理
F-22设计人员对机翼、操纵面和发动机进气口周边做了很明显的边缘处理

最新评论

欢迎广大航空迷投递稿件,内容可以是飞行器介绍、航空史、战史、航空趣闻、飞行器细品图片、与航空有关的文章都可以投稿。

投稿信箱:
arm007@vip.sina.com
afwing@gmail.com

扫一扫关注空军之翼微信