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吸波材料與隱身飛機

2015-10-28 18:45:17      點擊:

     最近網絡上出現了一架特殊轟六的照片,它的大量部位均被黑色材質覆蓋。飛機隱身設計的角度來看,這些部位恰好都是反射信號最為強烈的地方,因此它應該是一架隱身技術的驗證飛機。隱身設計的本質在於自身信號特征的控製。一架飛機要隱身,優秀的外形設計是不可缺少的基礎。隻有當它能確保多數照射到本機上的雷達波,會被反射到對方雷達接收機所接收不到信號的方向;並且自身在結構外形上,不會形成特別強的反射特征時;吸波材料才能發揮出用武之地,進一步將反射信號衰減削弱。在這兩個基礎上,還要進一步兼顧飛機雷達、通信、電子戰等設備既能正常工作,又能盡量少的暴露信號,才能實現較為完善的電磁隱身。

 

       吸波材料幫助飛機隱身的原理有兩個。首先是它與照射過來的雷達波之間具備匹配性,這些電磁波會盡可能的照射到材料的內部,而不是在塗料表麵就被大量反射掉。其次是它必須具備衰減性,照射進塗料的電磁波會非常迅速、而且幾乎是全部分量的,都被從電磁能轉換成熱能,從而徹底衰減掉。轟六進氣道和機身之間的附麵層隔道,以及進氣道內部的直通管狀結構,都會使雷達波形成特別嚴重的反射特征,因此在驗證機上被重點安排了吸波材料。但是由於本身的角度問題,雷達波入射進氣道以後,和進氣道內壁的夾角非常小,也很難形成多次反射衰減,因此總的效果不會太理想。

理想的吸波材料,要能滿足以下幾個要求。除了反射效應要小,吸收率要高以外,能吸收的電磁波頻帶要寬。不然就會出現同一架飛機在這台雷達下隱身效果很好,另一台工作波長不同的雷達下卻無法隱身的情況了。其次它的工作角度要大,能吸收各個方向上照射過來的電磁波。隱身塗層破損,F22不那麽光鮮亮麗的一麵。由於設計年代較早,F22的吸波材料仍然是塗料形式。對於非常強調高速飛行的F22,氣流的衝刷效應對塗料的破損剝離特別厲害;而在F35上,吸波材料就被換成了類似於塑料薄膜的形式,維護性比原來有大幅度的進步。這些問題必須依靠大量的飛行來暴露、並驗證改進工作,並不能完全在地麵完成。

而且它必須足夠的輕巧,要知道一架飛機表麵積很大;如果吸波材料的密度很高,而且要塗很厚一層才有效果,那對飛機的增重將會給飛行性能帶來巨大的損失。最後一點則是塗料必須要有很好的耐受力,能耐雨水紫外線,能耐受高溫(發動機艙段),尤其是能耐受高速飛行時的空氣衝刷。

然而即使是以美國的隱身技術水平,也很難同時兼顧這些方麵,並且獲得都很滿意的效果。比如在滿足反射小,吸收高,而且對更多波長都有效的要求方麵,單一材質的塗料是做不到的,必須采用多層複合設計。這就要帶來成本工藝的提升,以及重量和維護難度的增加。

 隱身設計的本質在於自身信號特征的控製,外形和塗料是最關鍵的環節但並不是全部,一樣也受到航電係統和機載設備的影響:比如需要接收和發射大量信號的電子戰設備,應該以何種方式工作,布置在飛機哪裏才是最佳選擇?即使是殲20這樣的原生隱身飛機,這種匹配工作也都是要到了試飛進行到相當程度,摸清了基本設計的優劣和特性以後,才具備全麵展開的基礎。