什么是雷達隱身技術 雷達隱身技術發(fā)展趨勢

21世紀后，隱身技術的發(fā)展促進了各國武器裝備競爭的加劇，發(fā)展隱身技術，提高武器系統(tǒng)生存、空防和縱深打擊能力，已經成為集陸、海、空、天、電磁五位一體的立體化現代戰(zhàn)爭的迫切需要。隱身技術與星球大戰(zhàn)、核技術被美國列為國防的三大高科技領域。而實現對雷達波的隱身，使敵方雷達降低或失去探測能力更是引起了各國的高度關注。雷達隱身的本質就是使敵方雷達無法準確地探測到目標的回波信號。目標的雷達散射截面積(RCS) 表征目標返回到雷達的回波信號幅度。所以，要實現雷達隱身，核心就是降低目標RCS。

雷達最大作用距離方程:

由公式可知，雷達的探測距離Rmax的四次方與目標的散射截面積σ 成正比。若要減少雷達的探測距離，必須降低目標自身RCS。降低目標ＲCS實質就是降低目標的回波功率或散射波電場強度。RCS與照射功率、飛行器離雷達距離遠近無關，只與目標表面導電特性、結構、材料、形體和姿態(tài)角等有關。所以，雷達隱身可以通過改變目標的外形、材料結構和電磁特征來實現。實現方法通常有兩種:一是采用外形設計、吸波或透波材料等，降低反射功率; 二是產生與散射場相干但相位相反的場，實現有( 無) 源對消。

雷達隱身技術

雷達隱身技術是通過降低目標RCS實現隱身的技術，常用手段有外形隱身技術、材料隱身技術、電子干擾和欺騙技術、阻抗加載技術等。

1、外形隱身技術

外形設計是實現武器裝備隱身的最直接、最有效的方法。外形隱身技術的實質是將目標的強反射源轉換為弱反射源，即通過改變目標的外形設計，在一定角度內增強目標的反射或折射效應，減小RCS。常見的強反射源有飛機邊緣、尖端，機體上的凸出物、外掛物; 導彈的頭部、尾部和翼面不連接處; 艦艇的船體和甲板邊緣等。美國AGM-129隱身巡航導彈通過采用特殊隱身外形和隱身結構消除了強反射源，減弱了雷達波的散射強度。

2、材料隱身技術

由于目標受到空氣動力等因素限制，外形設計也只能實現裝備一定程度上的隱身，材料隱身技術能有效彌補其不足。材料隱身技術按工作原理可分為三種類型: 一是材料吸收雷達波后，以能量損耗的方式使電磁能轉換為熱能而散發(fā); 二是使雷達波迅速分散到裝備全身，降低目標散射的電場強度;三是通過材料上下表面的反射波迭加干涉，實現無源對消。吸波材料通常分為涂料型和結構型: 涂料型涂于目標表面形成吸波涂層，結構型是參與結構承力的、有吸收能力的復合材料。透波材料幾乎能完全透射雷達波，進而降低目標ＲCS。據報道，F-117A隱身戰(zhàn)機大量使用了多面體外形設計和雷達吸波材料等隱身手段，其ＲCS比常規(guī)戰(zhàn)機減少了23 dB，使常規(guī)雷達作用距離縮減73%

3、電子干擾和欺騙技術

電子干擾技術實質是產生與目標或敵方雷達相似的特征信號，使其無法做出正確判斷而實現目標隱身。常見的技術手段有：向空中投放箔條等干擾物形成干擾層以遮蓋真實目標; 利用電子干擾設備發(fā)射噪聲或類似噪聲的干擾信號，使敵方雷達無法檢測目標信息; 由偵察設備偵測出敵方雷達頻率，并以該頻率發(fā)射回波脈沖，使敵方雷達無法做出正確判決; 采用假目標或雷達誘餌技術，發(fā)送虛假信號誤導敵方等。據報道，美國正在研究一種能發(fā)射高頻( VHF) 、特高頻( UHF) 和微波信號的新型誘餌，該誘餌也可模仿隱身飛機目標。

4、阻抗加載技術

阻抗加載可以分為無源阻抗加載和有源阻抗加載。無源阻抗加載是指通過在飛行器表面形成縫隙、腔體或加周期結構無源陣列等方法改變蒙皮表面的電流分布，從而降低一定角度范圍內的電磁散射。有源阻抗加載是指在飛行器上安裝轉發(fā)器等信號處理元件，使其可發(fā)射與入射雷達波幅度相近而相位相反的電磁波，實現目標散射場和雷達輻射場在敵方雷達探測方向上相干對消。

