21世纪:隐身武器满天飞

“保存自己,消灭敌人”是古今中外军事家、兵器专家及三军将士共同遵循的军事法则。自古以来,人们就在冥思苦想寻求“障眼法”、“烟幕弹”、“迷彩术”和“隐身术”。随着飞机、雷达等技术的发展及其军事应用,早在第二次世界大战期间,德国人就用雷达吸波涂料涂覆在飞机机翼前缘和雷达的通气管升降装置上。从此,拉开了隐身技术发展的序幕。 美国隐身飞机三代同堂 隐身武器中发展最早、技术最成熟。已经用于实战的是美国的隐身飞机。从60年代以来美国人应用隐身技     

通用直升机雷达散射特性及RCS减缩

采用物理光学法和等效电磁流法作为RCS(Radar Cross Section)数值计算方法,通过对某飞机模型的实验测试,验证了算法的有效性.建立了某通用直升机的几何外形模型,计算RCS特性并分析其重要散射源.进行机身外形和旋翼的RCS减缩研究,提出了通用直升机隐身外形设计方法.改形后全机雷达散射水平在头(尾)向和侧向分别降低至原型的10％和1％,且静稳定性及有效容积基本不变.通用直升机进行外形隐身设计后,旋翼成为全机的重要散射源(特别在头向及尾向),还须采用其他方法进行RCS减缩.     

通用直升机雷达散射特性及RCS减缩

采用物理光学法和等效电磁流法作为RCS(Radar Cross Section)数值计算方法,通过对某飞机模型的实验测试,验证了算法的有效性.建立了某通用直升机的几何外形模型,计算RCS特性并分析其重要散射源.进行机身外形和旋翼的RCS减缩研究,提出了通用直升机隐身外形设计方法.改形后全机雷达散射水平在头(尾)向和侧向分别降低至原型的10%和1%,且静稳定性及有效容积基本不变.通用直升机进行外形隐身设计后,旋翼成为全机的重要散射源(特别在头向及尾向),还须采用其他方法进行RCS减缩.     

一种方形腔体的目标散射特性及测量方法

雷达散射截面(RCS)是评价飞机隐身性能的重要指标，进气道对飞机的RCS有较大贡献，研究飞机进气道的散射有重要意义。相对于普通凸表面类型目标，进气道属于腔体，在远场条件计算、测量系统配置方面都需根据自身特有的散射机理做相应调整。借鉴矩形波导与远场关系理论，分析进气道等腔体类型目标的散射规律，判断进气道散射只与口面场有关。以一种方形腔体为例，采用几何光学法进行定量回波分析，通过电磁仿真软件FEKO进行仿真计算验证理论推导的正确性。在紧缩场和普通远场2种环境下，对腔体目标进行RCS对比测量研究。数值计算和实验测量的结果表明:对进气道等腔体类目标进行散射测量时，测试场仅需保证口面尺寸满足远场条件即可，但是测量系统需要具备2~5倍进气道长度的测量能力。      

回味老照片,展望新世纪异彩纷呈的80年代

1981年4月12日,美国航天飞机首航,它开创了有翼飞行器进入太空的壮举,为80年代开了一个好头。飞行器隐身技术日渐成熟,并成为飞机性能提升的重点项目。1988年,隐身战斗机F-117问世,它那奇特的带棱角的机身可以将大部分雷达波散射掉。而诺思罗普公司则找到了另一种隐身之术,他们在B-2轰炸机的机身上加上涂层,把雷达波反射强度降低了85％。1987年,洛克希德公司获得了更先进的新一代隐身战斗机F-22的订单。这中第四代     

隐身飞机敏感性影响因素组合分析

针对多因素下的隐身飞机敏感性评估问题,对典型作战场景中隐身飞机敏感性影响因素进行了组合分析研究。首先,建立了基于任务周期的敏感性计算模型;其次,对雷达、红外、射频（RF）和电子干扰等方面敏感性参数进行分析,构建不同因素的计算模型;最后,开展了不同隐身构型下隐身飞机敏感性影响因素的仿真实验。结果表明:多种手段的组合使用可以有效降低隐身飞机敏感性,并在一定参数范围内得到多因素组合下敏感性的影响程度。研究结果对隐身飞机敏感性减缩及方案的设计和改进具有一定参考意义。      

究竟是“隐形”还是“隐身”

在科索沃战争中,南联盟击落美国F-117A后,人们对F-117采用的低可探测技术非常热衷,究竟应该管它叫“隐形”技术还是“隐身”技术更是众说纷纭。 赞成“隐形”说法的人认为:这种技术主要是反雷达探测技术与反红外探测技术,是采取多种措施合理设计武器外形,以减小武器对雷达的反射效应,同时,改变武器红外辐射波段、降低武器红外辐射强度和调节武器     

飞行器雷达隐身测试评估技术及发展

武器装备全面隐身化,隐身性能指标成为装备最重要的战技指标之一.隐身测试评估是实现装备隐身性能的关键指标和不可缺少的重要环节,涉及隐身装备从方案设计验证、研制方案筛选、部件和整机隐身效果评估、使用维护检定等全生命周期.综述了飞行器雷达隐身性能试验测试体系和测试评估方法,介绍了国内外典型的测试场及测量技术进展,详细分析了低散射诊断实验测试技术的最新成果,展望了飞行器隐身电磁特性测试技术未来发展趋势.      

