F-22飞机隐身技术分析

介绍了当前飞机的雷达波隐身和红外隐身技术，分别从低RCS外形设计特点、低RCS材料技术的应用、红外辐射技术的应用以及电子对抗技术的应用等方面，对F-22飞机的隐身技术作了简要分析。     

神奇的等离子体隐身

隐身技术已经成为战斗机划代的重要指标。目前,美国的隐身飞机发展最为成熟。通过在飞机外形上的独特设计和喷涂具有吸波功能的隐身涂料,使得F-117、B-2、F-22A 和最新的 F-35等隐身飞机的雷达散射截面积(RCS)大大减小。不过,美国人以外形隐身为主的方法无疑要损失飞机的机动性能,可以说是一种被动的隐身。和美国不同,俄罗斯将隐身技术的突破重点放在了等离子隐身上。近年来,俄     

洛克希德·马丁为F-22加快总装厂房改造

F-22的主要装配工作将在洛克希德·马丁公司航空系统部从1943年起使用的325000平方米的厂房内进行.F-22专用的一些工艺和试验,如复合材料零件制造、喷漆、雷达截面积验证、地面发动机试车和飞行试验将需要对一些设施作近315O万美元的改进.     

针对雷达LPI波形验证的目标RCS估算

根据某型雷达低截获概率波形设计的需要,分析了雷达探测目标的高频散射机理,并运用物理光学法、等效电磁流法计算了约定目标在不同姿态下和不同电磁波频率照射下的RCS值,从而为验证雷达波形在能探测到目标情况下的LPI性能提供了支撑。实验结果表明,基于电磁场理论的目标RCS估算方法是研究雷达LPI波形的一种有效工具,方法也适合于其他领域RCS估算的需要。     

座舱盖外形参数多目标模糊优化

以座舱盖的亚、超音速阻力系数和前向、侧向的雷达散射截面(RCS)为优化目标,其中阻力系数由估算方法得到,RCS计算时假设座舱盖镀金属膜,雷达波全反射;以前下方、侧下方、上半球方向的视界要求以及设计变量的几何限制为约束;采用多目标模糊优化的模糊判决模型对座舱盖外形参数进行优化。     

基于部件分解法的运载火箭RCS仿真计算方法

为估算运载火箭的RCS（Radar Cross Section,雷达散射截面积）,采用部件分解法对运载火箭进行电磁散射几何建模,根据飞行过程中运载火箭和雷达的几何关系建立雷达照射目标视线角的计算模型,并运用高频散射理论提出运载火箭RCS的仿真计算方法;最后,对运载火箭的静态RCS和动态RCS进行仿真计算与分析.结果表明：对运载火箭电磁散射几何建模合理可行,提出的火箭RCS计算方法可以满足工程应用需要.采用该方法仅修改几何建模中的模型结构和部分尺寸参数即可方便计算不同型号运载火箭的RCS特性,可以为航天测控雷达系统设计和布站优化提供依据.     

F-22气动设计和气动性能分析(下)

计算流体动力学(CFD)的应用洛克希德·马丁公司在F-22的设计过程中,总是从最容易和最快捷的CFD方法入手,以在限定的时间范围内获得所需要的计算结果。F-22计划的进展速度很快,这就要求所编制的CFD应用程序能快速周转,如能快速生成网络,易于进入巨型计算机使用等,以适应F-22计划的发展速度。该公司主要利用CFD技术起到补充F-22风洞试验工作的作用,如选定合适的布局进行风洞试验;诊断气流流动现象等。CFD还可在F-22进行试验的基础上为公司提供更多的气动数据和求解那些利用风洞试验技术过于复杂和费用过高的问题。     

图片消息

美空军规划新一代战斗机近日,美国空军空中作战司令部(ACC)透露,他们已经组建了新一代战斗机办公室,以规划F-22和F-35之后的新一代战斗机应具备的技术特征。空中作战司令部认为,新一代战斗机将通过提升速度和隐身两方面性能来实现强大的生存能力。新机将具有很强的隐身能力,能突破任何现代化防空系统;新机将具备情报、监视、侦察(ISR)     

