十万个为什么|为什么隐形飞机能隐形?

2018-01-12 09:31 来源:科普中国网 
2018-01-12 09:31:10来源:科普中国网作者:责任编辑:白璐

  隐形飞机是一种运用隐形技术设计制成的军用战斗机,美国研制的F-117A战斗轰炸机和B-2轰炸机就属于这种类型的飞机。在1991年的海湾战争中,F-117A战斗轰炸机凭借自身的隐形特点,承担战场上最危险和艰难的轰炸任务,竟然从未遇到过地面炽烈的防空炮火的主动拦击。整个战役中,42架F-117A隐形飞机共出动1200多架次,没有一架飞机受损,如此出色的战绩,引起了世界各国军工专家、飞机设计师的强烈兴趣。

十万个为什么|为什么隐形飞机能隐形?

B-2轰炸机三视图

  其实,隐形飞机的“隐形”只是一种借喻,并不是指飞机飞到临头,在肉眼视距范围内不能被看见。隐形不过是相对于号称“千里眼”的雷达而言。

  雷达发射的电磁波束有个特点:只有当波束正好垂直照射到飞机表面某个部分时,它产生的反射波才沿着波束原来的照射方向返回而被雷达天线接收到,并立即在雷达荧光屏上显示出一个亮点来。这个反射回来的电磁波与发射出去的电磁波功率之比叫雷达散射截面。飞机的雷达散射截面越小,雷达“捕捉”到它的概率也越小。F-117A战斗轰炸机的雷达散射截面只有0.01平方米,仅为美国其他作战飞机雷达散射截面的0.01%~0.1%,因此它就像真的隐去了身形一样,足以闯过雷达波设置的“天罗地网”。

  隐形飞机能“隐形”,主要是靠采用了一系列隐形高新技术,其中包括机体骨架和蒙皮的隐形材料、表面隐形涂敷材料、外形隐形结构、降红外辐射技术、降噪技术和电子干扰技术等。制造隐形飞机骨架和蒙皮的隐形材料有好几种,用得最多的是碳纤维增强树脂复合材料、碳纤维和碳素基体结合在一起的碳-碳复合材料、碳化硅丝增强铝复合材料等,这些复合材料质坚量轻,能够吸收雷达波。美国的B-2隐形轰炸机机体蒙皮内,还将混杂纱三向织物浸渍树脂压制成的一种蜂窝状夹芯材料作为衬里,以进一步提高机体吸收雷达波的能力。为了获得尽可能完善的双保险效果,还在整个机身外表面涂上一层镍钴铁氧体,或者金属和金属氧化物超细粉末组成的隐形涂料。这种涂料能使照射上来的雷达波的磁损耗加大,起到吸波、透波作用;还有一种涂料,它能将照射上来的雷达波迅速转换成热能,不再产生反射波。

  隐形飞机除了采用隐形材料制造机体外,它那奇特的外形结构也是飞机能隐形的一大关键。常规飞机的圆筒形机身,以及机身、机翼、立尾三者互为直角的连接结构,都能使不同方向入射的雷达波产生返回雷达接收天线的反射波。隐形飞机设计师发现如将圆筒形机身改成剖面呈棱形、锥形、头盔形的异型机身,或把机身和后掠机翼之间的连接做成圆滑过渡,形成身翼融合的特殊机型,取消尾翼,改用倾斜的V形双立尾,机身和机翼下不设置装导弹的挂架等,都能起到破坏雷达波产生回波的作用,使回波减至最弱甚至几乎没有,隐形飞机F-117A和B-2就是综合这些特点设计的。B-2隐形轰炸机的翼展52.43米,机身长21米,如此大型的飞机,它的雷达散射截面也只有0.05平方米,隐形效率是非常高的。

  由于探测飞机的设备除雷达外,还有红外探测器,因此隐形飞机除了对雷达隐形,还要对红外探测器隐形,办法是将飞机发动机的进排气口设置在飞机顶部,并在排气口安装排气机和吸热装置,使高温喷流在排出前吸入冷空气,迅速降温,减少发动机喷口的热源,不让地面的红外线探测器探测到飞机的红外辐射。对于噪声则用吸声装置,并设计噪声特别小的发动机。

  飞机隐形技术的发展是和防空电子技术的发展相生相克的;隐形飞机只对地面雷达具有隐形作用,却不能逃脱空中预警飞机机载雷达的搜索探测。所以,就这一点而言,隐形飞机并不是不可战胜的空中霸王,隐形飞机将始终面对高新防空技术“道高一尺,魔高一丈”的挑战。

  关键词:隐形战机

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[责任编辑:白璐]

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