模糊优化在飞机总体设计中的应用

采用线性函数建立了飞机气动力与隐身一体化设计优化目标的满意度函数和约束的满足度函数,用综合加权法建立了多个目标的总满意度函数,研究了机翼平面外形参数和翼身融合参数的气动力/隐身一体化模糊优化设计,并与常规优化方法进行了对比;采用罚函数将约束优化转化为无约束优化,并用单纯形方法求解.     

鸭翼布局中双立尾对全机气动及流场特性影响

在战斗机先进气动布局研究中,双立尾位置的选择始终是一个十分重要的问题.不适当的双立尾位置会给飞机纵横向气动特性带来严重的影响.对一种鸭翼布局的飞机模型,按3种不同的双立尾配置进行了气动力测量、流态显示,然后用PIV(Particle Image Velocimetry)进行了不同迎角下的流场测量.结果表明:双立尾处于飞机内侧后置内移位置其最大升力系数具有最大值.破裂过程及流场特性同无双立尾时的情况十分相似,进而说明双立尾同机翼涡的干扰主要是促进了涡的提早破裂,从而恶化了全机气动特性.      

基于矢量对消的缺陷类目标散射试验改进方法

缺陷类目标散射在高隐身飞行器总体散射中占有重要地位。目前常用的缺陷类目标散射评估方法是基于低散射载体,将有无缺陷类目标的载体测试结果进行对比,获得缺陷类目标散射的增幅,以分析目标的散射特性。这种方法存在载体影响大、可测量目标尺寸小、成本高等不足。本文提出一种基于矢量对消的改进试验方法,将载体视为目标背景的一部分,通过矢量对消分离出载体散射,从而提取出完全独立于载体之外的全角域范围的缺陷类目标散射特性,结果更为完整、精确。通过文献对比和验证分析,本文方法可以得到缺陷类目标的全角域散射特性,且测试结果、目标尺寸均不受载体限制,具有精确度高、成本低的优点。     

战斗机功能敏捷性对操纵输入灵敏度的研究

提供了评估战斗机功能敏捷性的三种尺度──炸战周期时间，动态速率转弯图和相对能量状态，并以某机作为模型算例，用１８０°航向改机动动作，仿真计算了飞行员的操纵指令输入对功能敏捷性评估尺度的影响．算例模型包含了非线性全量运动方程，飞行控制系统和发动机的动力特性．因此，较为真实地反映了飞机的特性．     

高性能战斗机燃油热管理系统

针对高性能战斗机的特点,介绍了利用燃油作为主要热沉的燃油热管理系统FTMS(Fuel Thermal Management System).以F-22的热管理系统为原型,在对其技术方案及研究方法进行了相关分析后,通过MATLAB工具建立了系统各部件的动静态仿真模块.并在此基础上,搭建了燃油热管理系统的仿真平台,利用该仿真平台对燃油热管理系统的性能及燃油代偿损失等进行预测和评估.计算结果表明,燃油热管理系统性能要好于传统的空气循环制冷系统,在热管理方面可作为我国新一代高性能飞机设计研究的一个备选方案.     

编队歼击机超视距截击效能评估

应用兰彻斯特理论研究了编队歼击机超视距截击的效能评估问题.对照兰彻斯特理论假设条件与超视距截击背景,使用第二线性律与平方律分别描述了截击空战的探测阶段与射击阶段.以最大损失交换比为原则,将火力分配引入到评估模型中.利用机载雷达的探测概率与空空导弹的击毁概率,分别建立了每架飞机探测效能与射击效能的动态模型.算例表明,突击方护航歼击机的价值系数显著影响拦截方的火力分配,拦截方选择先攻击护航歼击机再攻击歼击轰炸机的战术,采取电子对抗措施,提高飞机生存力均可提高截击效能,该模型计算简便、合理有效.     

基于动态指标的飞机方案多目标优化方法

为提高飞机方案多目标优化过程中最优解的搜索效率,对多目标方案的比较评价方法及其在优化中的应用进行了研究.提出了可用于多目标方案对比评价的基准指标,并建立了利用新生成方案的目标值对基准指标进行动态更新的动态指标.通过采用动态指标构造适应度函数改进了多目标遗传算法,进行的双目标优化算例表明,改进的算法能够获得更优的Pareto前沿.采用改进的多目标优化方法对一种轻型战斗机概念方案进行了优化设计,设置了重量、气动、隐身等4个优化目标,优化结果验证了基于动态指标改进的多目标遗传算法在飞机概念方案设计优化中的有效性.