先进战斗机对机载射频孔径系统隐身的需求及解决方案

 大量的研究结果已经表明：机载天线等传感器孔径的分布与形状特征,对飞机隐身效果具有举足轻重的影响,如果不能有效控制机载射频(RF)孔径系统的特征信号(包括雷达散射截面(RCS)和电磁辐射控制),则通过外形、结构和材料隐身而达到的整机高隐身水平就会受到破坏。迄今为止,天线散射特性的评估是尚未完全解决的问题,而减缩天线RCS的手段和方法也有待深入研究。总结了F/A-22和F-35等国外先进隐身战斗机机载射频孔径系统隐身设计特点,从飞机总体隐身方案设计角度提出了对机载射频孔径系统隐身的需求,并针对具体应用提出最小化天线孔径数量、减小天线孔径外形尺寸、减缩天线孔径特征信号、采用低截获概率（LPI）技术等概念性解决方案。     

为了对付明天的威胁——F-22最新进展系列报道之一

目前,F-22已经完成了初步设计评审(PDR)阶段,开始工程和制造发展(EMD)样机的制造,预计在1997年5月首飞(请参看本期“F-22的试飞将采用一系列创新举措”一文).从现在公布的EMD F-22与YF-22相比,外形和性能都有不少改变.我们根据美国《航空周刊与航天技术》杂志与其他资料,将EMD F-22的主要变化进行综合归纳,分3期向读者介绍.我们可以从国外对下一代先进战斗机作战环境分析、设计思想、先进技术的采用等一系列基本想法中得到有用的启迪.     

翼面隐身结构电磁散射特性的数值模拟

隐身结构是指由蒙皮和多种内部材料组成的、能满足承载要求、并能明显降低雷达散射截面的结构。针对某无人侦察机隐身性能的要求,设计出两种低成本的翼面隐身结构方案。但由于隐身结构由多种媒质构成,其雷达散射截面(RCS)的计算和分析是个难题。应用时域有限差分法(FD-TD法)建立隐身结构电磁散射的数值模型,对两种低成本的翼面隐身结构方案的RCS进行了计算和比较分析。数值模拟结果表明,两种翼面隐身结构方案能有效降低翼面的RCS,并且翼面前、后缘和梁腹板之间填充的含有石墨的发泡聚苯乙烯对RCS值有很大影响。这一结论对隐身结构的优化设计具有指导意义。     

航空电子系统的保障性设计

现代航空电子系统越来越复杂,系统费用越来越高.以F-22,F-35为代表的第四代战斗机,将雷达、电子战、通信导航识别等进行传感器综合,使航空电子系统所需的外场可更换模块(LRM)数量降低为原先的三分之一.     

诺·格公司交付F一-22新一代改进型有源相控阵雷达

诺斯罗普·格鲁门公司已经向美国空军交付了配装在F-22空中优势战斗机上的新一代改进型有源相控阵(AESA)雷达。新雷达将于今年夏天在美国加州爱德华兹空军基地经受空中综合试验。     

基于动态RCS特征相似的直升机靶机旋翼设计

为获得具备全尺寸直升机旋翼动态雷达散射截面(RCS)特征的靶机相似性设计方案,首先建立适用于动态旋翼雷达回波信号提取与分析的RCS高频预估方法和时频分析方法。其次,开展了旋翼参数对其RCS时频域谱中的微多普勒特征和信号强度的影响特性研究。然后,推导得到反比形式的旋翼雷达最大微多普勒频移的相似性条件,发现依据相似性条件设计较小半径、较少桨叶片数的靶机旋翼能够模拟出目标旋翼的雷达微多普勒特征,进一步通过改变翼型厚度能够使靶机旋翼具有与目标旋翼接近的RCS信号强度。最后,综合对比不同设计方案的靶机旋翼动态RCS的频域和时域特征,提出模拟目标旋翼雷达散射特性的择优方案：雷达最大微多普勒频移相同、RCS强度相似性误差小于0.408 dB,实现了靶机旋翼对目标旋翼RCS时频特征相似性的设计。     

