机载设备结构隐身研发.doc

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1、机载设备结构隐身研发随着科技的发展，声达、雷达、红外等探测系统发现、跟踪目标的能力越来越强，新型远程雷达、先进探测系统和精确制导武器的技术飞速发展，也使得空间战场环境变得更加复杂。如何在满足各种力学特性的前提下，提高飞机突防能力和战场生存能力，是各国军方一直致力解决的问题，而战场生存能力的重要标志之一就是飞机自身的隐身能力。安装在飞行器外表面的机载设备作为内部系统与外界的连接环节，其功能是保护组件内部结构，有效隔离外界影响，具有对多波段雷达探测的隐身能力，同时降低对飞行器气动性能的影响。机载设备作为飞行器外表面的一部分，

2、它的存在必然对飞行器的整体隐身特性造成影响，因此，隐身指标是机载设备设计的重要约束条件，在这类机载设备的结构设计过程中，除了要考虑气动特性和强度要求以外，还要通过对机载设备外形、结构细节进行巧妙设计，尽量减少对雷达波的反射，降低组件信号特征，使其满足隐身指标要求。本文主要围绕机载设备中与隐身要求相关的组件结构设计，从结构设计、仿真分析、测试验证等几个方面，开展针对雷达波的隐身设计技术研究。1雷达波隐身原理6麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流的概念，揭示了自然界变化的电场和变化的磁场能够相互激发，形成统一的电磁场整体，而变化

3、的电磁场在空问的传播就形成了电磁波。根据麦克斯韦电磁场理论的基本方程，可以解决给定条件下电磁波传播和辐射问题…。雷达波是一种电磁波。雷达波照射在物体上会形成反射波、绕射波、爬行波等多种电磁散射。若这些散射波被敌方搜索系统捕捉到，就会勾勒出我方目标的大致形态和方位，散射波的强度越大，越容易被捕捉。描述雷达波散射强弱的指标就是雷达散射截面，是指目标对入射雷达波呈现的有效散射面积(RadarCrossSection，RCS)。式(1)为雷达散射截面计算公式式中：E为入射雷达波在目标处的电磁场强度；。为目标散射波在雷达处的电磁场

4、强度；为目标所呈现的有效散射面积；R为目标到雷达天线的距离；R∞为目标处的入射波和雷达处的散射波都具有平面波的性质。因而消除了距离尺对雷达截面的影响。表l列出了不同物体雷达散射特性量级比较。通俗地讲，雷达波隐身就是要尽可能降低目标的雷达波散射截面。根据雷达波不同散射回波的的生成机理，经典的隐身设计方法通常在以下5个方面采取措施，尽量降低目标的散射回波：(1)外形上可尽量多使用平行设计；(2)各种接合部、口盖的边缘设计成锯齿形；(3)平面部分尽量采用“V”字形斜面设计；(4)保证设备表面电连续性；(5)采用可伸缩机构等。2

5、机载设备隐身设计技术研究实现机载设备隐身设计的技术途径主要包括构型隐身技术和雷达吸波材料技术。其中，构型隐身技术是通过目标的非常规结构设计形式降低其RCS，而雷达吸波技术是指利用雷达吸波材料吸收衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换为热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的技术。由于物体会反射照向它的雷达波，从而被敌方雷达发现。因此，隐身设计的目标就是利用多种途径，尽量减少自身的特征信号，降低对外来电磁波的反射，通过对机载设备特征的有效控制，达到与所处环境难以区分的目的。对于机载设备来说，隐身设计主要针对单站雷达，隐身设计的要求就

6、是在一定波段和探测方位上，通过合理的设计方案使机载设备RCS实物测试指标满足隐身设计要求。机载设备的隐身设计主要解决以下3个方面的技术问题：(1)构形设计技术；(2)二面角反射消除技术；(3)外表面电连续性设计技术。2．1构型设计技术6图l是球面目标散射雷达波的效果示意图…。球面目标对雷达波的散射强度和方向都一致，因而无法将回波偏转到远离雷达波入射方向，不能达到隐身效果。因此，机载设备外表面设计通常采用多面拼接技术。相比球形设计，其主要优点是气动性能好，并能够在一定角度范围内实现隐身。机载设备的隐身设计主要针对单站雷达，

7、考虑到单站雷达的探测角一定，为了达到降低RCS的目的，设计机载设备构形时，应尽量使构形表面设计成与飞行器后掠角一致或平行的方向，以便将雷达波偏转出去，避开辐射源。由于正对鼻锥方向的散射回波很小，机载设备拼接面设计时，可根据需要将关心区域的设备构形设计成鼻锥形式，将雷达散射引导向少数几个窄的方位角内，从而保证机载设备在敏感方向上的回波很小。利用仿真计算可得到不同倾角组合的RCS数值，通过综合考虑机载设备内部功能组件布局空间的要求，以及机载设备结构强度、气动特性和隐身特性等设计指标要求，确定机载设备构形设计的最优方案。2．2

8、二面角反射消除技术机载设备需要通过各种紧固方法将各类结构零部件组合在一起，并安装在飞行器上，因此在零件支撑部位和安装结合处等都有可能形成二面角结构。二面角是一种强反射源结构，图2为零件安装结合处产生的二面角反射示意图。根据雷达波散射原理，入射波会在二面角内经反复后从原路返回。因此，二面角构形属于强反射结构，在结构的隐