雷達隱身技術性能分析

雷達隱身技術的巨大價值引發(fā)了雷達反隱身技術的出現和發(fā)展，認識并改進雷達隱身平臺的性能缺陷已成為各國隱身武器發(fā)展的主要方向。不同的雷達探測角度所觀測到的目標RCS值差距很大：飛機、導彈的機頭或彈頭方向RCS最小，原因是優(yōu)化了外形設計和應用了新型材料; 兩側和尾部RCS較大，原因是側面機翼或彈翼棱邊的散射增強和垂尾的鏡面反射、紅外輻射等; 其RCS 最大差距達到30 dB，說明了隱身平臺只能實現部分空域隱身。

F-22 RCS的分布

目前雷達波隱身武器存在的缺陷和應對的反隱身技術有：

1、隱身空域小：隱身武器不能實現全空域、全方位隱身，從不同角度俯視或仰視時目標的RCS相對較大?？刹捎美走_組網技術、預警機探測技術等實現反隱身。

2、隱身頻段少：一般的隱身武器主要針對厘米波段雷達，頻段相對單一，不可能實現全頻段上的隱身?？刹捎妹撞ɡ走_、毫米波雷達、超視距雷達等實現反隱身。 3、紅外輻射高：隱身武器由于高速運動需要強大的動力支持，發(fā)動機的尾噴管由于噴射大量的高溫氣流而產生紅外輻射，降低其隱身性能?？刹捎眉す饫走_實現反隱身。

4、通信信號多：隱身武器需要與指揮控制系統(tǒng)、支援裝備等保持通信聯(lián)絡，大量的通信信號極易暴露自己。可采用無源射頻探測系統(tǒng)實現反隱身。

雷達隱身技術發(fā)展趨勢

1、發(fā)展全波段隱身技術

全波段隱身是通過不斷增加激光、可見光、紅外、雷達波等隱身波段逐步實現的。目前，雷達隱身技術主要針對厘米波雷達，但雷達反隱身技術的發(fā)展促進了米波雷達、激光雷達、紅外雷達等多波段雷達的廣泛應用，因此，實現裝備的全波段隱身顯得越發(fā)重要。美、德和瑞典等國研制的多波段隱身材料，其研制水平已達到可見光、近紅外、中遠紅外和雷達毫米波四段兼容。據稱，美軍第五代戰(zhàn)斗機將采用隱身效果更好的全波段隱身技術。

2、研發(fā)新型材料

目前，復合型材料、納米材料和智能材料已成為雷達隱身材料研究的一個重要方向。 1)?復合型材料是由多層不同功能的隱身材料疊加而成的新型材料，一般上層為隱身涂層，下層為雷達吸波材料等。近年來，復合型材料繼續(xù)朝著實現多層法和均相法二者結合的方向研發(fā)。據報道，法國研制成功一種由粘結劑和納米級微屑填充材料復合的寬頻吸波材料，其在50 MHz ～ 50 GHz頻率范圍內吸波性能良好。 2)?納米材料是特征尺寸處于納米量級的材料。該材料因結構獨特而具有良好的吸波特性，并兼有高吸收、涂層薄、質量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等特點，是一種極具發(fā)展前景的隱身材料。目前，該技術已經受到美、法、英等軍事大國的高度重視。據報道，美國研制出的超黑粉納米材料對雷達波吸收率達到99% 3)?智能材料能通過感知和分析敵方雷達探測信號自動調節(jié)武器電磁波與光學特性，以實現目標隱身。美國空軍提出將不同導電率的多層薄膜連結在一起，獲得在功能上與分層介質吸波涂層類似的蒙皮結構，并將各種機載電子裝置、傳感器等嵌入蒙皮內以取代傳統(tǒng)的雷達天線，從而構成智能蒙皮。

3、發(fā)展等離子體隱身技術

等離子體隱身技術實質是通過入射雷達波作用于等離子體時的反射效應和衰減效應實現目標隱身: 即當雷達頻率小于等離子體頻率時發(fā)生反射效應，雷達顯示屏只能顯示虛假目標信息; 當雷達頻率大于等離子體頻率時，雷達波進入等離子體發(fā)生吸收衰減效應，進而降低目標ＲCS。據報道，俄羅斯前兩代( 第三代已用于T50 戰(zhàn)機) 等離子體隱身產品已經進行飛行和地面試驗，可將雷達發(fā)現概率降低99%。

4、發(fā)展射頻隱身技術

射頻隱身技術是指機載雷達、數據鏈等機載電子對抗設備抵御敵方射頻無源探測、跟蹤、識別的隱身技術。在現代化戰(zhàn)爭中，敵方電子探測系統(tǒng)能通過截獲我方隱身平臺雷達、通信等發(fā)射機的電磁輻射信號，運用測頻測向、定位、信號識別等處理方法獲取我方的身份屬性和地理屬性，如輻射源的有關參數、類型、空間位置等。因此，發(fā)展針對敵方射頻探測系統(tǒng)的射頻隱身技術已成為現代隱身武器設計中極為重要的因素。據報道，F-22裝備了具有良好射頻隱身能力的APG-77 雷達，F-35應用了具有低截取概率和低探測概率的多功能先進數據鏈系統(tǒng)。

編輯：黃飛

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