F-35战斗机气动及隐身特性分析

以F-35战斗机为研究目标,对目标体进行三维外形重建,并对重建后的模型进行气动及隐身特性的计算和分析,首先采用了基于飞机三视图进行轮廓线提取来重建F-35全机理论外形的方法,引入了基于草图跟踪的CATIA三视图的标定,大大地提高了模型重建的精度。其次采用非结构网格对F-35的计算区域进行网格划分,采用EULER方程完成了F-35在亚声速、跨声速及超声速等飞行条件下的流场计算,分析了不同状态下的升力、阻力和大迎角气动特性。最后利用曲面像素法对F-35全机高频雷达目标特性进行了计算,提出了一种基于IGS数据转换格式的隐身计算网格生成方法,比较了不同俯仰角及方位角下的RCS特性曲线,分析了对RCS影响比较大的部件。     

基于左手材料的翼面隐身结构设计及优化

翼面隐身结构能同时满足飞行器机翼气动、结构和隐身的要求,但在空间有限的机翼中应用时,由于结构特点使其隐身效果受到限制。为了解决该问题,在传统隐身结构中加入左手材料(LHM)进行改进。首先选取一种典型的LHM,从隐身设计角度出发,利用其雷达散射截面(RCS)计算不同入射角度下的后向吸收率,对其电磁特性进行研究。然后根据LHM的电磁特性,将其应用于翼面隐身结构,在相同的RCS减缩效果下,应用LHM可有效降低隐身结构体积。最后,为了进一步提高隐身效果,提出一种夹芯型LHM翼面隐身结构,并对该隐身结构中的结构参数利用代理模型进行优化。研究结果表明,相较金属翼面段RCS降低了15dB以上,较相同结构的翼面隐身结构RCS降低了10dB以上。     

介质涂覆位置对球面收敛喷管电磁散射特性影响

外形设计和隐身材料使用是缩减目标雷达散射截面积(RCS)的两种常用方法。为了研究雷达吸波材料(RAM)对于球面收敛矢量喷管(SCFN)的RCS减缩效果,采用引入阻抗边界条件后的迭代物理光学(IPO)法,研究了球面收敛二元喷管及8种吸波材料涂覆方案的电磁散射特性,并获得了X波段下9种模型的后向RCS随探测角度的变化规律。研究结果表明:吸波材料涂覆可以有效地缩减球面收敛喷管的RCS;合理的涂覆方案可以在保证RCS缩减效果的基础上,降低吸波材料的使用量;相比全涂覆方案,仅在喷管出口和球面段进行涂覆,可以在吸波材料减少30%使用量的情况下,达到全涂覆方案80%的缩减效果。     

轴对称及二元喷管RCS的数值模拟

利用物理光学迭代法独立设计程序,采用前后向算法并结合欠松弛因子加速收敛,提高运算效率.通过计算简单标准模型的雷达散射截面(RCS)验证了程序的可靠性.在此基础上,对两种不同宽高比二元喷管简化模型及轴对称喷管简化模型的RCS进行了计算并加以分析比较.结果表明,程序具有较好的计算精度和通用性,在较大范围的姿态角内,二元喷管简化模型的RCS高于轴对称喷管简化模型的RCS.      

轴对称塞式喷管电磁散射特性数值模拟

为研究塞锥存在对喷管雷达隐身特性的影响,以涡扇发动机轴对称喷管为基础,设计了加有不同锥度塞锥的塞式喷管;运用自主开发的基于物理光学迭代(IPO)和等效边缘电磁流(EEC)方法的程序对各型塞式喷管的雷达散射特性进行了数值计算并与原轴对称喷管特性进行对比分析。结果表明:塞式喷管能够有效降低喷管雷达散射截面(RCS);但0°仰俯角附近会有局部升高,在水平极化和垂直极化方式下RCS值分别比原喷管最大增大8.14%,11.77%;存在最优锥度,在水平和垂直极化方式下都能够最大程度减小喷管总场RCS均值,使得其比原喷管分别减缩13.2%,15.2%。     

翼面隐身结构电磁散射特性稳健优化设计研究

隐身结构是指由蒙皮和多种内部材料组成的、能满足承载要求、并具有明显降低雷达散射截面(RCS)的结构.阐述了一种典型的翼面隐身结构方案.为了进一步挖掘该隐身结构减缩RCS的潜力和考虑到实际情况中作为设计变量的吸波材料、玻璃钢电磁参数以及内部几何形状会有一定偏差,应用基于代理模型的优化策略,对其进行电磁散射特性稳健优化设计.研究结果表明,经过优化设计后,能显著降低翼面隐身结构RCS及其对设计变量的敏感性.