张靖周教授谈飞机的隐形技术

张靖周教授谈飞机的隐形技术 2008-9-22 11:33:42 咨询电话:010-51650488

董世红《以不简称董】:张教授。您好!非常感谢您能接收我们的采访。得悉您是红外隐形技术的 研究专家,于是我们打算就飞机隐形方面的内容清教您一些问题。首先您能介绍一下飞机实现隐形的途径有哪几种吗?张教授《以下简称张):飞机的隐形技术主要体现在雷达和红外等目标信号的控制上。采用雷达隐形的飞机从外形上很容易识别,这类飞机主要通过优化外形设计来减小雷达反射截面,如美国的F-117A,整架飞机几乎由直线和平面组成,从而使雷达反射波集中于水平面内的几个窄波束,让敌方雷达不能得到足够的连续回波信号以确定其是否是一个实在目标。再加上发动机进气日、尾喷口、座舱盖接缝、起落架等部位的特别隐形设计,使其在雷达屏幕.L显示的信号比一只鸟在雷达屏幕上显示的信号还小。此外,美国的F-22、B-2、“科曼奇”等飞机都采用了“整形手术”。雷达反射截面极小。


董:雷达隐形与飞机的气动布局密切相关,而气动布局又直接影响到飞机的机动性。请问飞机设计师是如何协调这一矛盾的?
张:鱼与熊掌不可兼得,(飞机)要想具备真正的隐形能力,必须部分损失机动性;而要想具备真正的超机动性,必须损失一定的隐形能力。因此,设计师在设计时必须根据其具体的作战用途未确定选择何种设计。另外,也可采取折衷的办法,既具备一定的隐形能力,又具备一定的机动性。
董:您认为在未来空战中,机动性与隐形化哪个更重要?
张:对于作战飞机而言,机动性与隐形性都很重要。至于哪一个性能更为重要,要现飞机的作战使命和面临的作战环境来加以权衡。
董:相对欧美飞机而言,俄式飞机大多体积庞大,而且外形也没有经过隐形设计,因此其雷达反射截面普遍较大。不过,据说俄罗斯正准备在其1.44等飞机上采用等离子体隐形技术。您对等离子体隐形技术有什么看法?张:据说等离子体隐形技术对缩减飞机的雷达散射面积还是很有作用的,特别是对长波而言。但是,等离子体隐形技术也存在其自身的一些弊端,如增加了机载设备的重量,在低空飞行时由于和空气的复合影响较大而降低了隐形效能等。我个人认为,等离子体隐形技术和其他隐形技术综合互补,会取得更好的隐形效果。

董:红外隐形指的是什么?
张:红外隐形主要是指抑制、削弱目标的红外辐射能量,从而使敌方导弹无法探测到。
董:看来要搞清楚红外隐形。还必须得弄清楚红外辐射是怎么回事。
张:对。从理论上讲,红外辐射实质上是波长从0.76-100微米范围内的热辐射,只要物体表面的温度高于绝对零度(-273度),总是存在将能量不断地从物体表面向外释放的这种热辐射现象。因此红外辐射是各类军事目标的固有特征,特别是飞机、火箭等飞行器一均具有很强的红外辐射源。红外辐射常按照波长分成四个区域,即近红外(波长范围0.76-3微米)、中红外(波长范围3-6微米)、中远红外(波长范围6-20微米)和远红外(波长范围20-100微米)。在前三个区域中都包含有对大气相对透明的波段,分别为 2-26微米、3-5微米和8-14微米三个大气窗口。所谓红外大气窗口是指对于红外辐射的传输而言,只有在对应于大气窗口的波段中的红外辐射才能透过,而在大气窗口之外的波段,相当一部分的红外辐射是难以透过大气的,这是因为构成大气的一些成份对某些波段的红外辐射有强烈的吸收作用,同时大气中悬浮的各种微粒的散射也使得红外辐射在传输过程中衰减。因此在红外制导导引装置中,红外探测器的工作波段必须落在大气窗口内。
董:在现代战争中,对飞机构成威胁的主要是各式导弹。那么是不是说红外制导的导弹,只要其工作波段在大气窗内就能打下飞机?
张:当然不是,工作波段在大气窗口内只是一个前提条件。要想打下飞机,还必须看导弹探测器对飞机红外辐射能量的探测能力。从 红外制导导弹的发展来看,20世纪50年代开始研制的第一代红外制导导弹(如美国的“响尾蛇” AIM-gB、英国的“天空闪光”等)均采用非制冷的硫化铅探测器,工作波段在l.3微米,作用距离近,在10-15公里高空对米格一29一类目标的作用距离一般为7-8公里,而且只能探测飞机的喷气发动机尾喷管的红外辐射。第二代红外制导导弹(1967年以后)扩大了全向攻击能力,可从目标的前方或侧向攻击目标,如美国的“响尾蛇”AIM- gL,法国‘马特拉”R550等,该类导弹的红外制导系统普遍采用制冷的锑化铟光敏元件,工作波段在3-5微米,其探测的目标主要是发动机尾喷管排出的高温燃气尾焰。第三代红外制导导弹采用红外焦平面阵列探测器的成像制导,探测元件为锑镉汞,可探测8-14微米的红外辐射,典型产品有美国的AGM-65D‘小牛”空地导弹,AGM-114A“海尔法”空地导弹等。红外成像制导技术具有在”各种复杂战术环境下自主搜索、捕获、识别和跟踪目标的能力。代表了当代红外制导技术的发展趋势。红外成像探测真正实现了对飞机的全向攻击,因为这时机身蒙皮的气动加热辐射将成为不可忽视的辐射源。机身蒙皮的气动加热辐射的特点是辐射面积大,与环境的辐射对比度较小,以点源热点制导为模式的第一、二代导弹对其几乎构不成任何威胁,但目标与背景间微小的温差或自辐射率引起的热辐射分布图像却很适合红外成像探测。随着红外制导技术从点源制导到成像制导的迅速发展,以及飞机推重比和速度的不断提高,使得飞机推进系统的红外辐射强度和机身蒙皮的红外辐射信号给飞机在战争环境中的生存力造成日益突出的威胁。在这一严峻的背景之下,红外对抗的发展已显得日趋激烈。

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